1、2021屆機械工程及自動化專業畢業生論文(設計)課題名稱：淺析柔性制造技術的現狀及其開展趨勢 學生姓名：易松 指導教師：劉新佳 江南大學網絡教育學院 2021年 2月江南大學網絡教育學院畢 業 論 文 (設 計) 姓 名易松校外學習中心崇安職校學 號912330893證 件 號批 次202103層 次專升本專 業機械工程及自動化指導教師劉新佳課題名稱淺析柔性制造技術的現狀及其開展趨勢第2稿指導教師評 語 終 稿 成 績 ：指導教師簽名：年 月 日摘 要概述了柔性制造技術的根本概念、優缺點、開展的支撐條件等，探討了柔性制造技術的開展的現狀與趨勢，并指出“柔性“敏捷“智能和“集成乃是現今制造設備和

2、系統的主要開展方向。柔性制造系統因其獨特的“柔性和“自動化特征，在現代制造業中獲得了廣泛的應用。柔性制造系統的實施是一個復雜的系統工程，本文結合工程實踐從應用的層面對某些技術問題作簡要討論。機械制造業歷來是應用科學技術的主要領域，是應用最新科技推動社會、經濟開展的主導產業。隨著現代科學技術的飛速開展，以及市場需求的個性化與多樣化，機械制造業發生了極為深刻和廣泛的變化，已不是傳統意義上的機械制造業。其開展特點與趨勢主要表達為綠色制造、計算機集成制造、柔性制造、虛擬制造、智能制造、并行工程、敏捷制造和網絡制造等方面。 關鍵詞：柔性制造技術；柔性制造系統；應用；開展趨勢目 錄第一章 柔性制造技術的根

3、本概念.1 1.1柔性.11.2 柔性制造技術.1 1.3 柔性制造技術的特點.2 1.4 柔性制造技術按大小規模劃分.2 第二章 柔性制造所用的關鍵技術及開展條件. 3 柔性制造所采用的關鍵技術.3 開展柔性制造技術的支撐條件.4第三章 柔性制造技術的應用.4 機械加工中的應用.4 3.2 柔性制造技術在汽車及航空工業中的應用.6 第四章 柔性制造技術的開展概況及趨勢.9 4.1柔性制造技術的開展概況.9 4.2 柔性制造技術的開展趨勢.10總結.11 第一章 柔性制造技術的根本概念傳統的自動化生產技術可以顯著提高生產效率，然而其局限性也顯而易見，即無法很好地適應中小批量生產的要求。隨著制造

4、技術的開展，特別是自動控制技術、數控加工技術、工業機器人技術等的迅猛開展，柔性制造技術(FMI)應運而生。隨著社會的進步和生活水平的提高，社會對產品多樣化，低制造本錢及短制造周期等需求日趨迫切，傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量，更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后，由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的開展，制造業自動化進入一個嶄新的時代，技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業化國家機械制造自動化的研制開展重點。一、柔性的概念柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變

5、化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性是相對于“剛性而言的,傳統的“剛性自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的本錢低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件,難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低本錢、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括(一)、機器柔性：當要求生產一系列不同

6、類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。(二)、工藝柔性：一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。(三、產品柔性：一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。(四、維護柔性：采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。(五、生產能力柔性：當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。(六、擴展柔性：當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。(七

7、、運行柔性：利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。二、柔性制造技術FMT)柔性制造技術是計算機技術在生產過程及其裝備上的應用，是將微電子技術、智能技術與傳統制造技術融合在一起，具有自動化、柔性化、高效率的特點，是目前自動化制造系統的根本單元技術。柔性自動化制造技術簡稱柔性制造技術，是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。由于柔性制造技術是管理技術和制造技術的有機集合,換句話說它是以數控技術為核心,以計算機技術、信息技術、檢測技術、質量控制技術與生產管理技術相結合的先進制造技術,因而被世界各國所重視,并在興旺國家的制造業

