吳興福

摘 要：本文通過分析柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及其給企業(yè)帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益，將該技術(shù)引入到模具加工企業(yè)中，詳細(xì)分析了模具企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)和設(shè)備進(jìn)行柔性化改造的可行性，設(shè)計(jì)了能適應(yīng)模具零件加工的柔性制造系統(tǒng)，并詳細(xì)闡述了該技術(shù)在模具企業(yè)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：柔性制造系統(tǒng) 產(chǎn)品質(zhì)量 自動(dòng)化

自1967年英國研制出世界第一條FMS以后，其優(yōu)越性為世界所矚目，進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代的機(jī)械制造裝備也發(fā)生了巨大的變化，對(duì)生產(chǎn)周期短、品種多、批量小的產(chǎn)品的加工需求越來越多。

模具工業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的基礎(chǔ)裝備。然而模具加工工藝復(fù)雜，并且使用的設(shè)備也非常多，產(chǎn)品品種繁多，交貨期短，屬于小批量加工生產(chǎn)，并且過度依賴熟練模具工，對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求較高。模具企業(yè)要想改革，就必須改變?cè)械?、固定的制造模式，尋求新的制造技術(shù)來滿足市場(chǎng)需求。

以機(jī)器人制造單元為代表的柔性制造技術(shù)，在模具企業(yè)中進(jìn)行推廣和應(yīng)用，可以大大提高模具的生產(chǎn)效率，滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化、模具小批量的生產(chǎn)需求，對(duì)提高模具企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

一、柔性制造系統(tǒng)的分類

1.柔性制造單元FMC（Flexible Manufacturing Cell）

FMC主要是NC機(jī)床（一般為加工中心），可以運(yùn)行數(shù)小時(shí)無人看管，它是柔性制造的基本單元，多個(gè)FMC可以組成FMS。由于FMC規(guī)模小，建造成本低，建造周期短，見效快，適用于廣大的小企業(yè)，通過更換不同的夾具與刀具，以適應(yīng)不同形狀產(chǎn)品的加工。

2.柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacuring System）

多個(gè)柔性制造單元就可以構(gòu)建一個(gè)柔性制造系統(tǒng)，同時(shí)再配套相應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人、輸送鏈進(jìn)行物料的運(yùn)輸，在計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的控制下就可以進(jìn)行多樣化的產(chǎn)品加工。

3.柔性制造工廠FMF（Flexible Manufacuring Factory）

柔性制造工廠主要利用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，將生產(chǎn)過程從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、管理、倉庫保管等有機(jī)地組合成一個(gè)整體。該工廠可以實(shí)現(xiàn)無紙化和高度的無人化，全部由機(jī)器人來完成，可以大大提高生產(chǎn)效率。

通過可以加工的產(chǎn)品品種和產(chǎn)品批量，對(duì)以上三種柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示。

圖1 柔性制造系統(tǒng)分類及對(duì)比

二、模具行業(yè)柔性制造系統(tǒng)及其組成

目前通用的模具零件的數(shù)控加工主要由加工中心、模具精雕機(jī)、線切割機(jī)床、電火花成型機(jī)、車銑復(fù)合中心、磨床、工具銑床等機(jī)床來完成，在使用的過程中存在的主要問題有以下幾點(diǎn)。

1.人工裝夾問題

目前的主要裝夾方式有平口鉗、專用夾具、三爪卡盤、通用組合夾具等，效率低，裝夾的過程中設(shè)備是空閑的，并且人工裝夾穩(wěn)定性差。

2.人工對(duì)刀問題

目前的主要對(duì)刀方式有光電尋邊器對(duì)刀、銑刀試切削對(duì)刀、光學(xué)對(duì)刀儀等，需要有經(jīng)驗(yàn)的操作人員才能精確對(duì)刀，浪費(fèi)時(shí)間。

3.人工檢測(cè)問題

目前的主要檢測(cè)方式有游標(biāo)卡尺、千分尺、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，耗費(fèi)時(shí)間、易出現(xiàn)誤差、工件合格率不高、浪費(fèi)材料。

