課程設計-ca6140車床齒輪工藝規程與夾具設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 人所從事的工作主要包括以下幾項 : ? 修理和維護設備 ? 工具更換和安裝 ? 裝載和卸貨系統 ? 數據輸入 ? 部分計劃變更 ? 計劃的實施 柔性制造 系統的設備 , 像所有的制造業的設備一樣 ,也一定能被檢測出嚴重的故障 , 和被破壞。當有問題被發現的時候 ,一個人修理時必須認清楚它的來源，并且能夠制定解決問題的措施。 人也可以根據那些制定的措施來維修那些發生故障的設備。 即使是所有的系統都能正常的運作 ,也必須進行周期的維護工作。 操作員應也能夠調整機器和工具 , 并且給工作系統配置必需品。 增加工具能提高 FMS的能力 , 但是不能除去人在工具變更中的作用。 FMS的裝載和卸貨是相同的。 一但原材料已經被載入自動化物料運儲系統 ,它將以被規定的方式由系統控制運動。 但是 ,在完成的產品卸貨之前進行新材料的的載入。 人和那些計算機的也是相互作用的，人必須通過計算機來控制 FMS 的程序。當再重新配置 FMS， 生產另外類型的零件的時候 , 他們也必須改變原來的程序。人在 FMS 中扮演著小而且重要的角色，但是這個角色在關鍵時候仍然是十分重要的。 在 FMS 的所有控制系統都是由計算機提供。 個別的機床在 FMS 里面被 CNC 控制。 全部的系統被 DNC 控制。自動化物料運儲系統就象數據收集、系統監聽、工具控制和交通控制的其他功能一樣 ,也是用計算機來控制的 ,人 / 計算機的相互作用這就是 FMS 的柔性。 一、 柔性制造業的發展歷史 柔性制造業最初是有英國的莫林公司在 1960 年提出的 , 24小時無人值守自動運行 。 這個 24小時的無人值守的系統就是真正的 FMS 。但是 ,由于自動化，集成化和計算機控制技術仍未發展到可以能夠支撐系統 , 所以它一開始就有很多局限性。 首先 FMS 是在支撐系統發展完善的時間之前發展的。它發展到最后被丟棄也是再所難免的。 在 1960年到 1970年間，柔性制造業的概念還只是存在與一些大學里。 然而，在 1970年后期和 1980年早期由于復雜的 計算機控制技術的出現，柔性制造業發展迅速的概念。 在美國柔性制造業主要使用者在汽車，卡車和發動機的制造業中。 二、柔性制造業的原理 在生產制造過程中制造的生產率和柔性之間總是存在著一定的不協調的關系。 一方面是生產線中有很高的生產率 , 但是柔性非常低。另一方面是獨立的 CNC 雖然生產率低，但是能提供最大的柔性 , 但是有能力的機器。 在這兩方面之間是柔性制造業發展最合適的方面。當仍然維持柔性制造的情況下，能夠制造出在保持較高生產率，在以上兩方面總折中的制造系統制造嗎？ 生產線能夠以高的生產率生產大量的零件。 這種生產需要采取很多的裝備 , 但是可以把這些大量的設備的相同的部分關掉。 它的主要缺點就是在任何一個部份中，哪怕甚至十分小的設計的變化也能夠引起整個的生產線的停工或者是重新再配置。 這樣的生產線最主要的弱點就是在沒有寶貴的時間進行重新配置的情況下，不能夠生產制造同一部機械的各個不同的部份的零件。 傳統地 CNC機床已經開始用來生產那些在設計中微不足道的各種不同的的部份零件。因為這些設備可能被很快地就被重新調整、規劃，以適應較小的或是甚至更主要的設計的改變 , 所以這些機床對這一個目的是十分理想的。 但是，這些機車設備不能夠獨立地或以較高的生產率來生產體積大零件。 FMS能夠生產體積大的和生產率高而優越于獨立的 CNC機床。 雖然這些機床和柔性十分不相配，但是它們也是閉合的。對于柔性制造系統特別地重要的、大概是最集中的能力就是在現在的生產制造形式下，能夠以很高的生產率、很大的柔性，為了生產另外的零件或產品快速地重新配置生產設備。柔性制造業就填充這一持續很久的制造業的空缺。 柔性制造業憑借自己的特有的能力，給生產者帶來了很多的便利 : ? 柔性可以加工一系列的零件 ? 加工零件的任意性 ? 同時制造不同的零件 ? 減 少裝備時間和調試時間 ? 高效率地應用機床 ? 減少直接的和間接的勞動成本 ? 能夠對不同的材料進行識別處理 ? 如果一部機床損壞，不影響零件的制造 三、柔性制造系統組成 FMS 主要有四個部分來組成 : ? 