现代制造技术第8章-典型现代制造系统实例课件.ppt

1、 8.1 成都飞机工业公司成都飞机工业公司CIMS应用实例应用实例第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例 8.2 一汽集团公司一汽集团公司CAD/CAM应用实例应用实例 8.3 德国德国FESTO 公司公司FMS-50应用实例应用实例 第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例 81 成都飞机工业公司成都飞机工业公司CIMS应用实例应用实例811 成都飞机公司成都飞机公司CIMS自动化集成分系统的总体结构自动化集成分系统的总体结构 成都飞机公司成都飞机公司CIMS自动化集成分系统自动化集成分系统（CAC-CIMS/FA）由平行的）由平行的4个柔性加工个柔性加工单元组成，

2、分别称为单元组成，分别称为FDNC1、FDNC2、FMS1和和FMS2 第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例 （1）该系统设置了毛坯、在制品、夹具缓存，物流运该系统设置了毛坯、在制品、夹具缓存，物流运输系统采用人驱动式小车，人工装卸物料，人工控制完成输系统采用人驱动式小车，人工装卸物料，人工控制完成加工、清洗、检验、校形等工序。加工、清洗、检验、校形等工序。（2）10台加工机床及全套辅助设备布置在台加工机床及全套辅助设备布置在450M2生生产面积内。产面积内。（3）零件的加工、清洗、检验、校形全部工序均置于零件的加工、清洗、检验、校形全部工序均置于组合夹具上完成。组合夹具上完成

3、。（4）人驱动式小车采用双工位旋转式转接台进行零件人驱动式小车采用双工位旋转式转接台进行零件与毛坯的交换，用于存取零件与毛坯的交换，用于存取零件/毛坯信息的条形码贴于组毛坯信息的条形码贴于组合夹具的一侧，物料的运输驱动和物料装卸均由人工完成。合夹具的一侧，物料的运输驱动和物料装卸均由人工完成。CFA-FDNC1的工艺特点的工艺特点第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例（5）机床旁边设置的计算机终端用于人工录入机床加机床旁边设置的计算机终端用于人工录入机床加工的状态信息，其控制系统结构如图工的状态信息，其控制系统结构如图8-3所示。所示。（6）机床没有刀具库，机床的换刀由人工进行并

4、由人）机床没有刀具库，机床的换刀由人工进行并由人工操作读入刀具条形码的信息，人工预置刀具寿命、完工操作读入刀具条形码的信息，人工预置刀具寿命、完成文件（报文）在机床与成文件（报文）在机床与DNC计算机之间的双向传输。计算机之间的双向传输。机床具有工件交换工作台，可在人工的控制下完成工件机床具有工件交换工作台，可在人工的控制下完成工件的交换工作。的交换工作。（7）工序的各工位均由人工参与操作和决策，人工反）工序的各工位均由人工参与操作和决策，人工反馈系统状态。馈系统状态。812 CAC-CIMS/FA功能功能第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例CAC-CIMS/FA车间控制器的主

5、要功能如下：（1）基础数据管理功能）基础数据管理功能（2）工艺文件需求计划制订）工艺文件需求计划制订（3）车间生产任务管理）车间生产任务管理（4）资源短缺检查及资源准备计划）资源短缺检查及资源准备计划（5）车间计划管理）车间计划管理（6）生产统计与生产信息查询）生产统计与生产信息查询 第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例CAC-CIMS/FA中FDNC1单元控制器功能（1）单元生产计划调度包括：制订作业计划；调）单元生产计划调度包括：制订作业计划；调整作业计划；下达作业计划；查询作业计划。整作业计划；下达作业计划；查询作业计划。（2）资源计划调度包括：资源需求计划（刀具、）资源

6、计划调度包括：资源需求计划（刀具、量具、物料等）；确定入库信息（刀具、量具、量具、物料等）；确定入库信息（刀具、量具、物料入库及在制品交换）；临时资源需求计划调物料入库及在制品交换）；临时资源需求计划调度；资源需求、入库信息和临时资源查询。度；资源需求、入库信息和临时资源查询。（3）统计生产数据包括：生产进度、旬在制品情）统计生产数据包括：生产进度、旬在制品情况、旬设备工况统计；生产异常情况（设备故障况、旬设备工况统计；生产异常情况（设备故障及排除、超差品处理）统计。及排除、超差品处理）统计。（4）系统维护包括：系统初始化；系统停止运行）系统维护包括：系统初始化；系统停止运行时设备状态的保存；

7、系统数据备份与恢复，数据时设备状态的保存；系统数据备份与恢复，数据删除等。删除等。第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例813 CAC-CIMS/FA实施效果与效益分析实施效果与效益分析本项成果作为本项成果作为CAC-CIMS/FA的一个子系统应用于的一个子系统应用于成飞数控车间的民机转包，军机批生产和型号工程成飞数控车间的民机转包，军机批生产和型号工程零件生产的计划、调度、管理与控制，效果良好。零件生产的计划、调度、管理与控制，效果良好。解决了非一致性硬件、操作系统环境下复杂的异构解决了非一致性硬件、操作系统环境下复杂的异构系统互连问题和系统互连问题和CIMS纵向信息集成问题。

