柔性制造系统及应用优化方案

1.柔性制造系统的组成和结构

柔性制造系统的组成如图7-33所示，由加工系统、物流系统和控制与管理系统三部分组成，各个系统又由许多子系统组成。各系统间的关系如图7-34所示。

图7-33　柔性制造系统的组成

图7-34　柔性制造系统各组成部分关系

储存和搬运系统搬运的物料有毛坯、工件、刀具、夹具、检具和切屑等；储存物料的方法有平面布置的托盘库，也有储存量较大的桁道式立体仓库。

毛坯一般先由工人装入托盘上的夹具中，并储存在自动仓库中的特定区域内，然后由自动搬运系统根据物料管理计算机的指令送到指定的工位。固定轨道式台车和传送滚道适用于按工艺顺序排列设备的FMS，自动引导台车搬送物料的顺序则与设备排列位置无关，具有较大灵活性。

磨损了的刀具可以逐个从刀库中取出更换，也可由备用的子刀库取代装满待换刀具的刀库。车床卡盘的卡爪、特种夹具和专用加工中心的主轴箱也可以自动更换。切屑运送和处理系统是保证FMS连续正常工作的必要条件，一般根据切屑的形状、排除量和处理要求来选择经济的结构方案。

柔性制造系统的主要加工设备是加工中心和数控机床等，目前以铣削加工中心和车削加工中心占多数，一般多由3～6台机床组成。

柔性制造系统未来将向发展各种工艺内容的柔性制造单元和小型FMS；完善FMS的自动化功能；扩大FMS完成的作业内容，并与计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）和辅助制造技术（Computer Aided Manufacturing，CAM）相结合，向全盘自动化工厂方向发展。

2.柔性制造系统的适应范围及特点

柔性制造系统的适应范围很广，它主要解决单件小批量生产自动化，把高柔性、高质量、高效率结合统一起来，并逐渐向中大批、多品种生产的自动化方向发展，在机械制造业中的地位十分重要。图7-35所示为柔性制造系统的适应范围。

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图7-35　柔性制造系统的适应范围

柔性制造系统与传统的制造系统比较，有许多突出的特点：

①具有高度的柔性，能自动完成不同品种、不同结构、不同位置、不同切削方式的零件加工。

②具有高度的自动化，能自动传输、存储、装卸物料，实现自动更换工件、刀具、夹具，并进行自动检验。

③具有高度的稳定性和可靠性，能自动进行工况诊断和监视，保证质量和安全工作，如尺寸精度的控制和补偿、刀具磨损破损监测和处理等。

④具有高效率、高设备利用率，能全面处理信息，进行生产、工程信息的分析，编制生产计划、调度和管理程序，实现可变加工和均衡生产。

3.柔性制造系统的关键技术

在进行柔性制造系统的设计、规划时，主要涉及以下几个关键技术：

①柔性制造系统的监控和管理系统。

②柔性制造系统的物流系统。

③柔性制造系统的刀具管理系统。

④柔性制造系统的通信系统。

⑤柔性制造系统的辅助系统，FMS的辅助系统包括清洗工作站、切削液自动排放和集中回收处理及集中供液、气等设施。