3677 小型模具柔性制造系統(tǒng)設(shè)計(jì),小型,模具,柔性制造系統(tǒng),設(shè)計(jì) 小型模具柔性制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告一、綜述隨著社會(huì)進(jìn)步和和生活水平的提高，市場(chǎng)更加需要具有特色、符合客戶要求樣式和功能千差萬(wàn)別的個(gè)性化產(chǎn)品。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)迫使傳統(tǒng)的大規(guī)模的生產(chǎn)方式發(fā)生改變，要求對(duì)傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)工藝加以改進(jìn)。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)不能滿足市場(chǎng)對(duì)多品種小批量產(chǎn)品的需求，因此生產(chǎn)制造系統(tǒng)的柔性對(duì)系統(tǒng)的生存越來(lái)越重要。隨著批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個(gè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)的生存能力和競(jìng)爭(zhēng)能力在很大成都上取決于它是否能在很短的開(kāi)發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當(dāng)重要的位置。 “柔性”是相對(duì)于“剛性”而言的，傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線旨在實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是神產(chǎn)率高，由于設(shè)備是固定的，所以設(shè)備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低，但價(jià)格相當(dāng)昂貴，且只能加工一個(gè)或幾個(gè)相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產(chǎn)品，則必須對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行大調(diào)整，重新配置系統(tǒng)內(nèi)各要素，其工作量和經(jīng)費(fèi)投入與構(gòu)造一個(gè)新的生產(chǎn)線往往不相上下，剛性的大批量制造自動(dòng)化生產(chǎn)線只適合生產(chǎn)少數(shù)幾個(gè)品種的產(chǎn)品，難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng) FMS。FMS 目前尚無(wú)統(tǒng)一的定義，一般認(rèn)為柔性制造技術(shù)是一種能迅速相應(yīng)調(diào)整生產(chǎn)品種的制造技術(shù)；柔性制造系統(tǒng)是由若干臺(tái)數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的，并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。一般定義可以用以下三個(gè)方面來(lái)概括:(1)FMS 是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)系統(tǒng);(2)系統(tǒng)采用半獨(dú)立的 NC 機(jī)床;(3)這些機(jī)床通過(guò)物料輸送系統(tǒng)連成一體。FMS 的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。FMS 從 20 世紀(jì) 60 年代誕生至今已有 40 多年的歷史，它從探索階段走向?qū)嵱没蜕唐坊A段，并在 80 年代輝煌一時(shí)，成為機(jī)械制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，美、英、德、日等許多先進(jìn)國(guó)家的企業(yè)爭(zhēng)相創(chuàng)造出自己的 FMS，其中不乏成功的例子。1994 年初，世界各國(guó)已投人運(yùn)行的 FMS 約有 3000 多個(gè)，其中日本擁有 2100 多個(gè)，占世界首位。在現(xiàn)已運(yùn)行的FMS 中,50%FMS 由美國(guó)制造商提供，另外 50%由日本和德國(guó)廠商提供。著名的 FMS 生產(chǎn)廠家有:法那克、日立精機(jī)、豐田公機(jī)、新瀉鐵工、山崎(日本)，公機(jī)、新瀉鐵工、山崎(日本),Ingersoll milling,Sundstung,Bendaw,Kearaey& Trecker,cincinnati Milacron(美國(guó))，Werner & Kolb,Burkhandt&Weber,Huller Hille,Scharman(德國(guó))等。我國(guó)第一套 FMS 于1986 年 10 月在北京機(jī)床研究所投入運(yùn)行，用于加工伺服電機(jī)的零件。許多科研院所和大學(xué)都開(kāi)展 FMS 的研究和開(kāi)發(fā)，成功設(shè)計(jì)制造了許多 FMS 案例。通過(guò)近 40 年的努力和實(shí)踐，F(xiàn)MS 技術(shù)已臻完善，進(jìn)人了實(shí)用化階段，并已形成高科技產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步以及生產(chǎn)組織與管理方式的不斷更換，F(xiàn)MS 作為一種生產(chǎn)手段正在向小型化、單元化、模塊化、集成化方向發(fā)展，單項(xiàng)技術(shù)性能與系統(tǒng)性能不斷提高，重視人的因素，完善適應(yīng)先進(jìn)制造系統(tǒng)的組織管理體系，將人與 FMS 以及非 FMS 生產(chǎn)設(shè)備集成為企業(yè)綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人一技術(shù)一組織的兼容和人機(jī)一體化。應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，如金屬切削 FMS 的批量適應(yīng)范圍和品種適應(yīng)范圍正逐步擴(kuò)大，例如向適合于單件生產(chǎn)的 FMS 擴(kuò)展和向適合于大批量生產(chǎn)的 FMS(即 FML)擴(kuò)展。