柔性制造系統(tǒng)代表了先進的加工制造技術，本文擬通過對C1型鈑材柔性制造系統(tǒng)的概括介紹，引導鈑材柔性制造系統(tǒng)在國內板金加工領域的應用和發(fā)展。

引言

  柔性制造系統(tǒng)是一個由計算機集成管理和控制、高效率地制造某一類中小批量多品種零部件的自動化制造

系統(tǒng)。它具有兩種或兩種以上的加工工藝方式；一套物料存儲運輸系統(tǒng)，可以在機床和物料存儲設備之間輸送原輔料、工件、刀具等；運行信息的輸功能等基本特點。聯(lián)合國歐經(jīng)委對其定義為：由兩個或兩個以上的柔性加工單元構成，有自動傳輸系統(tǒng)通往工件庫和刀具庫，并在機床之間傳送托盤、工件和工具，整個系統(tǒng)由計算機控制管理。

上世紀七、八十年代，鈑材柔性制造系統(tǒng)已在國外開始應用。九十年代初，濟南鑄造鍛壓機械研究所設計開發(fā)出我國第一臺以數(shù)控轉塔沖床和數(shù)控直角剪床為主機的鈑材柔性制造系統(tǒng)，并在天水長城開關廠運行至今，取得了很好的經(jīng)濟效益。在去年底德國漢諾威舉行的第18屆國際鈑金加工技術展覽會上，國外著名的鈑金加工設備制造商如德國TRUMPF、意大利SALVAGNINI、芬蘭FINN-POWER、日本AMADA等，均展出了其最先進的代表不同技術特點的鈑材柔性制造系統(tǒng)，充分表明了鈑金制造技術正朝著數(shù)字化、集成化和智能信息化的方向發(fā)展，體現(xiàn)為鈑金加工設備由單機型向數(shù)控多機復合型轉化，由多工序加工、人工輔助操作型向全過程一體化加工方式轉化，由一般的過程自動化控制向網(wǎng)絡化、智能化的自治管理的方向發(fā)展。為適應當前國內鈑金加工領域迅速發(fā)展，促進國內巿場對柔性制造系統(tǒng)的需求，濟南鑄造鍛壓機械研究所最新開發(fā)研制出C1型鈑材柔性制造系統(tǒng)，它具有沖剪復合、快速高效、緊湊完整、技術先進等特點，該設備已在今年第九屆中國國際機床展覽會上成功展出，并進一步推向巿場。

圖1 C1型鈑材柔性制造系統(tǒng)

C1型鈑材FMS的組成與特點

   C1型鈑材柔性制造系統(tǒng)以數(shù)控沖剪復合機為主機，配置有自動立體倉庫、自動上料裝置、數(shù)控分選碼垛單元及其他輔助裝置，由計算機及數(shù)控系統(tǒng)對其進行單元及全線控制，實現(xiàn)對鈑料的自動加工過程。

該設備具有以下功能及特點：

1、鈑料成垛出入庫，能在很短時間內補充庫存。

2、鈑料入庫作業(yè)不影響全線運行。

3、能自動校正鈑料位置。

4、省時省料的鈑料一體化沖剪加工。

5、工件分選細致并自動整齊碼垛。

6、自動監(jiān)控完善，保證設備安全。

7、遠距離程序傳輸。

8、操作方式靈活。

9、軟件可靠，可自動或人工優(yōu)化排料。

10、全線結構緊湊精巧，占地面積小。

該設備的主要技術參數(shù)列表如下：



C1型鈑材FMS各組成部分的結構和功能

   立體倉庫由料架、鈑料分層裝置、鈑料定位裝置、存取升降機、鋼木托盤、進出料臺車等組成，自動完成待加工鈑料的存入提取、管理統(tǒng)計、分層定位等，為吸盤上料裝置作準備。

   料架的貨格上安放了托盤，以存放不同規(guī)格鈑料。底層為進出料臺車，它是倉庫與外部交換鈑料的載體，可沿鋪設在地面上的地軌在倉庫內外兩個位置自動運行，向倉庫存取鈑料。其上方為吸盤上料層，將托盤及鈑料存放於此供吸盤上料裝置吸提鈑料向主機傳送。該層側面安裝了磁力分層及初定位裝置，可有效防止鈑料被吸起時的粘連和偏移。

   存取升降機由平移和升降裝置兩部分組成。前者將貨格或臺車上的托盤推入或拉出，後者使平移裝置選擇不同位置的托盤，兩者共同完成托盤及鈑料的存取過程。

   上料裝置主要由運行橫梁和吸盤支架兩部分組成。運行橫梁聯(lián)接於倉庫貨架并伸展至主機工作臺上方，帶動吸盤支架作水平和升降運動。吸盤支架底面分布有多只真空吸盤，能自動適應大小幅面鋼鈑的吸提，而外側的一組吸盤還能擺動，這樣與磁力分層裝置配合，可有效地避免雙層鈑料被同時吸起。
 
