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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
班 級(jí)
09機(jī)制4班
姓 名
王建
課題名稱(chēng)
柔性加工系統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)及輸送單元
開(kāi)題報(bào)告（包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題、總體研究思路與可行性分析，預(yù)期研究成果、研究工作計(jì)劃等內(nèi)容，非藝術(shù)類(lèi)不少于3000字）
目 錄
1 選題的背景與意義
1.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.2 柔性加工系統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)及輸送單元的研究意義
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題
2.1 基本內(nèi)容
2.2 擬解決的主要問(wèn)題
3 研究思路方案、可行性分析及預(yù)期研究成果
3.1研究思路方案
3.2可行性分析
3.3 預(yù)期研究成果
4 研究工作計(jì)劃
參考文獻(xiàn)
（開(kāi)題報(bào)告全文附后）
成績(jī)：
答 辯
意 見(jiàn)
（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個(gè)方面）
答辯組長(zhǎng)簽名：
年 月 日
系
主
任
審
核
意
見(jiàn)
簽名：
年 月 日
柔性制造系統(tǒng)及輸送單元
王建
(09機(jī)制4班 B09300422)
1選題的背景與意義
1967年，英國(guó)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(shè)備是六臺(tái)模塊化結(jié)構(gòu)的多工序數(shù)控機(jī)床，目標(biāo)是在無(wú)人看管條件下，實(shí)現(xiàn)晝夜24小時(shí)連續(xù)加工，但最終由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的困難而未全部建成。
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增加，而產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命日益縮短，更新?lián)Q代加速，中、小批量生產(chǎn)占有越來(lái)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(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，從而降低生產(chǎn)成本，以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。柔性制造系統(tǒng)正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)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(shè)計(jì)柔性制造系統(tǒng)的流水線(xiàn)、碼垛機(jī)、立體庫(kù)。
1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
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(chǔ)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(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System)，英文縮寫(xiě)為FMS。
科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，正在把人類(lèi)推向信息時(shí)代。但是，面對(duì)著加工業(yè)70%—80%的中小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，如何達(dá)到自動(dòng)化的目的，一直是工業(yè)界探索的課題。數(shù)控機(jī)床問(wèn)世雖為這部分工廠(chǎng)自動(dòng)化創(chuàng)造了條件，但實(shí)踐證明，獨(dú)立、分散的單機(jī)自動(dòng)化解決不了傳統(tǒng)批量生產(chǎn)所固有的生產(chǎn)率同生產(chǎn)柔性、加工批量同制造成本、生產(chǎn)同市場(chǎng)變化之間的矛盾，必須尋找更完善的自動(dòng)生產(chǎn)體系。FMS就是在這種追求下誕生的。其優(yōu)勢(shì)在于把生產(chǎn)率同生產(chǎn)柔性、加工批量同制造成本、先進(jìn)技術(shù)同科學(xué)管理高度統(tǒng)一起來(lái)。發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相開(kāi)發(fā)FMS，到80年代初期，隨著一些基本問(wèn)題的解決，如主機(jī)、控制系統(tǒng)等，特別是控制設(shè)備的廉價(jià)化、實(shí)用化和智能化，使它走出實(shí)驗(yàn)室達(dá)到商品化和實(shí)用化的階段。截止1986年底，世界上的FMS擁有量已達(dá)370套，美國(guó)和日本各占70套，居世界前列，但美國(guó)的技術(shù)水平是最高的。
我國(guó)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(guó)防科工委組織、南京理工大學(xué)、沈陽(yáng)55研究所、綿陽(yáng)58研究所聯(lián)合承研。我國(guó)在FMS的技術(shù)方面與國(guó)外還有一些差距，但FMS在如今工業(yè)制造中扮演著越來(lái)越重要的角色，因此只有加緊研究發(fā)展FMS，才能使我國(guó)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)前沿立于不敗之地。
1.2 FMS研制的意義
從機(jī)械制造行業(yè)來(lái)看,現(xiàn)在FMS不僅能完成機(jī)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(duì)于傳統(tǒng)加工有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）縮短生產(chǎn)線(xiàn)且變得簡(jiǎn)潔。
2）減少設(shè)備投資、減少庫(kù)存。
3）提高利用率，降低成本。
所以，研究FMS是一個(gè)很有意義的項(xiàng)目。
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題
2.1 基本內(nèi)容
1、了解柔性制造系統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)及輸送單元研制目的。理解柔性制造系統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)及輸送單元及其特點(diǎn)。確定完整系統(tǒng)總體方案。
2、相關(guān)裝置型號(hào)選定。
3、完成流水線(xiàn)、碼垛機(jī)、立體庫(kù)的設(shè)計(jì)。
4、完成檢測(cè)單元傳感器的選型調(diào)試及整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試。
2.2 擬解決的主要問(wèn)題
