柔性制造技術(shù)

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1、第四章第四章 制造招待會技術(shù)制造招待會技術(shù)第四節(jié)第四節(jié) 柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)2 柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell）由單臺數(shù)控機床、加工中心、工件自動輸送及更換系統(tǒng)等組成。1. FMC控制系統(tǒng) FMC控制系統(tǒng)一般分為兩級，分別是單元控制級和設(shè)備控制級。 設(shè)備控制級。 單元控制級。 q柔性制造單元(FMC)3FMC的基本控制功能包括：單元中各加工設(shè)備的任務(wù)管理與調(diào)度。 單元內(nèi)物流設(shè)備的管理與調(diào)度。刀具系統(tǒng)的管理。下圖所示為一以加工回轉(zhuǎn)體零件為主的柔性制造單元。 qFMC的基本控制功能4柔性制造單元柔性制造單元56q 柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manuf

2、acturing SystemFMS）的組成 FMS的組成自動倉庫工廠計算機中央計算機物流控制計算機運輸小車加工單元1加工單元2加工單元n信 息 傳 輸 網(wǎng) 絡(luò)工夾具站78整個系統(tǒng)由3臺組合銑床、2臺雙面鏜床、雙面多軸鉆床、單面多軸鉆床、車削中心、裝配機、測量機、裝配機器人和清洗機等組成，加工箱體零件并進行裝配。物料輸送系統(tǒng)由主通道和區(qū)間通道組成，通過溝槽內(nèi)隱藏的拖拽傳動鏈帶動無軌輸送車運動。區(qū)間通道還可作為臨時寄存庫。除工件在隨行夾具上的安裝、組合夾具的拼裝等極少數(shù)工作由手工完成外，整個系統(tǒng)由計算機控制。 q一個較完善的FMS平面布置圖9q 加工單元CNC（MC）機床工作臺架（暫存工件）機器

3、人或托盤交換裝置檢測、監(jiān)控裝置設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控與檢測傳感器群信號采集預(yù)處理特征提取狀態(tài)識別診斷決策預(yù)維修決策監(jiān)控檢測報告正常狀態(tài)模式預(yù)診斷知識庫預(yù)維修知識庫學(xué)習(xí)訓(xùn)練匹配狀態(tài)異常報警預(yù)知故障報警輸出設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控與檢測框圖10 鉆頭破損檢測器內(nèi)存有以往采集的鉆頭破損的信號或鉆頭破損模擬信號，與檢測信號進行比較。當(dāng)鉆頭破損被確認(rèn)后，發(fā)出換刀信號。加工過程監(jiān)控與檢測重點是刀具磨損、破損監(jiān)控與檢測。下圖為聲發(fā)射鉆頭破損檢測裝置示意圖。加工過程中，一旦鉆頭破損，聲發(fā)射傳感器檢測到鉆頭破損信號，將其送至鉆頭破損檢測器進行處理。鉆頭破損檢測器聲發(fā)射鉆頭破損檢測裝置系統(tǒng)圖交換機床控制器工件折斷工作臺聲發(fā)射傳

4、感器破損信號11q 物料傳輸系統(tǒng)又稱立體倉庫或自動化倉庫系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieva1 System一ASRS），由高層料架 、堆垛機、控制計算機和物料識別裝置等組成。具有自動化程度高、料位空間尺寸和額定存放重量大、料位總數(shù)可根據(jù)實際需求擴展、占地面積小等優(yōu)點。 自動倉庫自動倉庫運輸小車出入庫裝卸站堆垛機料架12自動化立體倉庫1314堆垛起重機151617 傳輸裝置 滾式鏈?zhǔn)剑▊魉蛶в捎谌嵝圆?，目前較少使用）帶式有軌無軌（AGV）固定路線隨機路線電磁式光電式傳送帶運輸小車機器人固定式機器人行走式機器人18轉(zhuǎn)向舵比較放大電路信號拾取線圈引導(dǎo)電纜電磁引導(dǎo)原理在

5、地面上埋設(shè)引導(dǎo)電纜，并通以510kHz的低壓電流。小車上裝有對稱的一組信號拾取線圈。當(dāng)小車偏向右方時，右方的感應(yīng)信號減弱，左方的增強，控制器根據(jù)這些信號的強弱，控制小車的舵輪。電磁導(dǎo)向方式原理19沿小車預(yù)定路徑在地面上粘貼易反光的反光帶（鋁帶或尼龍帶），小車上裝有發(fā)光器和受光器。發(fā)出的光經(jīng)反光帶反射后由受光器接受，并將該光信號轉(zhuǎn)換成電信號控制小車的舵輪。 光學(xué)引導(dǎo)方式原理信號孔感光元件光道光源反光帶光學(xué)引導(dǎo)原理20切屑處理系統(tǒng)斷屑 加工部位封閉排屑 機床、工夾具設(shè)計要便于排屑 冷卻液沖，或壓縮空氣吹切屑輸送（通常采用地下輸送管道）切屑再處理（打包）21工廠計算機：制定、修改、更新生產(chǎn)（作業(yè)）計

