反馈装置.ppt

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第第9章章新技术在数控机床中的应用新技术在数控机床中的应用9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）9.29.2计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）9.39.3工业机器人工业机器人9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）9.1.1FMS9.1.1FMS的产生与发展的产生与发展1.1.计算机数控系统计算机数控系统FMSFMS初级阶段是计算机数控系统初级阶段是计算机数控系统CNCSCNCS，它用计算机通过执行其它用计算机通过执行其寄存器内的程序来完成数控系统的部分或全部功能，并配有寄存器内的程序来完成数控系统的部分或全部功能，并配有接口电器、输入输出设备、可编程控制器（接口电器、输入输出设备、可编程控制器（PLCPLC）、）、主轴驱动主轴驱动驱动给驱动装置等组成的一种专用计算机系统。

如驱动给驱动装置等组成的一种专用计算机系统。

如图图9-19-1所示。

所示。

2.2.柔性制造单元柔性制造单元FMCFMC由单台带有多托盘系统的加工中心或三台以下的由单台带有多托盘系统的加工中心或三台以下的CNCCNC机床机床组成，它可以自动地加工一组工件，适用于小批量多品种加组成，它可以自动地加工一组工件，适用于小批量多品种加工。

如工。

如图图9-29-2、9-39-3所示。

所示。

下一页返回9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）3.3.柔性制造生产线柔性制造生产线柔性制造生产线又称为柔性自动线或可变自动线，它与传统柔性制造生产线又称为柔性自动线或可变自动线，它与传统的刚性自动线的区别在于它能同时或集资加工少量不同的工的刚性自动线的区别在于它能同时或集资加工少量不同的工件。

如件。

如图图9-79-7所示。

所示。

4.4.柔性制造系统柔性制造系统FMSFMS是由两台以上是由两台以上CNCCNC机床组成并配备有自动化物料储运子系机床组成并配备有自动化物料储运子系统的制造系统，它是适用于中小批量、较多品种加工的高柔统的制造系统，它是适用于中小批量、较多品种加工的高柔性、高智能的制造系统。

性、高智能的制造系统。

如如图图9-89-8所示为精密机械零件的所示为精密机械零件的FMSFMS。

返回上一页下一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）9.1.2FMS9.1.2FMS的定义、组成与工作原理的定义、组成与工作原理1.FMS1.FMS的定义的定义目前对目前对FMSFMS还还没有统一的定义，它作为一种先进制造技术的代没有统一的定义，它作为一种先进制造技术的代表，不局限于零件的加工，在与加工和装配相关的领域里也表，不局限于零件的加工，在与加工和装配相关的领域里也得到越来越广泛的应用。

所以，有关得到越来越广泛的应用。

所以，有关FMSFMS折定义和描述有多种。

折定义和描述有多种。

2.FMS2.FMS的组成的组成由于由于FMSFMS强调制造过程的柔性和高效率，因而适应于多品种、强调制造过程的柔性和高效率，因而适应于多品种、中小批量的生产。

中小批量的生产。

FMSFMS的主要硬件设备有计算机、数控机床、的主要硬件设备有计算机、数控机床、机器人、托盘、传输线、自动搬运小车和自动立体仓库等。

机器人、托盘、传输线、自动搬运小车和自动立体仓库等。

它实现了工厂中工程设计、制造和经营管理三大功能中的它实现了工厂中工程设计、制造和经营管理三大功能中的“制造制造”功能。

如功能。

如图图9-109-10所示。

所示。

3.FMS3.FMS的工作原理的工作原理FMSFMS的原理框图如的原理框图如图图9-129-12所示。

所示。

返回上一页下一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）9.1.3FMS9.1.3FMS的分类、特点与作用的分类、特点与作用1.FMS1.FMS的分类的分类（11）配备互补机床的）配备互补机床的FMSFMS（22）配备可互相替换机床的配备可互相替换机床的FMSFMS（33）混合式的混合式的FMSFMS2.FMS2.FMS的特点的特点实际上，一个普通零件逗留在工厂的全部时间中，近实际上，一个普通零件逗留在工厂的全部时间中，近95%95%是在是在等待，等待，2%2%用于装卸，只有用于装卸，只有3%3%用于实际加工。

