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1、第五章 制造自动化技术Automation Technology for Manufacturing,（5-1）,式中 TTLC 生产某种产品所需总时间；B 批数；Q 批量；T1 单件工时；T2 每批产品所需生产准备时间（包括原材料订 货时间，制定生产计划时间，工艺装备调整 时间）；T3 每种产品所需设计及生产准备时间（产品设 计，工艺设计，工艺装备设计与制造）。,Groover 产品寿命周期模型,（5-2）,式中 TLC 生产每件产品所需平均时间 式（5-2）即为 Groover 产品寿命周期模型 TLC 是一个综合指标，减小 TLC 常被作为生产活动追求的目标,式（5-1）两边除以 BQ，
2、得到：,刚性自动化：着眼降低 T1 柔性自动化：着眼降低 T1 和T2（部分）综合自动化：同时减小 T1、T2、T3，特别是 T2 和 T3，因而在多品种、中小批量生产中具有重要意义,Groover产品寿命周期模型,汽车后桥齿轮箱加工自动线,制造自动化技术的主要形式,制造自动化技术的主要形式,三种自动化形式的比较,柔性制造技术和柔性制造系统,柔性制造技术（FMTFlexible Manufacturing Technology）是集数控技术、计算机技术、机器人技术、现代管理技术为一体的现代制造技术，主要用于多品种小批量或变批量生产。柔性指制造系统能够适应产品变化的能力,柔性制造系统（FMS）是
3、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。(“中华人民共和国国家军用标准”)柔性制造系统是柔性制造技术的主要应用形式。,柔性制造系统的组成,1）若干台CNC加工设备，实现自动制造功能；2）自动物流系统，即毛坯、工件、刀具的存储、输送、交换系统；3）控制整个系统运行的计算机系统；4）其他：刀具监测及管理系统、零件测量系统、切屑排除系统等。,柔性制造系统的组成,柔性制造系统的组成,柔性制造系统典型结构,柔性制造系统的典型结构,柔性制造单元（FMCFlexible Manufac
4、turing Cell）FMC由单台计算机控制的数控机床或加工中心、环形托盘输送装置或工业机器人组成。,柔性制造系统的类型,柔性制造系统（FMS）它由两台或两台以上的数控机床或加工中心或柔性制造单元所组成，配有工件自动上下料装置（如托盘交换装置、机器人）、自动输送装置、自动化仓库等，由计算机控制系统进行加工控制、计划调度安排及工况监测。,柔性制造系统的类型,柔性制造生产线（FMLFlexible Manufacturing Line）将FMS中的各机床按工艺过程布局，可以有生产节拍，但是可变的加工生产线，是刚性自动线与柔性制造系统的一种结合。,244FM摩托车发动机汽缸加工自动线,柔性制造系统
5、的类型,FMS的特点,以GT为基础,具有较大柔性,高度自动化,控制与管理相结合可自动实现系统内的计划、调度,柔性制造系统的适用范围,FMS的配置,当所选定零件组的全部工序可以被一种机床独立完成时，FMS可以只配置数量足够的相同型号机床，这些机床之间是可以相互代替的。,1 互替式（并联）2 互补式（串联）3.混合式（并串联）,当所选定零件组的全部工序不能被一种机床独立完成时，FMS需要配置几种不同型号的机床，各自完成特定的工作，这些机床之间是互相补充的，不能相互替代。,机床配置形式与特征比较,这些配置主要取决于机床功能、FMS的物料流和信息流，而并非取决于加工设备的物理布局。,1 工序集中2 控
6、制功能强、柔性好3 具有通信接口4 高刚度、高精度、高速度5 其它要求a)使用经济性好b)操作性、可靠性、维修性好c)自保护性、自维护性好d)对环境的适应性与保护性好e)技术资料齐全，机床上的各种显示、标记等清楚，机床外形、颜色美观且与系统协调。,FMS 对机床的要求,FMS常用的加工设备,常见加工中心的分类按工艺用途可分为镗铣加工中心、车削加工中心、钻削加工中心、攻螺纹加工中心及磨削加工中心等。按主轴在加工时的空间位置可分为立式加工中心、卧式加工中心、立卧两用（也称万能、五面体、复合）加工中心。,镗铣加工中心与普通数控镗床和数控铣床的区别之处，主要在于它附有刀库和自动换刀装置。,加工中心（镗