另一方面，F(xiàn)MS 由最初的金屬切削加工向金屬熱加工、裝配等整個(gè)機(jī)械制造范圍發(fā)展，并迅速向電子、食品、藥品、化工等各行業(yè)滲透。二、研究?jī)?nèi)容這次所要設(shè)計(jì)的小型模具柔性制造系統(tǒng)包括立體倉(cāng)庫(kù)、機(jī)械手搬運(yùn)、多工位加工、多通道環(huán)行線、視覺(jué)檢測(cè)五個(gè)系統(tǒng)單元。在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，我主要負(fù)責(zé) TVT－4000E 立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)單元中巷式起重機(jī)結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)，如何運(yùn)用 PLC 軟件程序使巷式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)貨物在倉(cāng)庫(kù)中的自動(dòng)存取和使自動(dòng)取料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的自動(dòng)存取。了解立體倉(cāng)庫(kù)及自動(dòng)取料機(jī)構(gòu)的工作原理，以及如何使用組態(tài)王軟件編寫程序來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的控制。巷式起重機(jī)由絲杠驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)（5-1-1） 、光杠（5-1-2） 、氣動(dòng)儲(chǔ)取貨物機(jī)構(gòu)（5-1-3） 、X 軸步進(jìn)電機(jī)（5-1-4） 、Ｘ軸光杠（5-1-5） 、Ｚ軸氣缸（5-1-6） 、滾珠絲杠（5-1-7）組成。巷式起重機(jī)(5-1)主要是實(shí)現(xiàn)貨物在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的自動(dòng)存取。見(jiàn)圖 2。(5-1)23(5-14)(5-1)(5-17)6三、實(shí)現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo)1、 運(yùn)用 autoCAD 繪圖軟件繪制巷式起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖一張，PLC 電路控制原理圖一張，圖紙大小分別為 A0 和 A1。2、 用 S7-200 編程軟件設(shè)計(jì) PLC 控制程序，使巷式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)貨物在倉(cāng)庫(kù)中的自動(dòng)存取以及使自動(dòng)取料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的自動(dòng)存取。3、 重點(diǎn)在于運(yùn)用 autoCAD 繪圖軟件繪制結(jié)構(gòu)圖及電路圖，需要熟練掌握此繪圖軟件的使用。4、 難點(diǎn)在于使用 S7-200 編程軟件設(shè)計(jì) PLC 控制程序，此前課設(shè)中曾編寫過(guò)實(shí)現(xiàn)電梯控制的程序，期間發(fā)現(xiàn)了許多難點(diǎn)，這次也要努力克服出現(xiàn)的問(wèn)題。四、對(duì)進(jìn)度的具體安排第一周 接受任務(wù)，查找資料；第二周 調(diào)研、查找資料。設(shè)計(jì)出機(jī)械結(jié)構(gòu)的大致尺寸，準(zhǔn)備寫調(diào)研、開(kāi)題報(bào)告；第三周 調(diào)研、查找資料,。集體討論總體方案。修改方案。翻譯資料準(zhǔn)備寫調(diào)研、開(kāi)題報(bào)告；第四周 翻譯資料, 寫調(diào)研、開(kāi)題報(bào)告，討論方案。開(kāi)題；第五周 畫出傳動(dòng)原理圖，設(shè)計(jì)計(jì)算；第六周 設(shè)計(jì)計(jì)算，機(jī)械設(shè)計(jì)；第七周 機(jī)械設(shè)計(jì)畫機(jī)械圖；第八周 機(jī)械設(shè)計(jì)畫機(jī)械圖；第九周 設(shè)計(jì)電路原理圖；第十周 程序設(shè)計(jì)；第十一周 程序設(shè)計(jì)；第十二周 程序設(shè)計(jì)；第十三周 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；第十四周 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；第十五周 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；第十六周 檢查、修改。編寫、交說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯；第十七周 答辯。五、參考文獻(xiàn)SIEMENS，SIEMENS S7-200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)；PLC 編程及應(yīng)用，廖常初主編，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2007 年 7 月；機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，趙松年等編，上海同濟(jì)大學(xué)出版社，1996 年；機(jī)械工程手冊(cè)，電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)；機(jī)械工程手冊(cè)（第二版）機(jī)械零部件設(shè)計(jì)卷，北京機(jī)械工業(yè)出版社，1996 年 9 月；柔性制造系統(tǒng)說(shuō)明書，天津市源峰科技發(fā)展公司；有關(guān)傳感器說(shuō)明書；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，張建民等編著，北京高等教育出版社，2001 年；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，鄭堤、唐可洪主編，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005 年。指導(dǎo)老師： 年 月 日督導(dǎo)老師： 年 月 日領(lǐng)導(dǎo)小組審查意見(jiàn)：審查人簽字： 年 月 日I摘要柔性制造系統(tǒng)（FMS）是一種形式的柔性自動(dòng)化，把若干個(gè)機(jī)床聯(lián)系在一起的一個(gè)材料處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的所有方面的控制都有一個(gè)中央電腦完成。