柔性制造系统FMS方案.docx
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柔性制造系统FMS方案
柔性制造系统（FMS）方案
一、建设目标
采用工业标准的主流设备和器件，以真实工程零件为加工对象，构建一个企业型的高精度、高可靠性与高安全性的柔性制造生产、教学平台。
二、功能要求
1.加工对象：
以工程零件为加工对象，在该系统下能实现转向螺母的全自动加工，加工的零件符合图纸的各项精度指标要求。
同时，该系统还能完成同类型5-6个真实零件的加工。
2.操作模式：
具有“联机/单机”两种操作模式，可单机训练也可整体控制。
即系统中的每个加工执行单元（物流传输线、机器人、立体仓储、检测设备等）既能独立完成加工，利于学生的参与；又能联机自动加工，生产出合格的零件。
3.软硬件接口：
系统具备开放兼容的软硬件接口，在每个控制电控柜单元都留有扩展接口，以便系统有条件通过外接其它品牌的PLC或单片机对系统进行控制与通讯。
整套系统从软、硬件到结构都具有很强的开放性，便于扩展更多模块或外接外部工业设备。
4.管理模式：
采用数字化系统管理模式，每一台设备均采用网络型式对外联接，由服务器统一管理生产过程当中的各种数字联接任务，具有现代化柔性制造加工系统的特征，可进行小批量多品种柔性加工、无人值守加工。
5.硬件性能：
核心元器件均采用进口知名品牌，如机器人、可编程控制器、变频器、视觉系统、传感器、气动原件、伺服电机、继电器、人机界面、滚珠丝杠、直线导轨等，以确保设备的高精度、可靠性与安全性。
系统可以最终实现从综合控制监控中心、加工装配自动线、检测分拣系统、到最终的整套物流循环系统功能。
可将大型现代化制造自动化现场的技术应用与工程项目完整涵盖。
三、加工零件及技术要求
图1零件图1
图2零件图2
图3加工部位示意图
零件外径尺寸基本在Φ50-Φ200之间，长度在80-200之间，材料为20CrMnTi。
（导管孔、螺旋滚道不加工）
加工工艺表（人工单台数控机床加工用，仅供编排全自动加工工艺时参考）
工序1
工步内容
工艺装备
车端面，保证长度104.5及倒圆角R4和30°，保证尺寸Φ70.2
外圆端面车刀；0.020-150游标卡尺
车外圆Φ72，长度为52
钻孔Φ33，深29
Φ33快速鐟头；0.020-200深度游标卡尺
车螺纹底孔Φ34.5，深29
内孔车刀
车内孔Φ38，深9及倒角1×45°
车内孔Φ50，深3及倒角1×45°
车60°锥空，深2
车螺纹M36×1.5-6H，保证尺寸25
螺纹车刀M36×1.5-6H螺纹塞规
工序2
工步内容
工艺装备
车端面，保证长度104.5及倒圆角R4和30°，保证尺寸Φ70.2
外圆端面车刀；0.020-150游标卡尺
车外圆Φ72，车通
钻孔Φ26，钻通
Φ26快速鐟头
车50°锥孔，深7及圆弧R3，保证小头Φ37.4
内孔车刀
车60°锥孔，深2，保证孔口Φ44.3
车内孔Φ27.20，车通及倒角1.5×45°
工序3
工步内容
工艺装备
钻工艺孔Φ8深10，距中心27.5
外圆端面车刀；0.020-150游标卡尺
工序4
工步内容
工艺装备
精车外圆Φ70.4-0.03
90°尖刀高精度尾座回转顶尖
车空刀槽，深1.2×45°
75-100千分尺偏摆仪0.010-10百分表
车油封槽Φ68.3×2.5，距端面4及槽口倒角2-0.4×45°
2.5mm切槽刀5×2.5螺母油封槽量块
工序5
工步内容
工艺装备
铣齿顶面保证尺寸66.3-0.1
Φ16075°端铣刀；0.020-150游标卡尺
去各处尖角、毛刺
8"中齿扁锉
工序6
工步内容
工艺装备
铣导管孔平面保证尺寸56.7±0.1
Φ5090°端铣刀；0.020-200游标卡尺定位板
去各处尖角、毛刺
