第七章：先進(jìn)制造技術(shù).doc

1、第七章 先進(jìn)制造方法一、本章的教學(xué)目的與要求學(xué)習(xí)本章的主要目的是：了解CAD/CA基本概念與基本功能；了解CAPP GT FMT的基本概念與應(yīng)用；理解CIMS的先進(jìn)管理與制造業(yè)信息化的新理念.本章重 點(diǎn)為：CAD/CAM技術(shù)內(nèi)容與工程應(yīng)用的基本概念；CAPP、GT FMT與 CIMS實(shí)質(zhì) 內(nèi)容與工程應(yīng)用的實(shí)際意義。學(xué)習(xí)本章建議與工程實(shí)踐的數(shù)控實(shí)習(xí)相結(jié)合，以加 深對CAD/CA啲理解和加深對制造信息化的理.學(xué)習(xí)本章時(shí)建議閱讀葛巧琴編著、 東南大學(xué)出版社1998出版的機(jī)械CAD/CAM及顏永年編著、化學(xué)工業(yè)出版社 2002 出版的先進(jìn)制造技術(shù)的相關(guān)章節(jié)。二、授課主要內(nèi)容1. CAD/CAM 系統(tǒng)2

2、. 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)3. 成組技術(shù)4. 數(shù)控加工技術(shù)三、重點(diǎn)、難點(diǎn)及對學(xué)生的要求 （掌握、熟悉、了解、自學(xué)）使學(xué)生重點(diǎn)了解 CAD/CAM 基本概念和基本功能，了解 CAPP、 GT、 FMS、 NC 等 基本概念與應(yīng)用 ,理解 CIMS 的先進(jìn)管理與制造業(yè)信息化的新概念。 本章重 點(diǎn)為： CAD/CAM 技術(shù)內(nèi)容與工程應(yīng)用的基本概念； CAPP、GT、 FMT 與 CIMS 實(shí)質(zhì) 內(nèi)容與工程應(yīng)用的實(shí)際意義。四、主要外語詞匯計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì) /計(jì)算機(jī)輔助制造： computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM計(jì)算機(jī)

3、輔助工藝設(shè)計(jì)： computer aided process planning， CA P P成組技術(shù)： grop technology, GT 柔性制造系統(tǒng)： flexible manufacturing system ， FMS 數(shù)控： numerical control ,NCCIMS計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)： computer integrated manufacturing system，五、輔助教學(xué)情況（多媒體課件、板書、繪圖、標(biāo)本、示數(shù)等）講授+多媒體課件 +工程實(shí)踐數(shù)控實(shí)習(xí)六、復(fù)習(xí)思考題1先進(jìn)制造技術(shù)由哪些核心技術(shù)組成？ 2現(xiàn)代機(jī)械制造企業(yè)如何面對市場的挑戰(zhàn)？3. CAPP有哪些類型

4、？4. 派生式CAPP與創(chuàng)成式CAPP兩者在工作原理上有何不同？5. 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)在應(yīng)用上還存在哪些困難？6. 成組技術(shù)的基本原理是什么？它對生產(chǎn)有何指導(dǎo)意義？7. 分類與編碼的基本概念是什么？8. 分類代碼系統(tǒng)的基本概念是什么 ?它有什么作用 ?9. 成組技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上應(yīng)用的實(shí)質(zhì)是什么？有何意義？10. 什么是柔性制造技術(shù)？它有哪些類型？11. 實(shí)施柔性制造系統(tǒng)時(shí)應(yīng)主要考慮哪些問題？12. 刀具監(jiān)控和管理對柔性制造系統(tǒng)有什么重要意義？13. 柔性制造技術(shù)中“柔性”的基本概念是什么？14. 柔性制造系統(tǒng)是由哪些功能模塊組成的 ?15. 試述CIM技術(shù)的基本概念？七、參考資料 ;1. 葛

