Bài giảng tự động hóa quá trình sản xuất FMS CIM chương 1 ths phạm thế minh

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Th.s Phạm Thế Minh

Bài giảng
Tự động hóa quá trình
sản xuất FMS & CIM

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Mục đích môn học

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

• Sinh viên tiếp cận với các hệ thống sản xuất tự
động linh hoạt với máy gia công CNC và Robot
công nghiệp.
• Hệ thống điển hình của sản xuất linh hoạt là các
tế bào sản xuất linh hoạt, hệ thống sản xuất linh
hoạt và các tuyến sản xuất linh hoạt.
• Sinh viên biết đến việc xây dựng lập trình điều
khiển và giám sát các hệ thống đó.
• Tiếp đó là việc lập kế hoạch với sự trợ giúp của

máy tính cho các hệ thống đó (Xí nghiệp số, Sản
xuất ảo)

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Nội dung môn học

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Th.s Phạm Thế Minh

Chương 1 Sản xuất tự động linh hoạt từng phần
1.1 Nguyên tắc
1.2 Công nghệ và lập trình CNC
1.3 Các hệ thống tế bào sản xuất linh hoạt
Chương 2 Thao tác và lắp ráp tự động linh hoạt
2.1 Các loại Robot công nghiệp
2.2 Lập trình Robot công nghiệp
2.3 Tổ chức hệ thống lắp ráp
Chương 3 Cung cấp vật liệu tự động linh hoạt
3.1 Thiết bị hỗ trợ và cung cấp phôi
3.2 Hệ thống cung cấp vật liệu
3.3 Thành phần hệ thống cung cấp vật liệu
Chương 4 Hệ thống dẫn hướng quá trình sản xuất
4.1 Cấu trúc xử lý thông tin trong công nghiệp sản xuất
4.2 Thâu tóm dữ liệu vận hành (BDE)

4.3 Phương pháp điều khiển sản xuất
4.4 Hệ thống dẫn hướng sản xuất
4.5 Lập trình điều khiển (SPS)
4.6 Lập trình hệ thống sản xuất linh hoạt
Chương 5 Kế hoạch sản xuất
5.1 Hệ thống kế hoạch sản xuất
5.2 Kế hoạch quá trình làm việc
Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Giới thiệu khái niệm

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

FMS: Flexible Manufacturing System
Hệ thống sản xuất linh hoạt
CIM: Computer Integrated Manufacturing
Sản xuất tích hợp trợ giúp máy tính
CAD: Computer Aided Design
Thiết kế có trợ giúp máy tính
CAM: Computer Aided Manufacturing
Sản xuất có trợ giúp máy tính
CAP: Computer Aided Planning
Lập kế hoạch có trợ giúp máy tính
CAQ: Computer Aided Quality Control
Kiểm tra chất lượng có trợ giúp máy tính

PP&C: Production Planning and Control
Lập kế hoạch sản xuất, vật tư, thời gian và kiểm tra hệ thống sản
xuất

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Nội dung

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chương 1 Sản xuất tự động
linh hoạt từng phần
1.1 Nguyên tắc
1.2 Công nghệ và lập trình CNC
1.3 Các hệ thống tế bào sản xuất linh hoạt

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Mục đích của quá trình tự

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

động hóa linh hoạt
Mục đích tổ chức

Mục đích về giá cả

Mục tiêu về kỹ thuật

• Phản ứng một cách
nhanh chóng khi có sự
thay đổi hợp đồng
• Tung ra thị trường
những sản phẩm mới
một cách nhanh chóng
hơn
• Kiểm soát được nhanh
chóng những sự thay đổi
về kết cấu sản phẩm
• Nắm bắt một cách
nhanh chóng hiệu quả
sự thay đổi

• Giữ được khung giá
như kế hoạch
• Nâng cao được chất
lượng sản phẩm
• Giảm được tỉ lệ phế
phẩm
• Giảm được số lượng

công cụ
• Giảm chi phí cho nhân
sự đồng thời tăng ca làm
việc cho máy
• Chẩn
đoán
nhanh
chóng lỗi khi có sự cố

• Sản xuất hàng loạt lớn
mà không có sự gián
đoạn
• Có khả năng phân cấp
chức năng mà không
làm gián đoạn quá trình
gia công
• Tiếp nhận và xử lý tự
động các dữ liệu từ hệ
thống CAD trong hệ
thống lập trình NC
• Được tích hợp trong hệ
thống chỉ đạo gia công

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Nguyên tắc tự động hóa

Ví dụ

Đặc điểm
-Một phương pháp gia công
(Ví dụ: Khoan, phay…)

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Máy NC/CNC
-Gia công tự động

N guyên tắc m ột m áy

Trung tâm xử lý

N guên tắc nhiều m áy

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Tế bào gia công linh hoạt

Hệ thống gia công linh hoạt

Dây chuyền gia công linh
hoạt

-Nhiều phương pháp gia công
(Ví dụ: Khoan và phay…)
-Lưu trữ dụng cụ
-Đổi dụng cụ tự động

