柔性制造系统

1、柔性制造系统科技名词定义中文名称：柔性制造系统 英文名称:fxlufacting sytem;FMS 定义:在成组技术的基本上,以多台(种)数控机床或数组柔性制造单元为核心，通过自动化物流系统将其联接,统一由主控计算机和有关软件进行控制和管理，构成多品种变批量和混流方式生产的自动化制造系统。 所属学科:机械工程（一级学科）;切削加工工艺与设备(二级学科）；自动化制造系统(三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定发布百科名片 图书柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备构成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统。典型的柔性制造系统由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统构成。加工设备重要采用加工中心和数控车床,前者用于加工箱体类和板类零件，后者则用于加工轴类和盘类零件。中、大批量少品种生产中所用的FS,常采用可更换主轴箱的加工中心，以获得更高的生产效率。柔性制造总的趋势是,生产线越来越短,越来越简,设备投资越来越少。目录基本简介 基本概念 重要功能和技术效果发展历史 重要系统的构成与功能1. 柔性制造系统的构成与功能 2. 柔性制造系统的核

2、心技术柔性制造措施 1. 细胞生产方式 2. 一人生产方式 3. 一种流生产方式 4. 柔性设备的运用 5. 台车生产方式6. 固定线和变动线方式基本简介 基本概念 重要功能和技术效果发展历史重要系统的构成与功能1. 柔性制造系统的构成与功能2. 柔性制造系统的核心技术柔性制造措施1. 细胞生产方式 2. 一人生产方式 3. 一种流生产方式 4. 柔性设备的运用5. 台车生产方式 6. 固定线和变动线方式展开编辑本段基本简介 柔性制造系统简称FMS,是一组数控机床和其她自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统构成。柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备构成,能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(Flexible ManfcturingSystem），英文缩写为FM。FMS的工艺基本是成组技术,它按照成组的加工对象拟定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制,故能自动调节并实现一定范畴内多种工件的成批高效生产（即具有“柔性”)，并能及时地变

3、化产品以满足市场需求。 FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能,因此能综合地提高生产效益。S的工艺范畴正在不断扩大,可以涉及毛坯制造、机械加工、装配和质量检查等。80年代中期投入使用的M,大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。 采用MS的重要技术经济效果是：能按装配作业配套需要,及时安排所需零件的加工，实现及时生产,从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用量,缩短生产周期；提高设备的运用率，减少设备数量和厂房面积;减少直接劳动力，在少人看守条件下可实现昼夜24小时的持续“无人化生产”;提高产品质量的一致性。 没有固定加工顺序和生产节拍,适应多品种小批量生产的机械制造系统。英文缩写FMS。MS的工艺基本是成组技术，它按照成组的加工对象拟定工艺过程，选择相适应的数控机床或工件、工具等物料储运系统。柔性制造系统以计算机为核心进行系统管理，用无人搬运车进行工件传送,用数控技术实现自动化加工，用机器人进行自动装卸，并具有监视切削状态和精度、诊断和复原等功能，还能在一定范畴内完毕一种零件加工到另一种零件加工的自动转换。 编辑本段基本概念柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环

4、境变化的能力,可用系统满足新产品规定的限度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器浮现故障)状况下,系统的生产率与无干扰状况下的生产率盼望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,老式的“刚性”自动化生产线重要实现单一品种的大批量生产。其长处是生产率很高,由于设备是固定的,因此设备运用率也很高,单件产品的成本低。但价格相称昂贵,且只能加工一种或几种相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替代,一种制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大限度上取决于它与否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相称重要的位置。柔性重要涉及 1) 机器柔性 当规定生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易限度。 柔性机床12) 工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而变化相应工艺的难易限度。 ）产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统可以非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力

5、和兼容能力。 4)维护柔性 采用多种方式查询、解决故障，保障生产正常进行的能力。 5) 生产能力柔性 当生产量变化、系统也能经济地运营的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。 6) 扩展柔性当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统构造,增长模块，构成一种更大系统的能力。 7)运营柔性运用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。 2 柔性制造技术柔性制造技术是对多种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的多种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,觉得但凡侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(涉及单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。 编辑本段重要功能和技术效果FMS兼有加工制造和部分生产管理两种功能，因此能综合地提高生产效益。FM 柔性制造系统的工艺范畴正在不断扩大，可以涉及毛坯制造、机械加工、装配和质量检查等。80年代中期投入使用的FM,大都用于切削加工，也有用于冲压和焊接的。 采用FS的重要技术经济效果是:能按装配作业配套需要,及时安排所需零件的加工，实现及时生产,从而减少毛坯和在制品的库存量，及相应的流动资金占用

