一种柔性制造系统论文和设计-解润海

全文摘要

本实用新型涉及一种柔性制造系统，包括六轴机器人、传送带、码垛托盘、高精密加工中心、车削加工中心、专用夹具、上料机械手以及毛胚托盘，六轴机器人的机械手端部安装有专用夹具，在六轴机器人外周安装有一环形设置的传送带，在传送带内圈的六轴机器人径向一侧安装有码垛托盘，六轴机器人另外两侧的传送带外侧分别设置有高精密加工中心以及车削加工中心；在传送带的外周安装有盛装毛胚物料的毛胚托盘，该毛胚托盘一侧安装有一上料机器人，上料机器人能够从毛胚托盘上抓取毛胚放置在传送带上。本实用新型使用设备少，厂房占用面积小，生产效率高，可以混流生产，无停机损失。可实现批量生产，产品一致性好，良品率高，人员工作强度低。

主设计要求

1.一种柔性制造系统，其特征在于：包括六轴机器人、传送带、码垛托盘、高精密加工中心、车削加工中心、专用夹具、上料机械手以及毛胚托盘，六轴机器人的机械手端部安装有专用夹具，在六轴机器人外周安装有一环形设置的传送带，在传送带内圈的六轴机器人径向一侧安装有码垛托盘，六轴机器人另外两侧的传送带外侧分别设置有高精密加工中心以及车削加工中心；在传送带的外周安装有盛装毛胚物料的毛胚托盘，该毛胚托盘一侧安装有一上料机器人，上料机器人能够从毛胚托盘上抓取毛胚放置在传送带上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的柔性制造系统，其特征在于：所述专用夹具包括定位板、连接轴、转轴以及卡爪，定位板上端中部固装有连接轴用于连接机械手，定位板下端两侧对称安装有两个转轴，每个转轴下端均径向安装有三个能够径向伸缩的卡爪，每组转轴及卡爪构成一个夹具，夹具能够夹紧或放松工件，并且能够进行旋转。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于智能制造领域，具体是一种柔性制造系统。

背景技术

近年来，随着人工成本的不断上升，及人才短缺的现实情况，在国家战略2025号召之下，工厂企业必须以提高劳动生产率和提升传统产业为导向，逐渐以自动化、标准化为生产基础，降低成本、提升质量，最终满足生产需要，顺应市场潮流。

柔性制造系统由统一的信息控制系统、物料存储系统和一组数字加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产，并能及时的改变产品以满足市场需求。

经过检索，未发现与本专利技术方案相同的已公开专利文献。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种结构合理、功能全面、加工精度高、质量好的柔性制造系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种柔性制造系统，其特征在于：包括六轴机器人、传送带、码垛托盘、高精密加工中心、车削加工中心、专用夹具、上料机械手以及毛胚托盘，六轴机器人的机械手端部安装有专用夹具，在六轴机器人外周安装有一环形设置的传送带，在传送带内圈的六轴机器人径向一侧安装有码垛托盘，六轴机器人另外两侧的传送带外侧分别设置有高精密加工中心以及车削加工中心；在传送带的外周安装有盛装毛胚物料的毛胚托盘，该毛胚托盘一侧安装有一上料机器人，上料机器人能够从毛胚托盘上抓取毛胚放置在传送带上。

而且，所述专用夹具包括定位板、连接轴、转轴以及卡爪，定位板上端中部固装有连接轴用于连接机械手，定位板下端两侧对称安装有两个转轴，每个转轴下端均径向安装有三个能够径向伸缩的卡爪，每组转轴及卡爪构成一个夹具，夹具能够夹紧或放松工件，并且能够进行旋转。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、柔性制造系统使用设备少，厂房占用面积小，生产效率高，可以混流生产，无停机损失。

2、可实现批量生产，产品一致性好，良品率高，人员工作强度低。

3、柔性制造系统系统集合机床技术、监控技术、检测技术、刀具技术、传输技术、电子技术和计算机技术，具有高质量、高可靠性、高自动化和高效率。

4、可缩短新产品加工周期，转产快，相应市场及时到位。

5、可减少工厂内零件的库存，改善产品质量和降低产品成本。

6、工人数量减少，工人劳动强度降低。

7、本实用新型柔性制造系统技术是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势，是决定制造企业转型升级重要方案。伴随机械化、智能化进程，人与柔性设备将更加相互融合可实现全面协调，从订货单至生产再到销售，实现流水式生产经营模式。柔性制造单元可作为一种现代化生产企业的积木生产模式，在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，帮助企业提高市场竞争力，占领未来市场。

