自动化设备在柔性制造系统中的应用

左薇岳阳职业技术学院

自动化设备在柔性制造系统中的应用

左薇
岳阳职业技术学院

柔性制造系统是一种自动化机械制造系统，将自动化设备应用于柔性制造系统不仅能够提高机械加工效率，而且能够提高机械制造的质量。因此，研究自动化设备在柔性制造系统中的应用有十分重要的意义。

自动化设备；柔性制造系统；机械加工

一、前言

随着机械制造技术与信息技术的持续进步，我国的机械制造行业所使用设备的自动化水平不断提高。自动化设备在机械制造领域的应用，促使了柔性制造系统在机械制造行业中的发展，不仅极大促进了机械制造的效率，也有效的降低了生产成本。现阶段，为在激烈的市场竞争中占据有利地位，世界各发达国家都把提高自动化设备在机械制造业中的应用水平作为重点。针对这样的生产趋势和技术现状，本文将主要讨论自动化设备在柔性制造系统中的应用。

二、柔性制造系统的基本概念和发展概况

柔性制造系统是一种自动化机械制造系统，主要由计算机控制系统、生产原料搬运系统和自动化的机械加工设备组成，具有针对不同机械加工对象的自动适应能力。柔性制造系统主要分为柔性制造单元、柔性制造系统、柔性制造生产线三种类型。柔性制造单元的主要组成部分是若干台数控机床或加工中心，能够针对不同制造对象自动更换刀具和夹具，其设备柔性较高但人员柔性低。柔性制造系统是在柔性制造单元的基础上添加了物料储运装置，整个系统由计算机控制，其设备柔性和物料储运柔性大。柔性制造生产线是由不同功能的专用机床和自动储运装置组成的自动生产线，柔性低的自动生产线适合批量生产，柔性高的自动生产线适合多产品、小批量生产。

英国莫林斯公司的工程师于上世纪六十年代首先提出柔性制造系统（FMS）的概念，使用六台数控机床实现昼夜自动加工。同一年，美国制造了适合少品种、大批量生产的柔性生产线，该生产线由八台加工中心、两台多轴钻床组成。后来，日本、苏联、德国也先后开展了柔性制造系统的研究。70年代后期，日本的FANUC公司研制出柔性制造单元FMC，加工中心和工业机器人是FMC的主要组成部分，能自动装卸和检测工件。80年代，日本的FANUC公司研制出自动化加工和装配车间，由60个FMC和1个立体仓库组成，由24小时持续不间断的机械加工能力。现阶段，柔性制造系统已得到了广泛的应用，国际上制成品的75%以上都是使用柔性制造系统生产的。

三、自动化设备在柔性制造系统中的应用

柔性制造系统中使用的自动化设备分为机械加工设备、物料储存和搬运设备、自动化检测设备等。机械加工自动化设备又可分为数控机床、加工中心、专用机床等多种类型，加工中心多应用于箱体类和板类零件的加工，数控机床多用于轴类和盘类零件的加工。自动搬运系统所使用的自动化设备主要有固定轨道式台车、自动引导台车和工业机器人等，固定轨道台车主要用于按工艺顺序排布的自动化生产车间，自动引导台车比固定轨道台车有更大的灵活性，能自动的搬运物料，定点安装的工业机器人能够在有限范围内为一定数量的机床装卸工件，轨道行走机器人还能够自动完成工件的搬运。

计算机控制设备是柔性制造系统重要的自动化设备，FMS的控制一般采用群控方式的递阶系统。各自动化设备的计算机控制装置是群控系统的第一级，用来控制加工过程。群控计算机是群控系统的第二级，用于接收第三级下达的指令，并传达给第一级的数控装置，同时向第三级报告第一级的工作状态。柔性控制系统的控制计算机是群控系统的第三级，主要用来制定生产计划、管理整个系统的工作状态、处理各种数据。用户根据实际使用要求开发的专用软件是实现柔性制造功能基础，用于控制机械加工设备、物料储运系统、检测系统，管理调度、质量、库存、工装，处理各种数据。

四、柔性制造系统中自动化设备的发展趋势

无人搬运车（简称AGV）是柔性制造系统物料储运装置的重要组成部分，在整个产品的制造过程中起着关键作用。国内的AGV普遍采用单片机、可编程逻辑控制器、工控机等作为控制核心，这类控制系统的扩展能力不好，难以实现复杂的控制算法，工控机还有发热严重、工作稳定性差的特点，针对这样的技术现状，面向柔性制造系统的AGV控制器正向着工作稳定、扩展能力好、配置灵活的方向发展，使AGV有路径规划、导航、定位、壁障等功能。随着人工成本的不断提高，发展全自动、多应用场合、软件实时性好、硬件可靠性高的AGV将是进一步研究的重点。

机械加工设备是柔性制造系统中重要的自动化设备，在机械制造过程中起着核心作用。随着信息技术的发展，数控机床已进入了数字化制造时代，目前数控机床复合了越来越多的功能，具备自动调整干涉等智能功能，正向着高速、智能、精密、复合、绿色的方向发展。加工中心在数控机床的基础上增加了刀库，刀库中有刀具，可在加工过程中自动更换加工刀具，主要分为立式加工中心和卧式加工中心两种类型，多功能、高精度是加工中心的发展方向。

自动化检测设备对保证柔性制造系统的加工精度和安全运行起着至关重要的作用。柔性制造系统中常用的自动化检测设备由超声波检测设备、光学检测设备和各种其他类型的传感器等，在柔性制造系统中起着尺寸、外观等方面检测的作用。柔性制造系统中的自动化检测设备正向着多类型、高精度、高可靠性的方向发展。

五、结论与展望

综上所述，自动化设备在柔性制造系统中的应用有助于提高机械加工的精度和产品质量。本文在概述了柔性制造系统、自动化设备的基本概念、发展概况、自动化设备在柔性制造系统中应用，最后简要介绍了柔性制造系统中自动化设备的发展趋势，对自动化设备在柔性制造中的进一步普及能起到一定的促进作用。

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左薇（1984-），女，仡佬，贵州遵义人，学历：学士学历，讲师职称。