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小型模具柔性制造系統(tǒng)設計
開題報告
班級（學號）：機0405-01 姓名：劉佳
指導老師： 孫志永
一、綜述
隨著社會進步和和生活水平的提高，市場更加需要具有特色、符合客戶要求樣式和功能千差萬別的個性化產(chǎn)品。激烈的市場競爭迫使傳統(tǒng)的大規(guī)模的生產(chǎn)方式發(fā)生改變，要求對傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)工藝加以改進。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)不能滿足市場對多品種小批量產(chǎn)品的需求，因此生產(chǎn)制造系統(tǒng)的柔性對系統(tǒng)的生存越來越重要。隨著批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應市場動態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大成都上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當重要的位置。“柔性”是相對于“剛性”而言的，傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產(chǎn)線旨在實現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)，其優(yōu)點是神產(chǎn)率高，由于設備是固定的，所以設備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低，但價格相當昂貴，且只能加工一個或幾個相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產(chǎn)品，則必須對其結構進行大調整，重新配置系統(tǒng)內(nèi)各要素，其工作量和經(jīng)費投入與構造一個新的生產(chǎn)線往往不相上下，剛性的大批量制造自動化生產(chǎn)線只適合生產(chǎn)少數(shù)幾個品種的產(chǎn)品，難以應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)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)FMS。
FMS目前尚無統(tǒng)一的定義，一般認為柔性制造技術是一種能迅速相應調整生產(chǎn)品種的制造技術；柔性制造系統(tǒng)是由若干臺數(shù)控設備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的，并能根據(jù)制造任務和生產(chǎn)品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統(tǒng)。一般定義可以用以下三個方面來概括:(1)FMS是一個計算機控制的生產(chǎn)系統(tǒng);(2)系統(tǒng)采用半獨立的NC機床;(3)這些機床通過物料輸送系統(tǒng)連成一體。FMS的結構如圖1所示。
FMS從20世紀60年代誕生至今已有40多年的歷史，它從探索階段走向實用化和商品化階段，并在80年代輝煌一時，成為機械制造業(yè)技術進步的重要標志，美、英、德、日等許多先進國家的企業(yè)爭相創(chuàng)造出自己的FMS，其中不乏成功的例子。1994年初，世界各國已投人運行的FMS約有3000多個，其中日本擁有2100多個，占世界首位。在現(xiàn)已運行的FMS中,50%FMS由美國制造商提供，另外50%由日本和德國廠商提供。著名的FMS生產(chǎn)廠家有:法那克、日立精機、豐田公機、新瀉鐵工、山崎(日本)，公機、新瀉鐵工、山崎(日本),Ingersoll milling,Sundstung,Bendaw,Kearaey& Trecker,cincinnati Milacron(美國)，Werner & Kolb,Burkhandt&Weber,Huller Hille,Scharman(德國)等。我國第一套FMS于1986年10月在北京機床研究所投入運行，用于加工伺服電機的零件。許多科研院所和大學都開展FMS的研究和開發(fā)，成功設計制造了許多FMS案例。
通過近40年的努力和實踐，F(xiàn)MS技術已臻完善，進人了實用化階段，并已形成高科技產(chǎn)業(yè)。隨著科學技術的飛躍進步以及生產(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，單項技術性能與系統(tǒng)性能不斷提高，重視人的因素，完善適應先進制造系統(tǒng)的組織管理體系，將人與FMS以及非FMS生產(chǎn)設備集成為企業(yè)綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)人一技術一組織的兼容和人機一體化。應用范圍逐步擴大，如金屬切削FMS的批量適應范圍和品種適應范圍正逐步擴大，例如向適合于單件生產(chǎn)的FMS擴展和向適合于大批量生產(chǎn)的FMS(即FML)擴展。另一方面，F(xiàn)MS由最初的金屬切削加工向金屬熱加工、裝配等整個機械制造范圍發(fā)展，并迅速向電子、食品、藥品、化工等各行業(yè)滲透。
二、研究內(nèi)容
這次所要設計的小型模具柔性制造系統(tǒng)包括立體倉庫、機械手搬運、多工位加工、多通道環(huán)行線、視覺檢測五個系統(tǒng)單元。在本次設計任務中，我主要負責TVT－4000E立體倉庫系統(tǒng)單元中巷式起重機結構的硬件設計，如何運用PLC軟件程序使巷式起重機實現(xiàn)貨物在倉庫中的自動存取和使自動取料機構實現(xiàn)對貨物的自動存取。了解立體倉庫及自動取料機構的工作原理，以及如何使用組態(tài)王軟件編寫程序來實現(xiàn)人機界面的控制。
巷式起重機由絲杠驅動步進電機（5-1-1）、光杠（5-1-2）、氣動儲取貨物機構（5-1-3）、X軸步進電機（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(5-1)主要是實現(xiàn)貨物在倉庫內(nèi)的自動存取。見圖2。
三、實現(xiàn)方法及預期目標
1、 運用autoCAD繪圖軟件繪制巷式起重機結構圖一張，PLC電路控制原理圖一張，圖紙大小分別為A0和A1。
2、 用S7-200編程軟件設計PLC控制程序，使巷式起重機實現(xiàn)貨物在倉庫中的自動存取以及使自動取料機構實現(xiàn)對貨物的自動存取。
3、 重點在于運用autoCAD繪圖軟件繪制結構圖及電路圖，需要熟練掌握此繪圖軟件的使用。
4、 難點在于使用S7-200編程軟件設計PLC控制程序，此前課設中曾編寫過實現(xiàn)電梯控制的程序，期間發(fā)現(xiàn)了許多難點，這次也要努力克服出現(xiàn)的問題。
四、對進度的具體安排
第一周 接受任務，查找資料；
第二周 調研、查找資料。設計出機械結構的大致尺寸，準備寫調研、開題報告；
第三周 調研、查找資料,。集體討論總體方案。修改方案。翻譯資料準備寫調研、開題報告；
第四周 翻譯資料, 寫調研、開題報告，討論方案。開題；
第五周 畫出傳動原理圖，設計計算；
第六周 設計計算，機械設計；
第七周 機械設計畫機械圖；
第八周 機械設計畫機械圖；
第九周 設計電路原理圖；
第十周 程序設計；
第十一周 程序設計；
第十二周 程序設計；
第十三周 程序設計與調試；
第十四周 程序設計與調試；
第十五周 程序設計與調試；
第十六周 檢查、修改。編寫、交說明書，準備答辯；
第十七周 答辯。
五、參考文獻
SIEMENS，SIEMENS S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊；
PLC編程及應用，廖常初主編，北京機械工業(yè)出版社，2007年7月；
機電一體化機械系統(tǒng)設計，趙松年等編，上海同濟大學出版社，1996年；
機械工程手冊，電機工程手冊編輯委員會；
機械工程手冊（第二版）機械零部件設計卷，北京機械工業(yè)出版社，1996年9月；
柔性制造系統(tǒng)說明書，天津市源峰科技發(fā)展公司；
有關傳感器說明書；
機電一體化系統(tǒng)設計，張建民等編著，北京高等教育出版社，2001年；
機電一體化系統(tǒng)設計基礎，鄭堤、唐可洪主編，北京機械工業(yè)出版社，2005年。
指導老師： 年 月 日
督導老師： 年 月 日
領導小組審查意見：
審查人簽字： 年 月 日