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制造自动化技术

柔性制造系统
它主要由哪些部分组成?柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing System)是由数控加工设备,物料储运装置,计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产的变化迅速进行调整,适用于多品种中、小批量生产。

DNC
DNC即直接数字控制/分布式数字控制,是Direct Numerical Control/Distributed Numerical Control英文一词的缩写。直接数字控制始于60年代,是用一台或几台计算机直接控制若干台数控机床的系统控制方法,又称为群控。当初,DNC主要是为了解决早期数控设备使用纸带输入数控加工程序而带来的故障多等一系列问题和早期数控设备成本高等问题。其零部件加工程序或机床程序存放在公用的存储器中,计算机按照约定及请求,向这些机床分送程序和数据,并能收集、显示或编辑与控制过程有关的数据。此外,系统计算机还具有生产调度、自动编程、程序校验与修正以及系统的自动维护等功能。
70年代以后,随着CNC技术的不断发展,数控系统存贮容量和计算速度的提高,特别是控制计算机成本的大幅度下降,DNC发展为分布式数字控制。分布式数控不但具有直接数字控制的所有功能,而且具有系统信息收集、系统状态监视以及系统控制等功能。其最大的优点在于DNC中的各数控机床具有自治能力。主控计算机一旦出现故障,系统中的各数控机床仍可继续工作,而且投资小、见效快。
80年代以后,随着计算机技术、通讯技术和CIMS技术的发展,DNC的内涵和功能不断扩大。
DNC的基本功能是传送NC程序。随着技术的发展,现代DNC还具有制造数据传送(NC程序上传、NC程序校正文件下传、刀具指令下传、托盘零点值下传、机器人程序下传、工作站操作指令下传等)、状态数据采集(机床状态、刀具信息和托盘信息等)、刀具管理、生产调度、生产监控、单元控制和CAD/CAPP/CAM接口等功能。
DNC与单机数控相比, 增加了控制管理功能。DNC很容易成为FMS或CIMS的组成部分。相对FMS来说,它投资小, 见效快,容易实现。

现场总线
根据美国仪表学会(ISA)SP50委员会定义,现场总线(现场总线)是在制造/过程领域(现场)的主要自动化装置和生产/控制领域的自动化设备之间的一种串行的、数字的数据通信链路。它沟通了生产、过程领域的基本控制设备(即现场级设备)之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设备(即车间级设备)之间的联系。现场级设备指的是最低层次的控制、监测、执行和计算设备,包括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和存储器等各种类型的工业仪表等。生产/过程指的是现场总线标准规定的连续过程控制和离散过程控制两类过程。现场总线在其中的具体任务,简单地说就是采集、传送数据以及调节、干预过程。现场总线可用于以下场合:远程数据采集、监控、工厂自动化、过程控制、数据通讯等。
现场总线的先驱是Honeywell公司在1983年推出的数字信号4~20mA输出的差分信号驱动器,它在输出的4~20mA直流信号上迭加了数字信号,从而使现场装置与控制室控制装置之间的连接由模拟信号过渡到了数字信号。后来有的国家与一些大公司纷纷开始制订自己的标准。到1994年初形成了几种主要的现场总线标准,如:Profibus-德国国家标准、FIP-法国国家标准、ISP-可交互系统机构标准、CANBus-控制局域网标准、ISA-美国仪表学会标准。国际上相继形成了现场总线两大组织--ISP和WorldFIP。

自动化立体仓库
自动化立体仓库是一个将毛坯、半成品、配套件或成品、工具等物料自动存取、自动检索的系统,是物流系统的重要组成部分。
自动化立体仓库主要由库房、堆垛起重机、出入库运输机、控制计算机、状态检测器等部分组成,必要时还配有信息输入设备如条形码扫描器等。
库房由一些货架组成,货架之间留有巷道,巷道的多少视需要而定。一般入库和出库布置在巷道的某一端,有时也由巷道的两端分别入库和出库。每个巷道都有自己专有的堆垛起重机。堆垛机可采用有轨和无轨方式,巷道的长度、货架的高度视厂房高度和需求而定,货架通常由一些尺寸一致的货格组成。进入仓位的零件通常先装入标准的货箱内,然后再将货箱装入仓位的货格中,每个货格存放的零件或货箱的重量一般不宜过重、过大。超重型零件因搬运提升困难,一般不贮存入自动化立体仓库中。
堆垛机是一种安装了起重机的有轨或无轨小车。堆垛机上装有电动机,带动堆垛机移动和托盘的升降,一旦堆垛机找到需要的货位,就可以将零件或货箱自动推入或拉出货架,堆垛机上有检测横向移动和起升高度的传感器,辩认货位的位置和高度,有时还可以阅读货箱内零件的名称以及其他有关零件信息。
自动化立体仓库的含意包括仓库管理自动化和入库、出库的作业自动化。所谓仓库管理自动化,包括对货箱、帐目、货格及其他信息管理的自动化。入库出库的作业自动化,包括货箱零件的自动识别、自动认址、货格状态的自动检测以及堆垛机各种动作的自动控制。这就要求自动化仓库的计算机系统应具备以下主要功能:
(1)信息的输入及预处理包括对货箱条形码的识别,认址检测器、货格状态检测器信息的输入及预处理。
(2)出入库运输机的计算机控制从通讯监控机接受到一批作业命令以后,取出作业命令中的巷道号,完成对这些巷道数据的处理,以便控制分岔点的停止器,最终实现货箱在出入库运输机上的自动分岔。
(3)立体仓库的计算机管理它是自动化立体仓库进行物资管理、帐目管理、货位管理及信息管理的中心。入库时将货箱合理分配到各个巷道作业区;出库时能按“先进先出”的原则,或其他排队原则出库。同时还要定期地或不定期地打印报表。当系统出现故障时,可以通过总控制台的操作按钮进行运行中的动态改帐及信息修正,并判断出发生故障的巷道,及时封锁发生故障的巷道,暂停该巷道的出入库作业等。

快速原型制造技术
它有哪些主要的应用?快速原型(RP——Rapid Prototyping)技术系指根据CAD模型(电子模型)逐层完成实体原型的制造技术。自1987年11月展示了第一台工业化RP设备——Stereo Lithography Apparatus,(SLA)以来,全球范围已有超过30种RP系统,设备年产量超过千台,并且开发出各种相关技术,可以制造任意复杂程度的各种材料的原型和零件。
RP的基本工作过程是:首先由三维CAD软件设计出零件的“电子模型”;然后根据具体工艺要求,沿Z向离散成系列二维层面(即分层,Slicing),获得分层文件;再输入加工参数,生成NC代码,控制快速成型机进行加工,获得与“电子模型”对应的三维实体,即原型。RP是基于离散/堆积成形的数字化制造技术,它集成了激光、计算机、数控、新材料等各种高新技术。通过离散,将复杂的三维形体进行降维;通过堆积使层片结合成复杂的三维实体。RP系统可以分为两大类:基于激光技术(激光立体光刻SL、分层实体制造LOM、激光选择烧结SLS)和基于微滴技术(熔融沉积制造FDM、三维印刷3DP、实体磨削固化SGC、多相喷射沉积MJD、冲击微粒制造BPM等)的RP技术,并朝向两个方向发展:一是工业化大型系统,服务于生产高精度、高性能零件;二是自动化的桌面小型系统,主要用于制造概念原型。

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