❶ 本人想在数控车床上增加全自动上料下料装置!
告诉你一点我以前想出来的心得,(我以前也想过增加一个自动上下料的版装置),不一定正确希望权能给你一些启发,
一般数控机床都有CNC和伺服驱动器,然而CNC发出来的G代码是不容易捕捉到的,从这里下手没希望,另一个就是CNC与伺服驱动器之间会有一个PMC link I/O的输入输出装置,(有点像PLC),可以从其中取出一条线与光栅侧位一起使用来控制加紧。
加工完成后松开比较简单,一般数控机床加工完都有一个回原点的信号,到位后会有一个信号灯,取它作为松开信号。
数控设备少则几十万多则上百万,以上说的我也只是想了想,一直没实践过。
我用的是FANUC系统,
❷ 辊压机稳料仓下料的装置有自动的吗
当然可以做
具体根据你的要求,现场工艺流程
无锡九鑫电子
❸ 数控车床上增加全自动上料下料装置。
可采用重垂送料的方式实现。
首现,保证从机床左侧面可以通过主轴孔回看到另一头的刀答塔,如果可以,就可以自做一个送料架在机床左侧,一般做到3米即可,可做到2.5米的棒料,送料原理同自动车床。
如果采用的是普通3爪卡盘,最好是换成液压卡盘来保证加工的自动化。
改好后的加工步骤一般是:
1、挡料(可移动刀架任意一点到编程的0点,就用这一点挡料)。
2、液压卡盘开,重垂送料到位。
3、停0.5秒,卡盘合。
4、切削,完成一个产品的加工。
5、回到1。
❹ 看机械手怎样自动下料
以数控机床机械手为例,看机械手自动化上下料过程:
数控机床桁架式机械手自动上下料由PLC 可编程逻辑控制器协调控制,经各种液压缸和气缸配合进行动作处理。负责将机械手上下料轨道上的待加工工件移至机床内,待加工完毕后将加工后的工件从机床内取出,返回至机械手上下料轨道上。整个自动上下料过程包括五大部分:工件输送、机械手取料、卡盘上下料、机械手送料及将零件送到下一工序。其中工件输送和将零件送到下一工序部分与其他部分、数控加工并行执行;桁架式机械手取料、机械手送料部分与数控加工同时进行。
1、工件输送
采用水平输送、倾斜输送、提升输送等方式。水平输送可输送不同物品,并且可以采用不同输送速度、不同输送形式;倾斜输送可调节倾斜角度,通过使用带有花纹的传输带或水平挡板,提高传输带对工件的抓着稳定性,防止工件滑散、甩脱,保证准确的运行轨迹;提升输送占据空间小,对小型圆柱类零件有较好效果。
在PLC程序设计时,如所需加工的工件有方向性,编辑的PLC程序除控制工件的转向定位,还应考虑到定位的可靠性。在一次定位不准时,可以重新转向定位一到两次,以保证循环中不会因工件输送定位偶然出错而停止。
2、机械手取料
当工件输送到位,桁架式机械手负责将输送线上的待加工工件送到机床内,将加工完的工件从机床内取出,放回最初上料位置。其动作有:爪开合;升降运动;左右移动。其中手爪开合为汽缸驱动,升降运动、左右移动分别由伺服电机驱动。在抓工件过程中,必须保证手爪和工件之间的位置和角度关系。首先调整手爪上的基准面和台面上相应的基准面贴合,以减小角度误差;随后平移手爪或料台,调整位置误差。
3、卡盘上下料
桁架机械手的卡盘上下料这是整个自动上下料机构的核心部分。在卡盘上下料过程中,机械手应和机床一些辅助功能配合工作,要求同步协调、稳妥可靠。上、下料道和储料装置与工作主机的相对位置,决定了工件在上料前和下料后在空间所处的位置和姿势,这直接影响手臂的坐标形式。
4、机械手送料
卡盘上下料完成,桁架式机械手须把已加工好的工件运送到送料槽,此时,送料优先于取料和卡盘上下料,取料优先于卡盘上下料,这样才能保证在整个上下料循环过程中不会发生有料的抓手再去抓料。
注意:上料下料是一个完整的循环,必须以上料等待位开始,完成上料后才能进行下料,下料完毕后回到上料等待位,并准备执行下一上、下料循环。如果在过程中间断电或误操作,只能“恢复初位”在上料等待位重新开始。按“急停”慎重
5、零件送到下一工序
桁架式机械手将已加工好的零件送到料槽后,再通过传输带等方式把已加工好的工件送到下一加工工序。
❺ 专利号查询201210006427,3
钻头加工机床
无权-视为撤回