8"中齿扁锉
工序7
工步内容
工艺装备
粗铣齿条深度9
m6×27°牙条铣刀；0.020-150游标卡尺刀口角尺
精铣齿条，保证尺寸36.87-0.05（36.27+0.05）
5075外径千分尺Φ12量帮偏摆仪0.010-10百分表
去各处尖角、毛刺
8"中齿扁锉
四、课程建设要求
该项目能满足传感器的原理及运用、生产自动化及制造系统、机电传动与控制、液气压传动、电气控制及PLC、工业机器人、计算机辅助设计及制造、数控技术、自动化仓储物流技术、现场总线控制等实践课程教学需要。
投标方提供不少于五门课程的教学资源，如课程教学大纲、教案、配套或相似教材、PPT等。
五、系统软件要求
1.CAD/CAM工程设计自动化软件系统：
提供或推荐具有自主知识产权的CAD/CAM软件，实现工程设计数字化与加工仿真过程可视化。
2.CAPP数字化工艺设计软件系统：
能无缝导入第三方CAD等设计软件的设计文档和数据，能同时导入物料、物料清单、工艺路线，也可以手动创建和维护上述数据。
生成的工艺路线直接控制生产执行系统，生产线能自动安装工艺路径规划并进行传输与生产，工艺管理具有富文本编辑功能，可编辑文字、图片、视频等。
工艺设计软件系统主要包括：
1）工艺数据：
工艺路线、工序管理、CAD文档管理、NC代码管理，2）物料清单（BOM）：
物料清单维护、物料低阶码推算、无物料清单物料查询，3）维护：
车间、工作中心等。
3.PDM产品数据管理系统：
能管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程，包括：
电子文档、数字化文档数据库记录、审批/发放、工程更改、一般流程、配置管理等等，能实现产品全生命周期的信息管理，为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。
4.MES加工制造执行软件系统：
该软件作为柔性制造系统组成的核心部分，要求能与ERP系统数据无缝对接，与生产线系统、物流系统、工控系统等实时数据交互，能充分体现工业4.0CPS系统核心价值，展示智能制造网络化、信息化和智能化。
同时该软件能与生产线、数字化看板系统、数据采集系统、一体化智能管控系统无缝对接，充分体现系统的完整性。
系统建议采用B/S架构，易于扩展和升级维护。
1）加工制造执行系统的核心生产计划模块应实现以下功能：
（1）生产计划下达的生产任务进行确认，下达车间任务单，对车间代码、计划开工时间、工艺路线、优先级等进行维护。
（2）下达车间任务单后自动通过自动化立体仓库实时管控系统，下达批量出料命令，并自动给参与生产的工位下发派工单，相应工位信息终端自动更新该派工单信息，实时显示加工指南，生产进度与所需原材料信息。
（3）生产过程中，紧密结合RFID系统，实时跟踪生产进度，并进行生产进度管理（WIP），通过每个工位的信息终端实时采集并上传作业时间和状态，实时监控生产进度和作业状态，及时发现故障和问题。
2）物料管理模块：
物料管理具有统一的物料编码规则，物料组模块，可以对物料进行分组，并且可以自定义属性，该模块对物料基础信息进行设置，包括批量规则、采购提前期、计量单位组、受控方式等进行管理，根据物料清单（BOM）自动计算低层码等。
（1）采购物料、制成品、劳务/虚拟等不同的物料类型。
（2）批量规则及批量数量维护。
（3）提前期维护。
（4）安全库存维护。
5.ERP管理软件系统：
该软件作为柔性制造系统组成的必要部分，能与MES系统、生产线、数字化看板系统、数据采集系统、一体化智能管控系统无缝对接，充分体现系统的完整性。
系统建议采用B/S架构，易于扩展和升级维护。
1）质量管理模块应实现以下功能：
（1）基础数据：
检验标准、检验项目、不良品原因、检验指标。
（2）来料检验：