可以通過對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，加裝具有統(tǒng)一接口的模塊化夾具，完成相應(yīng)模塊的柔性加工，工件安裝在專用的虎鉗上，定位靠其背部的定位槽完成，夾緊由拉釘和鋼球?qū)崿F(xiàn)，整個(gè)加工過程只需一次裝夾即可，減少了重復(fù)裝夾帶來的誤差，并且可以在加工過程中，連同夾具到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上在線測(cè)量，實(shí)時(shí)的調(diào)整加工的吃刀量，保證工件一次加工到位，如圖2所示。

圖2 柔性制造系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的各部分功能分析并進(jìn)行改造，經(jīng)過設(shè)計(jì)整合后重新布局的車間規(guī)劃圖如圖3所示。

圖3 柔性制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布局

該柔性制造系統(tǒng)在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加了工業(yè)機(jī)器人、物料輸送鏈、清洗站等，主要由以下幾部分組成。

（1）加工系統(tǒng)。主要由加工中心、模具精雕機(jī)、線切割機(jī)床、電火花成型機(jī)、車銑復(fù)合中心、磨床等組成。加工中心設(shè)置有接觸傳感器功能，它可改善整個(gè)加工中心功能，如自動(dòng)定心、孔徑自動(dòng)測(cè)量、刀具磨損自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)消除間隙、X、Y、Z基準(zhǔn)面位置自動(dòng)補(bǔ)償，刀具壽命監(jiān)視、自動(dòng)更換設(shè)備用刀具、故障監(jiān)視與診斷、自適應(yīng)控制。

（2）物料運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)物料以及加工刀具的存儲(chǔ)和搬運(yùn)，包括工業(yè)機(jī)器人、橫走式轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手、軌道等構(gòu)成。機(jī)器人工件運(yùn)輸小車與機(jī)器刀具運(yùn)輸小車，具有相同結(jié)構(gòu)，都有電磁導(dǎo)向裝置，具有高柔性，能滿足物流變化。機(jī)器人工件運(yùn)輸小車擔(dān)任機(jī)床與裝卸站之間的托扳交換，以適應(yīng)不同加工的需要。刀具損壞時(shí)，按照緊急刀具更換命令，及時(shí)從刀具室領(lǐng)取新刀具更換。

（3）CAD/CAM系統(tǒng)。其總的功能是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)控制集成化，自動(dòng)處理加工與生產(chǎn)技術(shù)信息，提高生產(chǎn)準(zhǔn)備效率，幫助生產(chǎn)部門有效地選擇NC機(jī)床、設(shè)計(jì)夾具與刀具，制定加工周期，確定加工程序，準(zhǔn)備NC數(shù)據(jù)等。

（4）信息控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)過程中各種信息進(jìn)行合理的調(diào)度、規(guī)劃、分析和管理，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理和反饋，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并適應(yīng)不同批量加工任務(wù)的調(diào)度及優(yōu)化。

（5）產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，再配合條碼掃描器和工件自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等來完成在線的自動(dòng)檢測(cè)。

（6）外部設(shè)備。包括自動(dòng)化立體倉庫、裝卸站、清洗站、刀具室與自動(dòng)排屑系統(tǒng)等。

三、柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展前景

柔性制造系統(tǒng)改變了原有的、固定的、制造模式，基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化地完成工件的加工，并且能夠保證零件的加工精度，并且可以隨時(shí)改變加工工藝，完成不同產(chǎn)品的模具。

（1）提高模具加工的生產(chǎn)效率和模具產(chǎn)品的整體加工質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，及時(shí)保證交貨期，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。

（2）通過改變工裝夾具，走形制造系統(tǒng)可以根據(jù)產(chǎn)品的不同對(duì)工藝路線進(jìn)行調(diào)整，來完成不同的模具，提高了模具企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)力。

（3）大大提高了模具企業(yè)的自動(dòng)化程度和信息化程度，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理和反饋，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并適應(yīng)不同批量加工任務(wù)的調(diào)度及優(yōu)化。

（4）隨著企業(yè)的自動(dòng)化程度和信息化程度的提高，機(jī)床的空閑時(shí)間基本消除，根據(jù)調(diào)度，提高了企業(yè)各種機(jī)床資源的使用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張欣，鄭永康.一種柔性數(shù)控加工系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2013（8）.

[2]段春爭(zhēng)，王殿龍.基于“獨(dú)立制造島”概念的柔性制造實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013（7）.

