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柔性制造系統(tǒng)FMS的發(fā)展

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文章來源：泛普軟件 柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)，英文縮寫為FMS。   FMS的工藝基礎是成組技術，它按照成組的加工對象確定工藝過程，選擇相適應的數控加工設備和工件、工具等物料的儲運系統(tǒng)，并由計算機進行控制，故能自動調整并實現一定范圍內多種工件的成批高效生產(即具有“柔性”)，并能及時地改變產品以滿足市場需求。   FMS兼有加工制造和部分生產管理兩種功能，因此能綜合地提高生產效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴大，可以包括毛坯制造、機械加工、裝配和質量檢驗等。80年代中期投入使用的FMS，大都用于切削加工，也有用于沖壓和焊接的。   采用FMS的主要技術經濟效果是：能按裝配作業(yè)配套需要，及時安排所需零件的加工，實現及時生產，從而減少毛坯和在制品的庫存量，及相應的流動資金占用量，縮短生產周期；提高設備的利用率，減少設備數量和廠房面積；減少直接勞動力，在少人看管條件下可實現晝夜24小時的連續(xù)“無人化生產”；提高產品質量的一致性。   1967年，英國莫林斯公司首次根據威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系統(tǒng)24”。其主要設備是六臺模塊化結構的多工序數控機床，目標是在無人看管條件下，實現晝夜24小時連續(xù)加工，但最終由于經濟和技術上的困難而未全部建成。   同年，美國的懷特·森斯特蘭公司建成 Omniline I系統(tǒng)，它由八臺加工中心和兩臺多軸鉆床組成，工件被裝在托盤上的夾具中，按固定順序以一定節(jié)拍在各機床間傳送和進行加工。這種柔性自動化設備適于少品種、大批量生產中使用，在形式上與傳統(tǒng)的自動生產線相似，所以也叫柔性自動線。日本、前蘇聯(lián)、德國等也都在60年代末至70年代初，先后開展了FMS的研制工作。   1976年，日本發(fā)那科公司展出了由加工中心和工業(yè)機器人組成的柔性制造單元(簡稱FMC)，為發(fā)展FMS提供了重要的設備形式。柔性制造單元(FMC)一般由1～2臺數控機床與物料傳送裝置組成，有獨立的工件儲存站和單元控制系統(tǒng)，能在機床上自動裝卸工件，甚至自動檢測工件，可實現有限工序的連續(xù)生產，適于多品種小批量生產應用。   70年代末期，FMS在技術上和數量上都有較大發(fā)展，80年代初期已進入實用階段，其中以由3～5臺設備組成的FMS為最多，但也有規(guī)模更龐大的系統(tǒng)投入使用。   1982年，日本發(fā)那科公司建成自動化電機加工車間，由60個柔性制造單元（包括50個工業(yè)機器人）和一個立體倉庫組成，另有兩臺自動引導臺車傳送毛坯和工件，此外還有一個無人化電機裝配車間，它們都能連續(xù)24小時運轉。   這種自動化和無人化車間，是向實現計算機集成的自動化工廠邁出的重要一步。與此同時，還出現了若干僅具有FMS基本特征，但自動化程度不很完善的經濟型FMS，使FMS的設計思想和技術成就得到普及應用。   典型的柔性制造系統(tǒng)由數字控制加工設備、物料儲運系統(tǒng)和信息控制系統(tǒng)組成。加工設備主要采用加工中心和數控車床，前者用于加工箱體類和板類零件，后者則用于加工軸類和盤類零件。中、大批量少品種生產中所用的FMS，常采用可更換主軸箱的加工中心，以獲得更高的生產效率。   儲存和搬運系統(tǒng)搬運的的物料有毛坯、工件、刀具、夾具、檢具和切屑等；儲存物料的方法有平面布置的托盤庫，也有儲存量較大的桁道式立體倉庫。毛坯一般先由工人裝入托盤上的夾具中，并儲存在自動倉庫中的特定區(qū)域內，然后由自動搬運系統(tǒng)根據物料管理計算機的指令送到指定的工位。固定軌道式臺車和傳送滾道適用于按工藝順序排列設備的FMS，自動引導臺車搬送物料的順序則與設備排列位置無關，具有較大靈活性。   工業(yè)機器人可在有限的范圍內為1～4臺機床輸送和裝卸工件，對于較大的工件常利用托盤自動交換裝置(簡稱APC)來傳送，也可采用在軌道上行走的機器人，同時完成工件的傳送和裝卸。磨損了的刀具可以逐個從刀庫中取出更換，也可由備用的子刀庫取代裝滿待換刀具的刀庫。車床卡盤的卡爪、特種夾具和專用加工中心的主軸箱也可以自動更換。切屑運送和處理系統(tǒng)是保證 FMS連續(xù)正常工作的必要條件，一般根據切屑的形狀、排除量和處理要求來選擇經濟的結構方案。   FMS信息控制系統(tǒng)的結構組成形式很多，但一般多采用群控方式的遞階系統(tǒng)。第一級為各個工藝設備的計算機數控裝置(CNC)，實現各的口工過程的控制；第二級為群控計算機，負責把來自第三級計算機的生產計劃和數控指令等信息，分配給第一級中有關設備的數控裝置，同時把它們的運轉狀況信息上報給上級計算機；第三級是FMS的主計算機(控制計算機)，其功能是制訂生產作業(yè)計劃，實施FMS運行狀態(tài)的管理，及各種數據的管理；第四級是全廠的管理計算機。   性能完善的軟件是實現FMS功能的基礎，除支持計算機工作的系統(tǒng)軟件外，數量更多的是根據使用要求和用戶經驗所發(fā)展的專門應用軟件，大體上包括控制軟件(控制機床、物料儲運系統(tǒng)、檢驗裝置和監(jiān)視系統(tǒng))、計劃管理軟件(調度管理、質量管理、庫存管理、工裝管理等)和數據管理軟件(仿真、檢索和各種數據庫)等。   為保證FMS的連續(xù)自動運轉，須對刀具和切削過程進行監(jiān)視，可能采用的方法有：測量機床主軸電機輸出的電流功率，或主軸的扭矩；利用傳感器拾取刀具破裂的信號；利用接觸測頭直接測量刀具的刀刃尺寸或工件加工面尺寸的變化；累積計算刀具的切削時間以進行刀具壽命管理。此外，還可利用接觸測頭來測量機床熱變形和工件安裝誤差，并據此對其進行補償。   柔性制造系統(tǒng)按機床與搬運系統(tǒng)的相互關系可分為直線型、循環(huán)型、網絡型和單元型。加工工件品種少、柔性要求小的制造系統(tǒng)多采用直線布局，雖然加工順序不能改變，但管理容易；單元型具有較大柔性，易于擴展，但調度作業(yè)的程序設計比較復雜。   柔性制造系統(tǒng)未來將向發(fā)展各種工藝內容的柔性制造單元和小型FMS；完善FMS的自動化功能；擴大FMS完成的作業(yè)內容，并與計算機輔助設計和輔助制造技術(CAD/CAM)相結合，向全盤自動化工廠方向發(fā)展。   來源：工業(yè)工程研究所
發(fā)布：2007-04-22 10:22    編輯：泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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