柔性制造系統(tǒng)及其應(yīng)用

柔性制造系統(tǒng)及其應(yīng)用隨著經(jīng)濟(jì)一體化，競(jìng)爭(zhēng)全球化時(shí)代的到來(lái)，需求多樣化、競(jìng)爭(zhēng)差異化，傳統(tǒng)就使制造系統(tǒng)的柔性越來(lái)越重要。柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)集成管理和控任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，以適宜于多品種、中小批隨著經(jīng)濟(jì)一體化，競(jìng)爭(zhēng)全球化時(shí)代的到來(lái)，需求多樣化、競(jìng)爭(zhēng)差異化，傳統(tǒng)就使制造系統(tǒng)的柔性越來(lái)越重要。柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)集成管理和1柔性制造系統(tǒng)概述隨著經(jīng)濟(jì)一體化，競(jìng)爭(zhēng)全球化時(shí)代的到來(lái)，需求多樣化、競(jìng)爭(zhēng)差異化，生產(chǎn)方式發(fā)生改變，批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)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(lái)越重要。柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)集成零件。它主要由三部分組成:(1)多臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備;(2)系統(tǒng);(3)設(shè)備。按規(guī)模大小柔性制造系統(tǒng)FMS可分為如下4類(lèi):(1)柔性制造單元(FMC)通常由單臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備、上下料機(jī)構(gòu)構(gòu)成。FMC可視為一個(gè)規(guī)模最小的FMS，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)單機(jī)柔性化及自動(dòng)化。(2柔性制造系統(tǒng)(FMS)(3)柔性制造線(xiàn)(FML)它是處于單一或少品種大批量非柔性自動(dòng)線(xiàn)與中小批量多品種FMSCNC機(jī)床;亦可采用專(zhuān)用機(jī)床或NC專(zhuān)用機(jī)床，對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，控制系統(tǒng)為代表，其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)柔性化及自動(dòng)化。(4)柔性制造工廠(chǎng)(FMF)是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)MES將設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)管理及制造過(guò)程的所有柔性單元、柔性線(xiàn)FMS連接起來(lái)，配以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)從訂貨、設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)送一個(gè)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(diǎn)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠(chǎng)的柔性化及自動(dòng)化。以上四種類(lèi)型的柔性制造系統(tǒng)，除了FML外，其余的系統(tǒng)在小巨人機(jī)作一具體介紹。2柔性制造單元FMC的應(yīng)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(yù)定程序進(jìn)行加工，加工完的工件由工件收集器收集并放人儲(chǔ)物箱或傳送帶。棒料輸送機(jī)根據(jù)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的動(dòng)作信號(hào)繼續(xù)送料，開(kāi)始第二個(gè)工件的加工。(2)帶自動(dòng)下料機(jī)的柔性加工單元(INT200SY)行工件的加工車(chē)銑復(fù)合、利用主副雙主軸多工序同時(shí)加工，全部加工完成后切料，依此類(lèi)推，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)加工。機(jī)床的自動(dòng)加工效率較高，機(jī)床開(kāi)動(dòng)率可達(dá)75%，無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間8h以上。(3)倒立車(chē)構(gòu)成的柔性加工單元(IVS200)倒立車(chē)主軸與卡盤(pán)采用倒立設(shè)計(jì)，適用于短軸及盤(pán)類(lèi)零件加工。本單元采用MAZAK公司的WS20卡盤(pán)在上下料時(shí)當(dāng)機(jī)械手使用。工件加工完成后，主軸及卡盤(pán)夾持工件沿X軸存放位置。此單元將主軸及卡盤(pán)的夾持功能及X軸的位移在裝卸工件時(shí)轉(zhuǎn)換成機(jī)械手使用，巧妙地構(gòu)造出了一種獨(dú)特的柔性加工單元。(4)帶機(jī)械手的柔性加工單元(INT400GL)由MAZAK公司INT400GL復(fù)合加工設(shè)備及FLEX-GL300F機(jī)械手構(gòu)成。機(jī)械手最大夾持重量40mm部位，銑削主軸，、、、B、C可同時(shí)加工，精度高，機(jī)床行程大，尾架和中心架均能夠通過(guò)程序自動(dòng)控制，通過(guò)自動(dòng)找正機(jī)構(gòu)找正，保證工件裝卡平整，70%人運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間8h以上。(5)帶機(jī)器人的柔性自動(dòng)加工單元(E-500HROBOT)由MAZAK公司INTe500/150多功能車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備及日本FANUC公司具有3D視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的ROBOT900i350器人搬運(yùn)重量350kg。機(jī)器人對(duì)物流裝置上的材料進(jìn)行3D視覺(jué)識(shí)別(八角型毛坯，確定夾持面后夾持送人機(jī)床內(nèi)，除了車(chē)削功能外，還具有與10000r/min動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)找正夾緊，一次裝夾加工同一工序的所有車(chē)、銑部位，銑削主軸，x、Y、2、B、c軸可同時(shí)加工。加工完成后機(jī)器人再將工件卸下，重新送人新的原材料，進(jìn)行加工，依此類(lèi)推。目前此單元可以達(dá)到開(kāi)動(dòng)率75%以上，在配備料塔的情況下，可以實(shí)現(xiàn)720h連續(xù)無(wú)人化運(yùn)行。(6)五面加工及大型工件柔性加工單元(V設(shè)備)由MAZAK公司V08五面加工機(jī)及雙交換工作臺(tái)構(gòu)成。