摘要:本发明涉及一种钻头加工车床,包括机架与设置在机架上的夹紧装置、进刀装置、上料装置、下料装置和驱动装置,进刀装置包括左、右两个进刀组件,所述夹紧装置固定设置在机架上端面,左、右进刀组件分别活动设置在夹紧装置的两侧,上料装置与右进刀组件对齐活动设置在夹紧装置的右侧边,下料装置包括出料推动件和下料斗,出料推动件的一端固定设置在左进刀组件的左侧,出料推动件的推动杆对齐左夹具设置,下料斗固定设置在右进刀组件的右侧,与机架固定连接,所述夹紧装置、进刀装置、上料装置、下料装置与驱动装置均采用自动化设置,本发明能同时对钻头两端进行加工、结构合理、操作简单、能有效的提高生产效率。
申请人: 王瑞成
地址: 浙江省乐清市芙蓉镇山外湾村
❻ 柔性送料控制器有几种方式
专利名称:压力机的柔性送料装置的制作方法
技术领域:
本实用新型属于压力机的技术领域,特别涉及压力机的全自动送 料装置。
背景技术:
随着压力机品质以及自动化程度的提高,板料冲压朝快速、高精 度的高效率方向发展,数控冲床能满足这一要求。因此,数控冲压机 床被推向市场,它具有自动化程度高,加工效率高的问题。目前,许 多中低端用户有这样的加工需求,但它的设备价格昂贵,难以使普通 用户接受。如果在高速冲压机床上加载高精度的送料机构,即能满足 同一规格孔槽的加工。因此,有压力机生产厂家为满足这类用户的需 求,开发了性价比较高的自动送料的高速压力机,但在实际使用时, 由于加工中,存在较大的交变冲击载荷,使得普通送料机构的送料精 度不高,持料、放料动作与模具冲压点的衔接不好。也就是说,自动 送料机构的动作的速率与压力机冲压动作的速率不适配,难以完全体 现高度压力机的性能。
实用新型内容
本实用新型针对以上问题,提供了 一种压力机的柔性送料装置。 它能充分利用压力机曲轴的动作路径上的时间来实现进料、放料、回 位、夹料动作,柔性地完成放料动作。本实用新型的技术方案是包括压力机、板材送料装置、控制器, 在压力机曲轴上设有检测曲轴转动角度的旋转编码器,板材送料装置 上设有驱动送料机构循环进行进料、放料、回位、夹料动作的伺服机 构,压力机下工作台上还设有板料到位检测开关,控制器中设有运算 控制电路,运算控制电路与旋转编码器、伺服机构、到位检测开关相 连。
所述的控制电路中包括一存储有根据旋转编码器的相位数据指 令送料机构以设计速度循环进行进料、放料、回位、夹料动作、根据 板料到位检测开关的数据指令压力机驱动电路工作或停止以及根据 旋转编码器提供的相位数据和转速数据指令送料机构做提前放料动 作的程序的存储器。
本实用新型的旋转编码器能检测到压力机曲轴的具体位置,根据 设计要求,在不同的位置,通过控制器指令送料机构做进料、放料、 回位、夹料动作,柔性地完成放料动作。改变了以往的送料机构在放 料动作中经常出现的放料不及时、不准确的问题。机械压力机生产线 上的伺服送料机构通过与机床编码器相配合,能够优化整个送料过 程,增大伺服送料的使用范围,节约能源,延长设备的使用寿命。
图1是本实用新型的结构示意图
图中1是板料,2是送料机构,3是旋转编码器,4是控制器,5
是板料到位检测开关,6是压力机;
图2是图1中A-A剖视图图中7是曲轴,8是连杆。
图3是本实用新型控制部分的结构示意框图
图4是本实用新型曲轴旋转动作的示意图
图5是本实用新型曲轴旋转动作的速度角度、速度时间曲线图
图中a是送料过程,b是送料允可,c是冲压过程,d是工作周期T。
图6是本实用新型角度补偿动作示意图
图中X点是冲压下死点。
具体实施方式
本实用新型如图1、 2所示,包括压力机6、板材送料装置1、控制器4,在压力机6的曲轴7上设有检测曲轴7转动角度的旋转编码器3,板材送料装置1上设有驱动送料机构2循环进行进料、放料、回位、夹料动作的伺服机构,压力机6下工作台上还设有板料到位检测开关5,控制器4中设有运算控制电路,运算控制电路与旋转编码器3、伺服机构、到位检测开关5相连。
所述的控制电路中包括一存储有根据旋转编码器3的相位数据
指令送料机构2以设计速度循环进行进料、放料、回位、夹料动作、
根据板料到位检测开关5的数据指令压力机驱动电路工作或停止以
及根据旋转编码器3提供的相位数据和转速数据指令送料机构2做提
前放料动作的程序的存储器。