這一系統(tǒng)減少了安裝或轉(zhuǎn)換時(shí)間和便利的生產(chǎn)小數(shù)目的產(chǎn)品。 轉(zhuǎn)移的重點(diǎn)是從大規(guī)模生產(chǎn)的少數(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為車間作業(yè)的環(huán)境中定制訂單產(chǎn)品。 自動(dòng)化設(shè)計(jì)具備更好的質(zhì)量和調(diào)度能力，使生產(chǎn)線可以快速變化，降低了庫(kù)存和成本。柔性制造系統(tǒng)具有靈活性的特點(diǎn)，他們的裝置控制器和中央控制計(jì)算機(jī)可以復(fù)制出新的零件或改造舊零件。 他們也可以在同一時(shí)間內(nèi)作出多項(xiàng)不同類型的零件。 然而，這種靈活性是有局限性的，以車軸為例，總體目標(biāo)是增加靈活性，因此柔性制造系統(tǒng)相較于從前的制造系統(tǒng)更具有靈活性。總體來(lái)說(shuō)，柔性制造系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：更大的勞動(dòng)生產(chǎn)率：只需要具有專門的教育和技能的較少的工人。更大的機(jī)械效率：產(chǎn)品的生產(chǎn)需要較少的及其樓面面積和空間。質(zhì)量的提高：由于上線測(cè)試，使之能即時(shí)反饋信息和調(diào)整制造過(guò)程。增加了系統(tǒng)的可靠性：智能化，自診斷控制，為確定硬件問(wèn)題減少了時(shí)間。減少了部分庫(kù)存：柔性制造系統(tǒng)的一個(gè)主要特點(diǎn)就是柔性制造能力，在經(jīng)濟(jì)上容納不同的一批大小、甚至下降至運(yùn)行一個(gè)單一的部分。改進(jìn)調(diào)度能力：容許這些快速反應(yīng)的變化，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)度，有能力，以符合剛剛在時(shí)間調(diào)度，并減少前置作業(yè)時(shí)間。 適應(yīng)性的 CAD\CAM 行動(dòng)：數(shù)碼規(guī)格開(kāi)發(fā)的電腦輔助設(shè)計(jì)/電腦輔助制造系統(tǒng)可以作為投入的過(guò)程。作為一個(gè)柔性制造系統(tǒng)，必須具備的關(guān)鍵要素有：計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化材料處理能力，工具處理能力。柔性制造整合了自動(dòng)化制造的概念：計(jì)算機(jī)數(shù)值控制個(gè)別機(jī)床，分布式數(shù)字控制的制造系統(tǒng)，自動(dòng)化物料處理系統(tǒng)，成組技術(shù)。當(dāng)這些自動(dòng)化流程，機(jī)器和觀念聚集在一個(gè)集成的系統(tǒng)，就是所謂的柔性制造系統(tǒng)。在柔性制造系統(tǒng)中，人類和計(jì)算機(jī)發(fā)揮主要作用。關(guān)鍵字：柔性制造系統(tǒng)；靈活性；柔性制造能力；計(jì)算機(jī)控制IIAbstractA flexible manufacturing system (FMS) is a form of flexible automation in which several machine tools are linked together by a material-handling system, and all aspects of the system are controlled by a central computer.Flexible manufacturing systems are flexible in the sense that their device controllers and central control computer can be reprogrammed to make new parts or old parts in new ways. They can also often make a number of different types of parts at the same time. However, this flexibility is limited to a certain family of parts, for example, axles. A general goal for designers is to increase flexibility, and advanced flexible manufacturing systems are more flexible than the earlier ones.This system reduces setup or changeover times and facilitates the production of differentiated products in small numbers. The shift in emphasis is from mass production of a few products to a job-shop environment in which customized orders are manufactured. Automation allows for better quality and scheduling, rapid changes in product lines, and lower inventories and costs.Greater labor productivity. Fewer workers requiring specialized education and skills. Greater machine efficiency. Fewer machines, less floor space and less space for operator movement. Improved quality. Less waste because on-line gauging allows immediate feedback and adjustment of the manufacturing process. Increased system reliability. Intelligent, self-diagnosing controls decrease the time required to identify and correct hardware problems. Reduced parts