-Trung tâm xử lý có lưu phôi
-Điều khiển quá trình thay dụng
cụ
-Quan sát thời gian sử dụng
dụng cụ

-Máy NC
-Dây chuyền vận chuyển
-Có khả năng tùy chọn phương
pháp gia công
-Có máy chủ sắp xếp

Nguyên tắc gia
công số NC:
Nguyên tắc một
máy và nhiều
máy

-Máy NC
-Dây chuyền vận chuyển
-Trạm gia công cố định
-Ít yêu cầu máy chủ

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Cách ký hiệu trục trong
máy công cụ

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

• Các hướng chính của trục X, Y
và Z tương ứng vuông góc
nhau được xác định theo sự trợ
giúp của quy tắc bàn tay phải
như hình vẽ.
• Tất cả các trục khác hướng cơ
bản theo ba trục chính này.
• A, B và C là các trục trung
gian quay xung quanh trục X, Y
và Z.
• Chiều dương của các trục
trung gian được xác định theo
quy tắc cái đinh ốc.
• Ngoài ra các trục song song
với trục X, Y và Z được ký hiệu
là U, V và W.
• Các trục tiếp theo P, Q và R là
các trục không song song với
các trục chính.
Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Một số ví dụ về máy gia
công số NC

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Máy phay đa năng
• Thay thế trong khi lắp dụng cụ và
trong khi sản xuất từng phần đơn chiếc
hay loạt nhỏ
• Có thế xử lý 3, 4 hay 5 trục
• Có thể thực hiện với các khối thô, lớn

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Máy phay năm trục

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Th.s Phạm Thế Minh

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Máy tiện đứng

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Chức năng của máy tiện đứng

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Máy tiện đứng một trục

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Th.s Phạm Thế Minh

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Máy tiện đứng một trục

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

• Hành trình ngắn, thời gian phụ tối thiểu, giá
thành hạ
• Không gian làm việc rất tốt, có khả năng trang bị
nhanh chóng
• Độ chính xác và chất lượng bề mặt cao với chế
độ gia công an toàn cao
• Kết cấu đối xứng, dẫn lực ngắn
• Bệ, thân máy bằng bê tông polyme cứng vững
và ổn định
• Vỏ tiện rơi tự do

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Máy tiện đứng nhiều trục

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Máy tiện đứng nhiều trục

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

•Năng suất cao và rất kinh tế, khi xử lý những phần nhỏ
và trung bình.

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

•Trong quá trình thực hiện khác nhau có thể có hai hoặc
ba phôi được xử lý đồng thời cùng một chế độ gia công
giống nhau.
•Vì vậy tang quay được trang bị mỗi ổ dụng cụ giống
nhau một trục quay.
•Cứ hai không gian làm việc độc lập có một tang quay,
tang quay này có thể tiếp nhận dụng cụ khoan và tiện
đang hoạt động. Cách xây dựng này phù hợp khi với
cùng một phôi gia công, sau khi gia công ở vị trí lắp đặt
thứ nhất có thể được xử lý ngay mặt sau của phôi ở vị
trí lắp đặt thứ hai.

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trung tâm gia công

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trung tâm gia công

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Trung tâm gia công HEC 500
• Phạm vi làm việc 630 x 500
mm
• Trọng lượng phôi : 1000 Kg
• Tốc độ: 7m/s
• Tốc độ quay trục gia công:
10.000 vòng/phút

• Mô men xoắn: 1190 Nm
• 4 trục gia công
• Số lượng dụng cụ: tới 240

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trung tâm gia công CNC nbh 110

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trung tâm gia công Hüller Hille

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần

Trung tâm gia công đa năng

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Trung tâm gia công đứng đa
năng
-Có khả năng gia công 4 đến 5 trục

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

-Có thể gia công bằng các dụng cụ với
đường kính nhỏ, phôi cứng, tốc độ
cao và công suất lớn.

Có thể gia công những bộ phận phức tạp
Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trung tâm gia công 5 trục kết hợp
tiện đứng và ngang

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trung tâm tiện và phay kết hợp

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

-Có thể gia công tới 80% khối
lượng gia công các phần quay.
- Việc kết hợp tiện và phay đáp
ứng các yêu cầu gia công hoàn
thiện với các phôi phức tạp ở
dạng gia công loạt nhỏ vùa và
lớn.
Ưu điểm:
-Chất lượng gia công cao khi
gia công phức hợp do giảm
được số lần thay phôi.
-Giảm thời gian gia công
-Tích hợp hệ thống đo cho việc
kiểm tra chất lượng
-Nhu cầu về diện tích làm việc
nhỏ.

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Trung tâm gia công kết hợp tiện
và phay 5 trục

a. Tiện
c. Phay lỗ

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

b. Khoan
d. Phay
Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần


BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
Trường ĐH Giao thông Vận tải
Th.s Phạm Thế Minh

Tự động hóa quá trình sản xuất FMS & CIM

Nguyên lý máy dập lỗ

Chương 1 Sản xuất linh hoạt từng phần