机电一体化与.pptxVIP

第1页/共104页机电一体化与第2页/共104页 机械自动化的发展历史： （1）19世纪末期，机械化生产开始出现； （2）20世纪中叶，自动化车床开始出现； （3）1947年，第一个机械加工自动线在美国福特汽车公司投产； （4）20世纪50年代柔性自动化生产开始出现（以数控车床为代表） （5）20世纪70年代诞生了柔性制造系统； （6）20世纪80年代开始出现了计算机集成制造系统。第3页/共104页8.1 概述 8.1.1 刚性自动化生产 1.刚性半自动化单机 除上、下料外，机床可以自动完成单个工艺过程的加工循环，这样的机床称为刚性半自动化机床。 2.刚性自动化单机 它是在刚性半自动化单机的基础上增加了自动上、下料等辅助装置而形成的自动化机床。 第4页/共104页 3.刚性自动化生产线 刚性自动化生产线是多工位生产过程，用工件输送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。 曲拐加工自动线。第5页/共104页 曲轴形状复杂，结构细长，多曲拐，刚性极差。技术要求高，加工难度比较大。 曲轴的加工难点在于加工“曲拐”，即连杆颈部分。 粗加工阶锻：加工定位基面——粗、精车主轴颈； 半精加工阶锻：粗磨主轴颈——车连杆轴颈——加工定位销孔、油孔等次要表面； 精加工阶锻：精磨主轴颈，精磨连杆轴颈； 光整加工：超精加工主轴颈及连杆轴颈。 第6页/共104页 图示为刚性自动线总体布局图。毛坯是球墨铸铁件。工件形状不规则，没有合适的输送基面，采用了随行夹具安装定位，便于工件的输送。 图8-1曲拐加工自动线(a)正视图；(b)俯视图第7页/共104页 柔性制造 柔性：指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。 柔性制造强调的是制造过程的柔性和高效性，适用于多品种、中小批量的生产。 柔性制造包括：柔性制造单元、柔性制造系统、柔性加工线。第8页/共104页 8.1.2 柔性制造单元(FMC) 柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell）的组成： 单台数控机床、加工中心、工件自动输送及更换系统等。 柔性制造单元可以看成是最小的FMS，是FMS廉价化小型化的一种产物。柔性制造单元适合多种零件的加工，品种一般为几十种，年产量从几千件到几万件。自动化程度略低于FMS，但投资少效益高。 第9页/共104页第10页/共104页第11页/共104页 1. FMC控制系统 FMC控制系统一般分为两级：单元控制级、设备控制级。 （1）设备控制级：针对各种设备，如机器人、机床、坐标测量机、小车、传送装置等的单机控制。 1）这一级的控制系统向上与单元控制系统用接口连接，向下与设备连接。 2）功能：把工作站控制器命令转换成可操作、有次序简单任务，通过各种传感器监控这些任务的执行。 3）一般采用具有较强控制功能的微型计算机、总线控制机或可编程控制器等工控机。 （2）单元控制级。 第12页/共104页 （2）单元控制级。 指挥和协调单元中各设备的活动，处理由物料贮运系统交来的零件托盘，并通过控制工件调整、零件夹紧、切削加工、切屑清除、加工过程中检验、卸下工件以及清洗工件等功能对设备级各子系统进行调度。 1）单元控制系统一般采用具有有限实时处理能力的微型计算机或工作站。 2）单元控制级通过RS232接口与设备控制级之间进行通讯，并可以通过该接口与其它系统组成FMS。 第13页/共104页 2. FMC的基本控制功能 FMC的基本控制功能包括： （1）单元中各加工设备的任务管理与调度：其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、设备和单元运行状态的登录与上报。 （2）单元内物流设备的管理与调度：这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸站等。 （3）刀具系统的管理：包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至需要它的机床等。第14页/共104页第15页/共104页 图示是棱体零件加工柔性制造单元。一台卧式加工中心，刀库容量为70把，双机械手换刀，8工位自动交换托盘库。托盘库为环形转盘，托盘库台面支承在圆柱环形导轨上，由内侧的环链拖动而回转，链轮由电机驱动。 第16页/共104页图8-3 带托盘库的柔性制造单元第17页/共104页8.1.3柔性制造系统(FMS)第18页/共104页第19页/共104页 柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem）由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现了物料流和信息流的自动化。 基本组成部分有： 自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统和多层计算机控制系统等。 第20页/共104页 1、自动化加工系统 加工系