機(jī)械制造技術(shù)：現(xiàn)代制造工程技術(shù)

機(jī)械制造技術(shù)：現(xiàn)代制造工程技術(shù)一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造（CAD/CAM）1．概述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是設(shè)計(jì)人員和組織產(chǎn)品制造的工藝技術(shù)人員在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助之下，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造程序進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的一項(xiàng)新技術(shù)，是傳統(tǒng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合。設(shè)計(jì)人員通過人——機(jī)交互操作方式進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思和論證，產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)，有關(guān)零件的強(qiáng)度、剛度、熱、電、磁的分析計(jì)算和零件加工信息（工程圖紙或數(shù)控加工信息等）的輸出，以及技術(shù)文檔和有關(guān)技術(shù)報(bào)告的編制。而工藝設(shè)計(jì)人員則可以根據(jù)CAD過程提供的信息和CAM系統(tǒng)的功能，進(jìn)行零部件加工工藝路線的控制和加工狀況的預(yù)顯，以及生成控制零件加工過程的信息。2．CAD/CAM系統(tǒng)的基本組成與類型一般講，一個CAD/CAM系統(tǒng)基本上只適用于某一類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造，如電子產(chǎn)品CAD/CAM只適用于設(shè)計(jì)制造印制板或集成電路，而機(jī)床的CAD/CAM只適用機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造，這兩個系統(tǒng)不僅基礎(chǔ)和專業(yè)軟件不一樣，而且硬件配置上也有差異。但就系統(tǒng)的邏輯功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度來看還是基本相同的。不管是用于何種產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的CAD/CAM系統(tǒng)，從其邏輯功能角度來看，CAD/CAM系統(tǒng)基本上是由計(jì)算機(jī)和一些外部設(shè)備（計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備通常硬件）及相應(yīng)的軟件組成（其中包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件及應(yīng)用軟件），如圖7-10所示。但對于一個具體的CAD/CAM系統(tǒng)來講，其硬件、軟件相互的配置是需要進(jìn)行周密考慮的，同時(shí)對硬軟件的型號、性能以及廠家都需要進(jìn)行全方位的考慮。①大型機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)顧名思義，該系統(tǒng)一般一具有大容量的存儲器和極強(qiáng)的計(jì)算功能的大型通用計(jì)算機(jī)為主機(jī)，一臺計(jì)算機(jī)可以連接幾十至幾百臺圖形終端和字符終端及其他圖形輸入和輸出設(shè)備。其主要優(yōu)點(diǎn)有：系統(tǒng)具有一個大型的數(shù)據(jù)庫，可以對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)行綜合管理和維護(hù)；計(jì)算速度快；給企業(yè)的集成管理帶來方便；提高了企業(yè)在設(shè)計(jì)、制造方面的效率，為企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造一體化提供了條件，為企業(yè)生產(chǎn)方式向國際先進(jìn)水平靠攏奠定了基礎(chǔ)。主要缺點(diǎn)有：安全性能低：如果主機(jī)出現(xiàn)故障，則整個系統(tǒng)都不能工作；但隨著雙機(jī)容錯等先進(jìn)技術(shù)的廣泛使用，安全性能已經(jīng)今非昔比；終端距離不能太大；但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，距離的限制是越來越小了；隨著計(jì)算機(jī)的總負(fù)荷增加，系統(tǒng)的響應(yīng)速度將降低。這種現(xiàn)象在三維造型和復(fù)雜有限元分析時(shí)尤為突出。②小型機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)70年代末至80年代初，這類系統(tǒng)處于蓬勃發(fā)展時(shí)期。我國在此期間從國外購進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)大都屬這種類型。