机械制造自动化技术

生产过程自动化是工业生产现代化的重要标志之一，也是人类在长期生产活动中不断追求的重要目标。发展自动化制造技术对保证产品制造质量、提高生产效率、降低产品制造成本、提高企业的市场竞争能力均具有重要意义。自动化制造技术是机械制造技术的重要发展方向之一。
机械制造自动化可分为大批大量生产的自动化和多品种、中小批量生产的自动化两大类，由于产品品种数量和生产批量的不同，它们各自所采取的自动化手段和措施也不相同。
一、大批大量生产自动化
在大批大量生产中，常采用专用机床和单功能组合机床为主体的刚性自动化生产线。刚性自动化生产线严格按规定的生产节拍运行，生产率极高；此外，刚性自动化生产线还具有物料流程短，没有半成品中间库存，生产占地面积小，便于管理等优点。它的主要缺点是一次性投资额大，系统调整周期长，且它是为特定零件设计的，更换产品难，因转产而使刚性自动化生产线报废的事例屡见不鲜。为克服上述缺点，人们发展了组合机床自动线，可以大幅度缩短建线周期，更换产品时只需要更换组合机床的某些部件（例如更换主轴箱）即可，提高了生产自动线的柔性，取得了较好的使用效果和经济效果。
刚性自动化生产线目前正向刚柔结合的方向发展。刚性自动化生产线适于在生产量大、产品相对固定的场合应用。
二、多品种中小批量生产自动化
随着经济的发展和人们消费水平的提高，消费需求日趋个性化、多样化，社会所需生产的产品品种多，而每个品种的数量却又不很大；据统计，在机械制造企业中，单件生产、成批生产占85%，大批大量生产仅占15%左右。选用硬件设备可调的办法实现多品种、小批量生产自动化，在技术上有许多很难克服的困难，因为硬件设备的柔性毕竟是十分有限的；近年来由于计算机技术、数控技术以及加工中心、工业机器人等技术的发展，使多品种、中小批量生产自动化出现了新的希望，并相继出现了柔性制造单元，柔性制造系统、柔性制造线等自动化模式。
1．柔性制造单元（ Flexible Manufacturing Cell 简称FMC ）
柔性制造单元是由计算机直接控制的自动化加工单元，它由单台具有自动交换刀具和工件功能的数控机床和工件自动输送装置所组成。典型的结构有两类：（1）由单台卧式或立式加工中心和环形（圆形或椭圆形）托盘输送装置（又称托盘库）构成，主要用于加工箱体、支座等非回转零件；（2）由单台车削中心和机器人构成，主要用于加工轴、盘等回转体类零件。
柔性制造单元的主要优点是：（1）与刚性自动化生产线相比，它具有一定的生产柔性，在同一零件组(族)内更换生产对象时，只需变换加工程序即可实现，无需对加工设备作重大调整；（ 2）与柔性制造系统相比，它占地面积少，系统结构不很复杂，投资不大，可靠性较高，使用及维护均较简便。柔性制造单元常用于中批量生产规模和产品品种变化不大的场合。国内外许多著名机械制造厂商均能提供成套产品。
柔性制造单元既可以是一个独立的制造单元，也可以是柔性制造系统的一个组成部分。
2．柔性制造系统（Flexible Manufacturing System 简称FMS）
柔性制造系统由两台以上数控机床或加工中心、工件储运系统、刀具储运系统和多层计算机控制系统组成。
柔性制造系统的主要优点是：（1）制造系统柔性较大，可混流加工不同组别的零件，适于在多品种、中小批量生产中使用；（2）系统局部调整或维修时可不中断整个系统的运行。主要缺点是：（1）投资额大，投资回收期长；（2）系统复杂，可靠性较差。柔性制造系统适于在产品品种变化不大，年产200~2500件的中批量生产中应用。
3．柔性制造线（Flexible manufacturing Line 简称FML）
FML与FMS之间的界限并不十分清楚，两者之间的主要区别在于柔性制造线像刚性自动生产线那样，具有一定生产节拍，被加工工件沿着一定的方向顺序传送；柔性制造系统没有固定的生产节拍，工件的传输方向也是随机的。柔性制造线所用机床主要是循环式可换主轴箱加工中心或是转塔式换箱加工中心。变换加工工件时，可更换主轴箱，同时调入相应的数控程序，生产节拍随之作相应的调整。
柔性制造线的主要特点是：它具有刚性自动化生产线的优点，当生产批量不很大时，生产成本比刚性自动化生产线低得多；变换产品时，系统所需调整时间比刚性自动化生产线少得多；但建线的总费用要比刚性自动线高得多。为了节省投资，提高系统的运行效益，柔性制造线可采用刚柔结合的形式，部分设备采用专用机床（主要是组合机床）部分设备采用可换主轴箱或可换刀架式柔性加工机床。
柔性制造线主要适用于生产品品种变化不大的中批和大批量生产。
未来的机械制造自动化技术主要面向多品种、中小批量生产，要求系统具有尽可能多的柔性，以适应市场快速多变的需求。多品种、中小批量生产自动化是本世纪机械制造自动化技术的主要研究命题。