（作者單位：紹興市技工學(xué)校）endprint

摘 要：本文通過分析柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及其給企業(yè)帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益，將該技術(shù)引入到模具加工企業(yè)中，詳細(xì)分析了模具企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)和設(shè)備進(jìn)行柔性化改造的可行性，設(shè)計(jì)了能適應(yīng)模具零件加工的柔性制造系統(tǒng)，并詳細(xì)闡述了該技術(shù)在模具企業(yè)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：柔性制造系統(tǒng) 產(chǎn)品質(zhì)量 自動(dòng)化

自1967年英國研制出世界第一條FMS以后，其優(yōu)越性為世界所矚目，進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代的機(jī)械制造裝備也發(fā)生了巨大的變化，對(duì)生產(chǎn)周期短、品種多、批量小的產(chǎn)品的加工需求越來越多。

模具工業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的基礎(chǔ)裝備。然而模具加工工藝復(fù)雜，并且使用的設(shè)備也非常多，產(chǎn)品品種繁多，交貨期短，屬于小批量加工生產(chǎn)，并且過度依賴熟練模具工，對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求較高。模具企業(yè)要想改革，就必須改變?cè)械?、固定的制造模式，尋求新的制造技術(shù)來滿足市場(chǎng)需求。

以機(jī)器人制造單元為代表的柔性制造技術(shù)，在模具企業(yè)中進(jìn)行推廣和應(yīng)用，可以大大提高模具的生產(chǎn)效率，滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化、模具小批量的生產(chǎn)需求，對(duì)提高模具企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

一、柔性制造系統(tǒng)的分類

1.柔性制造單元FMC（Flexible Manufacturing Cell）

FMC主要是NC機(jī)床（一般為加工中心），可以運(yùn)行數(shù)小時(shí)無人看管，它是柔性制造的基本單元，多個(gè)FMC可以組成FMS。由于FMC規(guī)模小，建造成本低，建造周期短，見效快，適用于廣大的小企業(yè)，通過更換不同的夾具與刀具，以適應(yīng)不同形狀產(chǎn)品的加工。

2.柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacuring System）

多個(gè)柔性制造單元就可以構(gòu)建一個(gè)柔性制造系統(tǒng)，同時(shí)再配套相應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人、輸送鏈進(jìn)行物料的運(yùn)輸，在計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的控制下就可以進(jìn)行多樣化的產(chǎn)品加工。

3.柔性制造工廠FMF（Flexible Manufacuring Factory）

柔性制造工廠主要利用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，將生產(chǎn)過程從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、管理、倉庫保管等有機(jī)地組合成一個(gè)整體。該工廠可以實(shí)現(xiàn)無紙化和高度的無人化，全部由機(jī)器人來完成，可以大大提高生產(chǎn)效率。

通過可以加工的產(chǎn)品品種和產(chǎn)品批量，對(duì)以上三種柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示。

圖1 柔性制造系統(tǒng)分類及對(duì)比

二、模具行業(yè)柔性制造系統(tǒng)及其組成

目前通用的模具零件的數(shù)控加工主要由加工中心、模具精雕機(jī)、線切割機(jī)床、電火花成型機(jī)、車銑復(fù)合中心、磨床、工具銑床等機(jī)床來完成，在使用的過程中存在的主要問題有以下幾點(diǎn)。

1.人工裝夾問題

目前的主要裝夾方式有平口鉗、專用夾具、三爪卡盤、通用組合夾具等，效率低，裝夾的過程中設(shè)備是空閑的，并且人工裝夾穩(wěn)定性差。

2.人工對(duì)刀問題

目前的主要對(duì)刀方式有光電尋邊器對(duì)刀、銑刀試切削對(duì)刀、光學(xué)對(duì)刀儀等，需要有經(jīng)驗(yàn)的操作人員才能精確對(duì)刀，浪費(fèi)時(shí)間。

3.人工檢測(cè)問題

目前的主要檢測(cè)方式有游標(biāo)卡尺、千分尺、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，耗費(fèi)時(shí)間、易出現(xiàn)誤差、工件合格率不高、浪費(fèi)材料。