本实用新型的控制器如图3所示,控制器4采集旋转编码器3、板料到位感应器5的信号,通过运算控制电路指令伺服控制器驱动送料装置按照设计要求实现柔性地送料动作。
本实用新型的工作原理如图4、 5、 6所示。通过图4、图5可以 看出当机床曲轴7在240°顺时针到90°区间允许伺服送料机构送 料。在240°时,送料动作开始启动并跟随着机床当前角度匀缓地即 时地驱动送料机进行送料。当曲柄运行到90°时,送料完成。以这 种方式送料,送料时间充分利用了整个送料区间。要求伺服驱动器启 动和制动缓慢,驱动电流也就小和变化小,能量损失也同样就小。同 时送料机构受到的冲击小,磨损慢,机构寿命就长。 在整个送料机构在整个送料过程中,为了减少机构的抖动,需要合理 地调节PI参数使整个控制系统的暂态响应呈现出过阻尼状态。这样 就不会因为出现超调而振荡,致使伺服达到送料长度后,正反运转形 成传动机构抖动使整个送料过程平稳。
关于本实用新型具有的角度提前补偿功能如图6所示,对于生产 线送料来讲,由于存在着送料误差,若长时间连续送料后,误差积累 后,就致使料送不到位或送过。因此,往往在送料机构上配有放松功 能,放松机构的动通常采用电磁阀来控制气缸驱动的方式。其动作角 度一般在送料完成结束后再过一个安全角度以后和模具完全接触材 料前。放松机构的动作角度不很大。对于机械式凸轮开关可以满足在 一定速度下及时地控制放松动作。但速度变化时,特别在高速度运行 时,由于电磁阀动作的滞后往往动作不及时。当机床用旋转编码器时, 控制系统可以检测出机床的运行速度。对放松机构随速度增快动作角 度提前来进行补偿,用于弥补电磁阀动作的滞后就可以使放松机构及 时的动作来满足要求。如图所示,箭头曲线代表机床速度增大,相应 地放松动作角度也跟前提前。在下死点X前,提前释放物料。
权利要求1、压力机的柔性送料装置,包括压力机、板材送料装置、控制器,其特征在于,在压力机曲轴上设有检测曲轴转动角度的旋转编码器,板材送料装置上设有驱动送料机构循环进行进料、放料、回位、夹料动作的伺服机构,压力机下工作台上还设有板料到位检测开关,控制器中设有运算控制电路,运算控制电路与旋转编码器、伺服机构、到位检测开关相连。
2、 根据权利要求1所述的压力机的柔性送料装置,其特征在于, 所述的控制电路中包括一存储有根据旋转编码器的相位数据指令送 料机构以设计速度循环进行进料、放料、回位、夹料动作、根据板料 到位检测开关的数据指令压力机驱动电路工作或停止以及根据旋转 编码器提供的相位数据和转速数据指令送料机构做提前放料动作的 程序的存储器。
专利摘要压力机的柔性送料装置。涉及压力机的全自动送料装置。包括压力机、板材送料装置、控制器,在压力机曲轴上设有检测曲轴转动角度的旋转编码器,板材送料装置上设有驱动送料机构循环进行进料、放料、回位、夹料动作的伺服机构,压力机下工作台上还设有板料到位检测开关,控制器中设有运算控制电路,运算控制电路与旋转编码器、伺服机构、到位检测开关相连。本实用新型改变了以往的送料机构在放料动作中经常出现的放料不及时、不准确的问题。机械压力机生产线上的伺服送料机构通过与机床编码器相配合,能够优化整个送料过程,增大伺服送料的使用范围,节约能源,延长设备的使用寿命。
文档编号B30B15/30GK201309277SQ20082016107
公开日2009年9月16日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者张为堂, 王劲松 申请人:扬州锻压机床集团有限公司
❼ 下料机的简介
下料机是一些轻工行业不可缺少的设备。传统观念,下料机是借助于机器运动的作用力加压于刀模,对材料进行切割加工的机器。近代的下料机发生了一些变化,开始将高压水束、超声波等先进技术用于皮革冲切技术中,但人们仍然将这些设备归纳在下料机类的设备中。
自动化程度高的裁断设备有:由电脑控制的动头式下料机、激光下料机(振荡刀具)、高压水束切割机和电脑下料机等。另外,意大利和英国USM公司生产一种投影下料机,这种设备的下料台上设有振荡型刀具及目视观察装置,用于对皮革进行轮廓扫描,或在皮革上进行投影以引导下料工安排下料样板在皮革上的套排。
