第一章 绪论 1
1.1 FMS的发展背景 1
1.1.1 生产方式和市场结构的变化 1
1.1.2 生产柔性化的要求 2
1.1.3 数控机床的迅速发展和普及 2
1.1.4 智能化计算机、工业机器人及各项相应配套技术的发展 3
1.2 柔性制造系统的发展现状 3
1.3 FMS的发展趋势 6
1.3.1 FMS将进一步迅速发展 6
1.3.2 FMS向多种加工能力方向发展 6
1.3.3 FMS向小型化方向发展 10
1.3.4 控制管理软件结构的典型化、模块化 11
1.3.5 FMS与计算机集成制造相结合 11
1.3.6 FMS向自动化车间和自动化工厂方向发展 14
第二章 FMS的基本概念 17
2.1 FMS的定义 17
2.2 FMS的功能 18
2.2.1 内容广泛的加工功能 18
2.2.2 工件及夹具的搬运和存储功能 18
2.2.3 完备的辅助功能 19
2.2.4 测量和监视功能 20
2.2.6 与其他系统的接口功能 21
2.2.5 管理和控制功能 21
2.3 FMS的分类 22
2.3.1 按结构分类 22
2.3.2 按功能分类 29
2.4 柔性制造系统的组成 29
2.4.1 主机 30
2.4.2 FMS的工件、夹具、刀具存储和输送装置 30
2.4.3 FMS的辅助机械 32
2.4.4 FMS的控制系统 33
2.5 FMS的经济效益及特点 34
2.5.3 减少生产人员，减少占地面 35
2.5.2 提高了生产能力，缩短供货时间 35
2.5.1 提高了企业生产的灵活性，可快速地满足市场的要求 35
2.5.4 提高了产品质量 36
2.5.5 降低了生产成本 36
2.5.6 为企业的生产现代化奠定了良好的基础 36
2.6 FMS存在的问题 37
2.6.1 对FMS缺乏了解，选购的FMS不适合企业情况，不能发挥应有的生产能力 38
2.6.2 投资巨大使人望而生畏 38
2.6.3 缺少训练有素的操作人员和技术人员 39
2.6.4 加工现场的FMS缺乏协调性和综合性 39
3.1 概述 40
第三章 FMS的主机 40
3.2.1 滚动轴承主轴系统 41
3.2 FMS主机的主运动系统 41
3.2.2 静压主轴系统 42
3.2.3 陶瓷滚动轴承支承的电动主轴 43
3.2.4 磁浮主轴 44
3.2.5 FMS主运动的调速系统 44
3.3 FMS主机的辅助运动系统 50
3.3.1 数控机床的导轨系统 50
3.3.2 FMS主机的辅助运动的执行机构 55
3.4.1 概述 63
3.4 FMS主机的位置检测及精度保证系统 63
3.4.2 同步分解器 64
3.4.3 感应同步器 67
3.4.4 光栅测量装置 70
3.4.5 磁栅位置检测装置 74
3.5 FMS主机的典型示例 79
第四章 FMS的夹具系统 82
4.1 概述 82
4.2 通用夹具 82
4.3 专用夹具 83
4.4 成组夹具 84
4.5 组合夹具 85
4.6 柔性数控夹紧装置 87
4.6.1 回转式柔性数控夹紧装置 87
4.6.2 直线移动式柔性数控夹紧装置 89
4.6.3 柔性数控夹紧装置的优点 91
第五章 FMS的刀具系统 94
5.1 概述对刀具系统的要求 94
5.2 FMS的刀具系统 97
5.3 FMS的刀库系统 104
5.4 FMS刀具地址的识别 106
5.5.1 刀具预调仪 111
5.5 FMS刀具的更换 111
5.5.2 换刀机械手 112
5.5.3 刀具的更换 114
第六章 FMS物料的存储和输送及辅助系统 118
6.1 概述 118
6.2 自动化立体仓库 119
6.2.1 立体仓库的规划设计 120
6.2.2 自动化立体仓库的组成及功能 121
6.2.3 立体仓库的布局形式 122
6.2.4 仓储机械及设备 125