来料报检单、来料检验单、不良品处理单。
（3）工序检验：
工序报检单、工序检验单、不良品处理单。
（4）成品检验：
成品报检单、成品检验单、不良品处理单。
（5）检验进度：
检验进度单、检验报告、不合格记录。
2）采购管理模块：
应具有简明而完善的流程，从采购订单到采购到货、采购入库、采购付款以及采购退货流程、来料检验流程等。
具有实时提醒功能，包括订单状态、入库单状态和付款情况，以及与供应商的交易情况。
主要包括
（1）基础数据：
退货原因、区域维护、行业维护。
（2）供应商：
供应商维护。
（3）采购订货：
采购订单。
（4）采购到货：
采购到货单、采购退货单、来料报检单。
（5）采购出入库：
采购入库单、采购退库单。
（6）应付：
付款申请单、采购付款。
（7）需检验时，可生成来料报检单，进入来料检验流。
3）销售管理模块：
能面向销售全过程，实施监督控制订单发货、退货和收款的情况。
主要包括
（1）基础数据：
退货原因、区域维护、行业维护。
（2）客户：
客户管理。
（3）销售订货：
销售订单、客户对账单。
（4）销售发货：
销售发货单、销售退货单。
（5）销售出入库：
销售出库单、销售退库单。
（6）回款：
收款通知单、销售收款等。
6.WMS自动化立体仓库管控系统：
能从FMS软件平台获取立体仓库执行命令，并下达给立体仓库PLC；能采集立体仓库执行过程的各项数据，实时显示立体仓库仓位库存、当前执行任务及排队任务、出入库记录、报警记录等，并能生成出入库单据。
主要包括：
（1）单据：
入库单、出库单、调拨入库单、调拨出库单。
（2）报表：
当前库存查询、批次库存查询、库存变动查询。
（3）维护：
仓库设置、库存盘点、安全库存。
（4）实时管控系统。
7.DNC/MDC机床网络系统：
通过专业的软件和硬件的配合实施，能实现数控机床联网，编程员只要将编制好的数控程序放在指定的目录，操作员即可在机床面板上直接调用相关的数控程序。
通过现场数据采集端，能实现实时收集现场数据，完成机床（生产线）实时监控、生产报表、数控程序管理、设备档案管理等，通过后台强大数据分析系统，能进行机床利用率分析、劳动率追踪等。
以上系列软件都必须具有自主知识产权或获得具有自主知识产权厂家的授权，需提供3年内免费升级、维护。
六、学校提供组线设备及改造要求
1.现有设备
1）数控车：
宝鸡机床厂TK40A型两台（或若干台），控制系统为FANUCOiMate-TC。
2）加工中心：
百盛精机NVL850一台，控制系统为FANUCOiMate-MD，24刀库。
3）数控车削中心：
沈阳机床HTC2050im一台，控制系统为FANUCOiTD，斜床身，巴拉法蒂卧式12工位伺服动力刀架。
4）四轴四联动立式铣削加工中心：
南通科技VCL850一台，控制系统为FANUCOiMD，吉辅B4001-024DV0832刀库，配台湾潭兴MRNC255型立卧两用数控回转台。
5）三坐标测量机：
西安爱德华Daisy686（德国MORAMetrologyGmbH的DCC控制器）一台，TESASTAR-mM8（5°）自动分度测座。
2.改造要求
中心现有数控车床、数控车削中心、数控铣削加工中心、三坐标测量等设备组网集成到柔性制造系统中时，需要进行机械及电气系统改造。
例如：
数控车夹盘更改为液压自动夹盘，原手工尾座更改为液压尾座，数控加工中心增加液压夹具，各机床需进行挡门自动化改造，加装气缸及检测开关，并需要与机床控制系统联接以进行通讯，系统所有数控系统DNC联网，每台机床配置相应IP地址，并与整体系统网络化连接，实现数字化制造和管理作业。
七、系统其它设备要求
以下品牌、型号、规格、参数以及数量仅供参考，各供应商根据加工件指标要求确定自己的总体方案及所需设备的品牌、型号、规格、参数以及数量等。
