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浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 班 級 09機制4班 姓 名 王建 課題名稱 柔性加工系統(tǒng)倉儲及輸送單元 開題報告（包括選題意義、研究的基本內容與擬解決的主要問題、總體研究思路與可行性分析，預期研究成果、研究工作計劃等內容，非藝術類不少于3000字） 目 錄 1 選題的背景與意義 1.1國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.2 柔性加工系統(tǒng)倉儲及輸送單元的研究意義 2 研究的基本內容與擬解決的主要問題 2.1 基本內容 2.2 擬解決的主要問題 3 研究思路方案、可行性分析及預期研究成果 3.1研究思路方案 3.2可行性分析 3.3 預期研究成果 4 研究工作計劃 參考文獻 （開題報告全文附后） 成績： 答 辯 意 見 （從選題、任務工作量、質量預期、可行性等幾個方面） 答辯組長簽名： 年 月 日 系 主 任 審 核 意 見 簽名： 年 月 日 柔性制造系統(tǒng)及輸送單元 王建 (09機制4班 B09300422) 1選題的背景與意義 1967年，英國莫林斯公司首次根據(jù)威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系統(tǒng)24”。其主要設備是六臺模塊化結構的多工序數(shù)控機床，目標是在無人看管條件下，實現(xiàn)晝夜24小時連續(xù)加工，但最終由于經(jīng)濟和技術上的困難而未全部建成。 隨著科學技術的迅速發(fā)展，新產品不斷涌現(xiàn)，產品的復雜程度也隨之增加，而產品的市場壽命日益縮短，更新?lián)Q代加速，中、小批量生產占有越來越重要的地位。面臨這—新的局面，必須大幅度提高制造柔性和生產效率，縮短生產周期，保證產品質量，降低能耗，從而降低生產成本，以獲得更好的經(jīng)濟效益。柔性制造系統(tǒng)正是在這種形勢下應運而生的。 本課題的主要目的是了解柔性制造系統(tǒng)的原理，設計柔性制造系統(tǒng)的流水線、碼垛機、立體庫。 1.1 國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 柔性制造系統(tǒng)的定義： 所謂柔性制造系統(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)(Flexible Manufacturing System)，英文縮寫為FMS。 科學技術的飛速發(fā)展，正在把人類推向信息時代。但是，面對著加工業(yè)70%—80%的中小批量生產的經(jīng)濟結構，如何達到自動化的目的，一直是工業(yè)界探索的課題。數(shù)控機床問世雖為這部分工廠自動化創(chuàng)造了條件，但實踐證明，獨立、分散的單機自動化解決不了傳統(tǒng)批量生產所固有的生產率同生產柔性、加工批量同制造成本、生產同市場變化之間的矛盾，必須尋找更完善的自動生產體系。FMS就是在這種追求下誕生的。其優(yōu)勢在于把生產率同生產柔性、加工批量同制造成本、先進技術同科學管理高度統(tǒng)一起來。發(fā)達國家競相開發(fā)FMS，到80年代初期，隨著一些基本問題的解決，如主機、控制系統(tǒng)等，特別是控制設備的廉價化、實用化和智能化，使它走出實驗室達到商品化和實用化的階段。截止1986年底，世界上的FMS擁有量已達370套，美國和日本各占70套，居世界前列，但美國的技術水平是最高的。 我國在柔性制造系統(tǒng)這方面的研究起步較晚，第一條自行研發(fā)完整意義的FMS是在1996年是由原國防科工委組織、南京理工大學、沈陽55研究所、綿陽58研究所聯(lián)合承研。我國在FMS的技術方面與國外還有一些差距，但FMS在如今工業(yè)制造中扮演著越來越重要的角色，因此只有加緊研究發(fā)展FMS，才能使我國在市場競爭前沿立于不敗之地。 1.2 FMS研制的意義 從機械制造行業(yè)來看,現(xiàn)在FMS不僅能完成機械加工,而且還能完成鈑金加工、鍛造、焊接、裝配、鑄造和激光、電火花等特種加工以及噴漆、熱處理、注塑和橡膠模制等工作。 FMS相對于傳統(tǒng)加工有以下優(yōu)點： 1）縮短生產線且變得簡潔。 2）減少設備投資、減少庫存。 3）提高利用率，降低成本。 所以，研究FMS是一個很有意義的項目。 2 研究的基本內容與擬解決的主要問題 2.1 基本內容 1、了解柔性制造系統(tǒng)倉儲及輸送單元研制目的。理解柔性制造系統(tǒng)倉儲及輸送單元及其特點。確定完整系統(tǒng)總體方案。 2、相關裝置型號選定。 3、完成流水線、碼垛機、立體庫的設計。 4、完成檢測單元傳感器的選型調試及整個系統(tǒng)的調試。 2.2 擬解決的主要問題 以任務書所要求的具體設計要求為根本設計目標，充分考慮FMS工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。在滿足工藝要求的基礎上，盡可能的使結構簡練，盡可能采用標準化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時提高可靠性。