目前在中国市场上有各种型号由国内外不同厂家生产的下料机,现根据其产品性能,我们建议您从以下几个方面进行对比选择:
一、根据它们的传动方式、结构和用途分类如下:
1、按照传动形式分:
A、机械传动下料机:是比较老型的机器。B、液压传动下料机:是现代比较通用的下料机。
C、全自动滚压式下料机:用三文治的方法进行加工整张皮料或者纺织品等。
D、电脑控制水束下料机:是现代比较先进的下料机,无须使用刀模,根据输入程序进行裁断。冲切源为高压水束发生器。
E、电脑控制超声波下料机:控制形式与水束下料机相似,冲切源为超声波发生器。
2.按照结构方式分:A、摇臂式下料机:冲切部件为可以摆动的摇臂,适合于天然材料的冲切。
B、龙门式下料机:冲切部件为可以沿着横梁左右移动的冲切头,刀模可以固定在冲切头上,也可以放在被加工物上。大型、电脑控制的龙门下料机冲头上安装着可以旋转的刀模架,可以根据程序排版,选择相应的刀具;当然相应需配备自动送料机构。
C、平板式下料机:它与龙门式下料机的区别在于横梁直接进行冲切,没有可以移动的冲切头。平板下料机又分为:横梁固定或横梁可前后移动及工作台滑板可前后移动的两大类。
D、:双油缸,四立柱自动平衡连杆结构。
3、按照加工部件用途分:
A、专用下料机:适合于泡罩加工的吸塑下料机。
B、卧式下料机:适合于加工轮胎材料。
二.机械传动裁断机:
一般机械传动的下料机速度较快,运转稳定(调整好后,冲程下限不会发生变化),冲切力较大;其最大的缺点是噪音较大。所以自60年代以来逐步为液压传动的下料机所代替。 三、 液压传动下料机:
判断液压下料机功能的主要依据是:冲切力大小和冲切速度。冲切力很大,但冲切速度很低,或者冲切速度很高,但冲切力很小的机器,都不能顺利地完成冲切任务。
对于机械传动的下料机一般冲切速度都较高,约为250次/分;其冲切速度是变值,平均冲切速度为:200毫米/秒。液压下料机的冲切速度一般为:大于75毫米/秒。
机械传动的下料机和液压传动的下料机不同点,主要由两种传动的不同的特性所决定的:机械传动是刚性传动,而液压传动确有一定的柔性。
液压下料机的特点是:当冲切头通过刀模作用于被加工物的瞬时,作用油缸内的压力并未达到额定压力,压力将随着接触(切入工作物)的时间增加而增加,直到电磁换向阀接收到信号,换向阀换向,冲切头开始复位;这时油缸内的压力由于受到进入油缸的压力油时间的限制,可能并未达到设定的额定压力值;也就是说,系统压力未达到设计值,冲切就已经完成。
四、下料机使用现状:
1.机械传动的下料机,虽然还有厂家在继续生产,一些小型、个体厂商仍在使用,但这种形式的下料机势必将被淘汰。
2.液压传动的下料机,现在仍然处于主流地位。在液压下料机中,大量被采用的是吨位在14-18吨的摇臂式下料机。平板式和龙门下料机多数用于比较大型的生产厂家,更适合于对人造材料的冲切。
3.全自动下料机在我国已经开始使用,由于制造业工业现代化程度的提高,在不久的将来可能会有一定的市场。但在近期,它将不可能替代液压下料机。
❽ 板式家具开料机有哪几种设备
板式家具常用的开料设备主要有三种:电子锯、加工中心和推台锯。
1、电子锯
电子锯是现在全屋定制企业常用的标配机器,国内外品牌常见的有豪迈,比亚斯,极东,南星等品牌。电子锯适合批量加工,加工效率高。用于生产稳定的零售订单或者工程订单尤为合适。
电子锯上料方式有前上料和后上料两种,主要是结构方面的不同,至于效率,还要看需要裁切的板材的要求。目前的家具厂大部分的用料都是竖裁之后,再根据实际情况或横裁,或竖裁。而后上料的机械基本上都是横着放板材的,也就是说,要先横裁,再到按实际情况裁切。前上料适合所有的家具厂,而后上料则需要很大量生产的厂家才能用的上。
2、加工中心
加工中心也是全屋定制企业配置的一种辅助开料设备,国内外常见的有豪迈,比亚斯,极东,南星,星辉,豪耕等品牌。数控开料加工中心特别适合柔性定制化加工需求,且效率极高。
加工中心有手动上料和自动升降台上料的方式可以选择。欧美家具生产厂中,数控开料加工中心多配自动上下料装置,工人仅需把板材放到自动上料工作台上,机器会自动抓料、定位、自动贴条码、自动开料并自动打垂直孔。完成加工后,自动下料装置将板材推送至传送带上并同时吸尘,此时只需一人在下料处接取即可。