6、量,缩短生产周期；提高设备的运用率,减少设备数量和厂房面积；减少直接劳动力，在少人看守条件下可实现昼夜24小时的持续“无人化生产”;提高产品质量的一致性。 编辑本段发展历史 9年，英国莫林斯公司初次根据威廉森提出的FS基本概念,研制了“系统4”。其重要设备是六台模块化构造的多工序数控机床，目的是在无人看守条件下，实现昼夜24小时持续加工，但最后由于经济和技术上的困难而未所有建成。 同年，美国的怀特森斯特兰公司建成 Omniline 系统,它由八台加工中心和两台多轴钻床构成，工件被装在托盘上的夹具中,按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用,在形式上与老式的自动生产线相似,因此也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至7年代初，先后开展了MS的研制工作。 976年,日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人构成的柔性制造单元（简称FMC),为发展MS提供了重要的设备形式。柔性制造单元（M)一般由台数控机床与物料传送装置构成，有独立的工件储存站和单元控制系统,能在机床上自动装卸工件,甚至自动检测工件，可实既有限工序的持续生产，

7、适于多品种小批量生产应用。 70年代末期，FM在技术上和数量上均有较大发展，80年代初期已进入实用阶段,其中以由3台设备构成的FM为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。 198年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元(涉及5个工业机器人)和一种立体仓库构成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件,此外尚有一种无人化电机装配车间，它们都能持续小时运转。 这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。与此同步，还浮现了若干仅具有FMS基本特性，但自动化限度不很完善的经济型FMS,使FS的设计思想和技术成就得到普及应用。 编辑本段重要系统的构成与功能典型的柔性制造系统由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统构成。加工设备重要采用加工中心和数控车床,前者用于加工箱体类和板类零件,后者则用于加工轴类和盘类零件。中、大批量少品种生产中所用的MS，常采用可更换主轴箱的加工中心,以获得更高的生产效率。 储存和搬运系统搬运的的物料有毛坯、工件、刀具、夹具、检具和切屑等；储存物料的措施有平面布置的托盘库,也有储存量较大的桁道式立体仓库。 毛坯一般先由工人装

8、入托盘上的夹具中,并储存在自动仓库中的特定区域内,然后由自动搬运系统根据物料管理计算机的指令送到指定的工位。固定轨道式台车和传送滚道合用于按工艺顺序排列设备的FMS,自动引导台车搬送物料的顺序则与设备排列位置无关,具有较大灵活性。 工业机器人可在有限的范畴内为14台机床输送和装卸工件,对于较大的工件常运用托盘自动互换装置(简称APC)来传送，也可采用在轨道上行走的机器人，同步完毕工件的传送和装卸。 磨损了的刀具可以逐个从刀库中取出更换，也可由备用的子刀库取代装满待换刀具的刀库。车床卡盘的卡爪、特种夹具和专用加工中心的主轴箱也可以自动更换。切屑运送和解决系统是保证 MS持续正常工作的必要条件，一般根据切屑的形状、排除量和解决规定来选择经济的构造方案。 FMS信息控制系统的构造构成形式诸多，但一般多采用群控方式的递阶系统。第一级为各个工艺设备的计算机数控装置(CNC),实现各的口工过程的控制;第二级为群控计算机,负责把来自第三级计算机的生产筹划和数控指令等信息,分派给第一级中有关设备的数控装置,同步把它们的运转状况信息上报给上级计算机；第三级是FMS的主计算机(控制计算机)，其功能是制定生

9、产作业筹划,实行FMS运营状态的管理，及多种数据的管理；第四级是全厂的管理计算机。性能完善的软件是实现FMS功能的基本,除支持计算机工作的系统软件外，数量更多的是根据使用规定和顾客经验所发展的专门应用软件，大体上涉及控制软件(控制机床、物料储运系统、检查装置和监视系统)、筹划管理软件（调度管理、质量管理、库存管理、工装管理等)和数据管理软件（仿真、检索和多种数据库)等。 为保证F的持续自动运转，须对刀具和切削过程进行监视,也许采用的措施有:测量机床主轴电机输出的电流功率,或主轴的扭矩;运用传感器拾取刀具破裂的信号；运用接触测头直接测量刀具的刀刃尺寸或工件加工面尺寸的变化;累积计算刀具的切削时间以进行刀具寿命管理。此外，还可运用接触测头来测量机床热变形和工件安装误差，并据此对其进行补偿。 柔性制造系统按机床与搬运系统的互相关系可分为直线型、循环型、网络型和单元型。加工工件品种少、柔性规定小的制造系统多采用直线布局，虽然加工顺序不能变化,但管理容易；单元型具有较大柔性,易于扩展，但调度作业的程序设计比较复杂。 柔性制造系统将来将向发展多种工艺内容的柔性制造单元和小型FM；完善MS的自动化功能;扩大FMS完毕的作业内容,并与计算机辅助设计和辅助制造技术(CADCA)相结合，向全盘自动化工厂方向发展。 柔性制造系统的构成与功能 系统的构成:(1)中央管理和控制计算机（2）物流控制装置 (3)自动化仓库(4)无人输送台 ()制造单元 ()中央刀具库(7）夹具站()信息传播网络()随行工作台

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