8、中得到了廣泛的應用。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們認為適用于多品種、中小批量(包括單件品)并側重于柔性的加工技術都屬于柔性制造技術。三、柔性制造技術的特點(一)柔性制造技術仍帶有成組技術的烙印一一另件三相似原那么：形狀相似、尺寸相似和工藝相似。這三相似原那么就成為柔性制造技術的前提條件。(二)品種中大批量生產時，雖然每個品種的批量相對來說是小的，多個小批量的總和也可構成大批量，因此柔性生產線幾乎無停工損失，設計利用率高。(三)柔性制造技術組合了當今機床技術、監控技術、檢測技術、刀具技術、傳輸技術、電子技術和計算機技術的精華，具有高質量、高可靠性、高自動化和高效率。(四)可縮短新產品的上

9、馬時間，轉產快，適應瞬息萬變的市場需求。(五)可減少工廠內另件的庫存，改善產品質量和降低產品本錢。(六)減少工人數量，減輕工人勞動強度。(七)一次性投資大四、柔性制造技術按規模大小劃分柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們認為但凡側重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為: 一柔性制造系統(FMS) 關于柔性制造系統的定義很多，權威性的定義有：美國制造工程師協會將FMS定義為：柔性制造系統是使用計算機、柔性加工單元和集成物料儲運裝置完成零件族某一工序

10、或一系列工序的一種集成制造系統。FMS主要由以下三局部組成：數控機床加工系統、自動化的物流系統、計算機控制系統。如以下列圖所示。 控制系統物流系統加工系統柔性制造系統 存儲過程監視過程控制搬運輸送二柔性制造單元(FMC) FMC可視為一個規模最小的FMS，是FMS向廉價化及小型化方向開展的一種產物，它由l2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成，其特點是實現單機柔性化及自動化，具有適應加工多品種產品的靈活性，現已進入普及應用階段。三柔性制造線(FML) FML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FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床，亦可

11、采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統柔性的要求低于FMS，但生產率更高。它以離散型生產中的柔性制造系統和連續生產過程中的分散型控制系統(DCS)為代表，其特點是實現生產線柔性化及自動化，其技術已日臻成熟，現已進入實用化階段。四柔性制造工廠(FMF) FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統進行聯系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際，實現生產系統柔性化及自動化，進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體，以

12、信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表，其特點是實現工廠柔性化及自動化。第2章 柔性制造所用的關鍵技術及開展條件一、柔性制造所采用的關鍵技術一計算機輔助設計 未來技術開展將會引入專家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分成假設干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面那么變成固化塑料,如此循環操作,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研

13、制新結構的速度。 二模糊控制技術 模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。 三人工智能、專家系統及智能傳感器技術 迄今,柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規那么的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規那么進行推理,求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、方案、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來

14、,以知識密集為特征,以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造業(尤其智能型)中起著日趨重要的關鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術,預計最有開展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模將在比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的局部腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部鼓勵時能自動調節其參數,以到達最正確工作狀態,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速開展的領域是智能

15、傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的,它使傳感器具有內在的“決策功能。 (四人工神經網絡技術 人工神經網絡()是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自動化系統中的一個組成局部。 與柔性制造相關配套技術的開展：高效的數控機床僅是實現柔性制造的必要條件，必須加上高效的NC編程工具、高效的工藝規程設計手段、高效的數控刀具、柔性夾具及工藝裝備等相關技術的協調開展，才能形成實施柔性制造的充分條件。二、 開展柔性制造技術FMT)的支撐條件1、技術培訓。應用FMT的用

16、戶需要建立一支自己的自動化領域專家和專業技術人員隊伍，因而，對有關人員進行技術培訓極為重要。2、自動化應用經驗。企業應用自動化技術的經驗對于成功應用FMS是極為重要的，這種應用經驗是一種積累的過程。3、上級主管部門和領導的支持。在國有企業中，成功應用FMT的一個必要條件是得到上級主管部門和領導的有力支持，上級主管部門和領導支持的強弱對于縮短實施周期和回收期有著重大影響。4、工程主管者。開展FMT必須任命一位有權威的工程主管者(工程負責人)。這位工程主管者通常應處于上級主管部門或工廠級主管人員的地位。5、供應商。開展FMT，爭取軟、硬件供應商的技術支持極為重要，即使是技術水平較高、應用經驗較豐富