機床工具 ? 控制系統 ? 材料處理系統 ? 操作人員 一個柔性制造系統和任何其他的制造業的系統一樣，使用的是同一類型的機床工具 ,它們是自動化或用手操作的，用工具工作。這些機床包括車床，磨床，鉆床 , 鋸床 , 等。 在 FMS 中所使用的機床的類型實際上是靠這些機床各自的用途來設 定的，一些 FMS 需要被設計成符合定義明確要求的特性。在這些情況下，包括在系統中的機床的操作計劃都是必須的。 一個這樣的系統就是一個能夠很好提供服務的系統。 在一個車間的配置設定中 ,真實的請求不能被及時地識別任何其他的設定，或一定必然要有很高的可靠性、可能性 , 機器系統會至少能夠包含標準的制造業的操作。這樣的系統就是一個用途一般的系統。 控制系統是為 FMS的其它系統提供了許多的不同控制功能 : ? 規劃零件的運儲和分配 ? 控制和監聽工作流程 ? 控制加工過程 ? 系統 /工具控制 /監聽 在 FMS的控制系統中運行的計算機控制區域能夠對任何一個 FMS的部分的所有的活動進行控制和檢測。 FMS 控制軟件是相當復雜和煩瑣的，因為它必須同時地執行許多不同的任務。不管曾經在這一區域中實行的什么樣的研究 ,都沒有和FMS軟件一樣的設計方案功能和結構。 調度程序功能包括計劃該如何生成 FMS的命令通用的容量 ,考慮機床工具的現在工作狀態，工作進程 ,工作工具 ,工作夾具 ,等等。 行程能夠自動地安排，也可能在一個操作員的協助下進行工作。 也有很多 FMS的控制系統是聯合自動機械和手工操作員操作的 。發送功能包括實行程序調度和協調車間內各部分的動作，也就是說 , 能夠決定何時何地傳送一個貨盤 , 什么時候該開始在在加工中心中處理 , 等等。 監視器的功能與監聽工作進展 , 機器狀態 , 警報信息等等 , 有關系 ,而且能夠給調度進程和發送者提供輸入所產生各種不同的制造報告和警報信息。系統里面處理部份原料的運輸由一個傳送控制模塊來管理。 用多點控制的運輸工具由一個 AGV 系統控制 ,控制邏輯就變的相當地復雜，并成為 FMS控制軟件的一個十分重要的部份。當在載入區域的部分為它收集做好準備時， 在一個終端機中的一個裝 載 / 卸載模塊能夠在載入區域分別告知操作者進入到系統，并且使他或她能夠更新控制系統的狀態。一個儲存控制模塊能夠中保留一個部份被儲存的帳戶在 AS/RS 中的精確位置。 工具管理模塊維持所有的有關工具的賬戶數據的并保持工具在 FMS中的真實的位置。工具管理模塊能夠管理遠遠勝過正常的數目，而且此外，模塊還能控制工具的準備和流程。 DNC 功能是在生產車間中為 FMS控制程序和工作機床和各種裝置之間提供接口技術。對 FMS來說， 生產車間的裝備中 DNC功能和作用是很重要的 。 一個功能齊全的 DNC通過通信的條款能夠控制在 遠處的機械的請求。關于以前的 DNC 討論的片段 ) 事實上有很多機器工具的制造商已經發展了專有的通信條款， 這些條款是很復雜的，因為在 FMS中包含中很多設備的的發展和集成。 除此之外，那些多設 備的物理的集成實際上是十分困難的；舉例來說，在托盤中各種各樣的裝載 / 卸載的機械裝置都是應用很復雜的機械工具，它們來自各種不同的生產廠商。因此，僅僅可取的方法就是從主要的機械工具制造商中購買一個比較接近用具的關鍵系統，工具購買實現 FMS 的唯一適當的方式要購買來自主要的工作母機制造業者之一的一個關鍵系統。這個系統必須是 可靠的和能很好地進行測試，并且應該由多個廠商負責幫助這個系統進行故障的處理。 自動化的物料運儲系統的是一個的能夠協助獨立的 CNC 機床形成一組，并加入到全面的 FMS 之內的基本的成分。系統必須能讓那些安裝在托盤上的工件從一個工作站移動到另外一個工作站上。當工件等待著去一個指定的工作站被處理的時候，這個系統必須盡可能地給它提供適當的位置。 物料運儲系統必須能夠卸載在工作站上的工件，并且能夠裝載另外一個運輸到下一個工作站上的零件。它還必須能夠適應計算機的控制，并且完全地與柔性制造系統中的其 他的成分相容。最后， 在 FMS中物料運儲系統必須能夠承受車間的嚴格環境。 一些 FMSs 配置的自動化引導小車 (AGVs)，如物料運儲就是一個重要的方法。 在 FMS中自動儲存和取回系統 (AS/RS) 常常集合在一起的。 