機械制造裝備設(shè)計第七章習題答案(關(guān)慧貞)

1、第七章習題與思考題答案7-1 什么是機械加工生產(chǎn)線？它的主要組成類型及特點有哪些？答：機械加工生產(chǎn)線：在機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，對于一些加工工序較多的工件，為保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本，往往把加工裝備按照一定的順序依次排列，并用一些輸送裝置與輔助裝置將他們連接成一個整體，使之能夠完成工件的指定加工過程的生產(chǎn)作業(yè)線。機械加工生產(chǎn)線由加工裝備、工藝裝備、傳送裝備、輔助裝備和控制系統(tǒng)組成。7-2 影響機械生產(chǎn)線工藝和結(jié)構(gòu)方案的主要因素是什么？答：影響機械生產(chǎn)線工藝和結(jié)構(gòu)方案的主要因素：1）工件幾何形狀及外形尺寸；2）工件的工藝及精度要求； 3）工件材料；4）要求生產(chǎn)率；5）車間平面布置；6）裝料

2、高度。7-3 簡述機械加工生產(chǎn)線的設(shè)計內(nèi)容和流程？答：機械加工生產(chǎn)線的設(shè)計一般可分為準備工作階段、總體方案設(shè)計階段和結(jié)構(gòu)設(shè)計階段。主要流程如下：1）制定生產(chǎn)線工藝方案，繪制工序圖和加工示意圖；2）擬定全線的自動化控制方案；3）確定生產(chǎn)線的總體布局，繪制生產(chǎn)線的總聯(lián)系尺寸圖；4）繪制生產(chǎn)線的工作循環(huán)周期表；5）生產(chǎn)線通用加工裝備的選型和專用機床、組合機床的設(shè)計；6）生產(chǎn)線輸送裝置、輔助裝置的選型及設(shè)計；7）液壓、電氣等控制系統(tǒng)的設(shè)計；8）編制生產(chǎn)線的使用說明書及維修注意事項等。7-4 在擬定自動線工藝方案時應著重考慮哪些方面的問題？如何解決這些問題？答：（1）工件工藝基準選擇： a、盡可能在生產(chǎn)

3、線上采用統(tǒng)一的定位面，以利于保證加工精度，簡化生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)； b、盡可能采用已加工面作為定位基準；c、箱體類工件應盡可能采用“一面兩銷”定位方式，便于實現(xiàn)自動化，也容易做到全線采用統(tǒng)一的定位基面；d、定位基準應有利于實現(xiàn)多面加工，減少工件在生產(chǎn)線上的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，減少輔助設(shè)備數(shù)量，簡化生產(chǎn)線構(gòu)；e、在較長的生產(chǎn)線上加工材料較軟的工件時，其定位銷孔因多次定位將嚴重磨損，為了保證精度，可采用兩套定位孔，一套用于粗加工，另一套用于精加工；或采用較深的定位孔，粗加工用定位孔的一半深度，精加工用定位孔的全部深度；f、定位基準應使夾壓位置及夾緊簡單可靠。（2）工件輸送基準的選擇：a、形狀規(guī)則箱體類工件通常采用

4、直接輸送方式，必要時可增加工藝凸臺；b、小型回轉(zhuǎn)類工件一般采取滾動或滑動輸送 方式；c、盤、環(huán)類工件以端面作為輸送基準，采用板式輸送裝置輸送；d、對于一些外形不規(guī)則的工件，由于沒有合適的輸送基準，采用隨行夾具或托盤輸送。（3）生產(chǎn)線工藝流程的擬定：a、確定各表面的加工方法；b、劃分加工階段；c、確定工序集中和分散程度；d、安排工序順序。（4）選擇合理的切削用量：a、生產(chǎn)線刀具壽命的選擇原則；b、對加工時間較長、影響生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的工序，應盡量采用較大的切削用量以縮短加工時間；c、同一個的刀架或主軸箱上的刀具，確定合理的切削速度和每轉(zhuǎn)進給量使得各刀具具有大致相同的壽命；d、選擇復合刀具的切削用量