5、巧琴機(jī)械CAD/CAM東南大學(xué)出版社19982. 顏永年。 先進(jìn)制造技術(shù)。化學(xué)工業(yè)出版社 2002第七章 先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè) 計(jì)、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程。以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低 耗、清潔、靈活生產(chǎn)以提高對市場適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)總稱，它的最重要的特征 之一是技術(shù)與信息的集成。這一集成理念引起了傳統(tǒng)的制造工藝、設(shè)計(jì)概念和方法以及管理 模式的深刻變革。本章主要討論先進(jìn)制造技術(shù)中的CAD/CAM技術(shù)、CAPF技術(shù)、GT技術(shù)、FMS技術(shù)、CIM以及CIMS技術(shù)等.第一節(jié) CAD/CAM 技術(shù)CA

6、D/CAM(Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing) 技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造的簡稱。CAD/CAM技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為技術(shù)手段,輔助完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加 工制造的整個(gè)生產(chǎn)過程 .一、CAD技術(shù)CAD 是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具 , 對產(chǎn)品和工程進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、 繪圖、 分析和編寫 技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。CAD技術(shù)是一門集計(jì)算機(jī)學(xué)科與工程學(xué)科為一體的綜合性科學(xué)。1. CAD應(yīng)用的必然性2. CAD的功能CAD的功能一般可以歸納為幾何建模、工程分析、動(dòng)態(tài)模擬和自動(dòng)繪圖等四大類。(1) 幾何建模1 ) 二維設(shè)計(jì)2) 線

7、框造型3) 曲面模型4) 實(shí)體造型（2）工程分析與計(jì)算現(xiàn)有商品化的CAD/CAM系統(tǒng)軟件中，集成有限元分析模塊，在建構(gòu)幾何模型的同時(shí)自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格 . 在進(jìn)行有限元分析計(jì)算時(shí)，將載荷數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù) 和邊界約束條件數(shù)據(jù)輸入，經(jīng)有限元分析軟件的分析、計(jì)算并轉(zhuǎn)換成后續(xù)設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)或輸出各種圖形。（3 ）機(jī)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)分析是 CAD系統(tǒng)在三維造型的基礎(chǔ)上，輸入主要的初始數(shù)據(jù)，系 統(tǒng)自動(dòng)地進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，計(jì)算出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的軌跡、速度、加速度、傳動(dòng)力等參數(shù)。同 時(shí)利用動(dòng)畫功能仿真機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，供設(shè)計(jì)者參考。（ 4） 自動(dòng)繪圖二、CAM技術(shù)CAM技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)對制造過程進(jìn)行設(shè)計(jì)、控制和管理。目

8、前應(yīng)用CAM技術(shù)主要集中在數(shù)字化控制，生產(chǎn)計(jì)劃，機(jī)器人和工廠管理等四個(gè)方面。CAM的應(yīng)用形式可分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。1. CAM直接應(yīng)用是將計(jì)算機(jī)直接與制造過程連接，并對它進(jìn)行監(jiān)視和控制。如對制造過程中的加工、裝 配、檢驗(yàn)、存貯、輸送等進(jìn)行在線全過程的監(jiān)控和管理。2. CAM間接應(yīng)用目前機(jī)械制造中，CAM技術(shù)主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助NC編程，即為NC機(jī)床準(zhǔn)備加工程序，它是CAM的一種間接應(yīng)用。 CAD/CAM系統(tǒng)有效地解決了幾何造型、圖形顯示、交互設(shè)計(jì)、編 輯修改、刀具軌跡生成、加工過程仿真與驗(yàn)證等。CAM中的數(shù)控仿真技術(shù)為數(shù)控機(jī)床加工提供有力的支持。圖 7-4 是用 Master CAM 8.

9、0 軟件進(jìn)行凸輪塊數(shù)控加工過程的仿真圖。仿真 過程實(shí)時(shí)反映了刀具的切削過程 ， 動(dòng)態(tài)顯示出加工的效果，真實(shí)感較強(qiáng) .三、CAD/CAM集成技術(shù)CAD/CAM系統(tǒng)是屬于交互式的系統(tǒng)，從目前技術(shù)發(fā)展水平來看，計(jì)算機(jī)還很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的完成設(shè)計(jì)和制造的全過程。在應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)軟件時(shí)，整個(gè) CAM過程還必須在有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員參與下 , 通過圖形交互方式來完成 . 例如 , 在進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)要選擇加工對象 （即確定點(diǎn)、線、面或?qū)嶓w） ；確定約束條件（如定位、裝夾、干涉等） ；選擇刀具、切削工 藝參數(shù)（如切削速度、進(jìn)給量、切削深度）等均由人工來完成。所以CAD/CAM系統(tǒng)使用人員要求有較高的工程素