附图说明

图1为本实用新型布局结构示意图；

图2为专用夹具结构示意图；

图3为图2的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种柔性制造系统，包括六轴机器人3、传送带6、码垛托盘5、高精密加工中心2、车削加工中心1、专用夹具4、上料机械手7以及毛胚托盘8，六轴机器人的机械手端部安装有专用夹具，在六轴机器人外周安装有一环形设置的传送带，在传送带内圈的六轴机器人径向一侧安装有码垛托盘，六轴机器人另外两侧的传送带外侧分别设置有高精密加工中心以及车削加工中心；

在传送带的外周安装有盛装毛胚物料的毛胚托盘8，该毛胚托盘一侧安装有一上料机器人7，上料机器人能够从毛胚托盘上抓取毛胚放置在传送带上。

专用夹具包括定位板402、连接轴401、转轴403以及卡爪404，定位板上端中部固装有连接轴用于连接机械手，定位板下端两侧对称安装有两个转轴403，每个转轴下端均径向安装有三个能够径向伸缩的卡爪404，每组转轴及卡爪构成一个夹具，夹具能够夹紧或放松工件，并且能够进行旋转。两组转轴及卡爪分别称为A爪和B爪。

本实施例的车削加工中心采用全功能高效数控车床。

控制系统采用智能信息管理与执行系统以及自主知识产权的天大精益数控系统，控制系统实现对于加工中信息处理、传输、存储，一般采用单元控制级。指挥和协调单元各个设备的活动，处理由物料储运系统交来的零件托盘，并通过工件调整、零件夹紧、切削加工、切屑清除、加工过程中检测、卸下工件等功能对设备级各子系统进行调整。

根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件。柔性制造系统适合加工形状复杂，加工工序简单，加工工时较长，批量小的零件，具备较大的设备柔性。

具体加工步骤为：

(1)开始加工，各设备初始化位置；

(2)六轴机器人的机械手的A爪抓取一个工件；

与此同时，六轴机器人通知上料机械手进行上料，该上料机械手从垛盘抓取毛胚送至输送带上，将毛胚放置在输送带上后，上料机械手返回至安全位置，等待六轴机器人上料请求信号，进入下一循环；

(3)六轴机器人携带工件移动至车削中心前，等待车削中心完成加工后，开启安全门，六轴机器人的机械手伸入车削中心准备换件，到达取件点，机械手的B爪抓住车削中心内已完成加工的工件，车削中心卡盘松开，六轴机器人取下已完成加工的工件，而后将A爪上待加工的工件放入车削中心卡盘，发送请求车削中心卡盘夹紧，六轴机器人的机械手退出车削中心，安全门关闭，车削中心加工循环启动；

(4)六轴机器人机械手到达高精密加工中心前，等待高精密加工中心进行钻孔加工完成后，高精密加工中心的安全门开启，六轴机器人机械手进入高精密加工中心内换件，取出完成加工的工件后，高精密加工中心的安全门关闭，启动加工；

(5)六轴机器人机械手将工件送至码垛点，将工件放入码垛托盘内；

(6)六轴机器人返还初始化位置，进入下一循环。

本系统的特点：由加工系统、物流系统、控制与管理系统组成：

1、加工系统将外形尺寸、材料相同、工艺相似的零件集中在一台或者多台数控机床加工的系统。

2、物流系统由多种运输装置组成，如传送带，机械手完成工件、刀具等的供给和传送的系统。

3、控制与管理系统对加工和运输过程中所需的各种信息收集、处理、反馈，并通过计算机或其他控制装置(液压、气压装置)对机床或者运输设置实行分级控制系统。

4、制造单元中的加工设备根据工件信息设计工装夹具综合考虑工件的尺寸、表面精度及形位公差等要求，应用气动推动定位、液压夹持锁紧等手段，设计各个工装夹具的定位、基准及奕持力，确保装夹定位精度高且可靠。

5、加工中心工作台空间大，将气动装夹翻面装置放置在加工中心内，由加工中心夹具完成工件的翻转和夹持。

6、全功能数控车床主轴具有准停功能，可以实现车床夹具的准确定位停止，便于机器人按工件和夹具指定姿态准确上下料。

7、加工设备均配备有自动防护安全门。由于机床上下料过程中，机器人需进入机床防护空间内部进行换料操作，自动防护安全门可以保证切削铁屑及切削液不外漏井且通过PLC严格的逻辑互锁控制，实现安全防护的自动开关。

8、安全加工为基础，意外导致安全防护门未能正常开关整个系统将停机并报警，已确保人员和设备安全。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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