FMS技术与应用

材料入库和成品出库，无需生产工人辅助，完全由中央计算机室控制，下料线平面示意图如图5-1：

图5-1 板材柔性下料线

板材柔性下料线中板材立体库根据用户需要可设置4-6层，建议布置在厂房两跨间的柱间中，即充分利用生产场地中的起吊盲区，又可通过下料平台实现板材的过跨运输。下料设备根据工艺需求进行选择和增减，传输方式以滚送和吸附为主，生产废料实现自动排放和收集。

4.2发动机柔性加工线

发动机箱体（缸体、缸盖）、曲轴、凸轮轴、连杆等5大件的加工又是发动机制造的核心，选择合适的生产设备是保障产能、质量的关键。刚性自动生产线曾经是发动机厂的具备一定生产规模后的首选，但随着发动机产品更新换代速度加快，刚性生产线已无法满足企业需求，更具适应性的柔性加工线已成为了当今的主流，它不但可以保证生产效率和精度，更在产品更新换代时极大的降低了设备改造投入和缩短调整周期，为企业带来明显的经济效益。

发动机柔性加工线可分为串行柔性线、并行柔性线和专机式柔性线：

1) 串行柔性线。

串行柔性线是将两套配置相同的设备分别进行串联，形成独立的两条线，并联后通过共用的辅机实现串联成整条生产线。

图5-2为年产10万缸盖柔性加工线示意图，可以看到，CNC加工线分为A线和B线，分别由红色和绿色两色圈示，所有加工中心的节拍是一致的。两线并联后再同中间的辅机串联成整条生产线。

图5-2 串行柔性线组成单元

串行柔性线的每台设备的加工工序是由整条生产线的节拍所确定的，如果没有辅机的话，每台设备的设计节拍都是统一的，加工内容必须安排在节拍内完成。为了提高加工中心的利用率，通常在串行柔性线中的加工中心的节拍规划得比系统中的辅机慢一半，而使用复线来补足生产能力。

串行柔性线是比较成熟的工艺规划模式，在国内各大发动机生产厂家应用较多，其主要特点是：

a.零件在生产线中的流向相对比较简单，通常只有A线和B线的区别；零件的差异性较小，便于质量管理和跟踪；

b.由于节拍的延长，CNC加工中心的利用率较高；

c.便于实现手动上下料；

d.在单台CNC加工中心发生故障时还能维持部分生产；

e.如要实现零件追溯，则追溯系统的投入相对较少，追溯方法简单。

2）并行柔性线

并行柔性线如图5-3所示，整条线上大部分机床为加工中心，A工位是3台立式加工中心，B工位是3台卧式加工中心，C工位是2台立式加工中心；整条线的节拍是一定的，同工位的加工中心加工内容一样，节拍也是相同的，但不同工位的加工中心的节拍不一定相同。为了尽可能多的安排加工内容，提高加工中心的利用率，节拍设置应尽量长。

图5-3 并行柔性线组成单元

组成并行柔性线的每台加工中心的加工内容是由实际理想的加工步骤、定位夹紧方式等确定的，组成每道工序的加工中心的节拍并不完全相同。在确定每道工序的加工内容和节拍后，再根据整条生产线节拍的要求确定每道工序需要的加工中心的数量。

并行柔性线的主要特点是：

a.单台CNC设备的故障对系统的开动率影响很小；

b.由于单台设备的节拍不受限制，故加工工艺过程设计相对完美，CNC加工中心的利用率很高，投资相对较少；

c.生产时如果对某机床进行调试，对产量的影响较小；

d.与串行柔性线相比，可以通过增加单台CNC加工中心实现扩能，生产线分期投入的灵活性更大；

e.便于随行托板的使用，进一步增加了生产的柔性，但手动上下料很难实现；

f.零件在生产线中的流向十分复杂，排列组合的可能性很多，零件追溯系统十分复杂，增加了质量管理和跟踪的难度；

3）专机式柔性线

专机式柔性线同加工中心与专机组合而成的刚柔生产线并不是一个概念，专机式柔性线最主要特点是采用的加工中心是专机式加工中心，其构造结合了自动线和加工中心的特点，将机床转化为一个独立的加工单元。消除了专机与加工中心之间的对立，弥补了专机和加工中心之间的鸿沟，是以加工中心和专机的组合形式来加工工件的一种新工艺。专机式加工中心用一个旋转的C轴来装夹工件，夹具与专机线或加工中心的类似。在夹具上的工件可以在X、Y、Z轴间作轴向移动，也可以作旋转。刀具主轴在夹具周围以U型布置，切削时工件向刀具运动。专机式加工中心的轴数比专机要少，使得它更简单、可靠。因为减少了换刀时间，生产能力要比加工中心高。它的初期投资和运转周期都要低一些。其它优点还包括占地面积小，减少库存、安装和公用设施费用和零件输送费用等。

6.FMS的发展方向

FMS技术日趋成熟，有效的解决了企业生产精度低、质量不稳定、技术工人短缺等问题，其自身也加快向企业渗透的速度，摆脱只是单纯的制造系统的定位，与企业管理、生产控制、物流运输实现更好的融合。结合企业需求和技术发展趋势，以下几点将是FMS在制造工程领域的重要发展趋势：，

1) FMC具备投资优势，将迅速发展。因为FMC的投资比FMS少得多而效果相仿，同时国产机床业的发展进一步降低了设备成本，使FMC将被财力有限的中小型企业广泛使用，成为增强企业实力、保证产品质量的关键。FMS在进一步降低设备投资的基础上，得益于输送机构和柔性夹具的发展，不再局限于发动机、汽车配件等少数行业，成为其他行业工厂又一选择。

2）CIMS完善FMS规划设计。尽管FMS本身是把加工、运储、控制、检测等硬件集成在一起，构成一个完整的系统。但对于整个工厂的运行，它还只是一部分，不能同工厂设计研发节奏相匹配，很容易造成资源的浪费。总之，只有站在工厂全面现代化的高度、站在CIMS的高度分析，考虑FMS的各种问题并根据CIMS的总体考虑进行FMS的规划设计，才能充分发挥FMS的作用，使整个工厂获得最大效益，提高它在市场中的竞争能力。

3）子系统进一步提升FMS自动化。刀具管理系统、集中排屑系统、集中冷却液系统是FMS三大子系统，刀具管理系统是实现加工单元内所需刀具的调度、储存和管理，适时地向加工单元提供所需的刀具，同时在线监控刀具状态以实现刀具的及时维护维修或报废，在保证正常生产的同时，最大程度地降低刀具成本。集中排屑系统、集中冷却液系统可以是分开两套系统，也可以使二合一系统，对废屑、乳化液进行集中处理，处理中心可以设在厂房外部，有效的增加厂房生产面积、减少投资成本、改善生产环境、利于日常维护。

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