17、的用戶，這種支持也是必要的。第3章 柔性制造技術的應用從50年代末興起的成組技術(GT)開始到70年代的數控加工技術和80年代迅速開展的柔性制造系統(FMS)、柔性制造單元(FMC)及計算機輔助集成制造(CIM)，受到各方面的關注，獲得了較大的開展，成為興旺國家競相開發的重點。實踐證明，GT及FMS(含FMC)是解決多品種、中小批量生產逐步趨向合理化的有效途徑。FMS、FMC和GT已成為解決機械產品多品種、中小批量自動化生產線的一個必然途徑，也是提高制造業經濟效益的有效方法。宇航工業是一個高度技術密集的、主要依靠技術進步而生存的中小批量生產型的制造業代表。因此，采用先進的制造技術具有十分重要的

18、戰略意義。一、柔性制造技術在機械加工中的應用FMS在20世紀80年代末就已進入了實用階段，技術已比較成熟。由于它在解決多品種、中小批量生產上比傳統的加工技術有明顯的經濟效益，因此隨著國際競爭的加劇，無論興旺國家還是開展中國家都越來越重視柔性制造技術。FMS初期只是用于非回轉體類零件的箱體類零件機械加工，通常用來完成鉆、鏜、 銑及攻絲等工序。后來隨著FMS技術的開展，FMS不僅能完成其他非回轉體類零件的加工，還可完成回轉體零件的車削、磨削、齒輪加工，甚至于拉削等工序。柔性制造系統未來將向開展各種工藝內容的柔性制造單元和小型FMS；完善FMS的自動化功能；擴大FMS完成的作業內容，并與計算機輔助設

19、計和輔助制造技術(CAD/CAM)相結合，向全盤自動化工廠方向開展。柔性制造系統多功能通用仿真系統的開發：自20世紀80年代初柔性制造系統(FMS)出現以來，對FMS建模、 仿真和凋度等問題的研究一直是個熱點。仿真系統由參數設定、仿真運行、結果分析、用戶和工程管理4大功能模塊組成。4大模塊之問用SQL server數據庫作為數據存放和交換的主要途徑，同時，利用用戶和工程管理模塊中的用戶類記錄當前的用戶和被翻開的工程等信息而其他模塊通過調用用戶對象得知這些倍息 一柔性制造系統的組建柔性加工線在工藝安排上，應盡可能將零件中同一面上，加工定位基準相同、精度等級相同或相近的孔，安排在同一工序中加工，即

20、工序集中。工序集中后，加工中心應考慮刀具庫容量能否滿足加工要求；模塊化鉆床應考慮各鉆軸在主軸箱中能否排開。總之，要綜合考慮各種影響因素。柔性加工設備的加工節拍，要滿足生產要求。按照被加工零件的工藝要求,在初步安排好柔性線中各加工工序的加工內容、加工順序及所用加工設備后，應逐道工序計算工序節拍，確保工藝方案的工藝節拍協調一致，滿足生產要求。FMS加工中心應有很大的刀具儲藏量，使用的加工刀具，不僅要有較高的精度，而且還要有較好的精度保持性，盡量利用耐用度高的新刀具和通用刀具。同時為保證實現加工中心刀庫和后備刀庫刀具的順利交換，加工中心刀庫換刀點的刀座位置也必須要有較高的要求。FMS中所用的夾具，應

21、盡可能設計成柔性組合式夾具，夾具能夠方便的調整和使用，以提高柔性加工線的產品加工能力，節約夾具制造費用。FMS的加工中心或數據控制設備，應選用易掌握的，并且可靠性、統一性都比較高的數控系統。一個FMS中，可能同時使用不同廠家制造的加工設備或者同一廠家制造的不同型號的加工設備。這些不同廠家、不同型號的加工中心或數控設備，應選用相同的數控系統，以便于加工編程、系統維護和數控操作。各種設備的程序控制器應帶有統一的計算機輸入接口，以方便程序的輸入和調試。 二柔性制造系統的應用實例1 、FMS 在加工回轉類零件中的應用1加工對象為軸、盤類零件。2加工系統為以5臺國產數控機床為根底模塊CNC車床2臺，數控