可以通過對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，加裝具有統(tǒng)一接口的模塊化夾具，完成相應(yīng)模塊的柔性加工，工件安裝在專用的虎鉗上，定位靠其背部的定位槽完成，夾緊由拉釘和鋼球?qū)崿F(xiàn)，整個(gè)加工過程只需一次裝夾即可，減少了重復(fù)裝夾帶來的誤差，并且可以在加工過程中，連同夾具到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上在線測(cè)量，實(shí)時(shí)的調(diào)整加工的吃刀量，保證工件一次加工到位，如圖2所示。

圖2 柔性制造系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的各部分功能分析并進(jìn)行改造，經(jīng)過設(shè)計(jì)整合后重新布局的車間規(guī)劃圖如圖3所示。

圖3 柔性制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布局

該柔性制造系統(tǒng)在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加了工業(yè)機(jī)器人、物料輸送鏈、清洗站等，主要由以下幾部分組成。

（1）加工系統(tǒng)。主要由加工中心、模具精雕機(jī)、線切割機(jī)床、電火花成型機(jī)、車銑復(fù)合中心、磨床等組成。加工中心設(shè)置有接觸傳感器功能，它可改善整個(gè)加工中心功能，如自動(dòng)定心、孔徑自動(dòng)測(cè)量、刀具磨損自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)消除間隙、X、Y、Z基準(zhǔn)面位置自動(dòng)補(bǔ)償，刀具壽命監(jiān)視、自動(dòng)更換設(shè)備用刀具、故障監(jiān)視與診斷、自適應(yīng)控制。

（2）物料運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)物料以及加工刀具的存儲(chǔ)和搬運(yùn)，包括工業(yè)機(jī)器人、橫走式轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手、軌道等構(gòu)成。機(jī)器人工件運(yùn)輸小車與機(jī)器刀具運(yùn)輸小車，具有相同結(jié)構(gòu)，都有電磁導(dǎo)向裝置，具有高柔性，能滿足物流變化。機(jī)器人工件運(yùn)輸小車擔(dān)任機(jī)床與裝卸站之間的托扳交換，以適應(yīng)不同加工的需要。刀具損壞時(shí)，按照緊急刀具更換命令，及時(shí)從刀具室領(lǐng)取新刀具更換。

（3）CAD/CAM系統(tǒng)。其總的功能是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)控制集成化，自動(dòng)處理加工與生產(chǎn)技術(shù)信息，提高生產(chǎn)準(zhǔn)備效率，幫助生產(chǎn)部門有效地選擇NC機(jī)床、設(shè)計(jì)夾具與刀具，制定加工周期，確定加工程序，準(zhǔn)備NC數(shù)據(jù)等。

（4）信息控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)過程中各種信息進(jìn)行合理的調(diào)度、規(guī)劃、分析和管理，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理和反饋，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并適應(yīng)不同批量加工任務(wù)的調(diào)度及優(yōu)化。

（5）產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，再配合條碼掃描器和工件自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等來完成在線的自動(dòng)檢測(cè)。

（6）外部設(shè)備。包括自動(dòng)化立體倉庫、裝卸站、清洗站、刀具室與自動(dòng)排屑系統(tǒng)等。

三、柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展前景

柔性制造系統(tǒng)改變了原有的、固定的、制造模式，基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化地完成工件的加工，并且能夠保證零件的加工精度，并且可以隨時(shí)改變加工工藝，完成不同產(chǎn)品的模具。

（1）提高模具加工的生產(chǎn)效率和模具產(chǎn)品的整體加工質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，及時(shí)保證交貨期，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。

（2）通過改變工裝夾具，走形制造系統(tǒng)可以根據(jù)產(chǎn)品的不同對(duì)工藝路線進(jìn)行調(diào)整，來完成不同的模具，提高了模具企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)力。

（3）大大提高了模具企業(yè)的自動(dòng)化程度和信息化程度，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理和反饋，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并適應(yīng)不同批量加工任務(wù)的調(diào)度及優(yōu)化。

（4）隨著企業(yè)的自動(dòng)化程度和信息化程度的提高，機(jī)床的空閑時(shí)間基本消除，根據(jù)調(diào)度，提高了企業(yè)各種機(jī)床資源的使用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張欣，鄭永康.一種柔性數(shù)控加工系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2013（8）.

[2]段春爭(zhēng)，王殿龍.基于“獨(dú)立制造島”概念的柔性制造實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013（7）.

