柔性制造系統(tǒng)及其應用

柔性制造系統(tǒng)及其應用隨著經(jīng)濟一體化，競爭全球化時代的到來，需求多樣化、競爭差異化，傳統(tǒng)就使制造系統(tǒng)的柔性越來越重要。柔性制造系統(tǒng)是一個由計算機集成管理和控任務或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整，以適宜于多品種、中小批隨著經(jīng)濟一體化，競爭全球化時代的到來，需求多樣化、競爭差異化，傳統(tǒng)就使制造系統(tǒng)的柔性越來越重要。柔性制造系統(tǒng)是一個由計算機集成管理和1柔性制造系統(tǒng)概述隨著經(jīng)濟一體化，競爭全球化時代的到來，需求多樣化、競爭差異化，生產(chǎn)方式發(fā)生改變，批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應市場動態(tài)變化的生產(chǎn)系統(tǒng)所替換，這就使制造系統(tǒng)的柔性越來越重要。柔性制造系統(tǒng)是一個由計算機集成零件。它主要由三部分組成:(1)多臺數(shù)控加工設備;(2)系統(tǒng);(3)設備。按規(guī)模大小柔性制造系統(tǒng)FMS可分為如下4類:(1)柔性制造單元(FMC)通常由單臺數(shù)控加工設備、上下料機構(gòu)構(gòu)成。FMC可視為一個規(guī)模最小的FMS，其特點是實現(xiàn)單機柔性化及自動化。(2柔性制造系統(tǒng)(FMS)(3)柔性制造線(FML)它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMSCNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，控制系統(tǒng)為代表，其特點是實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化及自動化。(4)柔性制造工廠(FMF)是由計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡，通過制造執(zhí)行系統(tǒng)MES將設計、工藝、生產(chǎn)管理及制造過程的所有柔性單元、柔性線FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，實現(xiàn)從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送一個整體，是以信息流控制物質(zhì)流的智能制造系統(tǒng)(IMs)為代表，其特點是實現(xiàn)整個工廠的柔性化及自動化。以上四種類型的柔性制造系統(tǒng)，除了FML外，其余的系統(tǒng)在小巨人機作一具體介紹。2柔性制造單元FMC的應用目前在小巨人公司有6種形態(tài)的柔性單元在使用。(1)帶棒料輸送器的柔性加工單元(QTN200M/500U)照預定程序進行加工，加工完的工件由工件收集器收集并放人儲物箱或傳送帶。棒料輸送機根據(jù)機床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的動作信號繼續(xù)送料，開始第二個工件的加工。(2)帶自動下料機的柔性加工單元(INT200SY)行工件的加工車銑復合、利用主副雙主軸多工序同時加工，全部加工完成后切料，依此類推，實現(xiàn)連續(xù)自動加工。機床的自動加工效率較高，機床開動率可達75%，無人運轉(zhuǎn)時間8h以上。(3)倒立車構(gòu)成的柔性加工單元(IVS200)倒立車主軸與卡盤采用倒立設計，適用于短軸及盤類零件加工。本單元采用MAZAK公司的WS20卡盤在上下料時當機械手使用。工件加工完成后，主軸及卡盤夾持工件沿X軸存放位置。此單元將主軸及卡盤的夾持功能及X軸的位移在裝卸工件時轉(zhuǎn)換成機械手使用，巧妙地構(gòu)造出了一種獨特的柔性加工單元。(4)帶機械手的柔性加工單元(INT400GL)由MAZAK公司INT400GL復合加工設備及FLEX-GL300F機械手構(gòu)成。機械手最大夾持重量40mm部位，銑削主軸，、、、B、C可同時加工，精度高，機床行程大，尾架和中心架均能夠通過程序自動控制，通過自動找正機構(gòu)找正，保證工件裝卡平整，70%人運轉(zhuǎn)時間8h以上。(5)帶機器人的柔性自動加工單元(E-500HROBOT)由MAZAK公司INTe500/150多功能車銑復合加工設備及日本FANUC公司具有3D視覺識別系統(tǒng)的ROBOT900i350器人搬運重量350kg。機器人對物流裝置上的材料進行3D視覺識別(八角型毛坯，確定夾持面后夾持送人機床內(nèi)，除了車削功能外，還具有與10000r/min動檢測，自動找正夾緊，一次裝夾加工同一工序的所有車、銑部位，銑削主軸，x、Y、2、B、c軸可同時加工。加工完成后機器人再將工件卸下，重新送人新的原材料，進行加工，依此類推。目前此單元可以達到開動率75%以上，在配備料塔的情況下，可以實現(xiàn)720h連續(xù)無人化運行。(6)五面加工及大型工件柔性加工單元(V設備)由MAZAK公司V08五面加工機及雙交換工作臺構(gòu)成。五面加工機具有77%，無人化運行時間8h以上。