   主機為新型數(shù)控液壓沖剪復合機，它包含沖、剪兩部分，是在數(shù)控轉塔沖床和數(shù)控直角剪床兩種單機的基礎上復合而成。沖、剪主機相對獨立，基本功能也與其單機相同，而共用一套伺服送進系統(tǒng)、承料工作臺、液壓系統(tǒng)以及數(shù)控系統(tǒng)。沖、剪主機的運行與轉換，由加工程序自動控制，將沖剪兩道工序緊密融合。設備運行中，鈑料由伺服送進系統(tǒng)的夾鉗夾持著，先在沖床主機中完成程序中的所有沖壓加工，然無需重新定位，直接轉入剪床主機中進行分剪，并將成品件及廢料及時由輸送機自動輸出，連續(xù)完成整個加工過程。它具有快速、高效、低成本以及軟件功能強等特點，很好地滿足了柔性制造系統(tǒng)的要求。

   數(shù)控分選碼垛單元由皮帶分選輸送機、輥式輸送定位臺及數(shù)控吸料碼垛機、交換式臺車及托盤等部分組成。

   皮帶分選輸送機位於主機輸送工作臺之，可翻轉抬起與落下，從而打開與關閉落料通道，實現(xiàn)分選與輸送功能，它包含廢料和小件兩個分選通道。

   輥式輸送臺位於皮帶分選輸送機之，并安裝有數(shù)控定位裝置，對輸送來的工件進行定位。

   數(shù)控吸料碼垛機為兩軸數(shù)控，通過伺服電機控制吸盤架的移動定位，將輥式輸送臺上的工件吸起，并按照程序指令整齊碼垛在托盤上的指定位置。對於較大工件，數(shù)控碼垛機能夠直接從主機工作臺及大鈑下料輔助臺上吸取碼垛，提高了效率。

   工件碼垛托盤有兩個可交替選用，托盤由電動臺車承載，從其上取走工件很方便。

圖2 C1型板材FMS控制系統(tǒng)結構圖

C1型鈑材FMS的控制系統(tǒng)和工作流程

    電氣控制系統(tǒng)主要包括中央控制計算機、倉庫及上料PLC控制器、主機數(shù)控系統(tǒng)、分選PLC控制器，加工管理軟件、自動編程軟件，以及相關通訊接口和其他局部控制裝置等。從下面的圖表中可以看出，中央控制計算機作為柔性加工系統(tǒng)的控制中樞，對其他各部分進行集中管理和監(jiān)控，通過計劃管理軟件和自動編程軟件，生成相應的程序并傳送至倉庫、上料、主機及分選單元的控制部分執(zhí)行。采用日本三菱Q02H型PLC控制器，控制倉庫及上料部分的運行；主機應用日本FANUC 18i 型數(shù)控系統(tǒng)，除控制主機的五個數(shù)控軸外，還同時控制分選單元的三個伺服軸；另外，分選單元還配置有日本三菱Q02H型PLC控制器，提供更全面的控制方式和功能。以上各部分相互協(xié)作，即可實現(xiàn)全線自動運行，又可由自動倉庫及上料裝置與主機聯(lián)合組成沖剪加工單元，單獨工作。

    用戶在中央控制計算機上由計劃管理軟件制訂出加工計劃，通過自動編程軟件，對工藝過程、材料利用率等進行優(yōu)化，并直接由工件圖形生成完整的沖剪一體化加工程序，控制全線自動循環(huán)運行。其一般步驟為：倉庫中托盤升降存取裝置運行，將存放有待加工鈑料的托盤由貨格中取出，放入倉庫的吸盤上料位。磁力分層裝置靠近鈑垛側面，使最表層兩張鈑料彼此分離。鈑料定位裝置動作，將最上層鈑料靠緊定位柱。上料裝置運行至上料托盤上方停止，吸盤架下行，并在吸盤吸住鋼鈑返回，同時擺動吸盤動作，防止吸提雙料。上料裝置吸提鈑料運行至主機工作臺上方停止，工作臺原點定位擋塊升起，鈑料夾鉗打開。吸盤架帶動鈑料靠緊定位擋塊，接著夾鉗移動夾緊鈑料，完成上料過程。上料裝置釋放鈑料向倉庫返回，根據(jù)程序指令選擇到位停止或進入下一次吸鈑循環(huán)。主機啟動，執(zhí)行加工程序，鈑料先被完全沖壓，然由剪床將工件及廢料分剪并由皮帶輸送機輸出，進入數(shù)控分選碼垛單元并按鈑料規(guī)格自動選擇不同的方式處理。廢料落入廢料箱，較小工件落入小件料箱，一般工件先在輥式輸送臺上定位，然由數(shù)控碼垛機吸放於下料臺車托盤上的指定位置。下料過程完成，主機復位，重新進入下一個加工循環(huán)。