大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件

第六章大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線

從1924年英國建立和使用了第一條自動(dòng)生產(chǎn)線起，自動(dòng)線在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用已有幾十年的歷史。采用自動(dòng)輸送裝置，將若干臺(tái)自動(dòng)機(jī)床按工序順序的排列聯(lián)成一個(gè)整體，并用控制系統(tǒng)按規(guī)定的工藝程序來自動(dòng)操縱工件的輸送、定位、夾緊和機(jī)械加工的生產(chǎn)線稱為機(jī)械加工自動(dòng)化生產(chǎn)線，簡(jiǎn)稱自動(dòng)線。在自動(dòng)線中，工件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，按照工藝順序自動(dòng)地經(jīng)過各個(gè)工位，在不需人直接參與的情況下，自動(dòng)完成預(yù)定的工藝過程，最后加工成合格的產(chǎn)品。使用自動(dòng)線生產(chǎn)，能顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；減少操作工人數(shù)量，降低產(chǎn)品的工藝成本；有利于保證和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。它是大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化的主要方式。隨著科學(xué)的進(jìn)步，特別是數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛采用，大批大量生產(chǎn)的剛性自動(dòng)線正朝著柔性自動(dòng)線方向發(fā)展。第六章大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線從1921第一節(jié)

自動(dòng)線的組成和類型

一、自動(dòng)線的組成

自動(dòng)線基本上是由工藝裝備、工件傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等組成。1，2，7—組合機(jī)床；3—轉(zhuǎn)位；4—輸送裝置；5—輸送傳動(dòng)裝置；6—操縱臺(tái)；8—轉(zhuǎn)位鼓輪；9—夾具；10—切屑轉(zhuǎn)送裝置；11—液壓站第一節(jié)自動(dòng)線的組成和類型一、自動(dòng)線的組成1，2，7—2自動(dòng)生產(chǎn)線工藝裝備系統(tǒng)工件傳輸系統(tǒng)控制系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)輔助系統(tǒng)機(jī)床刀具、夾具等其它工藝裝備工件傳輸裝置儲(chǔ)料裝置上下料裝置及上下料機(jī)械手全線工作循環(huán)控制裝置故障尋檢、循環(huán)監(jiān)視裝置信號(hào)裝置精度檢測(cè)加工面檢測(cè)切屑清除裝置清洗裝置自工藝裝備系統(tǒng)工件傳輸系統(tǒng)控制系統(tǒng)檢3二、自動(dòng)線的類型

機(jī)械加工自動(dòng)線，可以有許多不同的分類方法。根據(jù)自動(dòng)線布局形式可分為：直線排列的自動(dòng)線、折線排列的自動(dòng)線、框形封閉式自動(dòng)線等。根據(jù)工件的輸送方式可分為：用料槽輸送的自動(dòng)線、用機(jī)械手輸送的自動(dòng)線、用傳送帶輸送的自動(dòng)線、帶隨行夾具的自動(dòng)線等。為了便于從某一方面分析和掌握自動(dòng)線的特性與規(guī)律，也可按不同的特征進(jìn)行分類。二、自動(dòng)線的類型4自動(dòng)線的類型按工件外形和切削加工過程中工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類旋轉(zhuǎn)體零件加工自動(dòng)線箱體、雜類工件加工自動(dòng)線按工藝設(shè)備類型分類通用機(jī)床自動(dòng)線組合機(jī)床自動(dòng)線專用機(jī)床自動(dòng)線轉(zhuǎn)子機(jī)床自動(dòng)線按設(shè)備聯(lián)接方式分類柔性聯(lián)接自動(dòng)線剛性聯(lián)接自動(dòng)線自按工件外形和切旋轉(zhuǎn)體零件加工自動(dòng)線箱體、雜5第二節(jié)自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的基本原理一、設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)應(yīng)考慮的主要因素自動(dòng)線的結(jié)構(gòu)和布局，是由很多因素決定的，這在設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)必須首先予以考慮。設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有：