inventories. A key feature of flexible manufacturing is its ability to economically accommodate different batch sizes - even down to a run of a single part. Improved scheduling capabilities. These allow rapid response to changes in product design and production scheduling, the ability to conform to just-in-time scheduling, and reduced lead times. Adaptability to CAD/CAM operations. The digital specifications developed by Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing systems can serve as inputs to the process.The key elements necessary for a manufacturing system to qualify as an FMS are as follows:Computer controlautomated materials handling capabilityTool handling capabilityFlexible manufacturing integrates several automated manufacturing concepts:Computer numerical control (CNC) of individual machine toolsDistributed numerical control (DNC) of manufacturing systemsautomated materials handling systemsGroup technology (families of parts).When these automated processes, machines, and concepts are brought together in one integrated system, an FMS is the result. Humans and computers play major roles in an FMS.Keywords: flexible manufacturing system, flexible, flexible manufacturing ability, Computer controlautomated materialsIII目錄摘要 （中文）……………………………………………………………………………………………Ⅰ（英文）……………………………………………………………………………………………..Ⅱ第一章 概述.........................................................................................................11.1 柔性制造系統(tǒng)以及起重機(jī)…………………………………………………………………....11.2 研究?jī)?nèi)容…………………………………………………………………………………………5第二章 巷式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).........................................................................82.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇............................................................................................82.2 氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇...........................................................................................142.3 主軸軸承的配置...........................................................................................20第三章 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).....................................................................................243.1 導(dǎo)軌的作用和設(shè)計(jì)要求.................................................................................243.2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.....................................................................................243.3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)............................................................................................24第四章 PLC 編程以及電路圖............................................................................36結(jié)束語(yǔ)....................................................................................................................39參考文獻(xiàn)................................................................................................................39IV目錄附件一：開(kāi)題報(bào)告………………………………………………………………………共 8 頁(yè)附件二：設(shè)計(jì)圖紙………………………………………………………………………共 4 頁(yè)附件三：程序 ………………………………………………………………………共 37 頁(yè)附件四：外文翻譯譯文及原文…………………………………………………………共 13 頁(yè)小型模具柔性制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告一、綜述隨著社會(huì)進(jìn)步和和生活水平的提高，市場(chǎng)更加需要具有特色、符合客戶要求樣式和功能千差萬(wàn)別的個(gè)性化產(chǎn)品。