序号
名称
型号/规格参数
参考品牌
数量
A工业机器人系统
1
搬运机器人
1.采用额定载荷≥40KG的工业4自由度机器人，优先选用FANUC、KUKA、ABB工业机器人，具有示教编程与网络连接功能，机器人主要负责对加工系统进行上下料的搬运作业,由桁架式移动滑轨带动横向移动，来回于立体仓库与机床之间，加工系统中机床与搬运系统由PLC控制器连成一个I/O通讯网络，机床根据加工状况呼叫机器人，机器人自动识别机床呼叫按预先设定的路径对机床工件进行操作。
前端配有机器人快换平具库，可以根据程序设定自行更换不同的应用夹具，从而可以更加柔性的适应用于不同机床及不同形状的工件。
2.I/O扩展：
32输入/32输出；
3.机器人控制器：
与机器人配套；
4.抓取半径：
1855mm;
5.重复定位精度：
±0.5mm;
6.机器人控制器与工业机器人配套;
7.配套工业机器人示教器。
FANUC-M420iA
1套
2
搬运机器人
1.采用额定载荷≥30KG的工业4自由度机器人，优先选用FANUC、KUKA、ABB工业机器人，具有示教编程与网络连接功能，机器人主要负责对加工系统进行上下料的搬运作业,由重载型机器人移动滑轨带动横向移动，来回于立体仓库与机床之间，加工系统中机床与搬运系统由PLC控制器连成一个I/O通讯网络，机床根据加工状况呼叫机器人，机器人自动识别机床呼叫按预先设定的路径对机床工件进行操作。
前端配有机器人快换平具库，可以根据程序设定自行更换不同的应用夹具，从而可以更加柔性的适应用于不同机床及不同形状的工件。
2.I/O扩展：
32输入/32输出；
3.机器人控制器：
与机器人配套；
4.抓取半径：
2033mm;
5.重复定位精度：
±0.06mm;
6.机器人控制器与工业机器人配套;
7.配套工业机器人示教器。
KUKA-KR30-3
1套
3
桁架
1.含立柱和水平行走机构。
2.控制方式为“西门PLC1200控制器+交流伺服电机”
3.采用电缆供电，坦克链安装；
4.额定起重重量700kg；
5.运行停准±5mm；
6.堆运行噪音<60dB；
7.两端采用行程开关作软限位，并备有机械撞块做硬件保护；
8.水平行走额定速度：
20m/min，可调。
1套
4
桁架控制系统
1.采用西门子S7-PLC，构成一个工业标准控制柜，控制传输线的正常运行；
2.采用PROFINET通讯现场总线通讯方式与上位机通信。
1套
5
重载型机器人移动滑轨
机器人移动滑轨用于带动六自由度机器人来回于系统各个机床之间，由伺服驱动电机、高精密减速机、直线滑轨、齿轮齿条、编码器等组成，采用全钢结构设计制作，定位精度为+0.1MM,它与六自由度机器人组合成一个灵活柔性上下料智能作业装置。
1．定位精度:
+0.1mm；
2．传动方式：
驱伺电机；
3．最大负重:
400KG；
4．移动速度:
0.4M/S；
5．电源：
AC220V50HZ。
1套
6
机器人滑轨控制系统
用于放置工业机器人控制器，同时配套西门子PLC，用于与工业机器人的通讯，同时承担与MES系统的通讯与数据交换，主要元器件采用IDEC、施耐德等知名品牌元器件。
1套
7
快换夹具系统
适用于不同加工对象的自动夹具，采用自动快换夹具，夹持重量≥40Kg。
台湾
1套
8
气动夹具
配套工业机器人夹具系统，气动元件采用等知名品牌，夹具采用至少双工位夹具。
亚德客、SMC
1套
9
实时管控系统
行走机器人实时管控系统，实时采集机器人和滑轨的各种信号，包括自动、手动、机器人准备、机器人安全、待命中、已到位、已取料、已放料等信号。
并接收机器人指令，下达给机器人和滑轨PLC。
功能包括：
1.启动，启动机器人滑轨，并执行使机器人回到初始位置；
2.停止，机器人停机指令；
3.急停，急停指令；