1.工件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)、材料、要求的加工精度和表面質(zhì)量以及毛坯的情況。

2.生產(chǎn)綱領(lǐng)

3.現(xiàn)場(chǎng)條件第二節(jié)自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的基本原理一、設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)應(yīng)考慮6二、自動(dòng)線的工藝方案

工藝方案是確定自動(dòng)線工藝內(nèi)容、加工方法、加工順序、加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的基本文件，是進(jìn)行自動(dòng)線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。為了使自動(dòng)線的工作達(dá)到預(yù)期的效果，不僅要求自動(dòng)線的工藝設(shè)備和輔助設(shè)備能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的工作循環(huán)，而且能保證工作的可靠性和穩(wěn)定性。在制訂自動(dòng)線工藝方案時(shí)，必須考慮以下幾個(gè)問題：

1.毛坯選擇

2.定位基面和輸送基面的確定二、自動(dòng)線的工藝方案在制訂自動(dòng)線工藝方案7毛坯的材質(zhì)、制造方法與質(zhì)量好壞，對(duì)自動(dòng)線的工藝過程、結(jié)構(gòu)形式、復(fù)雜程度及工作可靠性等都有直接影響。自動(dòng)線加工的工件毛坯，要具有較高的精度和較好的質(zhì)量，毛坯的尺寸要穩(wěn)定、材質(zhì)硬度要均勻、加工余量小，以減少切削加工工作量，提高自動(dòng)線工作的可靠性。為適應(yīng)自動(dòng)線加工工藝特點(diǎn)，在擬訂方案時(shí)可對(duì)工件和毛坯做某些工藝和結(jié)構(gòu)上的局部修改。有時(shí)為能實(shí)現(xiàn)直接輸送，在箱體和雜件類工件上做出某些工藝基面，如：凸臺(tái)、工藝銷孔、工藝平面或工藝凹槽等。1.毛坯選擇毛坯的材質(zhì)、制造方法與質(zhì)量好壞，對(duì)自動(dòng)線的工8

2.定位基面和輸送基面的確定

確定工件的加工工藝和輸送方法是制定自動(dòng)線總體方案的中心內(nèi)容。為做好上述工作，首先應(yīng)選擇合理的定位基面和輸送基面。

⑴定位基面的確定選擇自動(dòng)線上所用的定位基面時(shí)，要從保證工件的加工精度和簡(jiǎn)化自動(dòng)線結(jié)構(gòu)的基本原則出發(fā)，為此要注意以下幾點(diǎn)：

A.盡可能采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工藝基準(zhǔn)，以減少因更換基準(zhǔn)帶來的加工誤差。

B.盡可能采用統(tǒng)一的定位基面，這樣有利于保證加工精度，統(tǒng)一自動(dòng)線的夾具結(jié)構(gòu)。

C.盡可能采用已加工面為定位基面，以減少在各工位上的定位誤差。

D.所選的定位基面，應(yīng)使夾具的定位夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工件在自動(dòng)線上輸送的過程中，轉(zhuǎn)位及翻轉(zhuǎn)次數(shù)最少，盡量減少相應(yīng)的輔助設(shè)備。

E.對(duì)于箱體及雜件，所選的定位基面應(yīng)使工件暴露出較多的加工面，以便實(shí)現(xiàn)多面同時(shí)加工。

2.定位基面和輸送基面的確定⑴定位基面的確定9工件在自動(dòng)線上輸送時(shí)所用的表面稱為輸送基面。輸送基面的選擇根據(jù)工件的形狀及結(jié)構(gòu)特征考慮如下：

A.回轉(zhuǎn)體工件輸送基面的選擇對(duì)小型回轉(zhuǎn)體工件，多靠其重力在輸送料槽中進(jìn)行滾動(dòng)或滑動(dòng)輸送。滾動(dòng)輸送一般以外圓面作為支承面，兩端面為限位面。軸類工件縱向滑動(dòng)輸送時(shí)，以外圓面作為輸送基面。當(dāng)難以利用重力輸送或?yàn)樘岣咻斔偷目煽啃?，可采用?qiáng)迫輸送。軸類工件以兩端軸頸作支承，用鏈帶式輸送裝置輸送，或以外圓作支承，從一端面推動(dòng)工件沿料道輸送；盤、環(huán)類工件以端面作為支承，用鏈板式輸送裝置輸送。