22、磨床1臺，立式和臥式加工中心各一臺與4臺搬運型工業機器人結合構成的加工單元。3物流系統采用自動認址感應式無軌小車，機床前設有托板站，系統設有平面托板存儲庫。4控制系統。A.中央管理系統MAIN CPU：總體管理和決策控制。由計算機CPU通過光纜LAN與各單元、物流系統、控制機和自動編程機等聯成控制網絡。B.單元控制裝置CCU：單元生產過程控制。C.搬運控制和管理裝置MCU：物流控制。D.計算機數控CNC：切削加工控制。E.其他：中心孔清洗和工業監視電視系統等裝置。2、FMS在箱體加工中的應用1加工對象為箱體類零件。2加工系統是由3臺立式數控機床和7臺加工中心結合構成的加工單元。3物流系統采用無

23、軌導向小車自動完成零件的運送。4控制系統。5) A.中央管理系統MAIN CPU：總體管理和決策控制。B.單元控制裝置CCU：單元生產過程控制。C.搬運控制和管理裝置MCU：物流控制。D.計算機數控CNC：切削加工控制。E.其他：托盤庫和裝卸站。零件的識別采用托盤庫里托盤編碼方式識讀。在裝卸站由工人完成零件裝卸，采用無軌導向車自動完成零件的運送。零件加工切削由地下冷卻液和切削系統集中處理，冷卻液可循環利用。機床主軸和機床刀庫之間自動換刀，機床刀庫和外界換刀、測量和檢驗都是在每道工序加工完成后由人工進行。采用本系統后，獲得的主要效益是提高機床利用率50%，縮短生產周期35%。提高了產品的質量，保

24、證了產品質量的一致性。3、拖拉機零件加工用柔性制造系統1加工對象：約10種拖拉機變速箱體，批量為502000件。材料是壓鑄鋁件、鑄鐵件和壓鑄鑄鐵件等。2系統概要：它是以加工中心為主體組成的柔性制造系統。設備有加工中心6臺，數控雙頭銑床1臺，清洗裝置1臺，數控自動測量機1臺，搬運設備1套，控制裝置1套，中央顯示屏2套。A.加工工序：鑒于該柔性線的工件是箱體類，銑削加工多，因此，為了提高切削效率，配備了高剛性雙端面銑床。另外還配備了數控自動測量機，用氣動內徑測量內徑，并把測量結果反響給系統，以確保加工質量。B.自動傳送裝置：采用環形驅動式輥子傳送帶。在工件裝卸傳送帶處，工人把工件裝到循環托盤上。每

25、個循環托盤設有編碼器，通過讀取該編碼器的相應號，可以知道裝在循環托盤上的工件種類、批量號、加工工序以及該循環托盤的去向，并可調出相應的加工程序進行加工。二、柔性制造技術在汽車及航空工業中的應用一汽車業對柔性制造技術應用的現狀美國、日本、前蘇聯、德國等興旺國家在20世紀60年代末至70年代初，先后開展了柔性制造技術以及裝備的研制工作。1976年，日本法納科公司展出了由加工中心和工收機器人組成的柔性制造單元，為開展柔性制造提供了設備根底。20世紀80年代，隨著柔性制造技術的成熟，柔性制造得到了迅速開展，并主要應用于飛機、汽車制造。依靠計算機、加工中心和數控機床組成的柔性自動加工系統，使汽車收由單一

26、品種、大批量的生產方式，轉向中小批量、多品種、適應市場要求的精益生產方式，也使汽車生產企業的經濟效益和管理水平大大提高。在國外汽車工業中，主要汽車生產廠商如通用、福特、寶馬、奔馳、豐田、群眾、雷諾、沃爾沃等公司都采用了柔性制造系統。例如，美國福特汽車公司在加拿大的一個發動機廠，在同一條自動線上對4.6L、5.4LV8發動機和6.8LV10發動機實現隨機混流生產(年產65萬臺)：而通用汽車公司的傳動系部門于1993年開始做同樣的準備，采用FMS，以滿足變速器類殼體零件多品種的制造要求：根據1983年出版的?豐田生產力方式的新開展?，該公司在3個月內的汽車產量為36400輛，共4個根本車型，321