（作者單位：紹興市技工學(xué)校）endprint

摘 要：本文通過分析柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及其給企業(yè)帶來的巨大經(jīng)濟(jì)效益，將該技術(shù)引入到模具加工企業(yè)中，詳細(xì)分析了模具企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)和設(shè)備進(jìn)行柔性化改造的可行性，設(shè)計(jì)了能適應(yīng)模具零件加工的柔性制造系統(tǒng)，并詳細(xì)闡述了該技術(shù)在模具企業(yè)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：柔性制造系統(tǒng) 產(chǎn)品質(zhì)量 自動(dòng)化

自1967年英國研制出世界第一條FMS以后，其優(yōu)越性為世界所矚目，進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代的機(jī)械制造裝備也發(fā)生了巨大的變化，對(duì)生產(chǎn)周期短、品種多、批量小的產(chǎn)品的加工需求越來越多。

模具工業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的基礎(chǔ)裝備。然而模具加工工藝復(fù)雜，并且使用的設(shè)備也非常多，產(chǎn)品品種繁多，交貨期短，屬于小批量加工生產(chǎn)，并且過度依賴熟練模具工，對(duì)經(jīng)驗(yàn)要求較高。模具企業(yè)要想改革，就必須改變?cè)械?、固定的制造模式，尋求新的制造技術(shù)來滿足市場(chǎng)需求。

以機(jī)器人制造單元為代表的柔性制造技術(shù)，在模具企業(yè)中進(jìn)行推廣和應(yīng)用，可以大大提高模具的生產(chǎn)效率，滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化、模具小批量的生產(chǎn)需求，對(duì)提高模具企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

一、柔性制造系統(tǒng)的分類

1.柔性制造單元FMC（Flexible Manufacturing Cell）

FMC主要是NC機(jī)床（一般為加工中心），可以運(yùn)行數(shù)小時(shí)無人看管，它是柔性制造的基本單元，多個(gè)FMC可以組成FMS。由于FMC規(guī)模小，建造成本低，建造周期短，見效快，適用于廣大的小企業(yè)，通過更換不同的夾具與刀具，以適應(yīng)不同形狀產(chǎn)品的加工。

2.柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacuring System）

多個(gè)柔性制造單元就可以構(gòu)建一個(gè)柔性制造系統(tǒng)，同時(shí)再配套相應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人、輸送鏈進(jìn)行物料的運(yùn)輸，在計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的控制下就可以進(jìn)行多樣化的產(chǎn)品加工。

3.柔性制造工廠FMF（Flexible Manufacuring Factory）

柔性制造工廠主要利用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，將生產(chǎn)過程從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、管理、倉庫保管等有機(jī)地組合成一個(gè)整體。該工廠可以實(shí)現(xiàn)無紙化和高度的無人化，全部由機(jī)器人來完成，可以大大提高生產(chǎn)效率。

通過可以加工的產(chǎn)品品種和產(chǎn)品批量，對(duì)以上三種柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示。

圖1 柔性制造系統(tǒng)分類及對(duì)比

二、模具行業(yè)柔性制造系統(tǒng)及其組成

目前通用的模具零件的數(shù)控加工主要由加工中心、模具精雕機(jī)、線切割機(jī)床、電火花成型機(jī)、車銑復(fù)合中心、磨床、工具銑床等機(jī)床來完成，在使用的過程中存在的主要問題有以下幾點(diǎn)。

1.人工裝夾問題

目前的主要裝夾方式有平口鉗、專用夾具、三爪卡盤、通用組合夾具等，效率低，裝夾的過程中設(shè)備是空閑的，并且人工裝夾穩(wěn)定性差。

2.人工對(duì)刀問題

目前的主要對(duì)刀方式有光電尋邊器對(duì)刀、銑刀試切削對(duì)刀、光學(xué)對(duì)刀儀等，需要有經(jīng)驗(yàn)的操作人員才能精確對(duì)刀，浪費(fèi)時(shí)間。

3.人工檢測(cè)問題

目前的主要檢測(cè)方式有游標(biāo)卡尺、千分尺、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，耗費(fèi)時(shí)間、易出現(xiàn)誤差、工件合格率不高、浪費(fèi)材料。

