自動化設備在柔性制造系統中的應用

左薇岳陽職業技術學院

自動化設備在柔性制造系統中的應用

左薇
岳陽職業技術學院

柔性制造系統是一種自動化機械制造系統，將自動化設備應用于柔性制造系統不僅能夠提高機械加工效率，而且能夠提高機械制造的質量。因此，研究自動化設備在柔性制造系統中的應用有十分重要的意義。

自動化設備；柔性制造系統；機械加工

一、前言

隨著機械制造技術與信息技術的持續進步，我國的機械制造行業所使用設備的自動化水平不斷提高。自動化設備在機械制造領域的應用，促使了柔性制造系統在機械制造行業中的發展，不僅極大促進了機械制造的效率，也有效的降低了生產成本。現階段，為在激烈的市場競爭中占據有利地位，世界各發達國家都把提高自動化設備在機械制造業中的應用水平作為重點。針對這樣的生產趨勢和技術現狀，本文將主要討論自動化設備在柔性制造系統中的應用。

二、柔性制造系統的基本概念和發展概況

柔性制造系統是一種自動化機械制造系統，主要由計算機控制系統、生產原料搬運系統和自動化的機械加工設備組成，具有針對不同機械加工對象的自動適應能力。柔性制造系統主要分為柔性制造單元、柔性制造系統、柔性制造生產線三種類型。柔性制造單元的主要組成部分是若干臺數控機床或加工中心，能夠針對不同制造對象自動更換刀具和夾具，其設備柔性較高但人員柔性低。柔性制造系統是在柔性制造單元的基礎上添加了物料儲運裝置，整個系統由計算機控制，其設備柔性和物料儲運柔性大。柔性制造生產線是由不同功能的專用機床和自動儲運裝置組成的自動生產線，柔性低的自動生產線適合批量生產，柔性高的自動生產線適合多產品、小批量生產。

英國莫林斯公司的工程師于上世紀六十年代首先提出柔性制造系統（FMS）的概念，使用六臺數控機床實現晝夜自動加工。同一年，美國制造了適合少品種、大批量生產的柔性生產線，該生產線由八臺加工中心、兩臺多軸鉆床組成。后來，日本、蘇聯、德國也先后開展了柔性制造系統的研究。70年代后期，日本的FANUC公司研制出柔性制造單元FMC，加工中心和工業機器人是FMC的主要組成部分，能自動裝卸和檢測工件。80年代，日本的FANUC公司研制出自動化加工和裝配車間，由60個FMC和1個立體倉庫組成，由24小時持續不間斷的機械加工能力。現階段，柔性制造系統已得到了廣泛的應用，國際上制成品的75%以上都是使用柔性制造系統生產的。

三、自動化設備在柔性制造系統中的應用

柔性制造系統中使用的自動化設備分為機械加工設備、物料儲存和搬運設備、自動化檢測設備等。機械加工自動化設備又可分為數控機床、加工中心、專用機床等多種類型，加工中心多應用于箱體類和板類零件的加工，數控機床多用于軸類和盤類零件的加工。自動搬運系統所使用的自動化設備主要有固定軌道式臺車、自動引導臺車和工業機器人等，固定軌道臺車主要用于按工藝順序排布的自動化生產車間，自動引導臺車比固定軌道臺車有更大的靈活性，能自動的搬運物料，定點安裝的工業機器人能夠在有限范圍內為一定數量的機床裝卸工件，軌道行走機器人還能夠自動完成工件的搬運。

計算機控制設備是柔性制造系統重要的自動化設備，FMS的控制一般采用群控方式的遞階系統。各自動化設備的計算機控制裝置是群控系統的第一級，用來控制加工過程。群控計算機是群控系統的第二級，用于接收第三級下達的指令，并傳達給第一級的數控裝置，同時向第三級報告第一級的工作狀態。柔性控制系統的控制計算機是群控系統的第三級，主要用來制定生產計劃、管理整個系統的工作狀態、處理各種數據。用戶根據實際使用要求開發的專用軟件是實現柔性制造功能基礎，用于控制機械加工設備、物料儲運系統、檢測系統，管理調度、質量、庫存、工裝，處理各種數據。

四、柔性制造系統中自動化設備的發展趨勢

無人搬運車（簡稱AGV）是柔性制造系統物料儲運裝置的重要組成部分，在整個產品的制造過程中起著關鍵作用。國內的AGV普遍采用單片機、可編程邏輯控制器、工控機等作為控制核心，這類控制系統的擴展能力不好，難以實現復雜的控制算法，工控機還有發熱嚴重、工作穩定性差的特點，針對這樣的技術現狀，面向柔性制造系統的AGV控制器正向著工作穩定、擴展能力好、配置靈活的方向發展，使AGV有路徑規劃、導航、定位、壁障等功能。隨著人工成本的不斷提高，發展全自動、多應用場合、軟件實時性好、硬件可靠性高的AGV將是進一步研究的重點。

機械加工設備是柔性制造系統中重要的自動化設備，在機械制造過程中起著核心作用。隨著信息技術的發展，數控機床已進入了數字化制造時代，目前數控機床復合了越來越多的功能，具備自動調整干涉等智能功能，正向著高速、智能、精密、復合、綠色的方向發展。加工中心在數控機床的基礎上增加了刀庫，刀庫中有刀具，可在加工過程中自動更換加工刀具，主要分為立式加工中心和臥式加工中心兩種類型，多功能、高精度是加工中心的發展方向。

自動化檢測設備對保證柔性制造系統的加工精度和安全運行起著至關重要的作用。柔性制造系統中常用的自動化檢測設備由超聲波檢測設備、光學檢測設備和各種其他類型的傳感器等，在柔性制造系統中起著尺寸、外觀等方面檢測的作用。柔性制造系統中的自動化檢測設備正向著多類型、高精度、高可靠性的方向發展。

五、結論與展望

綜上所述，自動化設備在柔性制造系統中的應用有助于提高機械加工的精度和產品質量。本文在概述了柔性制造系統、自動化設備的基本概念、發展概況、自動化設備在柔性制造系統中應用，最后簡要介紹了柔性制造系統中自動化設備的發展趨勢，對自動化設備在柔性制造中的進一步普及能起到一定的促進作用。

[1]劉全勝.AGV機器人在柔性制造系統中的應用[J].中國制造業信息化,2008,17:74-75+77.

[2]胡彬.面向柔性制造系統的無人搬運車控制器研究[D].上海交通大學,2012.

[3]紀俐,滕云楠,張鐳,陳偉.超聲波檢測技術在柔性制造系統中的應用[J].振動.測試與診斷,2012,S1:5-8+145.

左薇（1984-），女，仡佬，貴州遵義人，學歷：學士學歷，講師職稱。