De cuong FMS (tin chi)

GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG CHƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS VÀ SẢN XUẤT TÍCH HỢP CĨ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH CIM 1.1 Những khái niệm 1.2.1 Tự động hoá sản xuất Là hướng phát triển sản xuất chế tạo máy mà người giải phóng khơng từ lao động bắp mà cịn giải phóng từ q trình điều khiển sản xuất Ở trách nhiệm người theo dõi q trình sản xuất 1.2.2 Tự động hố phần Có nghĩa tự động hố ngun cơng riêng biệt Nó kết hợp lao động khí hố với tự động hố ứng dụng nhiều nơi mà tham gia trực tiếp người thực được, công việc nặng nhọc đơn điệu 1.2.3 Tự động hố tồn phần Các công đoạn sản xuất, phân xưởng sản xuất nhà máy sản xuất hoạt động khối thống Tính ưu việt thể điều kiện sản xuất phát triển trình độ cao sở phương pháp công nghệ tiên tiến phương pháp điều khiển có trợ giúp máy tính 1.2.4 Máy tự động cơng nghệ Là máy mà chu trình hoạt động thực khơng có tham gia người VD: máy tự động dùng để thiết lập sơ đồ tổng thể trả lương cho người lao động 1.2.5 Tính linh hoạt hệ thống sản xuất Là mức độ khả thích ứng với chế tạo nhiều loại sản phẩm khác cách nối tiếp song song Mức độ linh hoạt M L hệ thống xác định theo cơng thức: Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -1- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG ML = Ld Ly Ld : tính linh hoạt đạt Ly : tính linh hoạt yêu cầu ML = 1: yêu cầu tính linh hoạt thoả mãn ML > 1: hệ thống có thừa tính linh hoạt ML < 1: hệ thống thiếu tính linh hoạt Giá thành để tạo hệ thống sản xuất linh hoạt phụ thuộc vào yếu tố: yếu tố kĩ thuật yếu tố tổ chức * Yếu tố kĩ thuật * Yếu tố tổ chức 1.2.6 Tự động hoá sản xuất linh hoạt Được dùng sản xuất hàng loạt vừa nhỏ ( nhiều chủng loại chi tiết ), dựa cơng nghệ nhóm cơng nghệ điển hình Sử dụng máy CNC, mơđun sản xuất linh hoạt, hệ thống kho chứa vận chuyển tự động, tổ hợp thiết bị sử dụng máy tính Tự động hố sản xuất linh hoạt thể việc điều chỉnh nhanh trình sản xuất để chế tạo sản phẩm phạm vi thiết bị kĩ thuật phạm vi điều khiển 1.2.7 Hệ thống sản xuất linh hoạt Là tổ hợp bao gồm: - Các máy CNC - Các thiết bị tự động - Các môđun sản xuất linh hoạt - Các thiết bị công nghệ riêng lẻ - Các hệ thống đảm bảo chức hoạt động với chế độ tự động khoảng thời gian định, cho phép tự động điều chỉnh để chế tạo sản phẩm giới hạn 1.2.8 Mơđun sản xuất linh hoạt Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -2- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG Là đơn vị thiết bị có điều khiển theo chương trình để chế tạo sản phẩm giới hạn Thiết bị thực cách tự động tất chức có liên quan đến chế tạo sản phẩm có khả hoạt động FMS 1.2.9 Rôbôt công nghiệp Là máy tự động đứng yên di động Bao gồm: - Một cấu chấp hành dạng tay máy - Một số bậc tự - Một cấu điều khiển để thực chức di chuyển trình sản xuất 1.2.10 Tổ hợp rơbơt cơng nghệ Là tồn bộ: - Một thiết bị công nghệ - Một rôbôt công nghiệp - Các thiết bị khác để thực chu trình cách lặp lại tự động Các tổ hợp rơbơt cơng nghệ FMS phải có khả điều chỉnh tự động khả thích ứng hệ thống Rơbơt cơng nghiệp : rơbơt cấp phôi (chi tiết), rôbôt vận chuyển rôbôt dùng thiết bị công nghệ (khoan lỗ, tẩy bavia chi tiết gia công…) Các thiết bị khác trang bị cho tổ hợp rôbôt công nghệ thường cấu tích trữ, cấu định hướng, cấu vận chuyển lắp ráp nhỏ… 1.2.11 Dây chuyền tự động linh hoạt Là FMS mà thiết bị cơng nghệ lắp đặt theo trình tự ngun cơng xác định 1.2.12 Cơng đoạn tự động hố linh hoạt Là FMS thực theo tiến trình cơng nghệ mà có khả thay đổi trình tự sử dụng thiết bị cơng nghệ 1.2.13 Phân xưởng tự động hố linh hoạt Là FMS bao gồm: Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -3- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG - Dây chuyền tự động hoá linh hoạt - Cơng đoạn tự động hố linh hoạt - Tổ hợp rôbôt công nghệ nối kết với theo phương án để chế tạo sản phẩm chủng loại xác định 1.2.14 Nhà máy tự động hoá linh hoạt Là FMS bao gồm: - Dây chuyền tự động hố linh hoạt - Tổ hợp rơbơt cơng nghệ - Phân xưởng tự