3、推台锯
推台锯作为家具企业常用的设备也是作为全屋产品的一种辅助开料设备,上料方式为人工上料,在全屋定制企业一般用来生产小型板件,作为电子锯和加工中心的补充设备。
❾ 柔性自动化都有哪些主要内容及措施
柔性自动化是机械技术与电子技术相结合,即机电一体化的新一代自动化,它的加工程序是灵活可变的,也称可变编程自动化。随着科学技术的发展,人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高,产品更新换代的周期越来越短,产品的复杂程度也随之增高,传统的大批量生产方式受到了挑战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁,而且也困扰着国有大中型企业。因为,在大批量生产方式中,柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知,只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高,才能构成规模经济效益;反之,多品种、小批量生产,设备的专用性低,在加工形式相似的情况下,频繁调整工夹具,工艺稳定难度增大,生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率,使之在保证产品质量的前提下,缩短产品生产周期,降低产品成本,最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡,柔性自动化系统便应运而生。
自从1954年美国麻省理工学院第一台数字控制铣床诞生后,20世纪70年代初柔性自动化进入了生产实用阶段。几十年来,从单台数控机床的应用逐渐发展到加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统,使柔性自动化得到了迅速发展。
柔性自动化的内容:
柔性自动化,产生于20世纪50年代,是机械技术与电子技术相结合的自动化。以硬件为基础,以软件为支持,通过改变程序即可实现所需的控制,因而是柔性的,易于变动,实现制造过程的柔性和高效率,适应于多品种、中小批量的生产。包括数控机床、加工中心、工业机器人、柔性制造单元、柔性制造系统等。
一、数控机床
数控机床(Numericalcontrolmachinetools,NC)是用数字代码形式的信息(程序指令),控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床。数控机床对零件的加工过程,是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。它是一种高效能自动或半自动机床,与普通机床相比,加工对象改变时,一般只需要更改数控程序,体现出很好的适应性,可大大节省生产准备时间。数控机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高,一般为普通机床的3倍~5倍,对某些复杂零件的加工,生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展,为实现生产过程自动化创造了条件。
二、加工中心
加工中心(Machiningcenter,MC)是在一般数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂但用途更广、效率更高的数控机床。由于具有刀库和自动换刀装置,就可以在一台机床上完成车、铣、镗、铰、攻螺纹、轮廓加工等多个工序的加工。因此,加工中心机床具有工序集中,可以有效缩短调整时间和搬运时间,减少在制品库存,加工质量高等优点。加工中心常用于零件比较复杂,需要多工序加工,且生产批量中等的生产场合。
现代的加工中心已向多坐标、多工种、多面体加工和可重组(更换主轴箱等部件)等方向发展,如车铣加工中心、铣镗磨加工中心、五面体加工中心、和五坐标(多坐标)加工中心等,数控系统也向开放式、分布式、适应控制、多级递阶控制、网络化和集成化等方向发展,因此数控加工不仅可用于单件、小批生产自动化,同时也可用于单一产品大批量生产的自动化。