生產(chǎn)、制造這類系統(tǒng)的廠商很多，如美國的CV、Intergraph、DEC、Calma、Autotrol、Unigraphics和法國的Euelid等。通過使用，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了這類小型機(jī)系統(tǒng)有一定的局限性，如系統(tǒng)的計(jì)算能力和擴(kuò)充能力差等，而且，不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)是很難進(jìn)行交換的，即不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存貯格式不相同的。③工程工作站組成的CAD/CAM系統(tǒng)80年代初，32位的工程工作站問世，以工作站組成CAD/CAM系統(tǒng)發(fā)展很快。它與小型機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)不同，一臺工作站只能一個人使用，并且具有較強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)功能，其處理速度很快，一般都趕上或超過了過去的小型機(jī)的速度。這類工作站一般都采用RISC技術(shù)和開放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，且以UNIX為操作系統(tǒng)。這種類型的工作站式90年代CAD/CAM系統(tǒng)的主要機(jī)器。④PC微機(jī)組成的CAD/CAM系統(tǒng)隨著微機(jī)性能的不斷提高，價(jià)格的不斷下降，以PC及組成的CAD/CAM系統(tǒng)近年來增加很快。過去以PC微機(jī)為主機(jī)的CAD/CAM系統(tǒng)一般只能進(jìn)行二維拼圖和繪圖，而現(xiàn)在可以進(jìn)行三維造型和復(fù)雜的分析計(jì)算。值得一提的是，由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的微機(jī)已能與大型機(jī)和小型機(jī)及工作站聯(lián)網(wǎng)，成為整個網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點(diǎn)，共享主機(jī)和工作站資源。這樣，大型系統(tǒng)、工作站系統(tǒng)、PC機(jī)系統(tǒng)就不再相互割裂，而成為一個有機(jī)的整體，在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，使得原來在小型機(jī)和工作戰(zhàn)上運(yùn)行的CAD/CAM軟件直接在微機(jī)上運(yùn)行。因此，在我國用高檔微機(jī)組成的CAD/CAM系統(tǒng)發(fā)展很快，在某些方面已接近低檔工程工作站的能力。3．CAD/CAM系統(tǒng)的功能界定我們以制造業(yè)為例來說明一個CAD/CAM系統(tǒng)的功能界定。一個完整的制造企業(yè)CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)包括如下幾個由底層到高層的模塊：（1）CNC系統(tǒng)及各種自動化加工設(shè)備，包括數(shù)控加工中心等各種數(shù)控機(jī)床、三坐標(biāo)數(shù)控測量機(jī)、PLC、監(jiān)測設(shè)備等。（2）物料存儲及運(yùn)送系統(tǒng)（包括自動化倉庫）。（3）分布式直接數(shù)控及設(shè)備控制系統(tǒng)，包括直接數(shù)控群控（DDNC）系統(tǒng)及其與自動倉庫的互聯(lián)系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等。（4）物流控制與管理系統(tǒng)，其功能式對物料存儲及運(yùn)送系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制，以服務(wù)于車間生產(chǎn)計(jì)劃控制系統(tǒng)。（5）工藝規(guī)程設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)，其功能包括計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、工藝數(shù)據(jù)庫管理、工藝規(guī)程管理等。（6）數(shù)控加工自動編程系統(tǒng)，包括復(fù)雜曲面模具加工自動編程系統(tǒng)、數(shù)控線切割、車、銑和磨等加工的自動編程系統(tǒng)。（7）全面質(zhì)量保證系統(tǒng)。（8）車間生產(chǎn)計(jì)劃控制系統(tǒng)（SFCS）。（9）計(jì)算機(jī)輔助工程制圖（CAED）系統(tǒng)，其功能包括輔助制圖、圖紙掃描及光柵-矢量混合編輯、圖紙管理等。（10）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/輔助工程（CAD/CAE）系統(tǒng)，其功能包括產(chǎn)品的二維設(shè)計(jì)或三維設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、工程分析及優(yōu)化、工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品信息管理等。