8、提高了纵向信息集成问题。提高了车间的生产控制和管理水平，使底层车间的生产控制和管理水平，使底层FDNC单元实单元实现了制造过程自动化，能够做到零件的无纸加工。现了制造过程自动化，能够做到零件的无纸加工。在提高计划均衡性、按期交货率、设备利用率、增在提高计划均衡性、按期交货率、设备利用率、增加产量、改进产品质量和提高生产率等方面取得显加产量、改进产品质量和提高生产率等方面取得显著效果。著效果。第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例82 一汽集团公司CAD/CAM应用实例821 引言引言为了促使我国汽车工业迅速发展，一汽集团公为了促使我国汽车工业迅速发展，一汽集团公司自司自80年代中

9、期开始从国外引进中、轻、轿各年代中期开始从国外引进中、轻、轿各类车型，并在此基础上进行汽车总体改造和车类车型，并在此基础上进行汽车总体改造和车身造型方面的研究。从轿车身造型方面的研究。从轿车CKD零部件组装到零部件组装到汽车总成与覆盖件国产化是我国当代汽车制造汽车总成与覆盖件国产化是我国当代汽车制造业的一条必经之路。本例阐述在车身模具国产业的一条必经之路。本例阐述在车身模具国产化过程中如何利用化过程中如何利用CAD/CAM技术解决从产品技术解决从产品几何造型到模具数控加工所面临的技术问题。几何造型到模具数控加工所面临的技术问题。第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例822 技术依

10、据及其转化途径技术依据及其转化途径在该产品技术依据转化与二次开发方面拟采取以下途径：（1）参考与前护板有配合关系的其他制件，以便切实）参考与前护板有配合关系的其他制件，以便切实理解前护板的原设计意图，充分发挥计算机图形工作站交理解前护板的原设计意图，充分发挥计算机图形工作站交互式设计的有利条件，拟合产品公差为零的纯理论几何模互式设计的有利条件，拟合产品公差为零的纯理论几何模型，力求科学、严谨、合理。型，力求科学、严谨、合理。（2）综合考虑模具结构设计、冲压工艺设计要求，对）综合考虑模具结构设计、冲压工艺设计要求，对原始几何模型进行适当的表面处理，建立起可替代工艺模原始几何模型进行适当的表面处理

11、，建立起可替代工艺模型的凸、凹模数据模型。型的凸、凹模数据模型。（3）为提高各工序制件的成型精度，保证模具装配质）为提高各工序制件的成型精度，保证模具装配质量，模具制造的几个主要环节均采用量，模具制造的几个主要环节均采用CAD/CAM技术。技术。第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例利用计算机图形工作站进行车身覆盖件产品几何造利用计算机图形工作站进行车身覆盖件产品几何造型的基本要求是型的基本要求是：（1）车身表面型值点采集、输入准确、合理。）车身表面型值点采集、输入准确、合理。（2）线框模型封闭、有界、连贯、曲率变化均匀，）线框模型封闭、有界、连贯、曲率变化均匀，曲线组合或样条光

12、顺。曲线组合或样条光顺。（3）曲面之间有唯一的公共边界，裁剪合理、不失）曲面之间有唯一的公共边界，裁剪合理、不失真，与过度面的调配自然、均匀、连续，整个表面真，与过度面的调配自然、均匀、连续，整个表面模型符合光顺要求。模型符合光顺要求。823 产品几何造型产品几何造型第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例824 车身模具车身模具CAM 1建立凸、凹模数学模型建立凸、凹模数学模型 2生成数控加工文件生成数控加工文件 （1）表面处理）表面处理 （2）加工方式）加工方式 （3）刀具选择）刀具选择 第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例825 CAD/CAM一体化的必要性一

13、体化的必要性利用计算机图形工作站建立产品几何模型，利用计算机图形工作站建立产品几何模型，从理论上可保证模具成形精度和车身装配要从理论上可保证模具成形精度和车身装配要求，并且数据精确、唯一，易于修改、转换、求，并且数据精确、唯一，易于修改、转换、取值，不受环境和时效的影响，存在着明显取值，不受环境和时效的影响，存在着明显的技术优势。由产品的几何模型派生的各工的技术优势。由产品的几何模型派生的各工序模具凸、凹模空间型面可保证制件的一致序模具凸、凹模空间型面可保证制件的一致性、连续性。利用图形工作站编制实型铸造性、连续性。利用图形工作站编制实型铸造模型和模具零件的数控加工程序，可保证铸模型和模具零件