以上幾種FMC均由單機、上下料機構(gòu)或機械手、機器人以及物料傳送裝置構(gòu)成，沒有專用的系統(tǒng)控制計算機。物流線、上下料機構(gòu)、機器人有自己的控制裝置，接收加工程序中的M代碼指令進行相關程序控制。3柔性制造系統(tǒng)FMS的應用(1)FH6800平面FMS柔性系統(tǒng)系統(tǒng)由5臺MAZAK公司生產(chǎn)的FH6800型臥式加工中心、52個交換托盤、1臺清洗機、1臺自動上下料機器人，通過MAZAK公司的INETLLIGENTMAZATROLFMS主控單元控制實現(xiàn)系統(tǒng)控制(目前實際配置4臺機床)。單機刀庫106把刀。最大工作直徑1050mm，最大工作高度1m，最大工作重量1500kg。主要擔負中小零件的自動加工。具有刀具破損檢測功能、紅外線測頭機內(nèi)檢測功能。5臺機床刀具配置相同，采用冗余控制原則進行控制，系統(tǒng)自動安72h連續(xù)運轉(zhuǎn)，24h無人運轉(zhuǎn)。(2)FH8800立體FMS柔性系統(tǒng)系統(tǒng)由3臺MAZAK公司生產(chǎn)的FH880型臥式加工中心、36個交換托盤、1臺兩位置自動上下料機器人，一臺清洗機，通過MAZAK公司的INTELLlEGNTMAZATROLFMS主控單元控制實現(xiàn)系統(tǒng)控制目前實際配置1臺機床。最大工作直徑250mm1250mm2200kg。的占地面積。與傳統(tǒng)的交換托盤平面放置系統(tǒng)相區(qū)別，此類FMS被稱為立體FMS。系統(tǒng)可實現(xiàn)72h連續(xù)運轉(zhuǎn)，24h無人運轉(zhuǎn)。(3)0PT0-PATH柔性加工線飯金加工柔性系統(tǒng)是FMS從傳統(tǒng)的金屬切削加工柔性系統(tǒng)發(fā)展出來的新領域的應用。系統(tǒng)由2臺MAZAK公司生產(chǎn)的HG510激光切割機、ro層料庫、化完成的飯金激光切割機FMS系統(tǒng)。機械手根據(jù)系統(tǒng)指令從料庫將需要的鋼板送到激光切割機，激光切割機按照上傳到數(shù)控系統(tǒng)中的展開及套裁圖進行切割。激光頭、Y軸移動均由直線電動機驅(qū)動。由高質(zhì)量的CCD照相機對激光頭現(xiàn)性。機床配有4個激光頭的存放位置，可以實現(xiàn)加工過程中進行隨時更換，和對需要維護的激光頭進行機外維護、保養(yǎng)、調(diào)整功能，保證加工過程不中斷。激光切割機配置雙交換工作臺，保證了工作效率。由7200個單獨配置的小吸盤組成的工件分檢裝置，能夠依據(jù)CAD信息，自動適應工件的形狀，單個吸盤分別進行ON/OFF控制的智能分檢系統(tǒng)只對選中的工件進行吸附作業(yè)，將工件及邊角料自動分離。4柔性制造工廠FMF的構(gòu)成機床制造工廠構(gòu)成如下:小巨人所有技術管理通過PDM系統(tǒng)(PrductionData產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、設計變更、變更的歷史進行管理和記錄。PDM數(shù)據(jù)是核心數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是MRP系統(tǒng)進行訂單分解的唯一依據(jù)，也是工藝系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)運品相關數(shù)據(jù)的共享提供良好的平臺。生產(chǎn)現(xiàn)場的所有數(shù)據(jù)終端均可在PDM系統(tǒng)支持下工作。(2)計算機網(wǎng)絡加工設備、柔性單元、柔性系統(tǒng)、物流中心、數(shù)字化測量終端、飯金、裝配的信息終端，售后服務在產(chǎn)品網(wǎng)絡功能的基礎上實現(xiàn)了在線服務(online)系統(tǒng)。構(gòu)成了一個龐大的信息神經(jīng)系統(tǒng)。信息流、數(shù)據(jù)流高速、實時交換，為各種指令的迅速下達、各種信息的及時反饋提供了可靠而有效的手段。(3)具有網(wǎng)絡功能的數(shù)字化生產(chǎn)制造設備加工柔性單元FMC、3臺加工柔性線FMS、條飯金生產(chǎn)柔性線FMS等生產(chǎn)設構(gòu)成。生產(chǎn)設備均使用了先進的MazatrolFusion640數(shù)控系統(tǒng)，這種融合PC和CNC的64位數(shù)控系統(tǒng)可實現(xiàn)更深層次的機電一體化和工廠管理一體化。該數(shù)控系統(tǒng)所提供的獨有的雙向通訊功能使得管理人員不僅可以通過網(wǎng)絡直接向設備全過程控制實現(xiàn)了由車間級細化到每臺數(shù)控機床。(4)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES及其他管理系統(tǒng)制造執(zhí)行管理系統(tǒng)是企業(yè)CIMS戰(zhàn)略和實現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術手段。執(zhí)行系統(tǒng)的功能有三方面:第一，;標;MRI，C