柔性制造系统技术

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1、第二章制造自动化技术2-2、柔性制造系统技术(FlexibleManufacturingSystem)第二章第一节FMS概述FMS产生的背景条件一、随着经济的发展和消费水平的提高，人们更注重产品的不断更新和多样化，中小批量、多品种生产已成为机械制造业的一个重要特征；二、科学技术的迅猛发展推动了自动化程度和制造水平的提高。FMS的产生过程1950s，美国MIT诞生了第一台三坐标数控铣床以后，机电一体化及数控（NC）的概念出现了。机电一体化技术进一步发展，出现了计算机数控（CN）、计算机直接控制（又称群控）（DNC）、计算机辅助制造（

2、CAM）、计算机辅助设计（CAD）、成组技术（GT）、计算机辅助工艺规程（CAPP）、工业机器人技术（ROBOT）等新技术。FMS的产生过程在这些新技术的基础上，为多品种、小批量生产的需要而兴起的柔性自动化制造技术得到了迅速的发展，作为这种技术具体应用的柔性制造系统（FMS）、柔性制造单元（FMC）和柔性制造自动线（FML）等柔性制造设备纷纷问世，其中柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）最具代表性。FMS的产生过程FMS的雏形源于美国MALROSE公司，该公司在1963年制造了世界上第一条

3、多品种柴油机零件的数控生产线。FMS的概念由英国MOLIN公司最早正式提出，并在965年取得了发明专利，1967年FMS正式形成。FMS的发展状况FMS是先进制造技术的一部分，在欧美、日本、俄罗斯有较大的发展；1985年世界各国已投入运行的FMS有500多套，88年近800套，90年超过1000套，目前约共有4000多套FMS在运行；我国是1984年开始研制FMS，1986年从日本引进第一套FMS。FMS的主要特点：柔性和自动化柔性，是指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力，可分为瞬时、

4、短期和长期柔性三种。凡具备上述三种柔性特征之一的、具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性自动化。FMS的次要特点：（1）设备利用率高，占地面积小（2）减少直接劳动工人数（3）产品质量高而稳定（4）减少在制品库存量（5）投资高、风险大，开发周期长、管理水平要求高。FMS的定义根据“中华人民共和国国家军用标准”有关“武器装备柔性制造系统术语”的定义，FMS被定义为：“柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，简称FMS）是数控加工设备、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

5、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。”美国制造工程师协会的计算机辅助系统和应用协会把柔性制造系统定义为：“使用计算机控制柔性工作站和集成物料运储装置来控制并完成零件族某一系列工序的，或一系列工序的一种集成制造系统。”FMS的组成典型的FMS主要由以下三个子系统组成：（1）加工系统（2）运储系统（3）计算机控制系统FMS的组成框图及功能特征典型的柔性制造系统示意图1典型的柔性制造系统示意图2典型的柔性制造系统示意图3典型的柔性制造系统示意图4典型的柔性制造系统示意图4FMS的类

6、型配备互补机床的FMS配备可互相替换机床的FMS混合式FMS。配备互补机床的FMS这类FMS中，通过物料运储系统将数台NC机床连接起来，不同机床的工艺能力可以互补，工件通过安装站进入系统，然后在计算机控制下从一台机床到另一台机床，按顺序加工。工件通过系统的路径是固定的。特点：非常经济，生产率较高，能充分发挥机床的性能。从系统的输入和输出的角度看，互补机床是串联环节，它减少了系统的可靠性，即当一台机床发生故障时，全系统将瘫痪。配备可互相替换机床的FMS系统中的机床可以互相代替，工件可被送到适合加工它的任一台加工中心上。计算机的存储器

7、存有每台机床的工作情况，可以对机床分配加工零件、一台加工中心可以完成部分或全部加工工序。从系统的输出和输入看，它们是并联环节，因而增加了系统的可靠性，同时这种配置形式具有较大的柔性和较宽的工艺范围，可以达到较高的机床利用率。混合式FMS这类FMS是互补式FMS和替换式FMS的综合，即FMS中有一些机床按替换式布置，而另一些机床按互补式安排，以发挥各自的优点。大多数FMS采用这种形式。第二节、FMS的加工系统加工系统在FMS中的作用:加工系统担任把原材料转化为最终产品的任务，是实际完成改变物性任务的执行系统.加工系统是FMS最基本的

8、组成部分，也是FMS中耗资最多的部分，FMS的加工能力很大程度上是由它所包含的加工系统所决定的。加工系统的要求（l）工序集中（2）控制功能强、可扩展性好（3）高刚度、高精度、高速度（4）使用经济性好（5）操作性好、可靠性好、维修性好（6）具有自保护