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)迫使傳統(tǒng)的大規(guī)模的生產(chǎn)方式發(fā)生改變，要求對(duì)傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)工藝加以改進(jìn)。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)不能滿足市場(chǎng)對(duì)多品種小批量產(chǎn)品的需求，因此生產(chǎn)制造系統(tǒng)的柔性對(duì)系統(tǒng)的生存越來(lái)越重要。隨著批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個(gè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)的生存能力和競(jìng)爭(zhēng)能力在很大成都上取決于它是否能在很短的開(kāi)發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當(dāng)重要的位置。 “柔性”是相對(duì)于“剛性”而言的，傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線旨在實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是神產(chǎn)率高，由于設(shè)備是固定的，所以設(shè)備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低，但價(jià)格相當(dāng)昂貴，且只能加工一個(gè)或幾個(gè)相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產(chǎn)品，則必須對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行大調(diào)整，重新配置系統(tǒng)內(nèi)各要素，其工作量和經(jīng)費(fèi)投入與構(gòu)造一個(gè)新的生產(chǎn)線往往不相上下，剛性的大批量制造自動(dòng)化生產(chǎn)線只適合生產(chǎn)少數(shù)幾個(gè)品種的產(chǎn)品，難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)。柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng) FMS。FMS 目前尚無(wú)統(tǒng)一的定義，一般認(rèn)為柔性制造技術(shù)是一種能迅速相應(yīng)調(diào)整生產(chǎn)品種的制造技術(shù)；柔性制造系統(tǒng)是由若干臺(tái)數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的，并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。一般定義可以用以下三個(gè)方面來(lái)概括:(1)FMS 是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)系統(tǒng);(2)系統(tǒng)采用半獨(dú)立的 NC 機(jī)床;(3)這些機(jī)床通過(guò)物料輸送系統(tǒng)連成一體。FMS 的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。FMS 從 20 世紀(jì) 60 年代誕生至今已有 40 多年的歷史，它從探索階段走向?qū)嵱没蜕唐坊A段，并在 80 年代輝煌一時(shí)，成為機(jī)械制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，美、英、德、日等許多先進(jìn)國(guó)家的企業(yè)爭(zhēng)相創(chuàng)造出自己的 FMS，其中不乏成功的例子。1994 年初，世界各國(guó)已投人運(yùn)行的 FMS 約有 3000 多個(gè)，其中日本擁有 2100 多個(gè)，占世界首位。在現(xiàn)已運(yùn)行的FMS 中,50%FMS 由美國(guó)制造商提供，另外 50%由日本和德國(guó)廠商提供。著名的 FMS 生產(chǎn)廠家有:法那克、日立精機(jī)、豐田公機(jī)、新瀉鐵工、山崎(日本)，公機(jī)、新瀉鐵工、山崎(日本),Ingersoll milling,Sundstung,Bendaw,Kearaey& Trecker,cincinnati Milacron(美國(guó))，Werner & Kolb,Burkhandt&Weber,Huller Hille,Scharman(德國(guó))等。我國(guó)第一套 FMS 于1986 年 10 月在北京機(jī)床研究所投入運(yùn)行，用于加工伺服電機(jī)的零件。許多科研院所和大學(xué)都開(kāi)展 FMS 的研究和開(kāi)發(fā)，成功設(shè)計(jì)制造了許多 FMS 案例。通過(guò)近 40 年的努力和實(shí)踐，F(xiàn)MS 技術(shù)已臻完善，進(jìn)人了實(shí)用化階段，并已形成高科技產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步以及生產(chǎn)組織與管理方式的不斷更換，F(xiàn)MS 作為一種生產(chǎn)手段正在向小型化、單元化、模塊化、集成化方向發(fā)展，單項(xiàng)技術(shù)性能與系統(tǒng)性能不斷提高，重視人的因素，完善適應(yīng)先進(jìn)制造系統(tǒng)的組織管理體系，將人與 FMS 以及非 FMS 生產(chǎn)設(shè)備集成為企業(yè)綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人一技術(shù)一組織的兼容和人機(jī)一體化。應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，如金屬切削 FMS 的批量適應(yīng)范圍和品種適應(yīng)范圍正逐步擴(kuò)大，例如向適合于單件生產(chǎn)的 FMS 擴(kuò)展和向適合于大批量生產(chǎn)的 FMS(即 FML)擴(kuò)展。