27、00個型號，平均每個型號的產量約為12輛，產量最多的型號也只有17輛，最少的那么只有6輛。日本汽車業在20世紀70年代開始大力開展柔性制造，到1987年己經形成較大規模，擁有數控機床2萬余臺、柔性制造生產線21條。據日本通產省第8次特定機械設備統計調查說明，以汽車制造業為核心的輸送機械制造業，1987 年擁有FMS31條，199年增加到818條。尤其是大型汽車制造企業，FMS采用的最多，占7年間增加總量的41%。柔性制造為日本汽車工業生產率追上并超過美國創造了條件。日本汽車在國際市場上暢銷不衰與它的柔性化制造密切相關。隨著各類先進加工技術的相繼問世，柔性制造技術本身也在不斷完善和提高。如瑞士的

28、一家工業公司采用了由激光加工中心及CNC自動車床和自動磨床組成的柔性制造單元，該單元由于改用激光加工中心來代替原來的銑床，生產率提高了很多倍，而且產品精度高、質量好。以數控加工為例，為向柔性制造提供根底設備，要求數控系統不僅能完成通常的加工功能，而且還應具備自動測量、自動上下料、自動換刀、自動更換主軸頭(有時帶坐標變換)、自動誤差補償、自動診斷、進線和聯網功能，特別是依據用戶的不同要求，方便靈活地配置和集成。各種相關技術的不斷進步，促使柔性制造規模不斷擴大，將對汽車生產產生深刻影響。 二汽車制造業對柔性化的要求在工業化國家中，FMS 作為邁向工廠自動化的第一步，已獲得了實際的應用。它的應用，圓

29、滿地解決了機械制造高自動化和高柔性之間的矛盾。近年來，柔性化生產制造方式越來越流行，不斷地滲透到眾多產品密集型制造行業中。從實際應用上來說，它解決了長期以來多品種小批量加工自動化的難題，也能夠適應產品不斷更新的需求，因此廣受眾多廠家歡迎，在汽車零部件制造業內尤為突出。中國已成為世界上柔性自動生產線簡稱 FTL應用最熱和進口最多的國家，目前已經安裝超過100 條生產線，每條的單價約為1.6 億元人民幣。設備開動后的好處非常明顯，大大縮短了交貨周期，產量提升也快很多，這主要歸功于整條生產線工藝成熟，柔性很強。柔性生產線必須能完成多種加工，有利于實現批量生產、降低庫存費用和提高設備利用率；在操作上，

30、當機器出現故障時，也易于實現動態調度。汽車業界對柔性化的具體要求，除了生產柔性外，還包含產品柔性和市場柔性。 三柔性制造技術在航空工業中的應用80年代中期，世界主要飛機公司幾乎都應用了柔性制造系統。我國航空工業，在一些主機企業，雖然也有數控車間或數控設備，但整體上仍然是以機械加工和手工操作為主的傳統機械化、半機械化制造技術，與國際制造業的技術差距還是很大的，這也正是制約我國航空工業快速開展的主因。用柔性生產取代傳統生產，特別是應用精益生產取代傳統的粗放生產方式，柔性生產可在大幅提升航空產品生產的核心競爭力上發揮突破性作用。世界上德、英、法、美等國，早在80年代中期開始，就已在飛機生產中廣泛應用

31、柔性生產方式。在國內，上海已擁有國內第一條國際先進水平的柔性生產線，柔性生產已涵蓋沖壓、機身、油漆、總裝、發動機、變速箱等動力總成制造全過程，他們可在同一條線上同時生產四種不同平臺的車型產品，不僅如此，他們還把柔性生產系統延伸到各主要零部件供應商，可以使零部件直接送到自己的生產線工位立即裝配，因而省去庫存。他們的柔性生產目標是：通過企業自身和上下游供應和銷售IT系統實現100按經銷商的訂單生產、銷售并零庫存，從T訂單到整機下線的生產周期平均10-14天。由此可見，我國航空工業的飛機生產也只有走柔性生產之路才能站在市場競爭的前沿，立于不敗之地。航空工業和汽車工業的需求強勁地推動了FMS的開展：下

