左薇岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院

自動化設(shè)備在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

左薇
岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院

柔性制造系統(tǒng)是一種自動化機(jī)械制造系統(tǒng)，將自動化設(shè)備應(yīng)用于柔性制造系統(tǒng)不僅能夠提高機(jī)械加工效率，而且能夠提高機(jī)械制造的質(zhì)量。因此，研究自動化設(shè)備在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用有十分重要的意義。

自動化設(shè)備；柔性制造系統(tǒng)；機(jī)械加工

一、前言

隨著機(jī)械制造技術(shù)與信息技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，我國的機(jī)械制造行業(yè)所使用設(shè)備的自動化水平不斷提高。自動化設(shè)備在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用，促使了柔性制造系統(tǒng)在機(jī)械制造行業(yè)中的發(fā)展，不僅極大促進(jìn)了機(jī)械制造的效率，也有效的降低了生產(chǎn)成本。現(xiàn)階段，為在激烈的市場競爭中占據(jù)有利地位，世界各發(fā)達(dá)國家都把提高自動化設(shè)備在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用水平作為重點(diǎn)。針對這樣的生產(chǎn)趨勢和技術(shù)現(xiàn)狀，本文將主要討論自動化設(shè)備在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用。

二、柔性制造系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展概況

柔性制造系統(tǒng)是一種自動化機(jī)械制造系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)原料搬運(yùn)系統(tǒng)和自動化的機(jī)械加工設(shè)備組成，具有針對不同機(jī)械加工對象的自動適應(yīng)能力。柔性制造系統(tǒng)主要分為柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、柔性制造生產(chǎn)線三種類型。柔性制造單元的主要組成部分是若干臺數(shù)控機(jī)床或加工中心，能夠針對不同制造對象自動更換刀具和夾具，其設(shè)備柔性較高但人員柔性低。柔性制造系統(tǒng)是在柔性制造單元的基礎(chǔ)上添加了物料儲運(yùn)裝置，整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制，其設(shè)備柔性和物料儲運(yùn)柔性大。柔性制造生產(chǎn)線是由不同功能的專用機(jī)床和自動儲運(yùn)裝置組成的自動生產(chǎn)線，柔性低的自動生產(chǎn)線適合批量生產(chǎn)，柔性高的自動生產(chǎn)線適合多產(chǎn)品、小批量生產(chǎn)。

英國莫林斯公司的工程師于上世紀(jì)六十年代首先提出柔性制造系統(tǒng)（FMS）的概念，使用六臺數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)晝夜自動加工。同一年，美國制造了適合少品種、大批量生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線由八臺加工中心、兩臺多軸鉆床組成。后來，日本、蘇聯(lián)、德國也先后開展了柔性制造系統(tǒng)的研究。70年代后期，日本的FANUC公司研制出柔性制造單元FMC，加工中心和工業(yè)機(jī)器人是FMC的主要組成部分，能自動裝卸和檢測工件。80年代，日本的FANUC公司研制出自動化加工和裝配車間，由60個(gè)FMC和1個(gè)立體倉庫組成，由24小時(shí)持續(xù)不間斷的機(jī)械加工能力。現(xiàn)階段，柔性制造系統(tǒng)已得到了廣泛的應(yīng)用，國際上制成品的75%以上都是使用柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)的。

三、自動化設(shè)備在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

柔性制造系統(tǒng)中使用的自動化設(shè)備分為機(jī)械加工設(shè)備、物料儲存和搬運(yùn)設(shè)備、自動化檢測設(shè)備等。機(jī)械加工自動化設(shè)備又可分為數(shù)控機(jī)床、加工中心、專用機(jī)床等多種類型，加工中心多應(yīng)用于箱體類和板類零件的加工，數(shù)控機(jī)床多用于軸類和盤類零件的加工。自動搬運(yùn)系統(tǒng)所使用的自動化設(shè)備主要有固定軌道式臺車、自動引導(dǎo)臺車和工業(yè)機(jī)器人等，固定軌道臺車主要用于按工藝順序排布的自動化生產(chǎn)車間，自動引導(dǎo)臺車比固定軌道臺車有更大的靈活性，能自動的搬運(yùn)物料，定點(diǎn)安裝的工業(yè)機(jī)器人能夠在有限范圍內(nèi)為一定數(shù)量的機(jī)床裝卸工件，軌道行走機(jī)器人還能夠自動完成工件的搬運(yùn)。