10、質(zhì)與較豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能有效地開發(fā)應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)。在市場上比較成熟的 CAD/CAM系統(tǒng)有Pro/engineer 系統(tǒng)和Master CAM系統(tǒng)。前者是一 體化的CAD/CAM系統(tǒng)，其內(nèi)部是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，能直接調(diào)用CAD系統(tǒng)中的圖形數(shù)據(jù)。而后者是CAD莫塊與CAM模塊的無縫集成，其系統(tǒng)內(nèi)部通過中性文件獲取其它CAD系統(tǒng)的圖形信息。CAXA機(jī)械制造工程師系統(tǒng)也是 CAD莫塊與CAM模塊無縫集成的系統(tǒng)，它能以直接或間接的方式從CAD模塊或其它CAD系統(tǒng)中獲取產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù).第二節(jié) CAPP 技術(shù)CAPP（Computer Aided Process Panning ）是計(jì)算機(jī)輔助

11、工藝設(shè)計(jì)。它是利用計(jì)算機(jī)技 術(shù)輔助工藝人員以系統(tǒng)化、 標(biāo)準(zhǔn)化的方法， 確定零件或產(chǎn)品， 從毛坯到成品制造方法的技術(shù)。 應(yīng)用CAPP技術(shù)可以快速、合理地編制出滿足生產(chǎn)要求的工藝文件，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期與新 產(chǎn)品開發(fā)周期。CAPP技術(shù)根本上改變了傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)“個(gè)體”與“手工”勞動(dòng)的性質(zhì)，提高 了工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量與企業(yè)的管理水平.CAPP是企業(yè)信息化和實(shí)施 MRP（物料需求計(jì)戈U）和 PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）的關(guān)鍵技術(shù) .一、傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)方法二、CAPP的 功能1 能使廣大工藝人員從繁瑣， 復(fù)雜勞動(dòng)中解脫出來 , 使他們能集中精力從事新產(chǎn)品開發(fā) , 工藝裝備的研制和新工藝研究等創(chuàng)新工作 .2 應(yīng)用CAPP系

12、統(tǒng)縮短了工藝設(shè)計(jì)的周期，降低了工藝設(shè)計(jì)過程的費(fèi)用.合理、優(yōu)化的工藝設(shè)計(jì)減少了材料費(fèi)、加工費(fèi)以及刀具費(fèi)用等，優(yōu)良的工藝設(shè)計(jì)還能降低產(chǎn)品的返修率與 廢品率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品在市場上的競爭能力，能獲取良好的經(jīng)濟(jì)效益。3. 有利于發(fā)揮有經(jīng)驗(yàn)的工藝設(shè)計(jì)人員的才智，使CAPP系統(tǒng)中融合工藝專家的集體智慧使得工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。特別在當(dāng)前機(jī)械制造企業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的工藝設(shè)計(jì)人員日益短缺的情況下,它更具有特殊的意義,使得工藝設(shè)計(jì)只取決于 CAPP系統(tǒng)，與使用該系統(tǒng)的人員無關(guān), 即使實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少的工藝人員也能應(yīng)用CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)出較好的工藝規(guī)程。4 .能適應(yīng)機(jī)械制造企業(yè)信息集成的需要。CAPP系統(tǒng)建立的工藝數(shù)

13、據(jù)不僅可以生成各種用戶定制美觀規(guī)范的工藝表格，而且還可以將工藝信息提取匯總出來，供計(jì)劃、采購、生產(chǎn)等部門使用。CAPP系統(tǒng)能使制造企業(yè)以最低的成 本，最短的生產(chǎn)周期，最優(yōu)化,最有效的工 藝方法制造出符合設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。與傳 統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)方法相比，采用CAPP系統(tǒng)有明 顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。三、CAPP系統(tǒng)的類型圖75 派生式CAPP系統(tǒng)功能框圖CAPP系統(tǒng)按其設(shè)計(jì)方式分為如下三種類型：1.派生式CAPP系統(tǒng)2 .創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)3 .綜合式CAPP系統(tǒng)四、CAPP的應(yīng)用CAPP技術(shù)從20世紀(jì)60年代開始研究，至今有 40多年的發(fā)展歷程。國內(nèi)、外對CAPP技術(shù)都進(jìn)行了大量的探索與研究。當(dāng)前、開