32、面的表格列出了FMS在航空、汽車和機床制造業中的主要應用情況。產品類型用戶建設時間FMS供應廠家主要設備使用情況航空工業麥道公司圣查理斯分部1985GiddingsLewisTC-2 BM-5 CMM-1 AGV-4 AS/RS-1 DR-3 加工導彈彈體72種零件年產34800件，制造本錢降低50%沃特航宇公司Cincinnati Milacron5A/HMC-8 AGV-4 CMM-2 CL-1 LU-2制造B-1轟炸機結構件5天1批541種，1986年生產7萬工時，相當常規20萬工時波音公司奧本分部1985SHIN NIPPON KOKI5A/HMC-5 AGV-2 CMM-1 LU-3

33、 AS/RS-1加工飛機結構件150種波音公司切塔分部1988Cincinnati Milacron5A4S/HMC-4 RGV-1 LU-6加工A-6艦載攻擊機折疊端翼翼肋鉸鏈M形接頭等100多種零件，工時省45%，產量增加1倍通用動力公司福特沃斯工廠1988DEVLIEG5A/HMC-6 AGV-2 CMM-1 測量機器人-1加工F-16戰斗機結構件，FMS有智能調度，加工有刀具破損監控及加工位置誤差跟蹤補償，性能好凌特姆科、沃特航宇公司1989Ingersoll5A/HMC-7(可換主軸頭 RGV-2 AGV-2換刀 R-7排屑系統-1加工C-17、B757、B767的200種鈦合金件及

34、鋁件，效率提高1倍鋁合金切削主軸頭n=20000r/min)M BB公司奧格斯堡軍機分部1980DroopReinFMS-1：3A-5A/GM-11 HM-5 VM-4 SM-2 MC-2 AGV-4加工狂風戰斗機F-104、F-4及C-160運載機結構件300多種，月產1500多件，年工時94000hFMS-2：MC-15 FMC-1 L-5 CG-1 VNC-24加工中小結構件1500多種月產7000件，年工時110000h羅耳斯羅伊斯1986Cincinnati MilacronHeyligenstaedt5A/HMC-1 4A/TC-4 4A/MC-4(主軸頭可立臥改變 CRG-1 A

35、GV-3 VNC-29，共組成10個制造單元制造RB211系統發動機等各類渦輪盤及壓氣機盤10種和葉片的局部工序，使盤的制造周期從6個月降為6周，周產達50件，節省在制品費用175萬美元/年普惠公司1986IngersollPTC-3 AGV-3(線外運送 RGV-1(線內運送，工件托盤條碼識別，運送的毛坯尺寸在線檢測加工40種14組鈦合金及鎳基合金盤，年產12000件，單件時間從17h減為2h，加工精度高，制造柔性好。機床及汽車工業Ingersoll Rockford.II.1986IngersollHMC-9 AGV-5(2輛帶TCRCMM-3 AS/RS-1加工1500種機床零件，年產2

36、5000件，單件時間減為30%，工時減少1/3山崎馬札克美濃加茂本部1981Yamazaki MazakTC-12 HMC-21 VMC-3 VNC-24 RGV-6 AGV-6 Robot-17月產機床及加工中心120臺，全廠人員240人，線上39人一班20，二班19，三班無人日立精機1983Hitachi SeikiHMC-4 RGV-1 AS/RS-法努克公司1984FANUC加工工廠FMS:MC-60 FC-5 AGV-4生產機器人、電火花機床零件，月產1100套，機床產品零件電機廠FMS:MC-54 Robot-54 AGV-3月產25000臺，500種類的電機注塑機FMS:MC-1

37、3 TC-5 AGV-1月產注塑機100臺的零件寶馬公司1985Scharman FMSHMC-14 CL-2 LU-2 RGV-1各類大型發動機氣缸頭系統利用率達84.8%，月產能力為28800臺EXCILO FMSHMC-12 CL-2 LU-2 RGV-14缸及6缸類發動機汽缸頭Fritz Werner FMSHMC-5 CL-1 LU-1 AGV-1 4缸及6缸汽缸頭符號注釋：5A-5坐標；MC-加工中心；HMC-臥式加工中心；WMC-立式加工中心；TMC-車銑加工中心；FC-Fanuc cell 60柔性單元可72h無人化工作；FMC-柔性制造單元；GM-龍門銑；BM-鏜銑；SM-超

