柔性制造系统
2012-5-26
湖南工程学院
15
a)中央管理系统:总体管理和决策控制。
由主计算机通过光缆与各单元、物流系 统,控制机和自动编程等联成控制网络。 b)单元控制装置:单元生产过程控制。 c)搬运控制和管理装置:物流控制。 d)计算机数控:切削加工控制。 e)其他:中心孔清理和工业监视系统等装 置。
2012-5-26 湖南工程学院 16
2012-5-26
湖南工程学院
9
柔性制造系统的发展历程
1967年,英国莫林斯公司首次根据威廉生提出的 FMS基本概念,研制了“系统24”。其主要设备是 六台模块化结构的多工序数控机床,目标是在无 人看管条件下,实现昼夜24小时连续加工,但最 终由于经济和技术上的困难而未全部建成。 1967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组成, 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
2012-5-26
湖南工程学院
1
FMS柔性制造系统
柔性制造系统(Flexible anufacturing Systerm)是 由由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系 统等组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造 单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行 调整,适用于多品种、中小批量生产。
FMS在箱体加工中得应用
1. 2.
加工对象为箱体类零件。 加工系统由3台立式数控机床和7台加工中心结合构成的 加工单元。
湖南工程学院 1动完成零件的运 送。 4. 控制系统 a) 中央管理系统:总体管理和决策控制。由主计 算机通过光缆与各单元、物流系统,控制机和 自动编程等联成控制网络。 b) 单元控制装置:单元生产过程控制。 c) 搬运控制和管理装置:物流控制。 d) 计算机数控:切削加工控制。 e) 其他:托盘库和装卸站。零件的识别采用托盘 库里托盘编码方式识读。
2012-5-26 湖南工程学院 26
22010年12月30日,FMS项目进行科技成果鉴定,鉴定委员会认为
“该柔性制造系统技术先进、功能齐全完备、运行可靠稳定,是国内 规格最大、精度最高、结构最复杂的FMS柔性制造系统。项目的研 发成功,使我国在大、重型精密柔性制造系统的关键技术实现了重大 突破,缩短了与国外产品的差距,可替代同类产品的进口,取得了良 好的经济和社会效益。该柔性系统技术水平处于国内领先、国际先 进”。
2012-5-26 湖南工程学院 29
2、计算机集成制造系统 从1870-1970年的100年中,加工过程的效率提高 了2000%,而生产管理的效率只提高了80%,产品设计 的效率仅提高了20%左右。显然,后两种的效率已成为进 一步发展生产的制约因素。因此,制造技术的发展就不能 局限在车间制造过程的自动化,而要全面实现从生产决策、 产品设计到销售的整个生产过程的自动化,特别是管理层 次工作的自动化。这样集成的一个完整的生产系统就是计 算机集成制造系统(CIMS)。 CIMS的主要特征是集成化与智能化。集成化即自动 化的广度,它把系统的空间扩展到市场、产品设计、加工 制造、检验、销售和为用户眼务等全部过程;智能化的自 动化朝深度,不仅包含物料流的自动化,而且还包括信息 流的自动化。
2. 从软件内容看主要包括三部分
a) FMS的运行控制
b) FMS的质量保证 c) FMS的数据管理和通讯网络
2012-5-26 湖南工程学院 5
柔性制造系统的优点
柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动 化的系统,它将微电子学、计算机和系统 工程等技术有机地结合起来,理想和圆满 地解决了机械制造高自动化与高柔性化之 间的矛盾。具体优点如下。 1、设备利用率高。一组机床编入柔性 制造系统后,产量比这组机床在分散单机 作业时的产量提高数倍。 2、在制品减少80%左右。
1. 加工对象为轴、盘类零件。
2012-5-26 湖南工程学院 14
2. 加工系统以5台国产数控机床为基础的模块 (CNC车床2台,数控磨床1台,立式和卧式加 工中心各1台)与4台搬运型工业机器人结合 构成的加工单元。 3. 物流系统采用自动认址感应式无轨小车,机 床前设有托板站,系统设有平面托板存储库。 4. 控制系统
2012-5-26 湖南工程学院 28
1、模块化的柔性制造系统 为了保证系统工作的可靠性和经济性,可将 其主要组成部分标准化和模块化。加工件的输送 模块,有感应线导轨小车输送和有轨小车输送; 刀具的输送和调换模块,有刀具交换机器人和与 工件共用输送小车的刀盒输送方式等。利用不同 的模块组合,构成不同形式的具有物料流和信息 流的柔性制造系统,自动地完成不同要求的全部 加工过程。图1是典型模块化柔性制造系统特征 图。由图1可见,刀具的供给方式、工件的输送 存储和交换方式,是影响系统复杂程度的最大因 素。