用于实际加工。

3.FMS3.FMS的作用的作用FMSFMS是一个计算机化的自动化制造系统，能以最少的人工干预是一个计算机化的自动化制造系统，能以最少的人工干预加工任一范围的零件组工件。

加工任一范围的零件组工件。

FMSFMS的加工系统包括铣削加工中的加工系统包括铣削加工中心、车削加工中心、主轴箱更换式机床等设备。

加工系统中所心、车削加工中心、主轴箱更换式机床等设备。

加工系统中所需设备的类型、数量、尺寸等均由被加工零件的类型、尺寸范需设备的类型、数量、尺寸等均由被加工零件的类型、尺寸范围和批量大小来决定。

围和批量大小来决定。

下一页返回上一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）9.1.4FMS9.1.4FMS自动加工系统自动加工系统1.FMS1.FMS对加工设备的要求对加工设备的要求由于由于FMSFMS是高是高自动化的制造系统，不是任何加工设备均可纳入自动化的制造系统，不是任何加工设备均可纳入FMSFMS中。

所以纳入中。

所以纳入FMSFMS运行的机床必须具备三个特点，即工序运行的机床必须具备三个特点，即工序集中、高柔性与高生产率和控制方便。

集中、高柔性与高生产率和控制方便。

2.2.加工设备选择的原则加工设备选择的原则FMSFMS中的加工设备应该是可靠的、自动化的、高效率和高柔性中的加工设备应该是可靠的、自动化的、高效率和高柔性的。

在选择时，需考虑到该的。

在选择时，需考虑到该FMSFMS加工零件的尺寸范围、经济效加工零件的尺寸范围、经济效益、零件的工艺性、加工精度和材料等。

益、零件的工艺性、加工精度和材料等。

返回上一页下一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）3.3.典型加工设备典型加工设备（11）车削加工中心（）车削加工中心（TCTC）（22）加工中心（加工中心（MCMC）4.4.自动化加工设备在自动化加工设备在FMSFMS中的控制与集成中的控制与集成（11）数字控制）数字控制（22）自适应控制）自适应控制（33）控制传感器）控制传感器（44）计算机数字控制）计算机数字控制（55）集成化）集成化DNCDNC系统系统（66）通过网络的通信集成）通过网络的通信集成返回下一页上一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）9.1.5FMS9.1.5FMS的物流系统的物流系统1.1.零件和自动运输零件和自动运输零件运输系统主要完成两类不同的任务：

一类是零件毛坯、原材零件运输系统主要完成两类不同的任务：

一类是零件毛坯、原材料由外界搬运进系统，以及将加工好的成品从系统中搬运走；另料由外界搬运进系统，以及将加工好的成品从系统中搬运走；另一类是毛坯、原材料、半成品在一类是毛坯、原材料、半成品在FMSFMS内部的搬运。

在一般情况下前内部的搬运。

在一般情况下前者是需要人工干预的，而后者可以在计算机的统一管理和控制下者是需要人工干预的，而后者可以在计算机的统一管理和控制下自动完成。

自动完成。

2.2.零件运输工具系统零件运输工具系统在在FMSFMS中，零件运输系统执行托运的机构主要采用以下三种：

有轨中，零件运输系统执行托运的机构主要采用以下三种：

有轨输送系统、无轨输送系统和机器人传送系统。

其选择与生产系统输送系统、无轨输送系统和机器人传送系统。

其选择与生产系统的布局和运行直接相关，且要与生产流程和生产设备类型相适应，的布局和运行直接相关，且要与生产流程和生产设备类型相适应，对生产系统的生产效率、复杂程度、占用资金多少和经济效益都对生产系统的生产效率、复杂程度、占用资金多少和经济效益都有较大的影响。

有较大的影响。

下一页返回上一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）3.3.零件的自动储存零件的自动储存零件的自动储存设备主要有：

