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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