14、發(fā)CAPP系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾個(gè)方面：1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)2 人工智能技術(shù)3. CAPP的集成技術(shù)第三節(jié)GT技術(shù)GT( Group technology) 是成組技術(shù)的簡稱。它是一種生產(chǎn)技術(shù)與組織管理相結(jié)合的綜 合性應(yīng)用技術(shù)。成組技術(shù)自 20 世紀(jì) 50 年代開始在機(jī)械工業(yè)中推廣應(yīng)用 , 它是解決多品種， 中、小批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的最有效途徑。在大批量生產(chǎn)中 , 采用專用機(jī)床 , 組合機(jī)床 , 組織流水線或自動(dòng)生產(chǎn)線等自動(dòng)化設(shè)備,提高了生產(chǎn)率 ,降低了成本 , 獲得極好的經(jīng)濟(jì)效益。在小批量生產(chǎn)時(shí) , 自動(dòng)化機(jī)床就不能發(fā)揮其 應(yīng)有的作用，只能采用傳統(tǒng)的工藝方法 , 在通用機(jī)床上加工，存在著生產(chǎn)效率低

15、, 工藝準(zhǔn)備時(shí) 間長等不足。針對這些問題，制造技術(shù)的研究者們提出了成組技術(shù)的科學(xué)理論及實(shí)踐方法， 既利用事物“相似性原理” ，按照一定的規(guī)則分類成組，組成零件族 , 把同一零件族中分散的 小批量生產(chǎn)，匯集成較大的成組批量 , 從而獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，解決了品種 多，產(chǎn)量小 , 效益低的矛盾。一、成組技術(shù)的基本原理二、零件的分類方法對零件進(jìn)行分類是實(shí)施成組技術(shù)的關(guān)鍵。目前常用的方法有以下幾種：1 視檢法有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員通過對零件圖樣仔細(xì)閱讀和判斷 , 把具有某些特征屬性相似的零 件歸結(jié)為一類 .它是對零件進(jìn)行初步分類的有效方法。例如, 應(yīng)用視檢法可以方便地將車床的零件劃分為軸類零

16、件、盤類零件、箱體類零件等。但由于這種方法的效果取決于個(gè)人的生產(chǎn) 經(jīng)驗(yàn)，多少帶有主觀性和片面性。因而只能作為一種輔助方法 , 用于零件的粗分類。2 生產(chǎn)流程分析法是以零件生產(chǎn)流程及生產(chǎn)設(shè)備明細(xì)表等技術(shù)文件 , 通過對零件生產(chǎn)流程的分析 , 把工藝 過程相近的，即使用同一組機(jī)床進(jìn)行加工的零件歸結(jié)為一類 . 它是按零件的工藝相似性特征 進(jìn)行分類，并形成零件的加工族。生產(chǎn)流程分析法是改變生產(chǎn)車間原有機(jī)床的布局 , 重新組 織成組加工的一種有效、簡便的分類方法。3 編碼分類法將待分類的零件進(jìn)行編碼，即將零件的有關(guān)設(shè)計(jì) , 制造等方面的信息轉(zhuǎn)譯為代碼， ( 代碼 可以是數(shù)字或數(shù)字、字母兼用） 。由于零件

17、特征等信息代碼化 , 就可以根據(jù)代碼對零件進(jìn)行分 類. 國際上第一個(gè)零件分類編碼系統(tǒng)是 Opitz 系統(tǒng)，它由德國阿享工業(yè)大學(xué) H。 Opitz 研制 的。我國于 1984 年制訂了 “機(jī)械零件分類編碼系統(tǒng) （JLBM-1 系統(tǒng) ） 該系統(tǒng)是在 Opize 系統(tǒng)和 日本 KK-3 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 , 根據(jù)我國機(jī)械產(chǎn)品情況研制而成。以上三種分類方法都要花費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間。其中編碼分類法最為復(fù)雜 , 但也 最為有效。機(jī)械零件的分類結(jié)果若用文字來描述，將是十分冗長和累贅, 采用字符與數(shù)字來描述，使得零件分類結(jié)果簡明扼要，達(dá)到條理化和系統(tǒng)化的目的。編碼則便于零件信息的檢 索和存取 .三種分類方法

