自动化制造系统
1 概述 2 数控机床 3 工件储运设备 4 工业机器人 5 检测与监控系统 6 辅助设备 思考题
1 概述
1.1 刚性自动化生产 1.刚性半自动化单机 除上、下料外，机床可以自动完成单个工艺过程的加 工循环，这样的机床称为刚性半自动化机床。 2.刚性自动化单机 它是在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上、 下料等辅助装置而形成的自动化机床。
AGV
图4 FMS控制系统实例
5.多层计算机控制系统 FMS的控制系统采用三级控制，分别是单元控制级、 工作站控制级、设备控制级。图4就是一个FMS 控制系统 实例，系统包括自动导向小车（AGV）、TH6350卧式加 工中心、XH714A立式加工中心和仓储设备等。 （1）设备控制级。 （2）工作站控制级。 （3）单元控制级。 图 5 是一种较典型的 FMS ，四台加工中心直线布置， 工件储运系统由托盘站2、托盘输送车4、工件装卸工位3 和布置在加工中心前面的托盘交换装置12等组成。
图2 柔性制造单元
图3所示是加工棱体零件的柔性制造单元。单元主 机是一台卧式加工中心，刀库容量为 70把，采用双机 械手换刀，配有8工位自动交换托盘库。托盘库为环形 转盘，托盘库台面支承在圆柱环形导轨上，由内侧的 环链拖动而回转，链轮由电机驱动。
图3 带托盘库的柔性制造单元

1.3柔性制造系统(FMS) 柔 性 制 造 系 统 （ FlexibleManufacturingSystem ） 由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加 工自动化的基础上实现了物料流和信息流的自动化。 其基本组成部分有： 自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统 和多层计算机控制系统等。 1.自动化加工设备 组成 FMS 的自动化加工设备有数控机床、加工中 心、车削中心等，也可能是柔性制造单元。
11 3 1 13 1 4 5 2 12 10 1
1 —控制柜；2 —手工工位；3 —紧固机器人； 4 —装配机器人；5 —双臂机器人；6 —清洗站； 7 —仓库；8 —车削加工中心；9 —多坐标测量仪； 1 0—镗铣加工中心；1 1—刀具预调站； 1 2—装载机器人；1 3—装夹具机器人；1 4—装夹站； 1 5—AGV(自动导向小车)；1 6—控制区
图 7 为一加工箱体零件的柔性自动线示意图，它由 两台对面布置的数控铣床，四台两两对面布置的转塔式 换箱机床和一台循环式换箱机床组成。采用辊子传送带 输送工件。这条自动线看起来和刚性自动线没有什么区 别，但它具有一定的柔性。FML同时具有刚性自动线和 FMS的某些特征，在柔性上接近FMS，在生产率上接近 刚性自动线。
4. 辅助设备 FMS 可以根据生产需要配置辅助设备。辅助设备 一般包括自动清洗工作站,自动去毛刺设备,自动测量设 备,集中切屑运输系统和集中冷却润滑系统等。
单元控制器 RS-2 32 C 加工工作站 WSC1 RS-2 32 C 物流工作站 WSC2 I/O
RS-2 32 C RS-2 32 C RS-2 32 C RS-2 32 C DNC DNC DNC CNC CNC CNC AGV控制器 6M 6M 6M PC-B PC-B PC-B XH71 4 A TH6 35 0 TH6 35 0
3.刚性自动化生产线 刚性自动化生产线是多工位生产过程，用工件输 送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺 序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工 的复杂大系统。 图1所示为加工曲拐零件的刚性自动线总体布局图。 该自动线年生产曲拐零件 17000 件，毛坯是球墨铸铁 件。由于工件形状不规则，没有合适的输送基面，因 而采用了随行夹具安装定位，便于工件的输送。
1. FMC控制系统 FMC控制系统一般分为两级，分别是单元控制级和 设备控制级。 （1）设备控制级。 （2）单元控制级。
2. FMC的基本控制功能
FMC的基本控制功能包括： （1）单元中各加工设备的任务管理与调度。 （2）单元内物流设备的管理与调度。 （3）刀具系统的管理。图2所示为一以加工回转体 零件为主的柔性制造单元。
2.工件储运系统 FMS 工件储运系统由工件库、工件运输设备和更 换装置等组成。工件库包括自动化立体仓库和托盘 （工件）缓冲站。工件运输设备包括各种传送带、运 输小车、机器人或机械手等;工件更换装置包括各种机 器人或机械手、托盘交换装置等。 3.刀具储运系统 FMS 的刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和 交换机构等组成。
LAN
9 8 7 4
12 10 11
6
5 2
14 13 1 3
1 —数控车床； 2 —加工中心； 3 —装卸工位； 4 —龙门式机械手； 5 —机器人； 6 —加工中心控制器； 7 —车床数控装置 ； 8 —龙门式机械手控制器； 9 —小车控制器； 1 0—加工中心控制器； 1 1—机器人控制器；1 2—单元控制器； 1 3 、1 4—运输小车
图1 (a)正视图；(b)俯视图
该曲拐加工自动线由七台组合机床和一个装卸工 位组成。全线定位夹紧机构由一个泵站集中供油。工 件的输送采用步伐式输送带，输送带用钢丝绳牵引式 传动装置驱动。 1.2 柔性制造单元(FMC) 柔性制造单元（ FlexibleManufacturingCell ）由 单台数控机床、加工中心、工件自动输送及更换系统 等组成。
1 9 8
7
1 16 15 6 14
图6 具有装配功能的柔性制造系统
柔性制造线的主要优点是：具有刚性自动线的绝 大部分优点；当批量不很大时，生产成本比刚性自动 线低得多；当品种改变时，系统所需的调整时间又比 刚性自动线少得多，但建立系统的总费用却比刚性自 动线高得多。 1. 自动化加工设备; 2. 工件输送系统; 3. 刀具;
图5 柔性制造系统的组成
图6所示是一个具有装配功能的柔性制造系统。柔 性制造系统的主要特点有：柔性高，适应多品种中、 小批量生产；系统内的机床工艺能力上是相互补充和 相互替代的；可混流加工不同的零件；系统局部调整 或维修不中断整个系统的运作；多层计算机控制，可 以和上层计算机联网；可进行三班无人干预生产。 1.4柔性制造线(FML) 柔性制造线（FlexibleManufacturingLine ）由自 动化加工设备、工件输送系统和控制系统等组成。