B.箱體類工件輸送基面選擇箱體類工件的輸送方式有直接輸送和間接輸送兩種。直接輸送不需隨行夾具和返回裝置，并且在不同工位容易更換定位基準(zhǔn)，因此應(yīng)優(yōu)先考慮直接輸送。箱體類工件輸送基面，一般以底面為輸送面，兩側(cè)面為限位面，前后面為推拉面。對(duì)于畸形工件應(yīng)盡可能使輸送限位面與工件定位基準(zhǔn)一致，全線應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的輸送基面，以便統(tǒng)一輸送裝置的結(jié)構(gòu)。⑵輸送基面的確定工件在自動(dòng)線上輸送時(shí)所用的表面稱為輸送基面。10三、工藝流程的擬定

擬訂工藝流程(即擬定自動(dòng)線的加工工藝路線)應(yīng)從保證工件的加工精度、簡(jiǎn)化自動(dòng)線結(jié)構(gòu)、滿足生產(chǎn)率的角度出發(fā)，根據(jù)工件上各加工表面的技術(shù)要求，正確選擇各加工表面的工藝方法和工步數(shù)，然后根據(jù)這些必要的加工步驟合理安排工件在自動(dòng)線上的加工順序，最后確定所采用的機(jī)床，并劃分工段。

三、工藝流程的擬定11

擬定工藝流程時(shí)，應(yīng)參考以下原則：

1.粗精加工分開，先粗后精。

2.先面后孔，先基準(zhǔn)，后其它的原則。

3.工序適當(dāng)集中和合理分散的原則。

4.工序單一化原則。

5.安排必要的輔助工序。

6.多品種加工的可調(diào)性。擬定工藝流程時(shí)，應(yīng)參考以下原則：12五、自動(dòng)線的節(jié)拍計(jì)算和節(jié)拍平衡

自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍，可由下式計(jì)算:式中：TP——自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍(min／件)

d——全年有效工作日(d)

t——每天有效工作時(shí)間(h)

Q——年生產(chǎn)綱領(lǐng)(臺(tái))

n

——每臺(tái)產(chǎn)品該零件的件數(shù)(件/臺(tái))α%——備品率

β%——廢品率

η——自動(dòng)線負(fù)荷率(利用率)一般為60～80％。剛性聯(lián)接的、復(fù)雜的或規(guī)模較大的自動(dòng)線取低值，柔性聯(lián)接的、簡(jiǎn)單的自動(dòng)線取高值。五、自動(dòng)線的節(jié)拍計(jì)算和節(jié)拍平衡13在自動(dòng)線設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量做到各個(gè)工序(工位)工作循環(huán)時(shí)間近似相等，并略小于生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間。自動(dòng)線所需的設(shè)備臺(tái)數(shù)，在按工藝流程初步選定后，還需要經(jīng)過平衡節(jié)拍適當(dāng)增減，才能確定下來。平衡各工序的生產(chǎn)節(jié)拍，首先要按擬定的工藝流程，計(jì)算出每一工序的實(shí)際工作循環(huán)時(shí)間t環(huán)：t環(huán)＝t機(jī)＋t輔