7、铣加工中心）,卧式加工中心,加工中心刀库,加工中心的刀库有链式、盘式和转塔式等基本类型。,从刀库中挑选所需刀具的方法：顺序选择法；刀座编码法；刀具编码法；刀具刀座跟踪记忆法,加工中心换料装置,加工中心常见的换料装置是托盘交换器（Automatic Pal1et ChangerAPC），它不仅是加工系统与物流系统间的工件输送接口，也起物流系统工件缓冲站的作用。托盘交换器按其运动方式有回转式和往复式两种。,加工中心换料装置,带有多层托盘库和中央刀具库的FMS系统,带有托盘交换装置的FMC,加工系统的监控,监控功能,设备运行状态,切削加工状态,产品质量状态,设备运行状态监控与检测,加工系统的监控,钻
8、头破损检测器内存有以往采集的钻头破损的信号或钻头破损模拟信号，与检测信号进行比较。当钻头破损被确认后，发出换刀信号。,重点是刀具磨损、破损监控与检测。,加工过程监控与检测,加工系统的监控,离线检测：过程稳定，超差风险小 在线/过程中检测：实时，瓶颈工序在线/过程后检测：滞后时间短，应用较多,加工系统的监控离线与在线检测,物料传输系统,FMS中流动的物料主要有工件、刀具、夹具、切屑及切削液。物料传输系统主要由输送装置、交换装置、缓冲装置和存储装置等组成。,FMS对输送装置的要求1)通用性 2)变更性 3)扩展性4)灵活性 5)可靠性6)安全性,传输装置,物料传输系统,在地面上埋设引导电缆，并通以
9、510kHz的低压电流。小车上装有对称的一组信号拾取线圈。当小车偏向右方时，右方的感应信号减弱，左方的增强，控制器根据这些信号的强弱，控制小车的舵轮。,物料传输系统-有轨小车电磁导向方式,沿小车预定路径在地面上粘贴易反光的反光带（铝带或尼龙带），小车上装有发光器和受光器。发出的光经反光带反射后由受光器接受，并将该光信号转换成电信号控制小车的舵轮。,物料传输系统-有轨小车光学引导方式,自动导向小车（AGV Automatic Guided Vehicle）无轨小车是一种利用微机控制的，能按照一定的程序自动沿规定的引导路径行驶，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车。,物料传输
10、系统-无轨小车,物料传输系统,自动仓库,切屑处理系统,工厂计算机：制定、修改、更新生产（作业）计划；对中央计算机和物流计算机进行控制。中央计算机：根据工厂计算机制定的作业计划对各加工单元进行监视与控制。物流计算机：根据工厂计算机制定的作业计划对自动仓 库、堆垛机、缓冲站、运输小车等进行监 视与控制。单元控制器：监视与控制机床加工、检测、上下料 信息传输网络：在控制计算机与单元控制器之间进行信息传递。,计算机控制系统,FMS控制管理系统,自动仓库,AGV小车,交通管理,车间计算机,中央管理计算机,最高层,中间层,设备层,负责全面管理、协调和控制FMS的各项活动,协调各种设备的操作,执行各种操作,
11、管理系统体系结构：多级计算机递阶控制,A制造单元计算机,物流管理计算机,B制造单元计算机,机器人,JCS-FMS-1控制级结构,FMS实例（1）,应用实例钣材柔性制造系统,C1型钣材FMS的组成,C1型钣材柔性制造系统以数控冲剪复合机为主机，配置有自动立体仓库、自动上料装置、数控分选码垛单元及其他辅助装置，由计算机及数控系统对其进行单元及全线控制，实现对钣料的自动加工过程。,1、钣料成垛出入库，能在很短时间内补充库存。2、钣料入库作业不影响全线运行。3、能自动校正钣料位置。4、省时省料的钣料一体化冲剪加工。5、工件分选细致并自动整齐码垛。6、自动监控完善，保证设备安全。7、远距离程序传输。8、操作方式灵活。9、软件可靠，可自动或人工优化排料。10、全线结构紧凑精巧，占地面积小。,钣材柔性制造系统特点,C1型钣材FMS的控制系统和工作流程,钣材柔性制造系统控制系统,
