柔性制造單元是在制造單元的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，又具有一定的柔性，是柔性制造系統(tǒng)朝小型化與經(jīng)濟(jì)化發(fā)展的產(chǎn)物。

1．由數(shù)控車(chē)床和加工中心(含CNC)混合組成的加工設(shè)備

加工回轉(zhuǎn)體零件的車(chē)削單元的設(shè)備一般不超過(guò)4臺(tái)；加工非回轉(zhuǎn)體零件的單元一般選用一臺(tái)加工中心作為基本加工設(shè)備。

2．單元內(nèi)部的自動(dòng)化工件運(yùn)輸、交換和存儲(chǔ)設(shè)備

自動(dòng)化工件運(yùn)輸、交換和存儲(chǔ)設(shè)備具體隨工件特點(diǎn)及其在單元內(nèi)的輸送方式而定，工件在單元內(nèi)的輸送方式有以下兩種：

1)托板輸送方式。該類(lèi)FMC適用于加工箱體或非回轉(zhuǎn)體類(lèi)零件。為便于工件輸送及其在機(jī)床上夾固，工件(或工件及夾具)被裝夾在托板上，工件的輸送及其在機(jī)床上的夾緊都通過(guò)托板來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體設(shè)備包括托板輸送裝置、托板存儲(chǔ)庫(kù)和托板自動(dòng)交換裝置。

2)直接輸送方式。該類(lèi)FMC適用于加工回轉(zhuǎn)體零件。工件直接由機(jī)器人或機(jī)械手搬運(yùn)到數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床或車(chē)削中心上夾緊加工。機(jī)床鄰近設(shè)有料臺(tái)用于存儲(chǔ)坯件或工件。若FMC需要與外部系統(tǒng)聯(lián)系，則料臺(tái)為托板交換臺(tái)，工件連同托板由外部輸送設(shè)備(如小車(chē))輸入單元或自單元輸出。

3．FMC控制系統(tǒng)

FMC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)于加工中信息的處理、存儲(chǔ)和傳輸，一般分兩級(jí)，分別是單元控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。

(1)設(shè)備控制級(jí)設(shè)備控制級(jí)是針對(duì)各種設(shè)備，如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、小車(chē)及傳送裝置等的單機(jī)控制，功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡(jiǎn)單任務(wù)，并通過(guò)各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行情況。設(shè)備控制級(jí)一般采用具有較強(qiáng)控制功能的微型計(jì)算機(jī)、總線(xiàn)控制機(jī)或可編程控制器等工程機(jī)。

(2)單元控制級(jí)單元控制級(jí)是指揮和協(xié)調(diào)單元中各設(shè)備的活動(dòng)，處理由物料貯運(yùn)系統(tǒng)交來(lái)的零件托盤(pán)，并通過(guò)控制工件調(diào)整、零件夾緊、切削加工、切屑清除、加工過(guò)程中檢驗(yàn)、卸下工件以及清洗工件等功能對(duì)設(shè)備級(jí)各子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。單元控制系統(tǒng)一般采用具有有限實(shí)時(shí)處理能力的微型計(jì)算機(jī)或工作站。單元控制級(jí)通過(guò)RS．232接口與設(shè)備控制級(jí)之間進(jìn)行通信，并可以通過(guò)該接口與其他系統(tǒng)組成FMS。

圖1所示為一以加工回轉(zhuǎn)體零件為主的柔性制造單元。兩臺(tái)運(yùn)輸小車(chē)在工件裝卸工位3、數(shù)控車(chē)床1和加工中心2之間的輸送工件，龍門(mén)式機(jī)械手4為數(shù)控車(chē)床裝卸工件和更換刀具，機(jī)器人5進(jìn)行加工中心刀具庫(kù)和機(jī)外刀庫(kù)6之間的刀具交換。控制系統(tǒng)由車(chē)床數(shù)控裝置7、龍門(mén)式機(jī)械手控制器8、小車(chē)控制器9、加工中心控制器10、機(jī)器人控制器11和單元控制器12等組成。單元控制器負(fù)責(zé)對(duì)單元組成設(shè)備的控制、調(diào)度、信息交換和監(jiān)控。

1．托板存儲(chǔ)庫(kù)式FMC

這類(lèi)柔性制造單元由加工中心和托板存儲(chǔ)系統(tǒng)組成，主要用來(lái)加工非回轉(zhuǎn)體零件，托板的選定和定位由PLC進(jìn)行控制。按托板庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式可分為以下3種：

2)圓環(huán)托板庫(kù)FMC。托板庫(kù)圓周分布，托板在裝卸工位、機(jī)床自托板庫(kù)各個(gè)位置之間輸送，通過(guò)庫(kù)中央的專(zhuān)門(mén)搬運(yùn)裝置實(shí)現(xiàn)托板的輸送。

3)直線(xiàn)形托板庫(kù)FMC，托板庫(kù)為直線(xiàn)形，托板輸送裝置常為有軌小車(chē)。這種單元的優(yōu)點(diǎn)是具有擴(kuò)展性，需要時(shí)可增加加工設(shè)備，加長(zhǎng)運(yùn)輸軌道和托板庫(kù)，擴(kuò)展成更大的FMC或其他柔性制造系統(tǒng)。

2．機(jī)器人搬運(yùn)式FMC

這種FMC由加工中心、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人和工件傳輸系統(tǒng)組成，有些單元還包括清洗設(shè)備。機(jī)器人搬運(yùn)式FMC有以下兩種：