另一方面，F(xiàn)MS 由最初的金屬切削加工向金屬熱加工、裝配等整個(gè)機(jī)械制造范圍發(fā)展，并迅速向電子、食品、藥品、化工等各行業(yè)滲透。二、研究?jī)?nèi)容這次所要設(shè)計(jì)的小型模具柔性制造系統(tǒng)包括立體倉(cāng)庫(kù)、機(jī)械手搬運(yùn)、多工位加工、多通道環(huán)行線、視覺(jué)檢測(cè)五個(gè)系統(tǒng)單元。在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，我主要負(fù)責(zé) TVT－4000E 立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)單元中巷式起重機(jī)結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)，如何運(yùn)用 PLC 軟件程序使巷式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)貨物在倉(cāng)庫(kù)中的自動(dòng)存取和使自動(dòng)取料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的自動(dòng)存取。了解立體倉(cāng)庫(kù)及自動(dòng)取料機(jī)構(gòu)的工作原理，以及如何使用組態(tài)王軟件編寫程序來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的控制。巷式起重機(jī)由絲杠驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)（5-1-1） 、光杠（5-1-2） 、氣動(dòng)儲(chǔ)取貨物機(jī)構(gòu)（5-1-3） 、X 軸步進(jìn)電機(jī)（5-1-4） 、Ｘ軸光杠（5-1-5） 、Ｚ軸氣缸（5-1-6） 、滾珠絲杠（5-1-7）組成。巷式起重機(jī)(5-1)主要是實(shí)現(xiàn)貨物在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的自動(dòng)存取。見(jiàn)圖 2。(5-1)23(5-14)(5-1)(5-17)6三、實(shí)現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo)1、 運(yùn)用 autoCAD 繪圖軟件繪制巷式起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖一張，PLC 電路控制原理圖一張，圖紙大小分別為 A0 和 A1。2、 用 S7-200 編程軟件設(shè)計(jì) PLC 控制程序，使巷式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)貨物在倉(cāng)庫(kù)中的自動(dòng)存取以及使自動(dòng)取料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的自動(dòng)存取。3、 重點(diǎn)在于運(yùn)用 autoCAD 繪圖軟件繪制結(jié)構(gòu)圖及電路圖，需要熟練掌握此繪圖軟件的使用。4、 難點(diǎn)在于使用 S7-200 編程軟件設(shè)計(jì) PLC 控制程序，此前課設(shè)中曾編寫過(guò)實(shí)現(xiàn)電梯控制的程序，期間發(fā)現(xiàn)了許多難點(diǎn)，這次也要努力克服出現(xiàn)的問(wèn)題。四、對(duì)進(jìn)度的具體安排第一周 接受任務(wù)，查找資料；第二周 調(diào)研、查找資料。設(shè)計(jì)出機(jī)械結(jié)構(gòu)的大致尺寸，準(zhǔn)備寫調(diào)研、開(kāi)題報(bào)告；第三周 調(diào)研、查找資料,。集體討論總體方案。修改方案。翻譯資料準(zhǔn)備寫調(diào)研、開(kāi)題報(bào)告；第四周 翻譯資料, 寫調(diào)研、開(kāi)題報(bào)告，討論方案。開(kāi)題；第五周 畫出傳動(dòng)原理圖，設(shè)計(jì)計(jì)算；第六周 設(shè)計(jì)計(jì)算，機(jī)械設(shè)計(jì)；第七周 機(jī)械設(shè)計(jì)畫機(jī)械圖；第八周 機(jī)械設(shè)計(jì)畫機(jī)械圖；第九周 設(shè)計(jì)電路原理圖；第十周 程序設(shè)計(jì)；第十一周 程序設(shè)計(jì)；第十二周 程序設(shè)計(jì)；第十三周 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；第十四周 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；第十五周 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；第十六周 檢查、修改。編寫、交說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯；第十七周 答辯。五、參考文獻(xiàn)SIEMENS，SIEMENS S7-200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)；PLC 編程及應(yīng)用，廖常初主編，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2007 年 7 月；機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，趙松年等編，上海同濟(jì)大學(xué)出版社，1996 年；機(jī)械工程手冊(cè)，電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)；機(jī)械工程手冊(cè)（第二版）機(jī)械零部件設(shè)計(jì)卷，北京機(jī)械工業(yè)出版社，1996 年 9 月；柔性制造系統(tǒng)說(shuō)明書，天津市源峰科技發(fā)展公司；有關(guān)傳感器說(shuō)明書；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，張建民等編著，北京高等教育出版社，2001 年；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，鄭堤、唐可洪主編，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005 年。