柔性进料控制器有几种方式。
柔性自动化是机械技术和电子技术的结合,即机电一体化的新一代自动化。其加工程序灵活多变,也称为可变编程自动化。随着科技的发展,人类社会对产品的功能和质量要求越来越高,产品更新换代的周期越来越短,产品的复杂程度也越来越高,对传统的大规模生产模式提出了挑战。这种挑战不仅对中小企业构成威胁,也困扰着大中型国有企业。因为,在大规模生产模式下,灵活性和生产率是矛盾的。众所周知,只有单一品种、大批量、专用设备、工艺稳定、效率高才能构成规模经济;另一方面,多品种小批量生产的设备专用性低,在加工形式相似的情况下,工艺难以稳定,生产效率必然受到影响。为了同时提高制造业的柔性和生产效率,在保证产品质量的前提下,缩短生产周期,降低产品成本,最终使中小批量生产与大批量生产相抗衡,柔性自动化系统应运而生。
自1954麻省理工学院第一台数控铣床诞生以来,柔性自动化在20世纪70年代初进入生产实用阶段。几十年来,单机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,使得柔性自动化得到了快速发展。
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,以软件为支撑,通过改变程序就可以实现所需的控制,因此灵活易变,实现了制造过程的柔性化和高效化,适合多品种、中小批量生产。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(NC)是利用数字代码形式的信息(程序指令)控制刀具按照给定的工作程序、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规定的参数和动作进行的。它是一种高效率的自动或半自动机床。与普通机床相比,当加工对象发生变化时,一般只需更改数控程序,表现出良好的适应性,可以大大节省生产准备时间。数控机床本身精度和刚度高,可以选择有利的加工用量,生产率高,一般是普通机床的3 ~ 5倍。对于一些复杂零件的加工,生产效率可以提高十倍甚至几十倍。数控机床的使用有利于计算机控制和管理生产的发展,为实现生产过程的自动化创造了条件。
二、加工中心
加工中心(Machiningcenter,MC)是在普通数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一种更复杂、应用更广泛、效率更高的数控机床。有了刀库和自动换刀装置,可以在一台机床上完成车削、铣削、镗孔、铰孔、攻丝和仿形加工。因此,加工中心的机床具有工序集中的优点,可有效缩短调整时间和搬运时间,减少在制品库存,提高加工质量。加工中心常用于零件复杂、需要多工序加工、生产批量中等的生产场合。
现代加工中心向多坐标、多工位、多面体加工和重新装配(更换主轴箱等部件)方向发展,如车铣加工中心、铣镗加工中心、五面体加工中心、五坐标(多坐标)加工中心等,数控系统也向开放式、分布式、自适应控制、多级递阶控制、网络化、集成化方向发展,因此数控加工不仅可以用于单件小批量生产,
第三,柔性制造单元
柔性制造单元(Flexiblemanufacturingcell,FMC)是一种可变加工单元,由单个计算机控制的加工中心或数控机床、环形(圆形、角形或长方形)托盘输送装置或机器人组成。采用切削监控系统,实现自动加工和连续生产,无需停机更换工件。它是柔性制造系统的基本单元。
柔性制造单元比单一的数控机床或加工中心更加灵活,可以实现更多种类的配套加工。按照日本的做法,柔性制造单元一般每天可以加工21.3种零件,装配产品完成50种零件的加工时间为2.34天,而使用加工中心只能完成同样的任务,完成50种零件需要23.9天。柔性制造单元可以24小时连续运行,加工中心只能工作18h小时。柔性制造单元的作业利用率是MC的65,438+0.5倍。完成同样任务的柔性制造单元的投资比加工中心的系统投资可节省17.34%,操作工人数仅为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:占地面积小、系统结构不复杂、成本低、投资少、可靠性高、使用和维护简单。因此,柔性制造单元是柔性制造系统的主要发展方向之一,受到各个企业的欢迎。
第四,柔性制造系统
1,柔性制造系统的概念、特点和适用范围
柔性制造系统(Flexiblemanufacturingsystem,FMS)是由多台(至少两台)加工中心或数控机床、自动装卸装置、存储和输送系统等组成的制造系统。没有固定的加工顺序和节奏。在计算机及其软件系统的集中控制下,可以不停机调整更换工件和夹具,从而实现加工自动化。
与传统的刚性自动生产线相比,它具有以下突出特点:
(1)具有高度的灵活性,可以实现不同工艺要求、不同“类型”零件的加工,并能自动更换工件、夹具、刀具和自动装夹,具有强大的系统软件功能。
(2)自动化程度高,稳定可靠,可实现长时间无人自动连续工作(如连续工作24小时)。