5、時，應考慮到復合刀具各個部分的強度、壽命及工作要求。7-5 簡述生產(chǎn)節(jié)拍平衡和生產(chǎn)線分段的意義及相應的措施。答：生產(chǎn)節(jié)拍平衡的意義：對生產(chǎn)的全部工序進行平均化，調(diào)整各作業(yè)負荷，以使個作業(yè)時間盡可能相近，通過平衡生產(chǎn)線，可以提高操作者及設(shè)備工裝的工作效率；減少單間產(chǎn)品的工時消耗，降低成本；減少工序的在制品，真正實現(xiàn)有序流動；可以在平衡的生產(chǎn)線基礎(chǔ)上實現(xiàn)單元生成，提高生產(chǎn)應變能力，應對市場變化。生產(chǎn)節(jié)拍平衡的措施：1）評估優(yōu)化限制性工序，改善作業(yè)；2）作業(yè)轉(zhuǎn)移、分解與合并；3）采用新的工藝方法，提高工序節(jié)拍；4）增加順序加工工位；5）實現(xiàn)多件并行加工，提高單件的工序節(jié)拍；6）在同一工位上增加同時加

6、工工件的數(shù)目。生產(chǎn)線分段的意義：平衡生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，縮短限制性工序的工時；使得各工段在相鄰工段停產(chǎn)的情況下還能獨立運行一段時間，提高生產(chǎn)線的設(shè)備利用率；減少工件熱變形和內(nèi)應力對后續(xù)工序的影響。生產(chǎn)線分段措施：1）采用轉(zhuǎn)位或翻轉(zhuǎn)裝置，分段獨立傳送；2）對限制性工序單獨組成工段；3）對工位數(shù)多生產(chǎn)線進行分段，并在相鄰段之間設(shè)立儲料庫;4）對加工精度要求較高工件，在粗加工后下線，在儲料庫內(nèi)存放一定的時間。7-6 提高生產(chǎn)線可靠性的主要手段有哪些？答：提高生產(chǎn)線可靠性的主要手段：1）采用高可靠性的元器件；2）提高尋找故障和排除故障的速度；3）重要的和加工精度要求高的工位采用并聯(lián)排列，易于出故障的電路

7、和電氣元器件采用并聯(lián)連接，還有采用容錯技術(shù)和自診斷技術(shù)相結(jié)合，自動查找故障并自動轉(zhuǎn)換至并聯(lián)元器件和電路上運行，也可由人工轉(zhuǎn)換至并聯(lián)的工位繼續(xù)運行，這樣都將大大節(jié)省故障停機時間；4）把生產(chǎn)線分成若干段，采用柔性連接，則每段組成的元器件數(shù)將大量減少，可提高生產(chǎn)線的可靠性；5）加強管理，克服由于技術(shù)工作和組織管理不完善所造成的生產(chǎn)線停機時間。 7-7 簡述組合機床的組成類型、特點及配置形式？答：組合機床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具而組成的一種高效專用機床。通用部件是組成組合機床的基礎(chǔ)，用來實現(xiàn)機床切削和進給運動的通用部件為動力部件。用以安

8、裝動力部件的通用部件為支承部件。組合機床具有如下特點：1）主要用于棱體類零件和雜件的孔面加工；2）生產(chǎn)效率高；3）加工精度穩(wěn)定；4）研制周期短，便于設(shè)計、制造和使用維護，成本低；5）自動化程度高，勞動強度低；6）配置靈活。大型組合機床的配置形式：（1）具有固定式夾具的單工位組合機床的配置形式有以下幾種：1）臥式組合機床（動力箱水平安裝）；2）立式組合機床（動力箱垂直安裝）；3）傾斜式組合機床（動力箱傾斜安裝）；4）復合式組合機床（動力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。（2）具有移動式夾具的（多工位）組合機床的配置形式有以下幾種：1）具有移動工作臺的機床；2）具有回轉(zhuǎn)工作臺的機床；3）鼓輪式機床；

9、4）中央立柱式機床。（3）磚塔主軸式組合機床的配置形式有以下幾種：1）轉(zhuǎn)塔式主軸箱只實現(xiàn)切削運動，被加工零件安裝在滑臺上，由滑臺實現(xiàn)進給運動；2）磚塔式主軸箱安裝在滑臺上，轉(zhuǎn)塔式主軸箱既能實現(xiàn)切削主運動又實現(xiàn)進給運動。 小型組合機床的配置形式：單工位配置形式、多工位配置形式。7-8 組合機床總體設(shè)計的內(nèi)容有哪些？答：組合機床總體設(shè)計主要是繪制“三圖一卡”，就是針對具體的零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進行組合機床總體方案圖樣文件設(shè)計。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床總聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。7-9 簡述機械加工生產(chǎn)線的總體布局形式及特點。答：機械加工生產(chǎn)線的總體