6.2.5 立体仓库的地址识别 127
6.2.6 立体仓库的控制系统 129
6.3 机械手与工业机器人 130
6.3.1 基本概念 130
6.3.2 工业机器人的设计 137
6.3.3 工业机器人的运动学 141
6.3.4 机器人手爪 147
6.3.5 传感器 149
6.3.6 工业机器人的驱动及控制系统选择 155
6.4 无人小车 162
6.4.2 自动导引无人小车 163
6.4.1 有轨小车 163
6.5 清洗与去毛刺设备 172
6.5.1 清洗机的类型及其操作过程 172
6.5.2 去毛刺机的类型及应用 174
6.6 切屑及冷却液处理系统 175
6.6.1 便于处理的切屑形状 175
6.6.2 切屑的排除 175
6.6.3 切屑处理系统设计 178
第七章 FMS的质量监视及控制系统 180
7.1 概述 180
7.2 集成化的质量监测系统的基本概念 180
7.2.1 质量控制计划 181
7.2.2 质量控制功能 182
7.2.3 质量控制方法及测试程序 183
7.2.4 计算机化测试系统的体系结构 185
7.2.5 质量控制的设备配置 186
7.3 FMS的质量检测 187
7.3.1 机床系统的监测 187
7.3.2 刀具状态的监视 189
7.3.3 工件加工精度的监视和测量 194
7.4 FMS的质量故障诊断 202
7.4.1 故障诊断的层次结构 202
7.4.2 柔性制造系统故障树 203
7.5 FMS的控制系统 205
7.5.1 FMS的控制结构 205
7.5.2 FMS的运行控制系统 215
7.5.3 FMS的仿真 223
7.5.4 图形仿真 231
第八章 FMS的规划设计 235
8.1 概述 235
8.2 建造或购置FMS的可行性论证 236
8.2.1 需求论证 236
8.2.2 技术论证 237
8.2.3 投资效益论证 238
8.2.4 制定实施计划 240
8.3 FMS的设计 242
8.3.1 FMS零件族的确定及其工艺分析 243
8.3.2 加工设备配置方案的确定 248
8.3.3 FMS的功能模型设计 248
8.3.4 FMS的信息模型设计 251
8.3.5 FMS独立工位的配置与总体布局 253
8.3.6 FMS检测监视系统的设置原则及其内容 258
8.3.7 FMS的控制结构体系方案 259
8.3.8 FMS设计方案的计算和仿真 260
8.3.9 FMS的可靠性分析 261
第九章 FMS的经济性分析与评估 266
9.1 经济评价 266
9.2 加工中心与柔性制造系统的经济性比较 267
9.2.1 机床利用率 268
9.2.2 资金投入需求 270
9.2.3 人员需求 273
9.2.4 系统费用 274
9.2.5 经济性比较 274
9.3 经济性比较的评价 276
9.4.3 由于面向市场而提高了销量和利润 277
9.4.2 生产控制费用的降低 277
9.4.1 工件周转和库存储量减少 277
9.4 柔性自动化带来的间接效益 277
9.4.4 对新加工任务的柔性带来的费用降低 278
9.5 效益的分析 278
9.6 制造系统柔性的评价 281
9.6.1 概述 281
9.6.2 制造系统柔性的评价方法——柔性特征参量 281
9.6.3 结论 284
10.1 FMS的安装 285
10.1.1 安装环境 285
第十章 FMS的安装、调试及验收 285
10.1.2 典型的FMS的安装步骤 286
10.2 FMS的试车调试 288
10.2.1 加工设备的单机调试 289
10.2.2 分系统调试 289
10.2.3 全系统联调 290
10.3 FMS的验收 291
10.3.1 一般要求 291
10.3.2 试运行 292
10.3.3 验收测试 292
参考文献 298