(3)提高设备利用率,减少调整、准备终止等辅助时间。
(4)生产率高。
(5)降低直接人工成本,提高经济效益。
柔性制造系统有着广泛的应用。如果零件批量大,品种少,可以使用专用机床线或自动生产线。如果零件生产批量小,品种多,适合用数控机床或通用机床;中段适用于柔性制造系统的加工。
2.柔性制造系统的类型
柔性制造系统是一个总称,类型很多,可分为柔性制造单元、柔性生产线、柔性生产线等。以前讨论过柔性制造单元,现在分为柔性制造线和柔性生产线。
柔性制造生产线(FML)由两个或多个加工中心、数控机床或柔性制造单元组成。配有自动输送装置(轨道、小车或机器人)、自动装卸工件装置(托盘交换或机器人)和自动化仓库,具有计算机分级控制功能、数据管理功能、生产计划和调度管理功能、实时监控功能。
FlexibleTransmissionLine (FTL)由多个加工中心组成,但物料系统没有使用自动化程度较高的自动运输车、工业机器人和自动仓库,而是使用了自动化生产线上使用的上下料装置,如各种进料槽等。,而不是追求高度的灵活性和自动化,经济实用。这种柔性制造系统也称为准柔性制造系统。
3.柔性制造系统的组成和结构
柔性制造系统由三部分组成:材料系统、能源系统和信息系统,每个系统又由许多子系统组成。
FMS的主要加工设备是加工中心和数控机床。目前铣镗加工中心(立式和卧式)和车削加工中心占大多数,一般由3 ~ 6套组成。柔性制造系统常用的传送带、无轨(无轨)输送车、步行工业机器人等。,也可以使用一些特殊的传送装置。在柔性制造系统中,可以同时使用多个输送设备来形成复合输送网络。输送方式可以是直线、环形和网状。柔性制造系统的存储设备可以使用立体仓库和堆垛机,也可以使用平面仓库和托盘站。托盘是一种行走夹具,装有工件夹具,工件被夹在工件夹具上。托盘、工件夹具和工件由输送装置整合输送,托盘夹紧在机床工作台上。托盘站还可以起到临时存放的作用,设置在机床附近起到缓冲的作用。仓库可分为毛坯库、零件库、刀具库和夹具库,其中刀具库有集中管理的中心刀具库和分散在各机床旁的专用刀具库两种。柔性制造系统中除了主要的加工设备外,还应该有清洗工作站、去毛刺工作站和检验工作站,这些都是柔性工作单元。
柔性制造系统具有制造不同产品的独特柔性,可以在不改变系统硬件结构的情况下生产不同的产品,从而适应市场变化,缩短新产品的研发周期;在计算机的帮助下,柔性制造系统的加工辅助时间大大减少,可显著提高机床利用率,最高可达75% ~ 90%;由于工序的组合,减少了装夹次数和使用的机床数量,降低了设备成本,减少了系统中在制品的库存,减少了工作循环时间,缩短了生产周期;系统的控制、管理和传输都在计算机下进行,减少了操作人员。
根据FMS的统计数据,加工成本可降低50%,生产面积可减少40%,生产率可提高50%,在制品可减少80%。柔性制造系统的主要缺点是:系统投资大,回收期长;系统结构复杂,对操作人员要求很高;复杂的结构使得系统的可靠性差。
五、成组技术
成组技术从50年代的成组加工发展到60年代的成组技术,出现了成组生产单元和流水线,其范围也从简单的机械加工扩展到整个产品制造过程。20世纪70年代以后,成组技术与计算机技术、数控技术、相似理论、方法论、系统论的结合发展成为成组技术。
成组技术的实质是将中小批量生产的零件按其结构和工艺相似性进行分组,相当于扩大了零件的批量,因此可以采用类似于大批量生产的技术,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,它把多品种小批量生产中的设计、制造和管理看作一个生产系统的整体,统一协调生产系统的各个方面,综合应用成组技术,以获得最佳的综合经济效益。成组技术的应用可以促进零件设计的标准化,避免产品设计中不必要的重复设计和多样化设计;在产品制造中,可以促进工艺设计的标准化、规范化和通用化,减少重复性工作,实现成组加工和应用成组夹具,提高生产效率和系统柔性;在生产管理中,可以缩短生产周期,简化作业计划,减少在制品数量,提高人员和设备的利用率,提高质量,降低成本。
1,基本原理
成组技术是涉及多学科的综合技术,其理论基础是相似性,核心是成组技术,现阶段具有计算机辅助成组技术的特征。
成组技术是将尺寸、形状、工艺相似的零件组成零件族(组),按照零件族的工艺进行制造,从而扩大批量,减少品种,便于采用高效的生产方式,从而提高劳动生产率,为提高多品种小批量生产的经济效益开辟了一条途径。
零件在几何形状、尺寸、功能元件、精度、材料等方面的相似性。就是基本相似。在基本相似的基础上,在制造、装配等生产、经营和管理环节中衍生出的相似,称为二次相似或衍生相似。因此,二次相似是基本相似的发展,具有重要的理论意义和实用价值。
成组技术的基本原理表明,零件的相似性是实现成组技术的基本条件。工艺相似性是指可以用相同的工艺方法进行加工,可以用相似的夹具进行装夹,可以用相似的检具进行检测。零件分类编码系统是实现成组技术的重要工具。成组技术就是揭示和利用基本相似和二次相似,使工业企业得到统一的数据和信息,变单件小批量生产为批量生产。