18、尚存在一些缺陷與不足。實(shí)施成組技術(shù)時(shí)，可以將三種方法綜合使用。如 將傳統(tǒng)車間改造成成組加工車間時(shí)，用流程分析法確定車間的平面布置，用編碼分類法進(jìn)行 零件編碼、統(tǒng)計(jì)、分組，用視檢法作為檢查、校核分組的合理性和調(diào)整零件組的輔助手段。三、零件分類編碼系統(tǒng) 編碼分類方法首先要建立符合企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的零件分類編碼系統(tǒng) . 以下簡單介紹 Opitz 編碼系統(tǒng)和 JLBM l 編碼系統(tǒng) .1、 Opitz 編碼系統(tǒng)2JLBM1 編碼系統(tǒng)3零件分類編碼系統(tǒng)的作用四、成組技術(shù)的應(yīng)用1產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用2制造工藝方面的應(yīng)用3生產(chǎn)組織管理方面的應(yīng)用4在數(shù)控加工方面的應(yīng)用)簡稱 FMT。第四節(jié) 柔性制造技術(shù)柔性制造技術(shù)

19、( Flexible Manufacturing Technology柔性制造技術(shù)的具體實(shí)施是運(yùn)用數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的 自動(dòng)化系統(tǒng)來運(yùn)行的。它能最大限度地利用和控制制造的技術(shù)、信息和資源為達(dá)到最佳的經(jīng) 濟(jì)效益.柔性制造技術(shù)是制造技術(shù)吸收 NC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)等綜合應(yīng)用的生產(chǎn)系統(tǒng)。柔性制造技術(shù)中“柔性”的概念. 它主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)柔性”主要是指制造系統(tǒng)對內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力方面 :1設(shè)備柔性指制造系統(tǒng)中能加工不同類型零件所具備的轉(zhuǎn)換能力，其中包括刀具轉(zhuǎn)換、夾具轉(zhuǎn)換等 .2 工藝柔性能以多種工藝方法加工某一零件組的能力。如鏜、銑、鉆、鉸

20、、攻螺紋等加工。3 工序柔性能自動(dòng)改變零件加工工序的能力4路徑柔性能自動(dòng)更變零件加工路徑。如遇到系統(tǒng)中某臺(tái)設(shè)備的故障，能自動(dòng)將工件轉(zhuǎn)換到另一臺(tái)設(shè)備上加工?？梢愿鶕?jù)負(fù)荷，自動(dòng)改變加工路線, 提高利用率，減少等待時(shí)間。5 產(chǎn)品柔性產(chǎn)品改變時(shí)能經(jīng)濟(jì)、迅速的轉(zhuǎn)產(chǎn)。6 批量柔性能在不同批量下運(yùn)行都能獲取經(jīng)濟(jì)效益。7擴(kuò)展柔性能根據(jù)生產(chǎn)的需要組建和擴(kuò)展生產(chǎn)能力。二、柔性制造技術(shù)的類型) 柔性制造單元根據(jù)系統(tǒng)中設(shè)備配置的不同，柔性制造的類型有以下幾種1 FMC(Flexible Manufacturing Cell通常配置有零件緩沖區(qū)、刀具自動(dòng)更換裝置的數(shù)控機(jī)床或加工中心與工件存儲(chǔ)運(yùn)輸裝置組成. 柔性制造單元

21、中數(shù)控機(jī)床數(shù)量約1-3 臺(tái)，具有加工多品種 ,中小批量靈活的生產(chǎn)能力 .可以作為FMS中的基本單元，也可視為小規(guī)模的FMS它的自動(dòng)化程度略低于FMS但其投資比FMS少得多，而經(jīng)濟(jì)效益相接近。這是中小型企業(yè)優(yōu)先發(fā)展的機(jī)型，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，F(xiàn)MC可以重組和擴(kuò)展，以適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模的需求.2 F M S（ Flexible Manufacturing System） 柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備（或FMC，物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。一個(gè)柔性制造系統(tǒng)一般可概括為由下列三個(gè)部分組成，一是可編程控制的加 工系統(tǒng)，二是自動(dòng)化的物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，三是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。三個(gè)系統(tǒng)的有