10、布局形式由生產(chǎn)類型、工件結(jié)構(gòu)形式、工件傳送方式、車間條件、工藝過程和生產(chǎn)綱領(lǐng)等因素決定。 布局形式主要有：1）直接傳送方式：這種輸送方式是工件由輸送裝置直接輸送，依次輸送到各工位，輸送基面就是工件的某一表面。2）帶隨行夾具方式：帶隨行夾具方式生產(chǎn)線中，一類方式是將工件安裝在隨行夾具上，輸送線將隨行夾具依次輸送到各工位。另一類方式是由中央立柱帶隨行夾具，這種方式適用于同時實現(xiàn)工件兩個側(cè)面及頂面加工的場合，在裝卸工位裝上工件后，隨行夾具帶著工件繞生產(chǎn)線一周便可完成工件三個面的加工 3）懸掛傳送方式：主要適用外形復雜及沒有合適傳送基準的工件及軸類零件，結(jié)構(gòu)簡單，適用于生產(chǎn)節(jié)拍較長的生產(chǎn)線，只適用于尺

11、寸較小、形狀較復雜的工件。4）生產(chǎn)線的連接方式：（1）剛性連接 其特點是生產(chǎn)線中沒有儲料裝置，工件輸送有嚴格的節(jié)奏性，如某一工位出現(xiàn)故障，將影響到全線；（2）柔性連接 生產(chǎn)線中設(shè)有儲料裝置，當某臺設(shè)備因故停歇時，其余各臺機床仍可繼續(xù)工作一段時間，在這段時間故障可進行故障排除，避免全線停產(chǎn)。7-10 簡述柔性制造系統(tǒng)的概念、組成及類型。答：柔性制造系統(tǒng)（fms）是一個以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、面向車間的開放式集成制造系統(tǒng)，是實現(xiàn)cims的基礎(chǔ)。組成：1）加工子系統(tǒng)2）物流子系統(tǒng)3）控制子系統(tǒng)類型：柔性制造裝置（fmu）、柔性加工單元（fmc）、柔性制造系統(tǒng)（fms）、柔性生產(chǎn)線（fml）7-11 柔性制造系

12、統(tǒng)的規(guī)劃內(nèi)容、目標是什么？答：柔性制造系統(tǒng)規(guī)劃的內(nèi)容：物料流、加工工位、控制系統(tǒng)、組織管理。物料流包括傳送方式及布置、時間特性；加工工位包括機床選擇、利用率；控制系統(tǒng)包括計算機選擇、控制軟件；組織管理包括人員培訓、數(shù)據(jù)采集與處理。柔性制造系統(tǒng)的目標：以最少的投資來實現(xiàn)高生產(chǎn)率的多品種加工和降低制造成本。7-12 柔性制造系統(tǒng)對機床的配置要求是什么？答：柔性制造系統(tǒng)對機床的配置要求：兼顧對生產(chǎn)率和柔性的要求，也要考慮系統(tǒng)的可靠性和機床的負荷率。7-13 fms各獨立工位及其配置原則是什么？答：（1）機械加工工位：機械加工工位是指對工件進行切削加工（或其他形式的機械加工）的地點，泛指機床，一條fm

13、s中機床的數(shù)量應根據(jù)各類被加工零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)及工序時間來確定。 （2）裝卸工位：裝卸工位是指在托盤上裝卸夾具和工件的地點，它是工件進入、退出fms的界面。裝卸工位的數(shù)目取決于fms的規(guī)模及工件進入和退出系統(tǒng)的頻率；一條fms可設(shè)置一個或多個裝卸工位，裝卸工作臺至地面的高度應便于操作者在托盤上裝卸夾具及工件；操作人員在裝卸工件或夾具時，為了防止托盤被自動引導小車取走而造成危險，一般在它們之間設(shè)置自動開啟式防護閘門或其他安全防護裝置。 （3）檢查工位：檢查工位是指對完工或部分完工的工件進行測量或檢驗的地點。在fms中，檢測系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)一起往往作為單元層之下的獨立工作站層而存在，以便于fms采用模塊化的方式設(shè)計與制造。 （4）清洗工位：清洗工位是指對托盤（含夾具及工件）進行自動沖洗和清除滯留在其上的切屑的工位。對于設(shè)置在線監(jiān)測工位的fms，往往亦設(shè)置清洗工位。當fms中的機床本身具備沖洗切屑的功能時，可不單獨設(shè)置清洗工位。7-14 fms總體平面布局的原則和形式是什么？答：原則：a、有利于提高加工精度；b、排屑方便，便于盛切屑小車推出系統(tǒng)或設(shè)置排屑自動輸送溝； c、便于