(完整版)柔性制造單元(FMC)

1、柔性制造單元（ FMC）柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell，簡稱FMC是在 制造單元的基礎(chǔ)上發(fā)展起來、具有柔性制造系統(tǒng)部分特點(diǎn)的一種單 元。通常由 1至3臺具有零件緩沖區(qū)、 刀具換刀及托板自動更換裝置的 數(shù)控機(jī)床或加工中心與工件儲存、 運(yùn)輸裝置組成， 具有適應(yīng)加工多品 種產(chǎn)品的靈活性和柔性，可以作為FM中的基本單元，也可將其視為 一個規(guī)模最小的FMS是FM觀廉價(jià)化及小型化方向發(fā)展的一種產(chǎn)物。 柔性制造單元適合多品種零件的加工， 品種數(shù)一般為幾十種。 根據(jù)零 件工時和組成FM（的機(jī)床數(shù)量，年產(chǎn)量從幾千件到幾萬件，也可達(dá)十 萬件以上。FM（的自動化程度雖略低于FM

2、S但其投資比FM少得多而 經(jīng)濟(jì)效益接近， 更適用于財(cái)力有限的中小型企業(yè)。 目前國內(nèi)外眾多廠 家都將FM列為發(fā)展的重點(diǎn)。一、柔性制造單元的基本功能1. 自動化加工功能 。在柔性制造單元中， 有完成自動化加工的設(shè) 備，如以車削為主的車削柔性制造單元，以鉆、鏜削為主的鉆鏜柔性 制造單元等。 同時輔以其他加工， 如車削柔性單元中可以有端銑或鉆 削、攻螺紋加工等，這些自動化加工設(shè)備由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，自動完 成加工。2. 物料傳輸、存儲功能。這是柔性制造單元與單臺NC或CN（機(jī)床 的顯著區(qū)別之一。 柔性制造單元配備有運(yùn)行物料存儲容量所需的在制 品庫、物料傳輸裝備和工件裝卸交換裝置，并有刀具庫和換刀裝3.

3、自動檢驗(yàn)、監(jiān)視等功能 。它可以完成刀具檢測、 工件在線測量、 刀具破損（折斷）或磨損檢測監(jiān)視、機(jī)床保護(hù)監(jiān)視等。4. 單元加工的 其他功能 。單元加工的其他功能包括清洗，檢驗(yàn)， 切屑處理等。二、柔性制造單元的基本組成1. 由加工中心或加工中心數(shù)控機(jī)床（含 CNC混合組成的加工設(shè) 備。加工回轉(zhuǎn)體零件的車削單元的設(shè)備一般不超過 4臺，大多數(shù)加工 非回轉(zhuǎn)體零件的單元選用一臺加工中心作為基本加工設(shè)備。2. 單元內(nèi)部的自動化 工件運(yùn)輸、交換和存儲設(shè)備 。具體隨工件特 點(diǎn)及其在單元內(nèi)的輸送方式而定， 工件在單元內(nèi)的輸送方式有以下兩 種。1）托板輸送方式。適用于加工箱體或非回轉(zhuǎn)體類零件的FMC為 便于工件輸送

4、及其在機(jī)床上夾固，工件（或工件及夾具）被裝夾在托 板上，工件的輸送及其在機(jī)床上的夾緊都通過托板來實(shí)現(xiàn)。 具體設(shè)備 包括托板輸送裝置、托板存儲庫和托板自動交換裝置。2）直接輸送方式。適用于加工回轉(zhuǎn)體零件的FMC工件直接由機(jī) 器人或機(jī)械手搬運(yùn)到數(shù)控車床、數(shù)控磨床或車削中心上被夾緊加工。 機(jī)床鄰近設(shè)有料臺存儲坯件或工件。若 FM需要與外部系統(tǒng)聯(lián)系，則 料臺為托板交換臺，工件連同托板由外部輸送設(shè)備（如小車）輸入單 元或自單元輸出。3. 信息流系統(tǒng) 。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對于加工中信息的處理、 存儲和傳輸。托板存儲庫式 FMC。三、柔性制造單元的基本形式托板存儲庫式FMC由加工中心和托板存儲系統(tǒng)組成，主要用來 加