4.执行，下达机器人指令，包括夹具编码、取机床号、入站号、取站号、需翻转、方形装配等信息；
5.暂停，暂停下发机器人动作指令。
1套
10
接货平台
在每一个工位单元的前方都设立有1套接货平台，当需要在该工位进行加工的零部件工装板经过该工位时，由输出机构将工装板输送到接货平台中，，搬运机器人将加工零部件夹取搬运至加工单元进行加工制造，加工完成之后，放入至接货平台内，接货平台发出信号，呼叫运载机器人，传输至运载机器人，再由运载机器人搬运到下一加工单元，继续工作。
5台
11
接货平台电气控制系统
1.采用西门子S7-1200PLC，构成一个工业标准控制柜，控制传输线的正常运行；
2.采用PROFINET通讯现场总线通讯方式与上位机通信。
5套
12
AGV运载系统
性能参数：
多频电磁导引，额定载重100Kg，最大载重120Kg，尺寸1200mm*600mm*750mm，行走精度±10mm，停车精度±5mm，行走速度0----60m/min，最小转弯半径1200mm，爬坡能力1/100，连续工作时间8小时，充电方式外置充电器，操作方式键盘，按钮，640×480彩色液晶屏显示，中文菜单。
电源24V40AH工业免维护电瓶，安全装置故障报警，急停按钮，驱动方式：
中置双轮差速；车体材质由钢结构、钢板冲压制成；防撞装置采用防碰撞气囊保险杠；具有离线自动停车保护功能；采用读取射频IC卡认址；随车附带导引箱一个、充电器一个、导引磁导线若干、无线通信模块两套。
带动力载货平台。
1套
B自动检测系统
1
全自动光学影像检测
1.全自动探针式三次元影像测量仪，配置进口接触式探头，全自动3D测量软件系统；
2.X/Y/Z行程：
500*400*200mm；
3.CCD/接触式探头：
高清晰彩色工业摄像机（800线）/进口接触式探头；
4.放大倍速：
0.7~4.5X连续变倍；
5.控制方式：
三轴全自动伺服闭环控制；
6.光栅尺解析度:
0.001mm；
7.测量精度：
X/Y（3+L/200）um、Z（5+L/200）um；
8.重复精度：
0.002mm。
英国、德国
1套
2
光学影像MES接口
实现基于TCP/IP的通讯方式，把测控数据、结果等与ERP/MES无缝对接。
1套
C信息监控系统
1
工位摄像头
1.水平解析度：
950TVL；
2.有效像素：
1305（水平）×1049（垂直）；
3.镜头：
3.6mm；
4.红外照射距离：
50-80米。
7套
2
硬盘录像机
1.所有通道支持WD1实时编码；
2.支持8/16路回放，支持双码流；
3.支持4路音频。
1套
3
球形监控摄像头
1.水平解析度：
700TVL（彩色）；
2.焦距：
4mm–92mm23倍；
3.水平范围360°连续旋转；
4.红外照射距离100米。
2套
4
视频监控软件
与监控系统配套。
1套
5
LED生产管理系统电子看板
1.看板尺寸：
1900mm×1100mm，厚度：
80mm；
2.颜色：
红绿黄三色；
3.光源：
LED；
4.使用环境：
室内；
5.电源：
DC24V；
6.含控制软件用于实训室相关信息公示及目视管理。
1套
6
电子看板管理与发布系统软件模块
1.用于系统生产管理系统电子看板发布、数据通讯；
2.与ERP、MES、立体仓储系统、工位信息终端等实现无缝对接。
1套
D主控系统
1
操作台
金属琴台式操作台，高密度木质桌面、后部电气安装柜、采用前后开门方式设计，4位组合式，第一柜为电源总控柜、第2至第4柜为管理控制电脑安装柜。
1套
2
主控台控制系统
主站PLCS7-300CPU315系统,以太网通讯方式,32路输入点、32路输出点,后方电气控制框4柜组合式。
1套
3
服务器
硬盘1T内存：
4G。
研华
1套
4
工控机
硬盘500G内存：
4G。
研华
3套
5