以任務(wù)書(shū)所要求的具體設(shè)計(jì)要求為根本設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分考慮FMS工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。在滿(mǎn)足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時(shí)提高可靠性。本著科學(xué)經(jīng)濟(jì)和滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)也考慮本次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、液壓、電氣傳動(dòng)及控制、理論力學(xué)、材料力學(xué)、CAD、PRO/E仿真等知識(shí)盡可能多的綜合運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，使得經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)階段的知識(shí)得到鞏固和強(qiáng)化，同時(shí)也考慮個(gè)人能力水平和時(shí)間的客觀(guān)實(shí)際，充分發(fā)揮個(gè)人能動(dòng)性，腳踏實(shí)地，實(shí)事求是的做好本次設(shè)計(jì)。
3 研究思路方案、可行性分析及預(yù)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(jī)器人從自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)單元的毛坯庫(kù)中取出，送到自動(dòng)化輸送系統(tǒng)單元輸送線(xiàn)上。皮帶運(yùn)輸機(jī)將工件或毛坯，再由上下料搬運(yùn)機(jī)器爪取工件，送入相應(yīng)的柔性加工單元（并聯(lián)加工中心或數(shù)控車(chē)床）進(jìn)行加工。加工完成后，由上下料搬運(yùn)機(jī)器人取出工件，將工件放回到輸送線(xiàn)上。工件被運(yùn)送到CCD尺寸檢測(cè)單元，對(duì)已加工的工件進(jìn)行尺寸及位置偏差檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)束，不合格的產(chǎn)品由碼垛機(jī)送到立體庫(kù)底層。合格的產(chǎn)品將送到原來(lái)毛胚位置，完成一個(gè)工作流程。
立體庫(kù)的主要工作為存儲(chǔ)毛胚、成品、廢品的存儲(chǔ)作用，有鋁合金型材搭建而成。
碼垛機(jī)有4個(gè)自由度即X軸、Y軸、Z軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和機(jī)械爪的轉(zhuǎn)動(dòng)。承重設(shè)計(jì)為1KG。X、Y、Z軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)控制絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，以保證精度，機(jī)械爪的轉(zhuǎn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)控制渦輪蝸桿來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)碼垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)由PLC可編控制器控制。
流水線(xiàn)由輸送帶，檢測(cè)系統(tǒng)等組成。當(dāng)碼垛機(jī)將毛胚放在輸送帶上時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)輸送帶將毛胚運(yùn)送到對(duì)射裝置，控制電機(jī)停止，機(jī)械手將毛胚抓取送到加工單元。加工好的零件在通過(guò)機(jī)械手放在輸送帶上，PLC控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，將零件送到檢測(cè)單元，檢測(cè)零件尺寸是否合格，然后控制碼垛機(jī)將零件放在立體庫(kù)相應(yīng)的位置上。
整套系統(tǒng)還需配備手動(dòng)控制箱，安全保護(hù)系統(tǒng)等。
3.2 可行性分析
本課程所涉及的研究目標(biāo)，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有相當(dāng)成熟的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)查，大學(xué)中所學(xué)習(xí)的機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，c語(yǔ)言，單片機(jī)等方面的知識(shí)完成好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。其他沒(méi)學(xué)過(guò)的可通過(guò)自學(xué)。指導(dǎo)老師在柔性制造系統(tǒng)中有著豐富經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)的研究方法思路經(jīng)過(guò)深思熟慮，切實(shí)可行，能夠確保畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成并取得預(yù)想的研究結(jié)果。
3.3 預(yù)期研究成果
完成柔性制造系統(tǒng)中的立體庫(kù)、碼垛機(jī)、流水線(xiàn)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試，并最終能使整套設(shè)備成為具有一定示范作用的實(shí)驗(yàn)裝置。
4．研究工作計(jì)劃
起止時(shí)間
內(nèi)容
2012.10.30-2012.11.06
畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研，完成開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文資料閱讀、翻譯任務(wù)
2012.12.28-2013.01.03
提交開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯初稿，指導(dǎo)教師審閱，提出修改意見(jiàn)
2013.01.10-2013.01.16
開(kāi)題報(bào)告答辯。
2013.02.20
完成立體庫(kù)的設(shè)計(jì)
2013.02.23~2013.03.1
熟悉整個(gè)過(guò)程中PLC的控制
2013.03.1~2013.03.14
完成碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)
2013.03.15~2013.04.04
完成流水線(xiàn)的設(shè)計(jì)
2013.04.05~2013.04.11
中期檢查
2013.04.12~2013.05.09
完成課題設(shè)計(jì)，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
2013.05.10~2013.05.21
教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的審閱；評(píng)議小組分組審閱。
2013.05.22~2013.05.28
論文答辯
參考文獻(xiàn)
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[3]柔性制造系統(tǒng)及其運(yùn)用 高紅 沈陽(yáng)工程學(xué)院工程系 110136
[4].柔性制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)研究 中國(guó)石油開(kāi)發(fā)技術(shù)有限公司 北京
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[9] 工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)控制中應(yīng)用的探討 - 信息技術(shù) - 2009(6)
[10] Tool management systems design for flexible manufacturing systems (FMS) Ranky, Paul G.