可重构制造
主讲:吴斌 队员：余远文、朱耀祥、谢志斌 虞春杰、姚震
什么是可重构制造？
可重构制造系统是指能够通过对制造系统 结构及其组成单元进行快速重组或更新，及时 调整制造系统的功能和生产能力，以迅速响应 市场变化及其他需求的一种制造系统。其核心 技术是系统的可重构性，即利用对制பைடு நூலகம்设备及 其模块或组件的重排、更替、剪裁、嵌套和革 新等手段对系统进行重新组态、更新过程、变 换功能或改变系统的输出(产品与产量)。
柔性”。
可重构制造的特点
4 可扩展能力
利用重新排列现有的制造系统，可以很容易的改 变生产能力。或者用可重构工作站改变生产能力 。
5 可变换能力
很容易变换现有系统、机器和控制的功能(例如： 改变主轴的物理位置)以适应新产品的要求。
可重构制造的特点
6 可诊断能力
自动读取系统检测和诊断产品缺陷的数据．并具 有分析产生这些缺陷的根本原因以及快速纠正错 误操作的能力。
可重构制造系统和柔性制造系统的区别
表一
可重构制造装备在实际中的应用
可重构制造装备凭借其突出的柔性、应用的 经济学和高效率，在航空、医疗、建筑、交通以 及能源等领域有着潜在的广泛应用。 现有的几种可重构制造装备包括：可重构夹 具、可重构模具（可重构钣金模、可重构真空成 型模）等。 1可重构夹具 在当今日常工业生产加工中，夹具的使用已 经非常普遍。但是对于相对复杂的工件的加工， 平时通用普通的台式虎口钳与三抓卡盘就有点不 适用了，必须针对工件特殊的加工要求以及几何 外形设计专用的夹具。在当今工业飞速发展的前
图1：磁流变夹具
图2：实心球夹具
图3：镙针矩阵夹具
可重构制造装备在实际中的应用
2可重构模具
在可重构模具装备领域，研究时间最长和成果最为丰硕的研究团队有 三个，他们分别是： 美国麻省理工大学的David Hardt 教授与团队；中国吉林大学李明哲教 授与团队以及英国诺丁汉大学Nabil Gindy 教授与团队。其中，麻省理 工大学和吉林大学致力于可重构板金模的研究，诺丁汉大学致力于可 重构真空成型模的研究。
可重构制造装备的必要性与优势
自18 世纪中叶工业革命以来，实作为现夹具、模 具等制造装备的单套多用一直是研究人员和企业共同 孜孜以求的目标。随着资源的日益枯竭，实施绿色制 造日益重要。可重构制造装备企业实施绿色制造的关 键技术和方法之一，越来越得到科研人员和企业的重 视。夹具和模具在用来在加工过程中夹紧和成型工件 ，对于工件的加工质量至关重要；目前工厂对于复杂 的零件的加工，基本上使用“１对１”专用夹具或模 具，这对于传统的大批量生产还不是大问题；而现代 的制造业正在向小批量、个性化和多品种发展，“１ 对１”专用夹具和模具已极其低效，也导致工具的费 用极其昂贵；由于由于可重构制造装备的柔性，可以 大量减少工具的费用，因而深受欢迎，尤其受具有高 附加值行业的欢迎．
可重构制造的发展史
发达国家从20世纪90年代中期开展了相关可重构制造的研究。 1996年，美国密执安(Michigan)大学工程研究中心(ERC)在美国国 家科学基金会(NSF)和25家公司资助下开展了有关RaMS 的研究 。 1997年，Y.Koren教授等首次正式提出RMS 的概念。 1998年，美国国家研究委员会(NRC)在《2020年制造挑战的设想 》的报告中明确地将RMS列入6大挑战与10大关键技术中，而且 RMS名列10大关键技术之首。 我国对敏捷和网络制造模式下的快速重构以及支持可重构性的制造 执行系统(MES)的研究较多，而对底层加工系统的可重构问题的 研究并不多。从1997年起，我国在国家自然科学基金和“十五 ”863计划基金资助下，对RMS 的理论及方法进行了研究，取得 了一定研究成果。一些学者将合弄(Holon)的概念应用于RMS中 ，理论研究已取得一定进展。总之，目前对RMS 还没有形成完整 清晰的理论体系。
可重构机器人
可重构制造的特点
1 可模块化
根据机器的操作功能把机器划分为能够量化
的单元。这些单元可在变化着的生产计划之间操
作和控制。
可重构机器模块
可重构主轴模块
可重构制造的特点
2 可集成化
快速集成模块的能力和精确的由一系列机构、 信息、和控制形成的接口。
3 用户定制化
相对于通常的柔性的概念，系统，机器设计的 柔性是围绕产品家族进行的。因此也被称为“用户
本次课程结束，谢谢参与！
——你理解了吗？
可重构制造系统和柔性制造系统的区别
可重构制造系统(RMS)和柔性制造系统(FMS)的 目标是不同的。FMS瞄准的是各种生产零件的增加 ，RMS瞄准的是对市场和用户需求的响应速度的提 高。RMS也是柔性的。它不同于FMS的柔性，是有限 的、更快的响应和更高生产率的柔性。 RMS和FMS的设计方式和实现途径也是不同的。 FMS的设计者利用已知的CNC机器的性能，围绕它们 设计系统。系统设计专注于确定的生产线和被加工 的零件。RMS是围绕零件家族进行设计的，是专用 机器和柔性制造的组合，是快速大规模、在制造过 程中可变换的系统，所以RMS比FMS有更高的生产率 。可以说，RMS是介于低生产率但高柔性的柔性系 统(FMS)和超高生产率但零柔性的专用生产线之间 ，实现了最优的成本效应的系统。可重构机器填补 了高生产率但零柔性的专用机器和全柔性的机器。 他们具体区别如表一所示
可重构制造装备在实际中的应用
提下，工业加工件的品种日益的区域多样化，同时加工数量 也在相应的减少。对于这样的加工件多变，加工数量不多的 情况下，分别制作相应的专用的夹具显然是非常浪费和加大 制作成本，降低企业竞争力的。可重构夹具变是解决对于不 同几何外形的零件的夹具统一的问题。如图1、图2、图3中 的夹具。其中磁流变可重构夹具利用磁流变可液来控制可重 构单元的夹紧与放松。磁流变（ MR 液）是一种变相智能流 体, 里面有很多微米和纳米大小的铁粒子悬浮在液体中。 该 材料在正常情况下是液体，加了磁场后变成半固体。