（11）產(chǎn)品綜合信息管理系統(tǒng)（PIIMS），其功能是基于一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、一個統(tǒng)一的框架對產(chǎn)品的各項(xiàng)信息，例如設(shè)計(jì)文檔、設(shè)計(jì)輔助數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型（二維或三維）、版本信息、工程圖紙、工藝規(guī)程、工藝數(shù)據(jù)、數(shù)控加工程序等實(shí)行管理。前八個模塊主要完成制造企業(yè)生產(chǎn)管理中的控制和執(zhí)行功能，屬于計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）范疇。其中，車間生產(chǎn)計(jì)劃控制系統(tǒng)是對CAM各個功能模塊的大集成。通過SFCS，我們實(shí)現(xiàn)了集成的CAM系統(tǒng)，我們將這種集成系統(tǒng)稱為車間級計(jì)算機(jī)集成制作系統(tǒng)。二、計(jì)算機(jī)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP）1．概述CAPP是計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)的簡稱，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助工藝人員設(shè)計(jì)零件從毛坯到成品的制造方法，是將企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。2．CAPP系統(tǒng)的功能一個CAPP系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：檢索標(biāo)準(zhǔn)工藝文件；選擇加工方法；安排加工路線；選擇機(jī)床、刀具、量具、夾具等；選擇裝夾方式和裝夾表面；優(yōu)化選擇切削用量；計(jì)算加工時(shí)間和加工費(fèi)用；確定工序尺寸和公差及選擇毛坯；繪制工序圖及編寫工序卡。有的CAPP系統(tǒng)還具有計(jì)算刀具軌跡，自動進(jìn)行NC編程和進(jìn)行加工過程模擬的功能，有些專家認(rèn)為這些功能屬于CAM的范疇。3．CAPP系統(tǒng)的分類①檢索式CAPP系統(tǒng)這種CAPP系統(tǒng)常應(yīng)用于大批大量生產(chǎn)模式，工件的種類很少，零件變化不大且相似程度很高。檢索式CAPP系統(tǒng)不需要進(jìn)行零件的編碼，在建立系統(tǒng)時(shí)，只需要將各類零件的工藝規(guī)程輸入計(jì)算機(jī)。一般情況下，只需要對已建立的工藝規(guī)程進(jìn)行管理即可。如果需要編制新零件的工藝規(guī)程，將同類零件的工藝規(guī)程調(diào)出并進(jìn)行修改即可。這是最簡單的CAPP系統(tǒng)。②派生式CAPP系統(tǒng)這是一種建立在成組技術(shù)基礎(chǔ)上的CAPP系統(tǒng)。首先對生產(chǎn)對象進(jìn)行分析，根據(jù)成組技術(shù)原理（幾何形狀和工藝上的相似性）將各種零件分類歸族，形成零件組；對于每一零件族，選擇一個能包含該組中所有零件特征的零件為標(biāo)準(zhǔn)樣件，也可以構(gòu)造一個并不存在但包含該組中所有零件特征的零件為標(biāo)準(zhǔn)樣件；對標(biāo)準(zhǔn)樣件編制成熟的，經(jīng)過考驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程；然后將該標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程存放在數(shù)據(jù)庫中；當(dāng)要為新零件設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)，首先輸入該零件的成組技術(shù)代碼，也可以輸入零件信息，由系統(tǒng)自動生成該零件的成組技術(shù)代碼；更具零件的成組技術(shù)代碼，系統(tǒng)自動判斷零件所屬的零件組，并檢索出該零件族的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程；然后根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn)和尺寸及公差，利用系統(tǒng)提供的修改編輯功能，對標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程進(jìn)行修改編輯，最后得到所需的工藝規(guī)程。派生式CAPP系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)容易建立，便于維護(hù)和使用，系統(tǒng)性能可靠、成熟等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用比較廣泛。目前大多數(shù)實(shí)用型CAPP系統(tǒng)都屬于這種類型。