6、劃； 對中央計算機和物流計算機進行控制。單元控制器：監(jiān)視與控制機床加工、檢測、上下料 物流計算機：根據(jù)工廠計算機制定的作業(yè)計劃對自動倉 庫、堆垛機、緩沖站、運輸小車等進行監(jiān) 視與控制。中央計算機：根據(jù)工廠計算機制定的作業(yè)計劃對各加工 單元進行監(jiān)視與控制。信息傳輸網(wǎng)絡(luò)：在控制計算機與單元控制器之間進行信 息傳遞。q 計算機控制系統(tǒng)22 JCS-FMS-1控制級結(jié)構(gòu)中央管理計算機FM-11AD2+物流控制計算機局域網(wǎng)絡(luò)LAN文件庫自動編程機單元控制機CNC車床CNC磨床單元控制機立式MC臥式MC單元控制機CNC車床管理級單元級設(shè)備級23q FMS特點除毛坯準(zhǔn)備與毛坯安裝外全部自動化可在不停機的條件

7、下實現(xiàn)加工工件的自動轉(zhuǎn)換24小時運行，只一班有人生產(chǎn)零件的品種由4至100種不等（2030種居多）生產(chǎn)零件的批量由40至2000件不等（50200件居多）大部分加工對象為相似零件（個別例外）可加工多種零件沒有固定的生產(chǎn)節(jié)拍故障可容（一臺機床出現(xiàn)故障，其它機床可進行擬補）可自動實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的計劃、調(diào)度24q FMS應(yīng)用品種零件品種、批量與自動化加工方式010 100 1000 批量10,000 1000 100 10FMLFMCFMS數(shù)控機床通用機床剛性線生產(chǎn)柔性產(chǎn)量25FMS布置構(gòu)造布置構(gòu)造 直線型(in-line)布置 26回路型(loop)布置 27階梯型(ladder)布置 28敞開型(o

8、pen-field)布置 n包括了回路、階梯等以適用于處理大量的零件族29Robot-centered layout機器人為中心的工作單元30飛機零件加工FMS（ Cincinnati ）1裝卸站 2運輸小車 3MC 4切屑處理站 5清洗站 6檢測站 7手工檢測站 8計算機室 9 小車維修站 10 包裝站q FMS實例（1）31沖床沖壓FMSq FMS實例（2）3233q 自動檢測內(nèi)容 q 自動檢測系統(tǒng)q 自動檢測傳感技術(shù)q “十分之一” 與“三分之一”原則34PROCAUTPROCAUTPROCAUTINSPMANPROCAUTINSPMAN反饋信號PROCAUTINSPMANSORTAUT

9、分類指令q 離線與在線檢測35q 坐標(biāo)測量機a） b） c） d）坐標(biāo)測量機的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式36 操作控制 編程方法 37 可完成測量項目 坐標(biāo)測量機可完成的測量項目可完成的測量項目測量原理尺寸孔徑與孔中心線坐標(biāo)圓柱體軸心線與直徑球心坐標(biāo)與球面半徑平面度兩平面夾角兩平面的平行度兩條線的交點與交角由兩個給定面坐標(biāo)的差值確定尺寸測量孔上3點，計算確定孔徑與孔中心線坐標(biāo)測量圓柱面上3點，計算確定軸心線與直徑測量球面上4點，計算確定球心坐標(biāo)與球面半徑用3點接觸法測定，與理想平面比較確定平面度按平面上3個觸點最小值規(guī)定平面，再計算夾角根據(jù)兩平面交角確定平行度先確定兩線夾角，再測定交點38 實物照片 3

10、9中華臺亞齒輪托架FMC生產(chǎn)線n設(shè)置時間：85.5-87.5n工件：M44 & M30n年產(chǎn)能：40,000件/三班n稼動率：90%以上n操作人力：21人/班n總投資：3,510萬元40三陽公司機車引擎汽缸體FTL生產(chǎn)線n設(shè)置時間：84.12-86.9 工件：125 cc 機車汽缸體n年產(chǎn)能：12萬件 / 三班 稼動率：85%以上n操作人力：2.50.5人 / 班n總投資額：2,492萬元CNC車床立式綜合加工中心清洗機搪磨機檢測機測洩機走行機器人供料機系統(tǒng)監(jiān)控註:FTLFlexible Transfer Line41規(guī)劃時間：83.7 - 84.6 工件種類：5 種年產(chǎn)能：5.9 萬件 / 雙班 操作人力：11人 / 班福特汽車引擎汽缸體福特汽車引擎汽缸體FMS生產(chǎn)線規(guī)劃生產(chǎn)線規(guī)劃彈性製造單元彈性聯(lián)製線Raw Material Storage AreaFinished Parts Storage AreaAGVSABCDEF42