2012-5-26 湖南工程学院 12
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 此同时,还出现了若干仅具有FMS基本特 征,但自动化程度不很完善的经济型FMS, 使FMS的设计思想和技术成就得到普及应 用。
2012-5-26
湖南工程学院
13
FMS在加工回 转体类零件中得 应用。
2012-5-26
湖南工程学院
19
案例
柔性制造系统在发动机生产中的应用
奇瑞公司的发动机二厂是根据汽车制造业多品种、柔性化 生产需求而建造的一个具有国际领先水平的现代化柔性工 厂,该工厂在产品设计时就采用同步工程并充分预留后期 产品的共用性,以便根据市场及产品需求,在生产线上共 线生产多个品种。
2012-5-26
湖南工程学院
25
柔性生产线图1
FMS项目实施期间,昆机实现柔性线FMS1600型一套、FMS1600型 三台单机和FMS1000型五台主机的销售,实现FMS主机及其模块化 变形产品双工位精密卧式加工中心共25台销售,累计实现销售收入 1.2245亿元,利润3049万元,税收975.68万元,取得了良好的经济 效益。
柔性生产线图
2012-5-26
湖南工程学院
27
发展趋势
柔性制造系统的发展趋势大致有两个方面。 一方面是与计算机辅助设计扣辅助制造系 统相结合,利用原有产品系列的典型工艺 资料,组合设计不同模块,构成各种不同 形式的具有物料流和信息流的模块化柔性 系统。另一方面是实现从产品决策、产品 设计、生产到销售的整个生产过程自动化, 特别是管理层次自动化的计算机集成制造 系统。在这个大系统中,柔性制造系统只 是它的一个组成部分。
2012-5-26 湖南工程学院 6
3、生产能力相对稳定。自动加工系统 由一自或多台机床组成,发生故障时,有 降级运转的能力,物料传送系统也有自行 绕过故障机床的能力。 4、产品质量高。零件在加工过程中, 装卸一次完成,加工精度嵩,加工形式稳 定。
2012-5-26
湖南工程学院
7
5、运行灵活。有些柔性制造系统的检验、装卡 和维护工作可在第一班完成,第二、第三班可在无人 照看下正常生产。在理想的柔性制造系统中,其监控 系统还能处理诸如刀具的磨损调换、物流的堵塞疏通 等运行过程中不可预料的问题。
2012-5-26 湖南工程学院 11
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,可实现有限工序的连续生产, 适于多品种小批量生产应用。 随着时间的推移,FMS在技术上和数量上都 有较大发展,实用阶段,以由3-5台设备组成的 FMS为最多,但也有规模更庞大的系统投入使用。 1982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(包括50个工业机 器人)和一个立体仓库组成,另有两台自动引导 台车传送毛坯和工件,此外还有一个无人化电机 装配车间,它们都能连续24小时运转。
2012-5-26 湖南工程学院 2
2012-5-26
湖南工程学院
3
柔性制造系统的组成
柔性制造系统,至少有两台机床,一套物流运输 系统(从装载到卸载具有高度自动化)和一套控 制系统的计算机所组成的制造系统,它采用简单 的改变软件的方法便能制造出某些部件中得任何 零件。
1. 从硬件的形式看由三部分组成
2012-5-26
湖南工程学院
23
凸轮轴生产线
2012-5-26 湖南工程学院 24
我国FMS柔性制造系统研发取得重大 突破
为适应市场发展,沈机集团昆明机床股份有限公司(以下 简称昆机)结合用户需求,通过承担省重点产业创新工程 项目“FMS柔性制造系统新产品开发”(以下简称FMS 项目),成功开发出FMS1000型和FMS1600型两种规格 的柔性制造系统。 FMS1600型柔性制造系统经机械工业机床产品质量检测 中心(昆明)检测,主机精度优于国家标准。可满足大、 中型精密箱体类、盘套类、板类等多品种复杂零件的单件 或批量生产制造,在工件一次装夹后,可完成铣、钻、镗、 铰、攻丝和轮廓、空间曲面的加工。
2012-5-26
湖南工程学院
21
奇瑞公司的发动机二厂是根据汽车制造业多品种、柔 性化生产的需求而建造的一个具有国际领先水平的现 代化柔性工厂。该工厂在产品设计时就采用同步工程 并充分预留后期产品的共用性,以便根据市场及产品 需求,在生产线上共线生产多个品种。
举例来说,凸轮轴生产线内的机床选用了Siemens 840D、FANUC18i这些目前顶尖的系统来实现FMS 的自动控制;通过奇瑞的技术人员与机床、控制系统 开发商的共同研究,在原有平台上新扩展和开发了多 种控制功能和软件。
6、产品应变能力大。刀具、夹具及物料 运输装置具有可调性,且系统平面布置合理, 便于增减设备,满足市场需要。
2012-5-26
湖南工程学院
8
7、经济效果显著。采用FMS的主要技术 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;提高设备的利用率,减 少设备数量和厂房面积;减少直接劳动力,在 少人看管条件下可实现昼夜24小时的连续 “无人化生产”;提高产品质量的一致性。