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小型模具柔性制造系統(tǒng)設(shè)計
開題報告
班級（學(xué)號）：機(jī)0405-01 姓名：劉佳
指導(dǎo)老師： 孫志永
一、綜述
隨著社會進(jìn)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(jìn)。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(yīng)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(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?！叭嵝浴笔窍鄬τ凇皠傂浴倍缘模瑐鹘y(tǒng)的“剛性”自動化生產(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，但價格相當(dāng)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(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(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)加工對象變換的自動化機(jī)械制造系統(tǒng)FMS。
FMS目前尚無統(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)是由若干臺數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)儲裝置和計算機(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(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，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(yùn)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(yùn)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(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)，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(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)都開展FMS的研究和開發(fā)，成功設(shè)計制造了許多FMS案例。
通過近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、研究內(nèi)容
這次所要設(shè)計的小型模具柔性制造系統(tǒng)包括立體倉庫、機(jī)械手搬運(yùn)、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(shè)計任務(wù)中，我主要負(fù)責(zé)TVT－4000E立體倉庫系統(tǒng)單元中巷式起重機(jī)結(jié)構(gòu)的硬件設(shè)計，如何運(yùn)用PLC軟件程序使巷式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)貨物在倉庫中的自動存取和使自動取料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對貨物的自動存取。了解立體倉庫及自動取料機(jī)構(gòu)的工作原理，以及如何使用組態(tài)王軟件編寫程序來實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的控制。
巷式起重機(jī)由絲杠驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)（5-1-1）、光杠（5-1-2）、氣動儲取貨物機(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)貨物在倉庫內(nèi)的自動存取。見圖2。
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PLC控制程序，使巷式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)貨物在倉庫中的自動存取以及使自動取料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對貨物的自動存取。
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PLC控制程序，此前課設(shè)中曾編寫過實(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)的問題。
四、對進(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)計出機(jī)械結(jié)構(gòu)的大致尺寸，準(zhǔn)備寫調(diào)研、開題報告；
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、開題報告；
第四周 翻譯資料, 寫調(diào)研、開題報告，討論方案。開題；
第五周 畫出傳動原理圖，設(shè)計計算；
第六周 設(shè)計計算，機(jī)械設(shè)計；
第七周 機(jī)械設(shè)計畫機(jī)械圖；
第八周 機(jī)械設(shè)計畫機(jī)械圖；
第九周 設(shè)計電路原理圖；
第十周 程序設(shè)計；
第十一周 程序設(shè)計；
第十二周 程序設(shè)計；
第十三周 程序設(shè)計與調(diào)試；
第十四周 程序設(shè)計與調(diào)試；
第十五周 程序設(shè)計與調(diào)試；
第十六周 檢查、修改。編寫、交說明書，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；
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，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，電機(jī)工程手冊編輯委員會；
機(jī)械工程手冊（第二版）機(jī)械零部件設(shè)計卷，北京機(jī)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(guān)傳感器說明書；
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計，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：
審查人簽字： 年 月 日