38、高速銑；L-數控車；TC-車削中心；PTC-橋式車削中心；CG-外圓磨；CRG-蠕進磨；VNC-其他數控機床；CMM-坐標測量機；CL-清洗機；AGV-無軌式自動導引小車；RGV-有軌小車；LU-裝卸站；AS/RS-自動倉庫；DBR-去毛刺機器人；TCR-換刀機器人。第四章 柔性制造技術的開展概況及趨勢一、柔性制造技術的開展概況一FMC、FMS的開展概況科學技術的飛速開展，正在把人類推向信息時代。但是，面對著加工業70%80%的中小批量生產的經濟結構，如何到達自動化的目的，一直是工業界探索的課題。數控機床問世雖為這局部工廠自動化創造了條件，但實踐證明，獨立、分散的單機自動化解決不了傳統批量生產

39、所固有的生產率同生產柔性、加工批量同制造本錢、生產同市場變化之間的矛盾，必須尋找更完善的自動生產體系。FMS就是在這種追求下誕生的。其優勢在于把生產率同生產柔性、加工批量同制造本錢、先進技術同科學管理高度統一起來。興旺國家競相開發FMS，到80年代初期，隨著一些根本問題的解決，如主機、控制系統等，特別是控制設備的廉價化、實用化和智能化，使它走出實驗室到達商品化和實用化的階段。截止1986年底，世界上的FMS擁有量已達370套，美國和日本各占70套，居世界前列，但美國的技術水平是最高的。FMC是最近幾年廣泛開展起來的一種柔性制造設備。它是FMS向大型化、自動化工廠開展時的另一個開展方向向廉價化、

40、小型化開展的產物。其開展歷史約10年左右，真正被人們認識，并作為一個獨立的機床品種，不過幾年的時間。與此同時，近期FMS系統設計，普遍希望采取階段式模塊組成方式，FMC在其中也占有重要的地位。根據FMC的功能，只要設置與外部運輸系統的連接點，就構成可供組成FMS的模塊。但是，FMC并不僅僅作為供組成FMS的模塊而存在，更主要的是作為獨立的生產設備而在生產中使用。從目前的開展情況看，FMC作為獨立使用的設備，已取得了飛速開展，特別對一些小企業，由于FMS昂貴，轉而采用相當廉價的FMC來完成其關鍵的加工工序。二FMS、FMC的開展前途 1、FMS的開展前途1FMS的小型化FMS需要大量的設備投資，

41、因此，當采用FMS時，事先需要經過認真的研究。FMC可認為是FMS中最小的一種，或可認為是擴大了功能的加工中心或切削中心。它也能提高機床利用率，增大生產柔性，提高產品質量及生產率。因此，在大多數情況下，不是建造大規模的FMS，而是建造小規模的FMC，然后按照需要，逐步將其綜合擴大成FMS。據預測，到1990年，美國將購置1300套，其中10%為大規模的FMS，其余90%都是FMC。從而越來越多的FMS不再直接由通用加工中心組成，而是由FMC聯接而成。2開發經濟性由于FMS需要先進的技術、投資大，使得中小企業望而生畏，這就影響了FMS的推廣應用。目前不少廠家積極開發經濟性FMS，其規模為27臺加

42、工中心，或以NC機床等通用機床為根底構成，多為直線布置。組成的單機可作FMC使用，系統建立可分步擴展。3向模塊化和標準化開展模塊化已成為當前FMS設計、制造和系統擴展的一個主要原那么，即FMS的各系統，包括機床、運貯系統、控制系統及軟件，均采用模塊化和標準化。如德國Werner公司有4種規格的機床模塊，而美國辛辛那提公司開發了3個方案軟件模塊和10個操作軟件模塊。近年來，西歐已開始在更大范圍內實現標準化，并研究通信標準化等課題，以解決各公司模塊連接和兼容問題。這種整體系統向模塊系統開展是當今的主要開展趨勢。4向功能復雜化開展目前，大多數FMS仍然是以機加工為主，今后的開展將是逐步擴大工藝范圍，