1)回轉(zhuǎn)機(jī)器人直接搬運(yùn)的FMC。一般由1—4臺(tái)車(chē)削中心或其他數(shù)控機(jī)床以及固定安裝的回轉(zhuǎn)式機(jī)器人和工件存儲(chǔ)臺(tái)等組成，各設(shè)備都布置在機(jī)器人周?chē)騼蓚?cè)，工件搬運(yùn)由機(jī)器人自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。此類(lèi)FMC的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)有托板及其自動(dòng)交換系統(tǒng)，設(shè)備費(fèi)用低，但只適于加工回轉(zhuǎn)體零件。

2)龍門(mén)式機(jī)器人直接搬運(yùn)的FMC。該類(lèi)FMC的特點(diǎn)是：可搬運(yùn)較大較重的零件和其他物料，搬運(yùn)設(shè)備不占場(chǎng)地。

3．可換主軸箱式FMC

這種FMC以多軸加工為主，適于工件品種不多的中、大批量的生產(chǎn)，加工設(shè)備一般是可更換主軸箱的組合機(jī)床，單元內(nèi)設(shè)有主軸庫(kù)及其運(yùn)輸交換裝置。工件通過(guò)托板交換裝置從外部系統(tǒng)進(jìn)入單元，送上圓形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊，然后由兩側(cè)裝有相應(yīng)主軸箱的動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)加工。

1．基本功能

1)自動(dòng)化加工功能。可以自動(dòng)完成車(chē)削、鉆鏜、銑削及攻螺紋等加工。

2)物料傳輸、存儲(chǔ)功能。柔性制造單元配備有運(yùn)行物料存儲(chǔ)容量所需的在制品庫(kù)、物料傳輸裝備和工件裝卸交換裝置，并有刀具庫(kù)和換刀裝置。

3)自動(dòng)檢驗(yàn)、監(jiān)控等功能。FMC可以完成刀具檢測(cè)、工件在線(xiàn)測(cè)量或磨損檢測(cè)監(jiān)控、機(jī)床保護(hù)監(jiān)控等。

4)FMC還有清洗、檢驗(yàn)及切屑處理等功能。

2．FMC的應(yīng)用方式

1)作為獨(dú)立加工設(shè)備使用，其優(yōu)點(diǎn)有：提高了工件搬運(yùn)和裝夾的效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；機(jī)床利用率和加工效率比加工中心高；可實(shí)現(xiàn)晚闖無(wú)人看管生產(chǎn)，提高機(jī)床利用率；可方便地進(jìn)行多品種零件(單元所限定的零件組范圍內(nèi))的同時(shí)混流生產(chǎn)。

2)作為其他柔性制造系統(tǒng)的基本組成模塊。當(dāng)前柔性制造系統(tǒng)和柔性自動(dòng)線(xiàn)日趨采用模塊化組合方式，以FMC作為其基礎(chǔ)模塊，優(yōu)點(diǎn)是可以為柔性制造系統(tǒng)分段建設(shè)創(chuàng)造條件。因此，F(xiàn)MC在結(jié)構(gòu)配置和控制等方面都趨于適應(yīng)組成系統(tǒng)的需要。

3．FMC的應(yīng)用范圍

FMC可以根據(jù)需要自動(dòng)更換刀具和夾具，因此適于多品種、小批量生產(chǎn)。工件的全部加工一般是在一臺(tái)機(jī)床上完成，因此常用于箱體類(lèi)復(fù)雜零件的加工。FMC在汽車(chē)制造業(yè)應(yīng)用非常廣泛，而且也廣泛應(yīng)用于液壓／氣動(dòng)閥類(lèi)、泵類(lèi)、電動(dòng)工具及冰箱壓縮機(jī)缸體等工件的加工。

柔性制造技術(shù)在各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到廣泛的生產(chǎn)應(yīng)用。FMC的投資比FMS少而經(jīng)濟(jì)效益相接近，更適用于財(cái)力有限的中、小型企業(yè)。目前，國(guó)外眾多廠家將FMC列為發(fā)展的重點(diǎn)。

4．引入或購(gòu)置FMC前的技術(shù)準(zhǔn)備

企業(yè)引入或購(gòu)置FMC前需做以下準(zhǔn)備工作：根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)選擇適合在FMC上加工的零件，編制FMC待加工零件的情況表，主要內(nèi)容包括零件外形尺寸，最大、最小加工尺寸和加工要求，所用刀具類(lèi)型、品種和數(shù)量，工裝、工時(shí)和年產(chǎn)量等。分析比較各種商品化FMC的結(jié)構(gòu)、性能及其價(jià)格，選出適當(dāng)?shù)腇MC型號(hào)。根據(jù)零件情況表作刀具統(tǒng)計(jì)，確定刀庫(kù)容量。一般完成一件中等復(fù)雜程度零件的全部加工需30把以?xún)?nèi)的刀具，考慮留有余地，實(shí)現(xiàn)混流生產(chǎn)，宜選60把左右刀具的刀庫(kù)容量。若考慮更復(fù)雜零件的混流生產(chǎn)，則應(yīng)選100把左右刀具的容量。根據(jù)零件情況統(tǒng)計(jì)表確定托板庫(kù)工作臺(tái)的數(shù)量。為保證實(shí)現(xiàn)第二、三班無(wú)人照看生產(chǎn)，托板庫(kù)工作臺(tái)應(yīng)保證可安裝的零件足夠使用。對(duì)兩班制，一般選6個(gè)工作臺(tái)。選購(gòu)必要附件，如對(duì)刀儀、冷卻裝置及監(jiān)控裝置等。

(1)可以實(shí)現(xiàn)24 h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

(2)增加了設(shè)備的柔性。FMC比單臺(tái)加工中心更容易實(shí)現(xiàn)多品種配套加工。

(3)生產(chǎn)利潤(rùn)高。

(4)有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)。