2、成组技术实施和生产组织形式
1)成组技术的实施步骤
分组流程的实施步骤如下:
(1)根据零件分类编码系统对产品零件进行分组和分类。
(2)利用计算机辅助工艺设计制定零件的成组加工工艺。
(3)设计成组工艺装备,如成组夹具、成组刀具、成组量具。
(4)设计成组工艺装备,如成组夹具、成组刀具、成组量具。
(5)建设成组加工生产线,设计成组输送装置、成组装卸装置、仓库等。
2)成组技术的生产组织形式
成组技术的生产组织形式基本上可以分为三类。
(1)独立成组加工机床或成组加工的柔性制造单元主要用于形状简单、相似性大的零件,可以在一台机床上完成。
(2)成组加工与通用加工的混合生产线主要用于零件复杂、相似性小,需要多台机床完成全部工序的情况。能成组加工的用成组加工机床加工,不能成组加工的用普通机床甚至专用机床加工,形成混合生产线(段)。
(3)成组加工生产线或成组加工的柔性制造系统这是成组加工的最高组织形式,零件的所有工序都是成组加工的。
3.零件分类和编码系统
(1)零件分类编码系统的概念和功能。零件的分类编码是用数字描述零件的几何形状、尺寸和工艺特征,即零件特征的数字化。
在成组技术中,零件分类编码系统的作用不是完整地描述零件的特征,而是对零件进行分类分组,形成零件族进行成组加工。因此,只要零件分类编码系统中的信息能够满足描述零件的成组分类的需要,就不可能从零件分类编码中反推出零件的完整形状、尺寸和公差。
(2)零件分类编码系统要描述的零件特征及其提取。零件分类是根据零件的特性,一般可分为三个方面:
(1)结构特征、几何形状、尺寸、结构功能、毛坯类型等。
(2)工艺特点、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、机床类型。
(3)生产组织和计划特性、加工批量、制造资源、跨车间、工段的工艺路线、厂际协作等。
(3)零件分类和编码系统的结构。零件的特征用相应的符号来表示,在分类编码体系中可以用相应的链接来描述。零件的分类编码体系按分类环节的多少可分为多级和单级两类,目前多级分类编码体系应用广泛,每一级都由多个分类环节来描述。
零件的编码是一种数学描述,每个零件都有一个识别码,识别码就是零件的零件号或图号。为了区分,零件的识别码是唯一的,不能重复。在零件的分类编码中,有分类编码,是成组技术实施时提出的,可以重复。同一个分类代码的零件表明它们是相似的,可以归为一类,即零件族(组)。
①整体结构。零件分类编码系统大多采用表格形式,由水平分类和垂直分类两部分组成。
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。它的位数在4到80之间,常用的数字是9到21。码位数越多,可以描述的内容越详细,但结构越复杂。
纵向分类环节称为码域或码值,主要用于描述宏观信息中的层次性和更细致的结构信息。一般为10位,用0到9的数字表示,具体位数视需要而定。
4、团体流程设计
成组工艺设计是基于零件的分类和分组,基本有四种方法。
(1)典型零件加工方法。在一个零件族(组)中,选取能包含该组零件所有表面元素的零件之一作为该族(组)的代表零件,称为典型零件或样本,制定典型零件的工艺流程,即该零件族(组)的成组工艺流程,然后由成组工艺流程通过删除等处理生成该族(组)各零件的具体工艺流程。
(2)复合材料零件技术。复合零件法的思想是根据每个族(组)设计能代表族(组)特征的复合零件,制定复合零件的工艺流程,即族(组)的成组工艺流程,然后族(组)的每个零件的具体工艺流程由成组工艺流程通过删除等处理生成。
(3)典型工艺路线法。从零件族(组)中选择一个零件的工艺路线,该工艺路线可以包括所有零件的工艺路线,并将其作为零件组的典型成组工艺。
(4)复合工艺路线法。当无法从零件族(组)中的每个零件直接选择工艺路线来生成包含该组中所有零件的工艺路线时,可以使用复合工艺路线方法。零件分组后,先制定零件族(组)中每个零件的工艺路线,将它们组合起来形成一个假想的工艺路线,这个假想的工艺路线是最复杂、最全面的,包括组内所有零件的工艺路线,即成组工艺路线。
柔性自动化的主要措施和好处,采用柔性自动化,可以提高制造系统的柔性和生产率,获得经济效益。实现这一目标的主要措施如下:
(1)工具和工件的自动传送和供应。
(2)借助计算机,可以实现机床的合理使用和作业调度。
(3)制造过程的计算机监控。
(4)机床和输送系统的预防性维护和检修。通过以上措施,我们可以实现:
1)提高机床利用率;
2)在不停机的情况下改变加工任务;
3)多机护理;
4)人机分离;
5)没人跑夜班。
因此:
①可以根据装配所需的批次进行加工,减少在制品和仓储成本;
(2)缩短生产周期,实现按交货期组织生产;
③充分利用刀具寿命,降低刀具成本;
(4)降低产品成本;
⑤对市场反应迅速。