22、機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了 一個(gè)制造系統(tǒng)的能量流（通過制造工藝改變工件的形狀和尺寸） 、物料流（主要指工件流和 刀具流）和信息流（制造過程的信息和數(shù)據(jù)處理） 。3FMF（ Flexible Manufacturing Factory）柔性制造工廠FMF是 FMS擴(kuò)大達(dá)到全廠范圍內(nèi)的生產(chǎn)管理過程。機(jī)械加工過程和物料儲(chǔ)運(yùn)過程全盤自 動(dòng)化。它的主要特點(diǎn)是：（ 1） 分布式多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，生產(chǎn)計(jì)劃、日生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃的生產(chǎn)管理的主計(jì)算機(jī)， 它與CAD/CA隠統(tǒng)相聯(lián)，以取得自動(dòng)編制加工用的數(shù)控程序數(shù)據(jù)（2）FMF全部的日程計(jì)劃進(jìn)度和作業(yè)可以由主計(jì)算機(jī)和各級計(jì)算機(jī)通過在線控制系統(tǒng)進(jìn) 行調(diào)整 ， 并可以進(jìn)行無人化加工。（3

23、）CNC 機(jī)床的數(shù)量一般在十幾臺(tái)到幾十臺(tái). 可以是各種形式的加工中心、 車削中心、 CNC機(jī)床等。（4）系統(tǒng)可以全自動(dòng)地加工各種形狀、尺寸和材料的工件。全部刀具可以自動(dòng)交換、自 動(dòng)檢測磨損或損壞的刀具，能自動(dòng)更新廢舊刀具。（5）物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)必須包括自動(dòng)立體倉庫，以滿足存取為數(shù)眾多的工件和刀具的需求。 系統(tǒng)可以從自動(dòng)立體倉庫中提取所需的坯料，并以最有效的途徑實(shí)現(xiàn)物流和進(jìn)行加工.三、柔性制造系統(tǒng)的組成1加工系統(tǒng)加工系統(tǒng)實(shí)際是完成改變物性任務(wù)的執(zhí)行系統(tǒng) . 加工系統(tǒng)主要由數(shù)控機(jī)床、加工中心等加工設(shè)備（有的FMS還帶有工件清洗、在線檢測等輔助與檢測設(shè)備）構(gòu)成。系統(tǒng)中的加工設(shè) 備在工件、刀具和控制三個(gè)方

24、面都具有可與其他子系統(tǒng)相連接的標(biāo)準(zhǔn)接口。從柔性制造系統(tǒng) 的各項(xiàng)柔性含義中可知，加工系統(tǒng)的性能直接影響著 FMS的性能，且加工系統(tǒng)在 FMS中又是 投資最大的部分。因此恰當(dāng)?shù)剡x用加工系統(tǒng)是FMS成功與否的關(guān)鍵。加工系統(tǒng)中的主要設(shè)備是實(shí)際執(zhí)行切削等加工，把原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的機(jī)床。通常它由若干臺(tái)CNC機(jī)床組成（一般在 20 臺(tái)以下）。按照數(shù)控指令加工各種零件 ， 并能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件的裝卸和刀具的轉(zhuǎn)換 . 對于不 同的加工對象，F(xiàn)MS中數(shù)控機(jī)床的配置是不同的.對加工箱體類零件為主的 FMS而言，通常配 置數(shù)控加工中心，CNC銑床等；對于加工軸類零件為主的FMS則配有CNC車削中心，CNC車床和CNC磨床