三、柔性制造单元
柔性制造单元(Flexiblemanufacturingcell,FMC)是一个可变加工单元,由单台计算机控制的加工中心或数控机床、环形(圆形、角形或长圆形等)托盘输送装置或机器人所组成,采用切削监视系统实现自动加工,不停机更换工件进行连续生产。它是组成柔性制造系统的基本单元。
柔性制造单元比单台数控机床或加工中心的柔性大,可以实现更多品种的配套加工。据日本的实践表明,柔性制造单元一般每天可完成21.3种零件的加工,完成装配产品配套用50种零件的加工时间为2.34天,而采用加工中心完成同样任务,每天只能完成2.09种,完成50种零件的配套则要23.9天;柔性制造单元可实现24h连续运转,加工中心一般只能工作18h,柔性制造单元的运转工作利用率是MC的1.5倍,完成相同任务的柔性制造单元投资可比加工中心系统投资节省17.34%,操作工人的数量只有MC的82.67%。
与柔性制造系统相比,柔性制造单元的主要优点是:占地面用较小,系统结构不很复杂,成本较低,投资较小,可靠性较高,使用及维护均较简单。因此,柔性制造单元是柔性制造系统的主要发展方向之一,深受各类企业的欢迎。
四、柔性制造系统
1、柔性制造系统的概念、特点和适应范围
柔性制造系统(Flexiblemanufacturingsystem,FMS)是一个制造系统,由多台(至少两台)加工中心或数控机床、自动上、下料装置、储料和输送系统等组成,没有固定的加工顺序和节拍,在计算机及其软件系统的集中控制下,能在不停机调整的情况下更换工件和工夹具,实现加工自动化,在时间和空间(多维性)上都有高度的柔性,是一种计算机直接控制的自动化可变加工系统。
与传统的刚性自动生产线相比,它有以下突出的特点:
(1)具有高度的柔性,能实现多种不同工艺要求不同“类”的零件加工,进行自动更换工件、夹具、刀具和自动装夹,有很强的系统软件功能。
(2)具有高度的自动化程度、稳定性和可靠性,能实现长时间的无人自动连续工作(如连续24h工作)。
(3)提高设备利用率,减少调整、准备终结等辅助时间。
(4)具有高生产率。
(5)降低直接劳动费用,增加经济收益。
柔性制造系统的适应范围很广,如果零件生产批量很大而品种数较少,则可用专用机床线或自动生产线;如果零件生产批量很小而品种较多,则适于用数控机床或通用机床;在两者中间这一段,均是适于用柔性制造系统来加工。
2、柔性制造系统的类型
柔性制造系统是一个统称,其类型很多,可分为柔性制造单元、柔性制造线、柔性生产线等,前已论述了柔性制造单元,现分述柔性制造线和柔性生产线。
柔性制造线(FlexibleManufacturingLine,FML)是由两台或两台以上的加工中心、数控机床或柔性制造单元所组成,配置有自动输送装置(有轨、无轨输送车或机器人)、工件自动上、下料装置(托盘交换或机器人)和自动化仓库等,并有计算机递阶控制功能、数据管理功能、生产计划和调度管理功能,以及实时监控功能等,它是典型的柔性制造系统,通常所说的柔性制造系统就是指的这种类型。
柔性生产线(FlexibleTransmissionLine,FTL)是由若干台加工中心组成,但物料系统不采用自动化程度很高的自动输送车、工业机器人和自动化仓库等,而是采用自动生产线所用的上、下料装置,如各种送料槽等,不追求高度的柔性和自动化程度,而取其经济实用。这种柔性制造系统又称之为准柔性制造系统。
3、柔性制造系统的组成和结构
柔性制造系统的组成由物质系统、能量系统和信息系统三部分组成,各个系统又由许多子系统构成。
柔性制造系统的主要加工设备是加工中心和数控机床,目前以铣镗加工中心(立式和卧式)和车削加工中心占多数,一般多由3台~6台组成。柔性制造系统常用的输送装置有输送带、有(无)轨输送车、行走式工业机器人等,也可用一些专用输送装置。在一个柔性制造系统中可以同时采用多种输送装置形成复合输送网。输送方式可以是线形、环形和网形。柔性制造系统的储存装置可采用立体仓库和堆垛机,也可采用平面仓库和托盘站。托盘是一种随行夹具,其上装有工件夹具,工件装夹在工件夹具上,托盘、工件夹具和工件形成一体,由输送装置输送,托盘装夹在机床的工作台上。托盘站还可起暂时存储作用,配置在机床附近,起缓冲作用。仓库可分为毛坯库、零件库、刀具库和夹具库等,其中刀具库有集中管理的中央刀具库和分散在各机床旁边的专用刀具库两种类型。柔性制造系统中除主要加工设备外,还应有清洗工作站、去毛刺工作站和检验工作站等,它们都是柔性工作单元。