指導(dǎo)老師： 年 月 日督導(dǎo)老師： 年 月 日領(lǐng)導(dǎo)小組審查意見(jiàn)：審查人簽字： 年 月 日I摘要柔性制造系統(tǒng)（FMS）是一種形式的柔性自動(dòng)化，把若干個(gè)機(jī)床聯(lián)系在一起的一個(gè)材料處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的所有方面的控制都有一個(gè)中央電腦完成。這一系統(tǒng)減少了安裝或轉(zhuǎn)換時(shí)間和便利的生產(chǎn)小數(shù)目的產(chǎn)品。 轉(zhuǎn)移的重點(diǎn)是從大規(guī)模生產(chǎn)的少數(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為車間作業(yè)的環(huán)境中定制訂單產(chǎn)品。 自動(dòng)化設(shè)計(jì)具備更好的質(zhì)量和調(diào)度能力，使生產(chǎn)線可以快速變化，降低了庫(kù)存和成本。柔性制造系統(tǒng)具有靈活性的特點(diǎn)，他們的裝置控制器和中央控制計(jì)算機(jī)可以復(fù)制出新的零件或改造舊零件。 他們也可以在同一時(shí)間內(nèi)作出多項(xiàng)不同類型的零件。 然而，這種靈活性是有局限性的，以車軸為例，總體目標(biāo)是增加靈活性，因此柔性制造系統(tǒng)相較于從前的制造系統(tǒng)更具有靈活性?？傮w來(lái)說(shuō)，柔性制造系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：更大的勞動(dòng)生產(chǎn)率：只需要具有專門的教育和技能的較少的工人。更大的機(jī)械效率：產(chǎn)品的生產(chǎn)需要較少的及其樓面面積和空間。質(zhì)量的提高：由于上線測(cè)試，使之能即時(shí)反饋信息和調(diào)整制造過(guò)程。增加了系統(tǒng)的可靠性：智能化，自診斷控制，為確定硬件問(wèn)題減少了時(shí)間。減少了部分庫(kù)存：柔性制造系統(tǒng)的一個(gè)主要特點(diǎn)就是柔性制造能力，在經(jīng)濟(jì)上容納不同的一批大小、甚至下降至運(yùn)行一個(gè)單一的部分。改進(jìn)調(diào)度能力：容許這些快速反應(yīng)的變化，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)度，有能力，以符合剛剛在時(shí)間調(diào)度，并減少前置作業(yè)時(shí)間。 適應(yīng)性的 CAD\CAM 行動(dòng)：數(shù)碼規(guī)格開(kāi)發(fā)的電腦輔助設(shè)計(jì)/電腦輔助制造系統(tǒng)可以作為投入的過(guò)程。作為一個(gè)柔性制造系統(tǒng)，必須具備的關(guān)鍵要素有：計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化材料處理能力，工具處理能力。柔性制造整合了自動(dòng)化制造的概念：計(jì)算機(jī)數(shù)值控制個(gè)別機(jī)床，分布式數(shù)字控制的制造系統(tǒng)，自動(dòng)化物料處理系統(tǒng)，成組技術(shù)。當(dāng)這些自動(dòng)化流程，機(jī)器和觀念聚集在一個(gè)集成的系統(tǒng)，就是所謂的柔性制造系統(tǒng)。在柔性制造系統(tǒng)中，人類和計(jì)算機(jī)發(fā)揮主要作用。關(guān)鍵字：柔性制造系統(tǒng)；靈活性；柔性制造能力；計(jì)算機(jī)控制IIAbstractA flexible manufacturing system (FMS) is a form of flexible automation in which several machine tools are linked together by a material-handling system, and all aspects of the system are controlled by a central computer.Flexible manufacturing systems are flexible in the sense that their device controllers and central control computer can be reprogrammed to make new parts or old parts in new ways. They can also often make a number of different types of parts at the same time. However, this flexibility is limited to a certain family of parts, for example, axles. A general goal for designers is to increase flexibility, and advanced flexible manufacturing systems are more flexible than the earlier ones.This system reduces setup or changeover times and facilitates the production of differentiated products in small numbers. The shift in emphasis is from mass production of a few products to a job-shop environment in which customized orders are manufactured. Automation allows for better quality and scheduling, rapid changes in product lines, and lower inventories and costs.Greater labor productivity. Fewer workers requiring specialized education and skills. Greater machine efficiency. Fewer machines, less floor space and less space for operator movement. Improved quality. Less waste because on-line gauging allows immediate feedback and adjustment of the manufacturing process. Increased system