③創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)與派生式CAPP系統(tǒng)不同，創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)中不存在標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程，但是有一個收集有大量工藝數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫和一個存貯工藝專家知識的知識庫。當(dāng)輸入零件的有關(guān)信息后，系統(tǒng)可以模仿工藝專家，應(yīng)用各種工藝決策規(guī)則，在沒有人工干預(yù)的條件下，從無到有，自動生成該零件的工藝規(guī)程。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)理論目前尚不完善，因此還未出現(xiàn)一個純粹的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的核心是工藝決策邏輯，這是人工智能、專家系統(tǒng)發(fā)揮作用的大好領(lǐng)域。所以，應(yīng)用專家系統(tǒng)原理的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)將是今后研究的重點(diǎn)。④半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)從原理上看，半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是派生式和創(chuàng)出式CAPP原理的綜合。也就是說，這種系統(tǒng)是在派生式CAPP的基礎(chǔ)上，增加若干創(chuàng)成功能而形成的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)既有派生式可靠成熟、結(jié)構(gòu)簡單、便于使用和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，又有創(chuàng)成式能夠存貯、積累、應(yīng)用工藝專家知識的優(yōu)點(diǎn)。這種系統(tǒng)非常靈活，便于結(jié)合企業(yè)的具體情況進(jìn)行開發(fā)，是一種實(shí)用性很強(qiáng)，很有發(fā)展前途的CAPP模式。⑤廣義CAPP系統(tǒng)又稱綜合式CAPP系統(tǒng)或多元化CAPP系統(tǒng)，這種系統(tǒng)將傳統(tǒng)CAPP系統(tǒng)的概念擴(kuò)充到生產(chǎn)計(jì)劃編制，車間調(diào)度和生產(chǎn)負(fù)荷平衡等領(lǐng)域，它同時(shí)還包括多種CAPP模式（檢索式、派生式、創(chuàng)成式），根據(jù)不同的生產(chǎn)情況，系統(tǒng)可以自動選擇適用的模式。⑥CAPP開發(fā)平臺（見CAPP系統(tǒng)的柔性化）⑦智能CAPP系統(tǒng)4．CAPP系統(tǒng)的柔性化到目前為止，國內(nèi)外開發(fā)的CAPP系統(tǒng)都是針對某一具體生產(chǎn)環(huán)境專門設(shè)計(jì)的、不具有通用性，也無法實(shí)現(xiàn)軟件的商品化。國外某公司曾與某大學(xué)合作，投資幾百萬美元，試圖開發(fā)完全通用的CAPP系統(tǒng)，雖然在某些局部技術(shù)上取得一些進(jìn)展，但最終不得不宣告失敗?？梢?，目前技術(shù)條件下，開發(fā)完全通用的CAPP系統(tǒng)幾乎不可能。而開發(fā)專用CAPP系統(tǒng)工作量大，開發(fā)周期長、開發(fā)費(fèi)用高，這種情況對于廣大工廠企業(yè)迫切希望采用CAPP技術(shù)的愿望極不適應(yīng)。因此，需要提高CAPP系統(tǒng)的柔性，建立一個CAPP開發(fā)平臺，并提供眾多實(shí)用性二次開發(fā)工具，使開發(fā)平臺商品化。用戶在購得開發(fā)平臺后，只需經(jīng)過不十分復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)化的二次開發(fā)，即可得到符合用戶具體情況的、滿足用戶使用要求的CAPP系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)通用的CAPP開發(fā)平臺，應(yīng)在零件信息描述、工藝決策邏輯歸納等方面進(jìn)行努力：①零件信息描述的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化②工藝決策邏輯的統(tǒng)一化、代碼化和開放性③軟件設(shè)計(jì)的模塊化④統(tǒng)一的工程數(shù)據(jù)庫5．派生式CAPP系統(tǒng)⑴零件編碼零件編碼的目的是將零件圖上的信息代碼化，使計(jì)算機(jī)易于識別和處理。常用的系統(tǒng)有Opitz、JLBM等系統(tǒng)、編碼分為手工編碼和計(jì)算機(jī)編碼兩種。手工編碼是由編碼人員根據(jù)編碼法則，對照零件圖用手工方式編出各碼位的代碼。這種方式的效率低，勞動強(qiáng)度大，一致性差，容易出錯。計(jì)算機(jī)輔助編碼采用人機(jī)對話的方式，由計(jì)算機(jī)提問，操作人員回答，對編碼系統(tǒng)的理解和判斷是由計(jì)算機(jī)軟件自動完成的。這種系統(tǒng)明顯優(yōu)于人工編碼。⑵零件特征識別零件特征識別的目的是將輸入零件的代碼與存在計(jì)算機(jī)中的零件組相比較，確定零件所屬的零件族，以便檢索出標(biāo)準(zhǔn)工藝。