這使系統能在無人操縱的情況下正常地運行，降低了勞動強度。在白天班將那些未加工的零件固定在貨盤中，載入系統并且儲存的 AS/RS中，等待著機器可能的需要時的命令。當工序完成的時候 , 運輸機就把零件運回到 AS/RS，在 AS/RS里等待下一個工序或者被從 FMS 被卸載， FMSs 的完全無人值守的 操作非常少見的；在大部份的情形下一或較多的操作員將會總是不在長場的 , 他們很少在重要的情形下干涉系統，(這個被計算機控制系統正常地自動地工作 ) ，但是系統能夠糾正那些較小的錯誤，并且能讓系統高的效率運行。 4. 人類的操作員 FMS 的最后成分是人的成分。 雖然柔性制造的觀念是盡量減少制造過程中人的參與次數 ,但是它還不能完全不用人參與。而且 ,人在柔性制造業中所扮演的角色仍然是十分重要的。包括規劃 ,操作 ,監聽 ,控制 ,和維護系統。 制造控制階層的性質 當描述和討論制造控制和在先進制造系統自動化工 廠中應用 FMS 和 CIM( 計算機整合的制造業 ) 技術的時候，它對于安排許多計劃和在透視階層的控制活動是很方便的 ,全部的策略計劃在頂部，和制造程序的操作控制在底部。 那兩個最重要的組織， NBS( 國家標準局 )現在被叫做 NIST( 國家標準和技術的學會 ) ，美國的 (NBS模型 ) 和 ISO( 國際的標準化組織 ),提議為先進的制造系統的控制水平的定義了一個國際的標準 ( ISO 模型 )。 NBS模型識別五個層次，即工廠層，車間層，單元層、工作站和設備層。 ISO 模型增加了一層，在它的模型中包括 六個層次，即企業，工廠層 /制造廠，部分層 /區域，車間層，工作站，設備層。這些階層的模型在計劃和執行計算機集成制造系統中主要地被當作叁考的框架使用，但是他們也是可適用于討論生產計劃和大概的控制活動。 這對討論制造業的控制水平的定義是有關系的，因為在文學和商業產品的描述中常常會用到一些自動化工廠的專業術語。不同的級的典型的工作和職務在如下列各項 : 1)企業控制包括全部的企業的戰略計劃。 這是產品的需求計劃，市場策略 , 和區分企業內部的各分區的工作。 制造業控制被運用在企業的標準，就是負責 的完成企業的使命 。 這 些年來規劃的水平在應用中得到了衡量，并沒有常常發生變化。 2)設備控制負責實現企業策略。 它在制造設備控制和運行方面有這樣的功能例如加工制造和產品工程學，數據管理和其他的長期活動。 3)區域控制負責在車間內的資源配置和制造的協調。 這一個典型的操作控制水平能夠在好幾個天或數個星期維持同一個狀態。 這一個層也經常被稱為命 車間層 ， “ 車間控制層 ” 術語包括區域控制和下一層的控制，在美國的著作中，車間控制經常被稱為 制造活動控制 ,在 柔性制造系統中 FMS控制軟件將會對區域實行控制。 4)單元控制負責在 制造單元里工作站間的作業調度。這包括資源分配 , 作業指令的發放，工作路線的確定 ,分配給個別的工作站 , 對工作和工作站的工作情況的監聽。 5)工作站控制負責協調工作站上被實行運行分配到工作站的一個工作 ,這一個功能操作可以在幾秒到幾小時的時間內完成 6)設備層是在一部機器上執行具體的工作。 在一個工作機床上，這一層的特點是局部地的控制機床的主軸速度 , 冷卻等等。 附錄 2外文文獻 Flexible Manufacturing System As an introduction to the subsequent discussions of production system and advanced manufacturing technologies it is useful to present a definition of the term manufacturing system .A manufacturing system can be defined as a series of valueadding manufacturing processes converting the raw materials into more useful forms and eventually finished products. In the modern manufacturing