14、的数控加工程序，可保证铸件和模具的成形精度与表面质量。件和模具的成形精度与表面质量。第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例83 德国德国FESTO 公司公司FMS-50应用实例应用实例831 引言引言 柔性制造系统柔性制造系统(FMS)是一套模拟实际工是一套模拟实际工业自动化生产中不同复杂程度控制过程的柔业自动化生产中不同复杂程度控制过程的柔性加工中心性加工中心.FMS能够根据制造任务和生产品种的不同能够根据制造任务和生产品种的不同,迅速进行调整的动化生产线迅速进行调整的动化生产线,实现对生产加工实现对生产加工过程的改变和控制过程的改变和控制,代表了当今现代化企业产代表了当今现代

15、化企业产品开发和集成的先进设计理念。品开发和集成的先进设计理念。第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例832 柔性制造系统柔性制造系统(FMS)的基本组成的基本组成FMS-50 柔性制造系统由传送带连接供料站、检测站、加工站、机械手、装配站、暂存站、产品分拣站组成 FMS-50柔性制造系统柔性制造系统第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例8.3.3 柔性制造系统的主要功能柔性制造系统的主要功能 FMS-50 柔性制造系统涵盖了绝大部分工业生产柔性制造系统涵盖了绝大部分工业生产中所涉及的应用技术中所涉及的应用技术,主要包括工业现场总线技术、主要包括工业现场总线技术、网

16、络通信技术、机械传动与执行机构技术、网络通信技术、机械传动与执行机构技术、PLC。控制技术、电气控制技术、气动技术、电子技术、控制技术、电气控制技术、气动技术、电子技术、组装技术、故障检测与排除技术、光电视觉技术、组装技术、故障检测与排除技术、光电视觉技术、传感器技术、过程控制、组态控制、质量控制等传感器技术、过程控制、组态控制、质量控制等.工工作单元之间具有柔性结合方式作单元之间具有柔性结合方式,可以任意组合可以任意组合,系统系统开放性强开放性强,可以不断地将新技术融入到系统中。可以不断地将新技术融入到系统中。为学为学生提供了一个开放性、创新性实践平台生提供了一个开放性、创新性实践平台,帮助

17、学生从帮助学生从系统整体角度去认识柔性制造系统各组成部分系统整体角度去认识柔性制造系统各组成部分,从而从而掌能及控制原理。掌能及控制原理。第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例8.3.4 FMS-50 柔性制造系统在机电一体化柔性制造系统在机电一体化专业综合训练实践教学中的应用专业综合训练实践教学中的应用专业综合训练目的：专业综合训练目的：（1）柔性制造系统为实验教学提供了良好的现场模）柔性制造系统为实验教学提供了良好的现场模拟环境拟环境.（2）柔性制造系统提高了学生对机电产品的设计柔性制造系统提高了学生对机电产品的设计能力能力.（3）提高了学生的团队精神和合作意识提高了学生的团

18、队精神和合作意识.第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例8.3.4 FMS-50 柔性制造系统在机电一体化柔性制造系统在机电一体化专业综合训练实践教学中的应用专业综合训练实践教学中的应用FMS-50 专业综合训练内容专业综合训练内容 第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例 加工站模拟的是一个磨削工件的过程加工站模拟的是一个磨削工件的过程,利用利用磨削的方法将待加工的工件中间加工出一个可磨削的方法将待加工的工件中间加工出一个可以进行下一步装配的小孔以进行下一步装配的小孔.首先首先,上一个站的提取装置将加工件放到转上一个站的提取装置将加工件放到转盘上盘上,转盘可以转动转

19、盘可以转动,转到磨削位置来进行磨削转到磨削位置来进行磨削加工加工,将加工件的中间磨削出一个合适的小孔将加工件的中间磨削出一个合适的小孔,转到检测装置的下面来检测小孔是否符合标准转到检测装置的下面来检测小孔是否符合标准,然后将这个刚刚加工好的工件转到初始的位置然后将这个刚刚加工好的工件转到初始的位置,由提取站的机械手来提取到小车上由提取站的机械手来提取到小车上,再由小车再由小车来将加工好的工件运送到下一个单元来将加工好的工件运送到下一个单元.第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例 加工站的组成原理加工站的组成原理 加工站主要是由检测装、磨削装置以及转盘来共加工站主要是由检测装、磨削

20、装置以及转盘来共同组成同组成.具体包括以下五个部分具体包括以下五个部分:（1）一个雪花型的转盘。一个雪花型的转盘。（2）五台电机。五台电机。（3）同步带直线驱动单元。同步带直线驱动单元。（4）五个传感器。）五个传感器。（5）一些型材和支架。一些型材和支架。第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例 加工站结构图加工站结构图 系统设计系统设计第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例（1)机械结构设计 加工站的总装建模图加工站的总装建模图 第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例（2)控制系统硬件设计控制系统方框图控制系统方框图第第8章章 典型现代制造系统实例典型现代制造系统实例（3)控制系统软件设计 编写编写PLC 控制控制程序程序PLCS7-300 进行编程控进行编程控制制,控制程序基于控制程序基于西门西门STEP7/WIN32 编程软件编程软件,采用梯采用梯形图方式编程形图方式编程.程程序流程图如图所序流程图如图所示示.