động hoá linh hoạt nối kết với theo nhiều phương án để chế tạo sản phẩm nhiều chủng loại sản phẩm 1.2 Cấu trúc FMS Thành phần FMS bao gồm: - Các thiết bị công nghệ thiết bị kiểm tra trang bị tay máy tự động máy tính để tính tốn điều khiển - Các chương trình để điều khiển FMS - Các tế bào gia công tự động (các môđun sản xuất linh hoạt), thơng thường máy CNC có mối liên kết với máy tính hệ thống vận chuyển – tích trữ phơi (chi tiết ) tự động 1.3 Sự tích hợp FMS với hệ thống tự động hố Sự tích hợp hệ thống thiết kế tự động hệ thống chuẩn bị công nghệ sản xuất tự động với FMS cần thiết, hệ thống tích hợp cho phép giải phóng người khỏi tham gia trực tiếp quy trình cơng nghệ người có chức kiểm tra giám sát Tích hợp tạo hiêu sử dụng FMS sản xuất đơn hàng loạt nhỏ Như vậy, FMS cần phải làm việc thành phần hệ thống tích hợp tồn phần 1.4 Ngun tắc thiết lập FMS Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -4- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG Thiết lập hệ thống FMS đuợc việc xác định họ chi tiết chế tạo FMS Kết công việc dùng để xác định thiết bị công nghệ FMS, loại kho chứa, cấu vận chuyển… Tiếp theo thiết lập cấu trúc chức năng, cấu trúc công nghệ cấu trúc thông tin FMS, đồng thời thiết lập mạng máy tính nội sau giai đoạn giải vấn đề thuật tốn lập trình có tính đến tác động qua lại hệ thống điều khiển FMS với hệ thống tự động khác hệ thống tích hợp tồn phần Song song với hệ thống cần thiết lập hệ thống cung cấp điện, nước, khí nén, thơng tin… Vấn đề tiêu chuẩn hoá FMS phải ý từ đầu phẩi đặt sở sử dụng rơng rãi ngun tắc mơđun: ví dụ, chọn mẫu tiêu chuẩn kho chứa tự đọng, mẫu tự động cấu vận chuyển tự động, thiết bị công nghệ tiêu chuẩn rơbốt 1.5 Phân loại FMS Có loại * Loại khơng phụ thuộc vào dịng vật liệu tế bào gia công tự động Loại cấu tạo từ máy vạn với điều khiển theo chương trình số, cho phép liên kết với máy tính bậc cao để điều khiển FMS loại sử dụng trường hợp mà chi tiết có thời gian gia cơng lớn * Loại gồm tế bào gia công tự động vạn điều khiển từ mạng máy tính hệ thống vận chuyển – tích trữ phơi tự động linh hoạt Trong FMS loại chi tiết loại gia cong theo nhiều tiến trình cơng nghệ khác số tế bào gia công tự động FMS loại sử dụng trường hợp chi tiết có thời gian gia cơng khơng lớn * Loại dây chuyền tự động linh hoạt Trong FMS loại nguyên công thực máy Hệ thống vận chuyển – tích trữ phơi đảm bảo tiến trình ứng cho chi tiết thơng thường thực hiệndưới dạng băng tải hay máy quay vòng 1.6 Ý nghĩa FMS CIM Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -5- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG Thiết lập hệ thống FMS hay CIM vấn đề khơng đơn giản, lại có ý nghĩa lớn với sản xuất Để phát triển nhanh hệ thống này, nước tư cộng tác chặt chẽ với Năm 1985 theo kế hoạch Bộ cơng nghiệp Ngoại thương Nhật Bản 20% sản phẩm công nghiệp phải chế tạo tổ hợp sản xuất linh hoạt Ở Mỹ dự án ICAM vào hoạt đọng từ năm 2000, lãnh đạo “ lực lượng lao động” dạng tay máy rôbốt để chế tạo lắp ráp thân máy Ứng dụng FMS cho phép tăng khả hoàn vốn máy, giảm thời gian phụ, giảm thời gian sản xuất 1.7 Vai trò máy tính sản xuất Máy tính có ảnh hưởng lớn tất hoạt động củamột nhà máy Thơng thường máy tính làm thay đổi cấu trúc tổ chức quản lí phịng ban tồn nhà máy Từ máy tính có khả thực hiệnnhững công việc lặp lại cách có hiệu ngiều chức quản lí thay đổi triệt để Hệ thống CIM tạo lợi nhuận vững cho người sử dụng hệ thống thông thương khác : - Giảm 15-30% giá thành thiết kế - Giảm 30-60% thời gian chế tạo chi tiết - Tăng suất lao động lên tới 40-70% - Nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm 20-50% phế phẩm - Hoàn thiện phương pháp thiết kế sản phẩm 1.9 Định nghĩa thuật ngữ máy tính sản xuất CAD (Computer aided deisign) thiết kế có trợ giúp máy tính CAP ( Computer aided planning) lập kế hoạch có trợ giúp máy tính CAM (Computer aided manufacturing) sản xuất có trợ giúp máy tính CAQ (Computer aided quality control) kiểm tra chất lượng có trợ giúp máy tính CAD/CAM Thiết kế/sản xuất có trợ giúp máy