本著科學經(jīng)濟和滿足生產要求的設計原則，同時也考慮本次設計是畢業(yè)設計的特點，將大學期間所學的知識，如機械設計、機械原理、液壓、電氣傳動及控制、理論力學、材料力學、CAD、PRO/E仿真等知識盡可能多的綜合運用到設計中，使得經(jīng)過本次設計對大學階段的知識得到鞏固和強化，同時也考慮個人能力水平和時間的客觀實際，充分發(fā)揮個人能動性，腳踏實地，實事求是的做好本次設計。 3 研究思路方案、可行性分析及預期成果 3.1 研究思路方案 柔性制造流程 工件或毛坯由四自由度碼垛機器人從自動化立體倉庫單元的毛坯庫中取出，送到自動化輸送系統(tǒng)單元輸送線上。皮帶運輸機將工件或毛坯，再由上下料搬運機器爪取工件，送入相應的柔性加工單元（并聯(lián)加工中心或數(shù)控車床）進行加工。加工完成后，由上下料搬運機器人取出工件，將工件放回到輸送線上。工件被運送到CCD尺寸檢測單元，對已加工的工件進行尺寸及位置偏差檢測。檢測結束，不合格的產品由碼垛機送到立體庫底層。合格的產品將送到原來毛胚位置，完成一個工作流程。 立體庫的主要工作為存儲毛胚、成品、廢品的存儲作用，有鋁合金型材搭建而成。 碼垛機有4個自由度即X軸、Y軸、Z軸的直線運動和機械爪的轉動。承重設計為1KG。X、Y、Z軸的直線運動由步進電機控制絲杠來實現(xiàn)運動，以保證精度，機械爪的轉動由步進電機控制渦輪蝸桿來實現(xiàn)轉動。整個碼垛機的運動由PLC可編控制器控制。 流水線由輸送帶，檢測系統(tǒng)等組成。當碼垛機將毛胚放在輸送帶上時，電機帶動輸送帶將毛胚運送到對射裝置，控制電機停止，機械手將毛胚抓取送到加工單元。加工好的零件在通過機械手放在輸送帶上，PLC控制電機反轉，將零件送到檢測單元，檢測零件尺寸是否合格，然后控制碼垛機將零件放在立體庫相應的位置上。 整套系統(tǒng)還需配備手動控制箱，安全保護系統(tǒng)等。 3.2 可行性分析 本課程所涉及的研究目標，在國內已經(jīng)有相當成熟的理論基礎和技術基礎。通過文獻調查，大學中所學習的機械原理，機械設計，c語言，單片機等方面的知識完成好這次畢業(yè)設計。其他沒學過的可通過自學。指導老師在柔性制造系統(tǒng)中有著豐富經(jīng)驗，本次設計的研究方法思路經(jīng)過深思熟慮，切實可行，能夠確保畢業(yè)設計的順利完成并取得預想的研究結果。 3.3 預期研究成果 完成柔性制造系統(tǒng)中的立體庫、碼垛機、流水線的設計、安裝、調試，并最終能使整套設備成為具有一定示范作用的實驗裝置。 4．研究工作計劃 起止時間 內容 2012.10.30-2012.11.06 畢業(yè)設計調研，完成開題報告、文獻綜述、外文資料閱讀、翻譯任務 2012.12.28-2013.01.03 提交開題報告、文獻綜述及外文翻譯初稿，指導教師審閱，提出修改意見 2013.01.10-2013.01.16 開題報告答辯。 2013.02.20 完成立體庫的設計 2013.02.23~2013.03.1 熟悉整個過程中PLC的控制 2013.03.1~2013.03.14 完成碼垛機的設計 2013.03.15~2013.04.04 完成流水線的設計 2013.04.05~2013.04.11 中期檢查 2013.04.12~2013.05.09 完成課題設計，提交畢業(yè)設計（論文） 2013.05.10~2013.05.21 教師對畢業(yè)設計（論文）的審閱；評議小組分組審閱。 2013.05.22~2013.05.28 論文答辯 參考文獻 [1]P柔性加工系統(tǒng)的發(fā)展狀況 石玉良 沈陽自動車床研究所 110052 [2]柔性制造系統(tǒng)的關鍵技術及發(fā)展趨勢 徐坤 黑龍江工程學院工程訓練中心 150050 [3]柔性制造系統(tǒng)及其運用 高紅 沈陽工程學院工程系 110136 [4].柔性制造技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究 中國石油開發(fā)技術有限公司 北京 [5]. Simultaneous scheduling of machines and automated guided vehicles in flexible manufacturing systems using genetic algorithms I.A.Chaudhry S.Mahmood M.Shami [6].PLC Controlling System of Transportation Manipulator and Simulation Debugging Weina Han, Liwei Liu，2005，20(3)：20-22 [7] 基于PLC控制的柔性制造系統(tǒng)的研究 - 河北軟件職業(yè)技術學院學報 - 2007, 9(4) [8] 基于柔性制造系統(tǒng)的自動立體倉庫建立 - 中國制造業(yè)信息化 - 2003, 32(5) [9] 工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)控制中應用的探討 - 信息技術 - 2009(6) [10] Tool management systems design for flexible manufacturing systems (FMS) Ranky, Paul G.