reliability. Intelligent, self-diagnosing controls decrease the time required to identify and correct hardware problems. Reduced parts inventories. A key feature of flexible manufacturing is its ability to economically accommodate different batch sizes - even down to a run of a single part. Improved scheduling capabilities. These allow rapid response to changes in product design and production scheduling, the ability to conform to just-in-time scheduling, and reduced lead times. Adaptability to CAD/CAM operations. The digital specifications developed by Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing systems can serve as inputs to the process.The key elements necessary for a manufacturing system to qualify as an FMS are as follows:Computer controlautomated materials handling capabilityTool handling capabilityFlexible manufacturing integrates several automated manufacturing concepts:Computer numerical control (CNC) of individual machine toolsDistributed numerical control (DNC) of manufacturing systemsautomated materials handling systemsGroup technology (families of parts).When these automated processes, machines, and concepts are brought together in one integrated system, an FMS is the result. Humans and computers play major roles in an FMS.Keywords: flexible manufacturing system, flexible, flexible manufacturing ability, Computer controlautomated materialsIII目錄摘要 （中文）……………………………………………………………………………………………Ⅰ（英文）……………………………………………………………………………………………..Ⅱ第一章 概述.........................................................................................................11.1 柔性制造系統(tǒng)以及起重機(jī)…………………………………………………………………....11.2 研究?jī)?nèi)容…………………………………………………………………………………………5第二章 巷式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).........................................................................82.1 步進(jìn)電機(jī)的選擇............................................................................................82.2 氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇...........................................................................................142.3 主軸軸承的配置...........................................................................................20第三章 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).....................................................................................243.1 導(dǎo)軌的作用和設(shè)計(jì)要求.................................................................................243.2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.....................................................................................243.3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)............................................................................................24第四章 PLC 編程以及電路圖............................................................................36結(jié)束語(yǔ)....................................................................................................................39參考文獻(xiàn)................................................................................................................39IV