tính Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -6- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG PP&C (Production planning and control ) hoạt động tổ chức CIM CIM (Computer intergrated manufacturing) sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -7- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG CHƯƠNG II CÁC NGUYÊN TẮC HÌNH THÀNH HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS 2.1 Từ máy CNC tới FMS Máy CNC máy cắt gọt kim loại mang lại hiệu cao chất lượng số lượng, có khả điều chỉnh linh hoạtt Hiện sử dụng rộng rãi nhà máy khí Vào năm 1970-1980 máy CNC nhóm thành hệ thống sản xuất linh hoạt để tăng suất máy CNC Công nghệ điều chỉnh linh hoạt đời Con người giải phóng sức lao động, tăng thời gian máy có nghĩa tăng suất máy Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS hệ thống sản xuất có mức độ tự động hố cao, dùng để chế tạo nhiều chủng loại chi tiết với sản lượng nhỏ vừa Hệ thống bao gồm máy CNC để gia công tự động, hệ thống cấp tháo phôi, hệ thống vận chuyển phôi, máy tính ,hệ thống cung cấp chương trình điều khiển tồn cơng việc Cơng nghệ điều chỉnh linh hoạt máy CNC thực theo hướng sau: Trang bị cho máy ổ tích dụng cụ (magazin dụng cụ) Trang bị cho máy cấu vệ tinh thay đổi Chế tạo máy nhiều trục Gia cơng đồng thời nhiều dao Điều khiển máy CNC máy tính Tập hợp máy CNC thành nhóm điều khiển chúng máy tính Tập hợp máy CNC thành hệ thống FMS 2.1.1 Trang bị ổ tích dụng cụ (magazin dụng cụ cho máy) Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -8- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG - Ổ tích dụng cụ (magazin dụng cụ) với cấu thay dao tự động cho phép gia công nhiều bề mặt chi tiêt lần gá - Magazin dụng cụ chế tạo kiểu tang trống (dưới 30 dụng cụ),và chế tạo kiểu băng xích (trên 30 dụng cụ).Với công nghệ đại magazin dụng cụ có số lượng dụng cụ tăng lên nhiều (có thể lên đến 80 chí 215 dụng cụ) 2.1.2 Trang bị cho máy cấu vệ tinh thay đổi - Cơ cấu vệ tinh thay đổi cấu cấp phôi tự động đẩy chi tiết gia cơng vị trí xác định cấu vệ tinh có kết cấu tiêu chuẩn để gá kẹp chặt bàn máy nhiều ngun cơng (hình 2.1) - Số cấu vệ tinh thay đổi theo mức độ đại máy nhiều ngun cơng Ví dụ hình 2.2 có cấu vệ tinh - Ưu điểm: Cho phép thực công nghệ điều chỉnh linh hoạt cách thuận lợi - Nhược điểm: Số đồ gá số cấu vệ tinh làm tăng chi phí, khơng đảm bảo độ xác - Thơng thường sử dụng cấu 2-3 vệ tinh kinh tế Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên -9- GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG 2.1.3 Chế tạo máy nhiều trục - Máy nhiều trục dùng để gia công nhiều chi tiết giống đồng thời, nhiều bề mặt chi tiết nhiều dao nhằm tăng suất Thường máy phay chuyên dùng - Do yêu cầu thời gian gia công , độ cững vững máy ,nên thực tế sử dụng máy 2-4 trục Hình 2.3 Máy CNC điều chỉnh nhiều ngun cơng có nhiều ụ trục thay 1- Thân máy ; 2,10- Bàn máy ;3- Thân vịm ;4- ụ máy 5- Ụ thay đổi ;6- cánh tay lắc; 7- định vị tự động rơbốt ; 8- ụ trục ;9-bàn phân độ 2.1.4 Gia công đồng thời nhiều dao - Nghĩa chi tiết gia công đồng thời nhiều dao - Hình 2.3 máy CNC điều chỉnh nhiều ngun cơng với ụ trục thay đổi - Hình 2.4 tổ hợp CNC ba trụ đứng dùng để gia công chi tiết bàn quay từ ba phía dao, dao dịch chuyển theo chương trình riêng - Các máy tổ hợp CNC cho phép tăng hệ số tải trọng lên tới 0,8 ÷ 0,9 (thay Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên - 10 - ... aided deisign) thiết kế có trợ giúp máy tính CAP ( Computer aided planning) lập kế hoạch có trợ giúp máy tính CAM (Computer aided manufacturing) sản xuất có trợ giúp máy tính CAQ (Computer aided... THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG Thiết lập hệ thống FMS đuợc việc xác định họ chi tiết chế tạo FMS Kết công việc dùng để xác định thiết bị công nghệ FMS, loại kho chứa, cấu vận... hệ thống FMS Khoa khí - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên - 15 - năm GIÁO TRÌNH: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT FMS & CIM TRẦN VĂN THẮNG 2.2 Thành phần máy FMS Pegard (Đức) Grafentaden - CNC