25、;對于加工復(fù)雜零件的 FMS由于數(shù)控機(jī)床的刀庫容量有限 ，必要時(shí)要增加機(jī)外 自動(dòng)交換刀庫。FMS的加工系統(tǒng)要完成切削加工任務(wù)，要發(fā)揮FMS中數(shù)控機(jī)床的加工功能，必須配備相應(yīng)的加工刀具 . 在企業(yè)生產(chǎn)中機(jī)床設(shè)備確定后 , 制造技術(shù)與工藝訣竅的發(fā)揮主要取決于刀具 應(yīng)用技術(shù)。刀具的消耗資金也是一筆可觀的數(shù)字 . 據(jù)資料統(tǒng)計(jì) , 一臺(tái)加工中心一年在刀具上消 耗的資金大約是購買一臺(tái)加工中心費(fèi)用的1/3?？梢姷毒叩呐渲门c選用是 FMS中不可忽視的。在FMS加工系統(tǒng)中將刀具配置、刀具準(zhǔn)備以及加工程序中的刀具管理等作為一個(gè)子系統(tǒng)使用， 以更有效地發(fā)揮刀具的切削功能。2物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)FMS中的物料主要指的是工件（

26、毛坯 ）、刀具、夾具、切屑以及切削液等。物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) 就是實(shí)現(xiàn)對物料的自動(dòng)識別、存儲(chǔ)、分配、輸送、交換和管理的系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的物流與傳統(tǒng)的自動(dòng)線或流水線有很大的差別，它的工件輸送是不按固定節(jié)拍運(yùn)送的 ， 也沒有固定的順序，甚至是多種零件混雜在一起輸送。也就是說，整個(gè)工件輸 送系統(tǒng)的工作狀態(tài)可以隨機(jī)調(diào)度的，而且都設(shè)有工件緩沖站以調(diào)節(jié)各工位上加工時(shí)間的差 異。（1 ）輸送物料的裝置輸送物料的裝置是托盤。它是FMS加工系統(tǒng)中的重要配套件。圖7 11a是托盤的結(jié)構(gòu)圖，圖 7-11b為托盤的實(shí)物圖。I ftSfflMrn iS SSffl足帆購怕扎I Ui工井站裝5中安孔&-托盤舄置血?-ltiiit

27、Jt盤交哉面 a上伸;蛙兜貝）9托黑累血M-托段車?yán)瓍Tb.a。托盤工作圖圖7-11 托盤的基本形狀圖在物料（工件）流動(dòng)過程中，托盤不僅是一個(gè)載體，也是各單元間的接口。工件被裝夾在托盤上， 由托盤交換器送給機(jī) 床并自動(dòng)在數(shù)控機(jī)床上定位、夾緊。這時(shí)托盤相當(dāng)于一個(gè)可移動(dòng)的工作臺(tái)。又由于工件在加工系統(tǒng)中移動(dòng)時(shí)，托盤及其夾具也跟隨著一起移動(dòng)，故托盤連同安裝在托盤上的夾具一起被稱 為隨行夾具。托盤是加工系統(tǒng)的重要構(gòu)件。托盤在加工設(shè)備、托盤交換器及其它存儲(chǔ)設(shè)備中都能通用。托盤要承受較大的切削力而不變形，所以托盤機(jī)械結(jié)構(gòu)要合理，材料性能要穩(wěn)定，要有足夠的剛度。FMS在運(yùn)行加工循環(huán)中不需要人工干預(yù)，因此要求托盤

28、被送往機(jī)床后能快速、托盤實(shí)物圖圖7-12自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)準(zhǔn)確定位，夾持安全、可靠,且都是自動(dòng)地進(jìn)行。能在加工過程中的苛刻環(huán)境（如切削熱、濕氣、振動(dòng)、高壓切削液等）下可靠工作，使用壽命長（2）存儲(chǔ)物料的裝置由于FMS物料存儲(chǔ)裝置其自動(dòng)化機(jī)構(gòu)與整個(gè)系統(tǒng)中物料流動(dòng)過程的銜接性，存放物料的尺寸、重量、數(shù)量和姿勢與系統(tǒng)的匹配性，物料的自動(dòng)識別、檢索方法和計(jì)算機(jī)控制方法與系統(tǒng)的兼容性，放置方位，占地面積、高度與車間布局的協(xié)調(diào)性，要求適合用于FMS的物料存儲(chǔ)的裝置要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。目前用于FMS的物料存儲(chǔ)裝置基本形式有立體倉庫 、自動(dòng)物料架、緩沖物料架等。立體倉庫具有占地面積小、存儲(chǔ)容量大、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)