可以通過對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，加裝具有統(tǒng)一接口的模塊化夾具，完成相應(yīng)模塊的柔性加工，工件安裝在專用的虎鉗上，定位靠其背部的定位槽完成，夾緊由拉釘和鋼球?qū)崿F(xiàn)，整個(gè)加工過程只需一次裝夾即可，減少了重復(fù)裝夾帶來的誤差，并且可以在加工過程中，連同夾具到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上在線測(cè)量，實(shí)時(shí)的調(diào)整加工的吃刀量，保證工件一次加工到位，如圖2所示。

圖2 柔性制造系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的各部分功能分析并進(jìn)行改造，經(jīng)過設(shè)計(jì)整合后重新布局的車間規(guī)劃圖如圖3所示。

圖3 柔性制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布局

該柔性制造系統(tǒng)在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加了工業(yè)機(jī)器人、物料輸送鏈、清洗站等，主要由以下幾部分組成。

（1）加工系統(tǒng)。主要由加工中心、模具精雕機(jī)、線切割機(jī)床、電火花成型機(jī)、車銑復(fù)合中心、磨床等組成。加工中心設(shè)置有接觸傳感器功能，它可改善整個(gè)加工中心功能，如自動(dòng)定心、孔徑自動(dòng)測(cè)量、刀具磨損自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)消除間隙、X、Y、Z基準(zhǔn)面位置自動(dòng)補(bǔ)償，刀具壽命監(jiān)視、自動(dòng)更換設(shè)備用刀具、故障監(jiān)視與診斷、自適應(yīng)控制。

（2）物料運(yùn)輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)物料以及加工刀具的存儲(chǔ)和搬運(yùn)，包括工業(yè)機(jī)器人、橫走式轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手、軌道等構(gòu)成。機(jī)器人工件運(yùn)輸小車與機(jī)器刀具運(yùn)輸小車，具有相同結(jié)構(gòu)，都有電磁導(dǎo)向裝置，具有高柔性，能滿足物流變化。機(jī)器人工件運(yùn)輸小車擔(dān)任機(jī)床與裝卸站之間的托扳交換，以適應(yīng)不同加工的需要。刀具損壞時(shí)，按照緊急刀具更換命令，及時(shí)從刀具室領(lǐng)取新刀具更換。

（3）CAD/CAM系統(tǒng)。其總的功能是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)控制集成化，自動(dòng)處理加工與生產(chǎn)技術(shù)信息，提高生產(chǎn)準(zhǔn)備效率，幫助生產(chǎn)部門有效地選擇NC機(jī)床、設(shè)計(jì)夾具與刀具，制定加工周期，確定加工程序，準(zhǔn)備NC數(shù)據(jù)等。

（4）信息控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)生產(chǎn)過程中各種信息進(jìn)行合理的調(diào)度、規(guī)劃、分析和管理，并通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理和反饋，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并適應(yīng)不同批量加工任務(wù)的調(diào)度及優(yōu)化。

（5）產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，再配合條碼掃描器和工件自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等來完成在線的自動(dòng)檢測(cè)。

（6）外部設(shè)備。包括自動(dòng)化立體倉庫、裝卸站、清洗站、刀具室與自動(dòng)排屑系統(tǒng)等。

三、柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展前景

柔性制造系統(tǒng)改變了原有的、固定的、制造模式，基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化地完成工件的加工，并且能夠保證零件的加工精度，并且可以隨時(shí)改變加工工藝，完成不同產(chǎn)品的模具。

（1）提高模具加工的生產(chǎn)效率和模具產(chǎn)品的整體加工質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，及時(shí)保證交貨期，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。

（2）通過改變工裝夾具，走形制造系統(tǒng)可以根據(jù)產(chǎn)品的不同對(duì)工藝路線進(jìn)行調(diào)整，來完成不同的模具，提高了模具企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)力。

（3）大大提高了模具企業(yè)的自動(dòng)化程度和信息化程度，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理和反饋，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行并適應(yīng)不同批量加工任務(wù)的調(diào)度及優(yōu)化。

（4）隨著企業(yè)的自動(dòng)化程度和信息化程度的提高，機(jī)床的空閑時(shí)間基本消除，根據(jù)調(diào)度，提高了企業(yè)各種機(jī)床資源的使用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張欣，鄭永康.一種柔性數(shù)控加工系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2013（8）.

[2]段春爭(zhēng)，王殿龍.基于“獨(dú)立制造島”概念的柔性制造實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2013（7）.

（作者單位：紹興市技工學(xué)校）endprint