43、如裝配、熱處理等。如果裝配工藝被納入系統，未來的系統將由機加工工序與裝配工序構成。這樣的系統，其生產對象不再是單個零件，而是裝配好的部件；如果其規模進一步從部件開展到整個產品，其生產對象不再是單個零件，而是裝配好的部件；如果其規模進一步從部件開展到整個產品，這樣就涉及到工序之間的銜接，因此相應地增加了必要的零、部件，產品及輔助工序檢測系統。5采用模擬仿真技術隨著加工零件種類和工序的增多，為到達系統運輸最正確化，必須對系統進行模擬，以確定其最正確配置方案，選擇作業優化規那么等。目前國外正進行這方面的研究，如休斯公司利用計算機來模擬系統性能。2、 FMC的開展概況FMC正向裝配FMC及其它功能FM

44、C方向開展，為適應組成系統的需要，FMC不但用來組成FMS，局部地用來組成柔性制造線，并將從中小批量柔性自動化生產領域向大批量生產領域擴散應用。FMC的開展趨勢之一是以FMC為根底的網絡化。它是由FMC與局部網絡(LAN)組成的所謂“中小企業分散綜合型FMS。這些FMC之間的信息流用“LAN環加以連接，因此可以共同使用CAD/CAM站的信息、技術等。構成了物和信息有機結合的生產系統。目前國外正致力于開發研究分散型FMC的課題。三、GT的開展概況GT首先是為了實現工藝標準化，在20世紀50年代中期由前蘇聯提出。因為當時面對著成批生產中新產品絡繹不絕地試制投產，生產技術準備工作十分繁重，而其中的工

45、藝準備工作尤為突出。工藝準備工作不僅任務重，甚至經常與新產品的研制方案脫節，以致影響新產品的及時投產和企業的競爭能力。這就是GT產生的背景。最近，隨著科學技術的開展，生產管理的概念也隨之發生了改變，不僅要追求高機床開動率，而且減少在制品庫存量也是一個追求的目標。這就產生了不僅利用GT處理單個問題，而且利用它進行綜合處理的概念，這樣，GT與計算機信息處理有了密切聯系，這就是GT開展的新階段。這一階段，在開發零件分類的同時，把重點轉移到其應用和適應性上。目前，GT正向以下三個方面開展：1T與CAD/CAM相結合 實施CAD/CAM的根本要求之一是計算機輔助工藝過程設計，自動化工藝過程設計技術是在C

46、AD/CAM中提高制造業生產率的根底。因此，興旺國家正在開發工藝過程自動設計系統。2以GT單元、流水線為根底的FMS GT單元、GT流水線的設備布置方式與根據機床類別將同類機床集中的配置方式不同。它是將能滿足一族零件加工要求的不同種類的機床集中，配置成機床群。開始由于GT流水線能使非大量生產管理更容易，但是，與以通用機床為主體、按機床種類配置的方式相比，機床開動率明顯較差，處理因產品結構變化等因素引起的負荷變化的能力也較低。但是，隨著NC機床、加工中心等復合機床的大量采用，以及機器人、無人操縱運輸小車等具有柔性的材料處理裝置的開發，制成了自動化FMS，使GT流水線的缺點得到彌補。GT分析可用于

47、FMS的設計(包括柔性運輸線的設計)。可是在分析中，經驗和直覺是占優勢的而沒有探討科學的分析方法。現在，這種分析方法分成兩個領域：設備布置和FMS內物料流的仿真。前者實際上是以傳統的生產流程分析為根底。仿真是研究以生產方案為主體的成組作業排序。3機加工以外的成組化國外不同的工業部門已廣泛使用成組機床，成組夾具，零件族組合和程序編制等，但都集中在切削作業上，現正向壓力加工、鑄造等應用領域擴展。2、 柔性制造技術的開展趨勢(一 FMC將成為開展和應用的熱門技術FMC的投資比FMS少得多而效益接近。更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為開展之重。(二開展效率更高的FML多品種、大批量的生產企業，