29、，在 FMS中得到廣泛的應(yīng)用。圖 7-12是成都飛機(jī)工業(yè)公司自動(dòng)化立體 倉庫系統(tǒng)。(3)FMS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)它是負(fù)責(zé)系統(tǒng)中1：nrLI 1i jFfn T Ck1* 11at nr1rm nn所有單元的控制與指揮.包括生產(chǎn)管理和加 工過程控制.圖713所示為FMS的控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)。在整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)主要完成生產(chǎn) 計(jì)劃管理和加工過程控制。生產(chǎn)計(jì)劃管理的功能 包括，生產(chǎn)計(jì)劃控制、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備及其它的一 些輔助信息.加工過程控制是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃來控制圖7-13 FMS的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行制造系統(tǒng)的任務(wù)，控制CNC機(jī)床、物料搬運(yùn)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行等自動(dòng)操作FMS是全自動(dòng)化的設(shè)備， 對系統(tǒng)的監(jiān)控十

30、分重要.當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)立即報(bào)警，必要時(shí)自動(dòng)中斷運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)檢測機(jī)床故障、刀具故障、換刀故障和物料儲(chǔ)運(yùn)故障等，保證加工系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)其中對刀具的管理與控制是 FMS中計(jì)算機(jī)控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。FMS中 刀具的管理控制系統(tǒng)占整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)費(fèi)用一半以上。工件的加工質(zhì)量和系統(tǒng)的正常運(yùn) 行都與刀具有關(guān)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)要對刀具進(jìn)行刀具磨損自動(dòng)檢測與自動(dòng)補(bǔ)償；刀具破損的 自動(dòng)檢測與自動(dòng)換刀；刀具耐用度與使用壽命的自動(dòng)化管理。第五節(jié)計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)計(jì)算機(jī)集成制造(Computer Integrated Manufacturing)簡稱 CIM。這一概念是 1973年由美國人J。Harringt

31、on 提出的，當(dāng)時(shí)他認(rèn)為，企業(yè)生產(chǎn)組織和管理應(yīng)該強(qiáng)調(diào)兩個(gè)觀點(diǎn)，一是制造企業(yè)中的各個(gè)部分(即市場分析，經(jīng)營決策，工程設(shè)計(jì)，制造過程，質(zhì)量控制，生產(chǎn)調(diào)度，售后服務(wù)，產(chǎn)品回收等)是互相緊密相關(guān)的整體，需要統(tǒng)一規(guī)劃二是整個(gè)制造過程本質(zhì)上可以抽象為一個(gè)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、加工和利用的過程，最終產(chǎn)品僅是數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn)這兩者都是信息時(shí)代組織管理生產(chǎn)最基本，最重要的觀點(diǎn)。從以上的概念分析可知CIM不是單純的技術(shù)，而應(yīng)該理解成一種技術(shù)思想，是信息時(shí)代組織管理企業(yè)生產(chǎn)的一種哲理。按照這種哲理和技術(shù)構(gòu)成的具體現(xiàn)實(shí)便是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS(Computer IntegratedManufacturing Syst

32、em )。CIMS 是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上, 利用計(jì)算機(jī)及其軟件，將制造工廠全部的生產(chǎn)活動(dòng)所需要的各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來 , 形成總體上高效益、高 柔性的智能制造系統(tǒng) . 它的實(shí)質(zhì)是“信息集成” 。將不同種類和功能的自動(dòng)化“孤島”連接起 來，實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化的制造。使生產(chǎn)過程連成一個(gè)和諧的整體，創(chuàng)造出高效率、高質(zhì)量、高產(chǎn) 出而贏得市場競爭的局面。集成制造系統(tǒng)是人為的系統(tǒng)。也就是說，是人們?yōu)榱诉_(dá)到某種目 的而設(shè)計(jì)和建造的系統(tǒng) , 整個(gè)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、實(shí)施和運(yùn)行各個(gè)階段均需要人的參 與。在實(shí)施CIMS的過程中不但要強(qiáng)調(diào)技術(shù)集成，還要強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人員和經(jīng)營管理的集成。從系統(tǒng)的功能上看，CIMS是由管理信息系統(tǒng)、設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)、制造自動(dòng)化系統(tǒng)、計(jì)算 機(jī)輔助質(zhì)量保證系