柔性制造系统具有制造不同产品的特有柔性,不需要改变系统硬件结构,能够生产不同的产品,从而适应市场变化,缩短新品研发周期;借助于计算机,柔性制造系统加工辅助时间大为减少,可以显著提高机床利用率,可达75%~90%;由于工序合并,所需装夹次数和使用机床数量减少,降低设备成本,缩减系统在制品库存量,工作循环时间减少,生产周期缩短;系统的控制、管理和传输都是在计算机下进行的,使得操作人员也减少。
根据柔性制造系统的统计数据表明,采用FMS可以降低加工成本50%,减少生产面积40%,提高生产率50%,过程的在制品可减少80%。柔性制造系统的主要缺点是:系统投资大,投资回收期长;系统结构复杂,对操作人员的要求很高;结构复杂使得系统的可靠性较差。
五、成组技术
成组技术从20世纪50年代出现的成组加工,到60年代发展为成组工艺,出现了成组生产单元和成组加工流水线,其范围也从单纯的机械加工扩展到整个产品的制造过程。70年代以后,成组工艺与计算机技术、数控技术、相似论、方法论、系统论等的结合,就发展成为成组技术。
成组技术其实质是将中小批量生产的零件,按其结构和工艺的相似性,划分成组,相当于扩大了零件的批量,因而可以采用近似于大批量生产的工艺技术,达到提高生产率和经济效益的目的。成组技术是应用系统工程的观点,把多品种、中小批生产中的设计、制造和管理等方面,作为一个生产系统的整体,统一协调生产系统的各个方面,全面应用成组技术,以取得最优的综合经济效益。成组技术的应用,在产品设计方面,可以促进零部件设计的标准化,避免不必要的重复设计和多样化设计;在产品制造方面,可以促进工艺设计的标准化、规范化和通用化,减少重复劳动,实施成组加工和应用成组夹具,提高生产效率和系统的柔性;在生产管理方面,可以缩短生产周期,简化作业计划,减少在制品数量,提高人员、设备的利用率,提高质量和降低成本。
1、基本原理
成组技术是一门涉及多种学科的综合性技术,其理论基础是相似性,核心是成组工艺,在现阶段更有计算机辅助成组技术的特色。
成组工艺是把尺寸、形状、工艺相近似的零件组成一个个零件族(组),按零件族制订工艺进行生产制造,这样就扩大了批量,减少了品种,便于采用高效率的生产方法,从而提高了劳动生产率,为多品种、小批量生产经济效益的提高开辟了一条途径。
零件在几何形状、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为基本相似性,以基本相似性为基础,在制造、装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似性,称为二次相似性或派生相似性,因此,二次相似性是基本相似性的发展,具有重要的理论意义和实用价值。
成组工艺的基本原理表明,零件的相似性是实现成组工艺的基本条件。工艺相似性是指可采用相同的工艺方法进行加工,采用相似的夹具进行装夹,采用相似的量仪进行检测等。零件分类编码系统是实现成组工艺的重要工具。成组技术就是揭示和利用基本相似性和二次相似性,使工业企业得到统一的数据和信息,变单件小批生产为成批生产。
2、成组技术实施和生产组织形式
1)成组工艺的实施步骤
成组工艺的实施步骤如下:
(1)产品零件按零件分类编码系统进行分组分类。
(2)应用计算机辅助工艺过程设计制订零件的成组加工工艺过程。
(3)设计成组工艺装备,如成组夹具、成组刀具、成组量具等。
(4)设计成组工艺装备,如成组夹具、成组刀具、成组量具等。
(5)建造成组加工生产线,设计成组输送装置、成组装卸装置、仓库等。
2)成组工艺的生产组织形式
成组工艺的生产组织形式基本上可分为三大类。
(1)独立的成组加工机床或成组加工柔性制造单元主要用于形状较简单、相似程度较大,能在一台机床上完成的零件。