托盘缓冲站、工件装卸站和自零件的自动储存设备主要有：

托盘缓冲站、工件装卸站和自动化仓库。

动化仓库。

4.4.自动上下料装置自动上下料装置在在FMSFMS中，自动上下料装置是完成加工设备之间、加工设备与中，自动上下料装置是完成加工设备之间、加工设备与自动化仓库之间的输送和搬运等。

另外，自动化仓库之间的输送和搬运等。

另外，FMSFMS中的所有机床必中的所有机床必须接受同一形式的托盘。

若在同一系统中，使用不同厂家的须接受同一形式的托盘。

若在同一系统中，使用不同厂家的机床，必须设计统一标准的接口，以便托盘交换。

自动上下机床，必须设计统一标准的接口，以便托盘交换。

自动上下料装置通常有托盘交换器、多反射角盘库运载交换器、机器料装置通常有托盘交换器、多反射角盘库运载交换器、机器人等。

人等。

返回上一页下一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）9.1.6FMS9.1.6FMS的信息流系统的信息流系统1.FMS的信息流模型的信息流模型要保证要保证FMS的各种设备装置与物流系统能自动协调工作并具的各种设备装置与物流系统能自动协调工作并具有充分的柔性，能迅速响应系统内外部的变化，及时调整系有充分的柔性，能迅速响应系统内外部的变化，及时调整系统的运行状态，关键就是要准确地规划信息流，使各个子系统的运行状态，关键就是要准确地规划信息流，使各个子系统之间的信息有效、合理的流动，从而保证系统的计划、管统之间的信息有效、合理的流动，从而保证系统的计划、管理、控制和监视功能有条不紊地进行。

理、控制和监视功能有条不紊地进行。

2.FMS的信息流要素、联系和特征的信息流要素、联系和特征

（1）FMS的信息流要素的信息流要素FMS系统中共有三种不同类型的数据，分别是基本数据、控系统中共有三种不同类型的数据，分别是基本数据、控制数据和状态数据。

制数据和状态数据。

返回上一页下一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）

（2）FMS的信息流间的联系的信息流间的联系在在FMS系统运行过程中，这些数据相互之间有着各种联系，系统运行过程中，这些数据相互之间有着各种联系，主要表现为以下三种形式。

主要表现为以下三种形式。

数据联系数据联系决策联系决策联系组织联系组织联系（3）FMS信息流的特征信息流的特征FMS管理和控制的信息流程，是由作业计划、加工准备、过管理和控制的信息流程，是由作业计划、加工准备、过程控制与监控等功能模块组成。

程控制与监控等功能模块组成。

3.FMS的控制结构的控制结构FMS的控制系统负责控制整个系统协调、优化、高效的运行。

的控制系统负责控制整个系统协调、优化、高效的运行。

对于对于FMS这样复杂的自动化制造系统，这样复杂的自动化制造系统，FMS通常采用递阶控通常采用递阶控制结构，如制结构，如图图9-30所示。

所示。

返回下一页上一页9.19.1柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）4.4.开放式单元控制器的功能模型开放式单元控制器的功能模型开放式单元控制器应具有下列四个特征。

开放式单元控制器应具有下列四个特征。

（11）时间和空间上具有开放性）时间和空间上具有开放性（22）功能结构上具有柔性）功能结构上具有柔性（33）敏捷制造的反应能力）敏捷制造的反应能力（44）遵守）遵守ISO/OSIISO/OSI开放式系统参考模型开放式系统参考模型在接口、服务和支持方式上充分采用规范和标准。

在接口、服务和支持方式上充分采用规范和标准。

返回上一页9.29.2计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMSCIMS）9.2.1CIMS9.2.1CIMS的产生与发展的产生与发展1.CIMS的产生计算机集成制造最早是由美国约瑟夫。

哈林的产生计算机集成制造最早是由美国约瑟夫。

哈林顿博士于顿博士于1973所提出的。

所提出的。

2.CIMS技术内涵的发展技术内涵的发展我国我国CIMS主题研究和实施技术的核心是现代集成制造其中主题研究