計(jì)算機(jī)控制設(shè)備是柔性制造系統(tǒng)重要的自動化設(shè)備，F(xiàn)MS的控制一般采用群控方式的遞階系統(tǒng)。各自動化設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制裝置是群控系統(tǒng)的第一級，用來控制加工過程。群控計(jì)算機(jī)是群控系統(tǒng)的第二級，用于接收第三級下達(dá)的指令，并傳達(dá)給第一級的數(shù)控裝置，同時(shí)向第三級報(bào)告第一級的工作狀態(tài)。柔性控制系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)是群控系統(tǒng)的第三級，主要用來制定生產(chǎn)計(jì)劃、管理整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、處理各種數(shù)據(jù)。用戶根據(jù)實(shí)際使用要求開發(fā)的專用軟件是實(shí)現(xiàn)柔性制造功能基礎(chǔ)，用于控制機(jī)械加工設(shè)備、物料儲運(yùn)系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)，管理調(diào)度、質(zhì)量、庫存、工裝，處理各種數(shù)據(jù)。

四、柔性制造系統(tǒng)中自動化設(shè)備的發(fā)展趨勢

無人搬運(yùn)車（簡稱AGV）是柔性制造系統(tǒng)物料儲運(yùn)裝置的重要組成部分，在整個(gè)產(chǎn)品的制造過程中起著關(guān)鍵作用。國內(nèi)的AGV普遍采用單片機(jī)、可編程邏輯控制器、工控機(jī)等作為控制核心，這類控制系統(tǒng)的擴(kuò)展能力不好，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，工控機(jī)還有發(fā)熱嚴(yán)重、工作穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，針對這樣的技術(shù)現(xiàn)狀，面向柔性制造系統(tǒng)的AGV控制器正向著工作穩(wěn)定、擴(kuò)展能力好、配置靈活的方向發(fā)展，使AGV有路徑規(guī)劃、導(dǎo)航、定位、壁障等功能。隨著人工成本的不斷提高，發(fā)展全自動、多應(yīng)用場合、軟件實(shí)時(shí)性好、硬件可靠性高的AGV將是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

機(jī)械加工設(shè)備是柔性制造系統(tǒng)中重要的自動化設(shè)備，在機(jī)械制造過程中起著核心作用。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入了數(shù)字化制造時(shí)代，目前數(shù)控機(jī)床復(fù)合了越來越多的功能，具備自動調(diào)整干涉等智能功能，正向著高速、智能、精密、復(fù)合、綠色的方向發(fā)展。加工中心在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上增加了刀庫，刀庫中有刀具，可在加工過程中自動更換加工刀具，主要分為立式加工中心和臥式加工中心兩種類型，多功能、高精度是加工中心的發(fā)展方向。

自動化檢測設(shè)備對保證柔性制造系統(tǒng)的加工精度和安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。柔性制造系統(tǒng)中常用的自動化檢測設(shè)備由超聲波檢測設(shè)備、光學(xué)檢測設(shè)備和各種其他類型的傳感器等，在柔性制造系統(tǒng)中起著尺寸、外觀等方面檢測的作用。柔性制造系統(tǒng)中的自動化檢測設(shè)備正向著多類型、高精度、高可靠性的方向發(fā)展。

五、結(jié)論與展望

綜上所述，自動化設(shè)備在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用有助于提高機(jī)械加工的精度和產(chǎn)品質(zhì)量。本文在概述了柔性制造系統(tǒng)、自動化設(shè)備的基本概念、發(fā)展概況、自動化設(shè)備在柔性制造系統(tǒng)中應(yīng)用，最后簡要介紹了柔性制造系統(tǒng)中自動化設(shè)備的發(fā)展趨勢，對自動化設(shè)備在柔性制造中的進(jìn)一步普及能起到一定的促進(jìn)作用。

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[3]紀(jì)俐,滕云楠,張鐳,陳偉.超聲波檢測技術(shù)在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].振動.測試與診斷,2012,S1:5-8+145.

左薇（1984-），女，仡佬，貴州遵義人，學(xué)歷：學(xué)士學(xué)歷，講師職稱。