⑶工藝規(guī)程編輯器系統(tǒng)應(yīng)提供對工藝文件進(jìn)行編輯的功能，應(yīng)能方便地刪除、添加、修改標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程。修改包括加工工藝路線（加工方法、加工路線等）和工序內(nèi)容（機(jī)床、刀具、夾具、量具、切削參數(shù)、加工尺寸和公差）的修改以及加工時(shí)間和加工費(fèi)用的重新計(jì)算。為此，系統(tǒng)應(yīng)有一個大型數(shù)據(jù)庫存放大量的切削數(shù)據(jù)。6．創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)在創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)中，由計(jì)算機(jī)模仿工藝人員的邏輯思維能力，以人機(jī)交互的方式或自動地進(jìn)行各種決策和計(jì)算。圖7-12為創(chuàng)成法工作原理示意圖⑴零件信息描述創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)中零件的描述方法很多，最常用的有以下三種：①型面描述法這種描述方法將零件視為由若干種基本型面按一定規(guī)律組合而成，而每種型面都可用一組特征參數(shù)來確定，型面種類及它的特征參數(shù)及型面間的關(guān)系可用代碼表示。②元（體）素描述法元素是零件上可分解的最基本的三維幾何體，如圓錐體、圓柱體、六面體、圓環(huán)體及球體等。元素描述法把零件看成是由若干種基本幾何體按一定位置關(guān)系組合而成。元素描述法往往更樂于為工藝人員采用，因?yàn)樗瞎に嚾藛T的習(xí)慣。但由于元素的加工最后都落實(shí)在它們的表面形成上，所以，型面描述法本質(zhì)上更合適些。③從CAD數(shù)據(jù)庫獲取零件信息這種方法是利用中間接口或其他的傳輸手段，將零件的設(shè)計(jì)信息直接由CAD數(shù)據(jù)庫傳給CAPP系統(tǒng)，用以進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。采用這種方法可以省去工藝設(shè)計(jì)前對零件的二次描述，并可獲得完整的零件信息，實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的一體化。這種方法盡管目前還無法完全實(shí)現(xiàn)，但它是CAPP零件信息獲取的最佳方法。⑵工藝決策邏輯在創(chuàng)成式工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，決策邏輯是軟件的核心，它引導(dǎo)程序的走向。創(chuàng)成式系統(tǒng)就是決策邏輯的應(yīng)用，它將工藝知識用決策表或決策樹的形式來表示。。決策樹是和決策表類似的工具，是一個樹狀圖形，由樹根、分支和樹葉組成，樹根表示需要決策的項(xiàng)目，分支表示條件，樹葉表示決策結(jié)果。⑶工藝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)在利用決策表和決策樹的CAPP系統(tǒng)中，工藝知識和決策邏輯都用程序設(shè)計(jì)語言編制在軟件程序中，系統(tǒng)程序一旦編制、調(diào)試完畢，其功能就確定下來，很不容易修改。當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境變化時(shí)，就缺乏足夠的柔性適應(yīng)這些變化。另外，現(xiàn)有的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)缺乏總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)問題的自學(xué)習(xí)能力。由于這些缺陷，促使人們將人工智能、專家系統(tǒng)的原理應(yīng)用于CAPP系統(tǒng)，開發(fā)出柔性高，具有自學(xué)功能，能夠真正模擬人類專家進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)。三、柔性制造系統(tǒng)1．概述柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對象變換的自動化機(jī)械制造系統(tǒng)，英文縮寫為FMS。FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)，它按照成組的加工對象確定工藝過程，選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲運(yùn)系統(tǒng)，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，故能自動調(diào)整并實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn)(即具有“柔性”)，并能及時(shí)地改變產(chǎn)品以滿足市場需求。FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理兩種功能，因此能綜合地提高生產(chǎn)效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴(kuò)大，可以包括毛坯制造、機(jī)械加工、裝配和質(zhì)量檢驗(yàn)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(shù)經(jīng)濟(jì)效果是：能按裝配作業(yè)配套需要，及時(shí)安排所需零件的加工，實(shí)現(xiàn)及時(shí)生產(chǎn)，從而減少毛坯和在制品的庫存量，及相應(yīng)的流動資金占用量，縮短生產(chǎn)周期；提高設(shè)備的利用率，減少設(shè)備數(shù)量和廠房面積；減少直接勞動力，在少人看管條件下可實(shí)現(xiàn)晝夜24小時(shí)的連續(xù)“無人化生產(chǎn)”；提高產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。FMS信息控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(shè)備的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC)，實(shí)現(xiàn)各個加工過程的控制；第二級為群控計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)把來自第三級計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)計(jì)劃和數(shù)控指令等信息，分配給第一級中有關(guān)設(shè)備的數(shù)控裝置，同時(shí)把它們的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息上報(bào)給上級計(jì)算機(jī)；第三級是FMS的主計(jì)算機(jī)(控制計(jì)算機(jī))，其功能是制訂生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，實(shí)施FMS運(yùn)行狀態(tài)的管理，及各種數(shù)據(jù)的管理；第四級是全廠的管理計(jì)算機(jī)。性能完善的軟件是實(shí)現(xiàn)FMS功能的基礎(chǔ)，除支持計(jì)算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件外，數(shù)量更多的是根據(jù)使用要求和用戶經(jīng)驗(yàn)所發(fā)展的專門應(yīng)用軟件，大體上包括控制軟件(控制機(jī)床、物料儲運(yùn)系統(tǒng)、檢驗(yàn)裝置和監(jiān)視系統(tǒng))、計(jì)劃管理軟件(調(diào)度管理、質(zhì)量管理、庫存管理、工裝管理等)和數(shù)據(jù)管理軟件(仿真、檢索和各種數(shù)據(jù)庫)等。為保證FMS的連續(xù)自動運(yùn)轉(zhuǎn)，須對刀具和切削過程進(jìn)行監(jiān)視，可能采用的方法有：測量機(jī)床主軸電機(jī)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(jì)算刀具的切削時(shí)間以進(jìn)行刀具壽命管理。此外，還可利用接觸測頭來測量機(jī)床熱變形和工件安裝誤差，并據(jù)此對其進(jìn)行補(bǔ)償。柔性制造系統(tǒng)按機(jī)床與搬運(yùn)系統(tǒng)的相互關(guān)系可分為直線型、循環(huán)型、網(wǎng)絡(luò)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(kuò)展，但調(diào)度作業(yè)的程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。柔性制造系統(tǒng)未來將向發(fā)展各種工藝內(nèi)容的柔性制造單元和小型FMS；完善FMS的自動化功能；擴(kuò)大FMS完成的作業(yè)內(nèi)容，并與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)(CAD/CAM)相結(jié)合，向全盤自動化工廠方向發(fā)展。2．柔性制造系統(tǒng)組成一個柔性制造系統(tǒng)一般可概括為下列三個部分組成：可編程控制的數(shù)控加工系統(tǒng)、自動化的物料儲運(yùn)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng).⑴加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)實(shí)施對產(chǎn)品零件的加工。在FMS上大多采用自動換刀的加工中心或其它數(shù)控機(jī)床。加工系統(tǒng)能按照主控計(jì)算機(jī)的指令自動加工各種零件，并能自動實(shí)現(xiàn)工件、刀具的交換，常由若干臺CNC機(jī)床組成。對以加工箱體類零件為主的柔性制造系統(tǒng)而言，通常配備有數(shù)控加工中心、CNC銑床等；對以加工軸類零件為主的系統(tǒng)而言，則多數(shù)配有CNC車削中心、CNC車床和CNC磨床等。對于加工專門零件的系統(tǒng)除了一些通用的CNC設(shè)備以外，還配備一些專用的CNC設(shè)備。⑵物流系統(tǒng)物流系統(tǒng)由儲存、輸送和裝卸三個子系統(tǒng)組成，它完成毛坯、夾具、工件等的出入庫和裝卸工件工作。柔性制造系統(tǒng)的物流系統(tǒng)與傳統(tǒng)的自動線或流水線有很大區(qū)別，它的工件輸送系統(tǒng)是不按固定節(jié)拍強(qiáng)迫運(yùn)送