5、工非回轉(zhuǎn)體零件。按托板庫的結(jié)構(gòu)形式可分為以下 3種。1）環(huán)行托板庫 FMC圓環(huán)托板庫FMC其特點(diǎn)是托板庫圓周分布，托板在裝卸工位、 機(jī)床自托板庫各個位置之間輸送， 通過庫中央的專門搬運(yùn)裝置實(shí)現(xiàn)托 板的輸送。直線形托板庫FMC相當(dāng)于上述的圓形托板庫展成直線形，托板 輸送裝置常為有軌小車。 這種單元的優(yōu)點(diǎn)是具有擴(kuò)展性， 需要時可增 加加工設(shè)備，加長運(yùn)輸軌道和托板庫，擴(kuò)展成更大的 FM（或其他柔性 制造系統(tǒng)。2）機(jī)器人搬運(yùn)式 FM（回轉(zhuǎn)機(jī)器人直接搬運(yùn)的FMC由I4臺車削中心或其他數(shù)控機(jī)床， 以及固定安裝的回轉(zhuǎn)式機(jī)器人和工件存儲臺等組成， 各設(shè)備都布置在 機(jī)器人周圍或兩側(cè)。工件在加工過程中的搬運(yùn)都由機(jī)

6、器人自動實(shí)現(xiàn)。 此類FMC勺優(yōu)點(diǎn)是設(shè)有托板及其自動交換系統(tǒng)，設(shè)備費(fèi)用低，但只適 于加工回轉(zhuǎn)體零件。龍門式機(jī)器人直接搬運(yùn)的FMC龍門式機(jī)器人直接搬運(yùn)的FM（的特 點(diǎn)是可搬運(yùn)較大較重的零件和其他物料，搬運(yùn)設(shè)備不占場。3）可換主軸箱式 FM（。 這種單元以多軸加工為主，適于品種不多的中、大批量的生產(chǎn)，加工 設(shè)備是可更換主軸箱的組合機(jī)床， 單元內(nèi)設(shè)有主軸庫及其運(yùn)輸交換裝 置。工件通過托板交換裝置從外部系統(tǒng)進(jìn)入單元， 送上圓形回轉(zhuǎn)工作 臺夾緊，然后由兩側(cè)裝有相應(yīng)主軸箱的動力頭驅(qū)動加工。 可更換主軸 箱大多是多軸箱， 其加工效率比普通加工中心的單軸加工要高， 但多 軸箱的主軸配置有針對性， 沒有柔性； 由

7、于主軸箱庫存儲著需加工的 幾種零件的各種主軸箱以供更換， 因此單元有一定的柔性， 可以讓幾 種零件在該FM上混合生產(chǎn)。四、柔性制造單元的應(yīng)用1. FMC勺應(yīng)用方式與范圍（ 1 ）作為獨(dú)立加工設(shè)備使用。與加工中心相比，F(xiàn)M的自動化程度更高，除了具有加工中心所 具有勺自動化切削加工功能外， 還可實(shí)現(xiàn)工件搬運(yùn)及在機(jī)床上裝夾自 動化。其優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。提高了工件搬運(yùn)和在機(jī)床上裝夾勺效率，減輕操作勞動強(qiáng)度。 工件勺裝卸在裝卸工位而不在機(jī)床上進(jìn)行， 工件勺裝卸與加工同 時進(jìn)行，機(jī)床利用率和加工效率比加工中心高?？蓪?shí)現(xiàn)晚間第二、三班無人看管生產(chǎn)、提高機(jī)床利用率。 可方便地進(jìn)行多品種零件 （單元所限定勺零件組

8、范圍內(nèi)） 勺同時 混流生產(chǎn)。（ 2）作為其他柔性制造系統(tǒng)勺基本組成模塊。 當(dāng)前柔性制造系統(tǒng)和柔性自動線日趨采用模塊化組合方式，以FM作為其基礎(chǔ)模塊，優(yōu)點(diǎn)是可以為柔性制造系統(tǒng)分段建設(shè)創(chuàng)造條件。 為此，F(xiàn)M在結(jié)構(gòu)配置和控制等方面都趨于適應(yīng)組成系統(tǒng)的需要。2. 引入或購置FMC的技術(shù)準(zhǔn)備由于FM的上述優(yōu)點(diǎn)，同時與其他柔性制造系統(tǒng)相比，其規(guī)模小， 投資少，效益顯著，使用日益廣泛。企業(yè)引入或購置 FM（需做以下準(zhǔn) 備工作。1）根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選擇適合在FMC上加工的零件，編制FM待加工 零件的情況表。 主要內(nèi)容包括 零件外形尺寸， 最大、最小加工尺寸和 加工要求， 所用刀具類型、 品種和數(shù)量， 其他工裝、工時和年產(chǎn)量 等。2）分析比較各種商品化FM啲結(jié)構(gòu)、性能及其價(jià)格，選出適當(dāng)?shù)?FM型號。3）根據(jù)零件情況表作刀具統(tǒng)計(jì)，確定 刀庫容量 。一般完成一件 中等復(fù)雜程度零件的全部加工需 30把以內(nèi)的刀具， 考慮留有余地， 實(shí) 現(xiàn)混流生產(chǎn)， 宜選60把左右刀具的刀庫容量。 若考慮更復(fù)雜零件的混 流生產(chǎn)，則應(yīng)