柔性制造系统的构成及优势

1.FMS的加工系统

加工系统是FMS最基本的组成部分，一般由两台以上的数控机床、加工中心或其他加工设备（如测量机、清洗机、动平衡机和各种特种加工设备等）以及夹具、托盘和自动上下料机构等机床附件组成。它能以任意顺序自动加工各种工件，并能自动地更换工件和刀具。

在FMS上加工的零件可分为棱体类和回转体两大类。棱体类零件（如箱体、框架）一般选择卧式、立式或立卧两用的数控加工中心机床，工件经一次装夹后，就能自动完成铣削、镗削、钻孔、铰孔等多种工序的加工。将具有加工轴类和盘类工件能力的车削加工中心组合起来，便可构成一个加工回转体零件的FMS。

托盘是FMS中工件和夹具的承载体，是连接FMS加工设备和物料运送系统的桥梁，同时还是工件的暂时存储器，如系统阻塞时，还可起到缓冲作用。常用托盘交换器有往复式托盘交换器（见图7-4）和回转式托盘交换器（见图7-5）两种形式。

往复式托盘交换器由一个托盘库和一个托盘交换器组成，托盘库可存放5个托盘。机床加工完毕后，工作台先横向移动到卸料位置，将装有加工好工件的托盘移至托盘库的空位上，然后工作台再横移到装料位置，托盘交换器将待加工工件移至工作台上。这种交换器允许在机床前形成一个小小的待加工零件队列，起小型中间储料库的作用，以补偿随机生产和非同步生产的节拍差异。

图7-4　往复式托盘交换器

1—加工中心；2—工作台；3—托盘库；4—托盘

回转式托盘交换器与分度工作台类似，有多工位形式。图7-5（a）所示是两工位回转托盘交换器，供托盘移动和导向的是两条平行的导轨，液压驱动托盘的移动和交换器的回转。该托盘交换器有两个工作位置，机床加工完毕后，交换器从机床工作台上移出装有加工好零件的托盘，然后旋转180°，将装有待加工零件的托盘再送到机床的加工位置。图7-5（b）所示为具有一个装卸工位和一个交换工位的八工位回转托盘库。

图7-5　回转式托盘交换器(www.xing528.com)

（a）两工位回转托盘交换器；（b）八工位回转托盘库

2.FMS的物料输送与储存系统

在FMS中，工件、工具流统称为物流，物流系统也称为物料储运系统。一个自动化的物料系统通常由输送设备、储存设备和辅助设备组成，包括传送带、小车、机器人、托盘站、立体仓库、刀具库、托盘交换装置等，能对刀具、夹具、托盘和工件进行自动装卸、运输和储存。

有轨运输车（Rail Guided Vehicle，RGV）是一种在轨道上行走的运输小车。它可按指令自动运行到指定的工位（如加工工位、装卸工位、清洗站或立体仓库等工位），自动存取工件。常用的RGV有两种，一种是链索牵引小车，这种小车的底盘前后各装一个导向销，地面上布设一组固定路线的沟槽，导向销嵌入沟槽内，使小车行走时沿着沟槽移动；另一种是电动机牵引的在导轨上行走的小车。

无轨运输车（Automatic Guided Vehicle，AGV）即自动导向小车，如图7-6所示。AGV的主体是无人驾驶小车，小车的上部为一平台，平台上装备有托盘交换器，托盘上夹持着夹具和工件，小车的开/停、行走和导向均由计算机控制，小车两端装有现代刹车缓冲器，以防意外。AGV具有较高的柔性，即只要改变导向程序，就可以方便地改变、修改和扩充AGV的运输路线，并可实时地对AGV进行监视和控制。AGV安全可靠、维护方便，一般一次充电可工作8h以上。

图7-6　无轨运输车

3.FMS的刀具管理系统

刀具管理系统的功能是：负责刀具的运输、存储和管理，适时地向加工单元提供所需的刀具；监控管理刀具的使用，以及取走已报废或寿命已耗尽的刀具；在保证正常生产的同时，最大限度地降低刀具的成本。典型的FMS的刀具管理系统通常由刀库系统、刀具预调站、刀具交换装置以及管理控制刀具流的计算机组成。

由于柔性制造系统实现了集中控制和实时在线控制，缩短了生产周期，解决了多品种、中/小批量零件的生产效率和系统柔性间的矛盾，并具有较低的生产成本，因此发展很快。