(2)成组加工和一般加工的混合生产线主要用于零件较复杂,相似程度较小,需要多台机床才能完成全部工序的情况,其中能进行成组加工的就用成组加工机床加工,不能进行成组加工的则用普通机床加工,甚至可用专用机床加工,因此形成混合生产线(工段)。
(3)成组加工生产线或成组加工柔性制造系统这是成组加工的最高组织形式,零件的全部工序都进行成组加工。
3、零件的分类编码系统
(1)零件分类编码系统概念和作用。零件的分类编码就是用数字来描述零件的几何形状、尺寸和工艺特征,也就是零件特征的数字化。
在成组技术中,零件分类编码系统的作用不是为了完整地描述零件的特征,而是为了进行零件的分类成组,形成零件族,以便进行成组加工。因此,零件分类编码系统中的信息只要能够满足描述零件成组分类的需要就够了,要想从零件分类编码来反求完整的零件形状、尺寸、公差等是不可能的。
(2)零件分类编码系统所要描述的零件特征及其提取。零件分类是根据零件的特征来进行的,这些特征一般可分为三个方面:
①结构特征,零件的几何形状、尺寸大小、结构功能、毛坯类型等。
②工艺特征,零件的毛坯形状、加工精度、表面粗糙度、加工方法、材料、定位夹紧方式、选用机床类型等。
③生产组织与计划特征,加工批量、制造资源状况、工艺路线跨车间、工段、厂际协作等情况。
(3)零件分类编码系统的结构。零件的特征用相应的标志表示,这些标志可由分类编码系统中的相应环节来描述。根据分类环节的数量,零件的分类编码系统可分为多级和单级两大类。目前多采用多级分类编码系统,各级又由多个分类环节来描述。
零件的编码是一种数学描述,每个零件都有识别码,它就是零件的件号或图号,为了区分,零件的识别码是唯一的,不能重复。在零件分类编码中,零件又有分类码,它是在推行成组技术时才提出的,它是可以重复的,相同分类码的零件表示了它们是相似的,可以归为一类,即一个零件族(组)。
①总体结构。零件分类编码系统大多采用表格形式,由横向分类环节和纵向分类环节两部分组成。
横向分类环节称为码位,主要用于描述零件的类型、形状、尺寸、工艺要素、材料、精度、毛坯等宏观信息分类,其位数在4~80之间,常用的为9~21位。码位越多,可描述的内容越多越细致,但结构就越复杂。
纵向分类环节称为码域或码值,主要用于描述宏观信息中分层次的更细致的结构信息,一般为10位,用0~9数字表示,具体位数按需要而定。
4、成组工艺过程设计
成组工艺过程设计是在零件分类成组的基础上进行的,基本上有四种方法。
(1)典型零件工艺法。在一个零件族(组)中,选择其中一个能包含这组零件全部加工表面要素的零件作为该族(组)的代表零件,称之为典型零件,或称之为样件,制定典型零件的工艺过程,即为该零件族(组)的成组工艺过程,再由成组工艺过程经过删减等处理产生该族(组)各个零件的具体工艺过程。
(2)复合零件工艺法。复合零件法的思路是先按各零件族(组)设计出能代表该族(组)零件特征的复合零件,制定复合零件的工艺过程,即为该零件族(组)的成组工艺过程,再由成组工艺过程经过删减等处理产生该族(组)各个零件的具体工艺过程。
(3)典型工艺路线法。从一个零件族(组)中选择一个零件的工艺路线,它能够包含所有零件的工艺路线,就以它作为该零件组的典型成组工艺。
(4)复合工艺路线法。当不能直接从零件族(组)中各个零件的工艺路线选择产生一个能包含全组零件的工艺路线,则可采用复合工艺路线法。零件分类成组后,先制定出零件族(组)中各个零件的工艺路线,将它们复合起来,形成一个假想的工艺路线,它最复杂、全面,包含了该组所有零件的工艺路线,即为成组工艺路线。
柔性自动化的主要措施和效益,采用柔性自动化,可以提高制造系统的柔性和生产率,并获得经济效益。实现这一目标的主要措施如下:
(1)刀具和工件的自动输送和供给。
(2)借助计算机实现机床的合理利用和作业调度。
(3)制造过程的计算机监控。
(4)机床及输送系统的预防性维护和检修。通过以上措施,可以实现:
1)提高机床利用率;
2)在不停机条件下改变加工任务;
3)多机床看管;
4)人机分离;
5)夜班无人运行。
其结果导致:
①可按照装配所需的批量进行加工,从而减少在制品和降低存储费用;
②缩短生产周期,实现按交货日期组织生产;
③充分利用刀具寿命,减少刀具费用;
④降低产品的成本;
⑤对市场作出快速响应。