五面加工機(jī)具有77%，無(wú)人化運(yùn)行時(shí)間8h以上。以上幾種FMC均由單機(jī)、上下料機(jī)構(gòu)或機(jī)械手、機(jī)器人以及物料傳送裝置構(gòu)成，沒(méi)有專(zhuān)用的系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)。物流線(xiàn)、上下料機(jī)構(gòu)、機(jī)器人有自己的控制裝置，接收加工程序中的M代碼指令進(jìn)行相關(guān)程序控制。3柔性制造系統(tǒng)FMS的應(yīng)用(1)FH6800平面FMS柔性系統(tǒng)系統(tǒng)由5臺(tái)MAZAK公司生產(chǎn)的FH6800型臥式加工中心、52個(gè)交換托盤(pán)、1臺(tái)清洗機(jī)、1臺(tái)自動(dòng)上下料機(jī)器人，通過(guò)MAZAK公司的INETLLIGENTMAZATROLFMS主控單元控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制(目前實(shí)際配置4臺(tái)機(jī)床)。單機(jī)刀庫(kù)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(dān)負(fù)中小零件的自動(dòng)加工。具有刀具破損檢測(cè)功能、紅外線(xiàn)測(cè)頭機(jī)內(nèi)檢測(cè)功能。5臺(tái)機(jī)床刀具配置相同，采用冗余控制原則進(jìn)行控制，系統(tǒng)自動(dòng)安72h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，24h無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)FH8800立體FMS柔性系統(tǒng)系統(tǒng)由3臺(tái)MAZAK公司生產(chǎn)的FH880型臥式加工中心、36個(gè)交換托盤(pán)、1臺(tái)兩位置自動(dòng)上下料機(jī)器人，一臺(tái)清洗機(jī)，通過(guò)MAZAK公司的INTELLlEGNTMAZATROLFMS主控單元控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制目前實(shí)際配置1臺(tái)機(jī)床。最大工作直徑250mm1250mm2200kg。的占地面積。與傳統(tǒng)的交換托盤(pán)平面放置系統(tǒng)相區(qū)別，此類(lèi)FMS被稱(chēng)為立體FMS。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)72h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，24h無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)。(3)0PT0-PATH柔性加工線(xiàn)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(lái)的新領(lǐng)域的應(yīng)用。系統(tǒng)由2臺(tái)MAZAK公司生產(chǎn)的HG510激光切割機(jī)、ro層料庫(kù)、化完成的飯金激光切割機(jī)FMS系統(tǒng)。機(jī)械手根據(jù)系統(tǒng)指令從料庫(kù)將需要的鋼板送到激光切割機(jī)，激光切割機(jī)按照上傳到數(shù)控系統(tǒng)中的展開(kāi)及套裁圖進(jìn)行切割。激光頭、Y軸移動(dòng)均由直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由高質(zhì)量的CCD照相機(jī)對(duì)激光頭現(xiàn)性。機(jī)床配有4個(gè)激光頭的存放位置，可以實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中進(jìn)行隨時(shí)更換，和對(duì)需要維護(hù)的激光頭進(jìn)行機(jī)外維護(hù)、保養(yǎng)、調(diào)整功能，保證加工過(guò)程不中斷。激光切割機(jī)配置雙交換工作臺(tái)，保證了工作效率。由7200個(gè)單獨(dú)配置的小吸盤(pán)組成的工件分檢裝置，能夠依據(jù)CAD信息，自動(dòng)適應(yīng)工件的形狀，單個(gè)吸盤(pán)分別進(jìn)行ON/OFF控制的智能分檢系統(tǒng)只對(duì)選中的工件進(jìn)行吸附作業(yè)，將工件及邊角料自動(dòng)分離。4柔性制造工廠(chǎng)FMF的構(gòu)成機(jī)床制造工廠(chǎng)構(gòu)成如下:小巨人所有技術(shù)管理通過(guò)PDM系統(tǒng)(PrductionData產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)變更、變更的歷史進(jìn)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(jìn)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(yùn)品相關(guān)數(shù)據(jù)的共享提供良好的平臺(tái)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的所有數(shù)據(jù)終端均可在PDM系統(tǒng)支持下工作。(2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加工設(shè)備、柔性單元、柔性系統(tǒng)、物流中心、數(shù)字化測(cè)量終端、飯金、裝配的信息終端，售后服務(wù)在產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了在線(xiàn)服務(wù)(online)系統(tǒng)。構(gòu)成了一個(gè)龐大的信息神經(jīng)系統(tǒng)。信息流、數(shù)據(jù)流高速、實(shí)時(shí)交換，為各種指令的迅速下達(dá)、各種信息的及時(shí)反饋提供了可靠而有效的手段。(3)具有網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)字化生產(chǎn)制造設(shè)備加工柔性單元FMC、3臺(tái)加工柔性線(xiàn)FMS、條飯金生產(chǎn)柔性線(xiàn)FMS等生產(chǎn)設(shè)構(gòu)成。生產(chǎn)設(shè)備均使用了先進(jìn)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(shí)現(xiàn)更深層次的機(jī)電一體化和工廠(chǎng)管理一體化。該數(shù)控系統(tǒng)所提供的獨(dú)有的雙向通訊功能使得管理人員不僅可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接向設(shè)備全過(guò)程控制實(shí)現(xiàn)了由車(chē)間級(jí)細(xì)化到每臺(tái)數(shù)控機(jī)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(shí)現(xiàn)車(chē)間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段。執(zhí)行系統(tǒng)的功能有三方面:第一，;標(biāo);MRI，C