显示器
显示器21英寸。
研华
3套
6
无线路由器
300M无线路由器。
西门子
1套
7
交换机
工业24口500M有线交换机。
西门子
1套
E自动化立体仓储
1
重载型立体仓库货架
1.货位尺寸：
400m×500mm×450mm；
2.货架尺寸：
6000mm×1830mm×2758mm；
3.双排组合货架5层6列共60个货位，可根据场地大小增加或减少列数来确定货架长度；
4.货架立柱孔间距以50mm为模数，可根据此模数任意调整每层高度；
5.安装护腿、护角防护装备，标准冷轧板金折弯,牛腿式可调组合结构（冷轧板厚度不小于2mm）；
6.每一单元承载重量不小于50Kg；
7.采用CO2气体保护焊接、立柱采用模具拉伸成型，牛腿采用模具冲压成型；
8.表面环氧树脂粉末静电喷涂。
1套
2
全自动巷道堆垛机
1.含地轨、天轨、立柱、双向货叉、提升机构和水平行走机构；
2.控制方式为“西门PLC1200控制器+交流伺服电机”：
X方向为交流伺服电机，Y方向为交流伺服电机，伸缩方向为交流减速电机；
3.电气控制具有手动、人机界面、智能手机、远程控制等；
4.采用电缆供电，坦克链安装；
5.额定起重重量35kg；
6.运行停准±3mm，起升停准±3mm，货叉停准±3mm；
7.堆垛机自重800Kg，运行噪音<56dB；
8.堆垛机两端采用行程开关作软限位，并仍备有机械撞块做硬件保护；
9.水平行走额定速度：
40m/min，可调；
10.垂直升降额定速度：
20m/min，可调；
11.激光定位系统，定位精度：
±5mm；
12.货叉采用三级差动滑叉，伸缩速度：
20m/min，可实现巷道中双向取货；
13.操作方式：
手动操作、单机自动和联机操作；
14.可做进库、出库、移库等复合动作；
15.整机结构紧凑，运行在单一轨道，前后轮将采用钢制材料，后轮驱动。
两侧有水平导向轮，上部有尼龙导轮夹住天轨两侧。
1套
3
堆垛机控制系统
1.采用PLC控制、专用通讯电缆、接口和控制软件包，安装于堆垛机上；
2.输入电源：
三相四线（380±10%50Hz）；工作环境：
温度－10℃～＋40℃，相对湿度＜85%（25℃）；
3.具有过流过热保护装置；
4.具有堆垛机寻址控制系统、采用现场总线通讯方式与上位机通信；
5.可与ERP、WMS管理软件实现无缝对接；
6.在手动方式上用户可使用操作面板上的相应的按钮直接控制堆垛机的水平运行，载货台。
西门子
1套
4
出入库平台
出入货台用于拖动物品出入立体仓库的接货口与出货口，工装板放置在出入库平台后由皮带驱动将工装板带入或带出立体仓库货架，安装在立体仓库前方将需要进出库产品进行输送的平台，它由传送电机、传输皮带、支撑架、气缸、电磁阀等部份组成。
1.全机长负荷不小于30Kg；
2.由表面氧化铝型材设计制造构建成货台机架，出货台由交流电动机带动带式平移机构，完成出货动作；
3.选用优质防滑皮带；可与全自动堆垛机衔接完成出货（出货台）和入货功能。
2台
5
立体仓储数字化管控系统
1.液晶显示器2台，实时显示库存、仓储容量、状态信息、动态信息等；
2.动态电子看板服务器，触摸屏，Intel处理器，2G内存，500G硬盘，基于TCP/IP与生产管理主控系统进行数据对接，实现与ERP系统的无缝对接。
1套
6
立体仓储智能化管控系统
1.立体仓库实时管控系统，实时显示立体仓库仓位库存，实时显示当前执行任务及排队任务，出入库记录，报警记录等。
B/S架构可通过WIFI用手机、平板电脑等设备进行远程出库、移库、出料的操作，并实时监控任务执行情况。
所有出入库、移库操作自动在仓库管理系统中生成出入库单据；
2.系统与MES系统、ERP系统、RFID系统无缝对接；
3.软件具有多样仓储管理法则自定义功能与应用。
1套
F其它
1
升级会员 