(min)式中：t機(jī)——機(jī)動(dòng)時(shí)間(min)；

t輔——與t機(jī)不重合的輔助時(shí)間(min)，一般取0.2～0.7min。

然后將計(jì)算所得到的t環(huán)與自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍比較，對(duì)于t環(huán)＞TP的工序，稱之為限制性工序。對(duì)于限制性工序，必須采取措施縮短其工作循環(huán)時(shí)間t環(huán)，以達(dá)到平衡工序節(jié)拍的目的。在自動(dòng)線設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量做到各個(gè)工序(工位)工14某一自動(dòng)線上，工件輸送帶裝置向前0.06分達(dá)到終點(diǎn)，工件進(jìn)入銑床夾具需0.04分定位夾緊，之后輸送帶后退到原點(diǎn)需0.06分，在輸送帶后退的同時(shí)，銑床的動(dòng)力頭快速進(jìn)給需0.05分，然后是動(dòng)力頭工作進(jìn)給0.60分加工完零件，銑床的動(dòng)力頭后退至原位需0.04分,同時(shí)銑床夾具拔銷松開0.05分，輸送帶再一次向前。計(jì)算節(jié)拍時(shí)間。

某一自動(dòng)線上，工件輸送帶裝置向前0.06分達(dá)到終點(diǎn)，15當(dāng)t環(huán)與相差不多時(shí)，可通過調(diào)整負(fù)荷率，適當(dāng)提高切削用量，改用高效率加工方法及壓縮t輔來平衡。當(dāng)t環(huán)與相差甚大，常采取如下措施來解決：

1.采用工序分散的方法，使每個(gè)工序的加工時(shí)間減少至接近生產(chǎn)節(jié)拍。

2.增加限制性工序同時(shí)加工的工件數(shù)量。這時(shí)需要將限制性工序單獨(dú)組成一個(gè)工段，多件成組輸送。而其余工段仍是單件送。

3.增加限制性工序同時(shí)加工的機(jī)床臺(tái)數(shù)，即在自動(dòng)線上，通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式，增設(shè)幾臺(tái)同樣的機(jī)床，同時(shí)完成限制性工序。

4.當(dāng)工件批量較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于t環(huán)時(shí)，平衡節(jié)拍時(shí)要考慮減少機(jī)床臺(tái)數(shù)。對(duì)于工件結(jié)構(gòu)對(duì)稱或各面結(jié)構(gòu)要素相同的箱體工件，可以采用兩次通過自動(dòng)線完成全部加工工序的方式，使生產(chǎn)節(jié)拍延長一倍，以達(dá)到平衡節(jié)拍的目的。當(dāng)t環(huán)與相差不多時(shí)，可通過調(diào)整負(fù)荷率，適當(dāng)提高切削用16加工一個(gè)較長的孔可以分幾個(gè)工序鉆出：加工一個(gè)較長的孔可以分幾個(gè)工序鉆出：17在電機(jī)座加工自動(dòng)線上，對(duì)限制性的粗鏜、半精鏜工序，同時(shí)加工兩個(gè)工件，為此由兩個(gè)鏜孔工位(c2，c3)組成單獨(dú)的工段，設(shè)置單獨(dú)的輸送步距為前后輸送裝置的二倍，前后輸送裝置動(dòng)作二次它動(dòng)作一次。

在電機(jī)座加工自動(dòng)線上，對(duì)限制性的粗鏜、半精鏜工序，同18

V型發(fā)動(dòng)機(jī)缸體兩個(gè)斜面上的結(jié)構(gòu)相同，采用自動(dòng)雙面機(jī)床，一面加工缸孔，另一面加工連接螺孔等，缸體經(jīng)一次加工后轉(zhuǎn)位180°，再送進(jìn)自動(dòng)線加工。在自動(dòng)線上設(shè)有檢查開關(guān)3、4，根據(jù)檢查開關(guān)發(fā)出的信號(hào)，確定工件轉(zhuǎn)入后段自動(dòng)線還是再次進(jìn)入本段自動(dòng)線。V型發(fā)動(dòng)機(jī)缸體兩個(gè)斜面上的結(jié)構(gòu)相同，采用自動(dòng)19六、自動(dòng)線的總體布局1.自動(dòng)線的布局形式⑴直線式：這是自動(dòng)線最常見的形式。機(jī)床可以排列在傳輸裝置的一側(cè)或兩側(cè)，傳輸裝置按一定節(jié)拍，將工件依次送到各臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行加工。⑵折線通過式：對(duì)于工位數(shù)多、規(guī)模大的自動(dòng)線，直線布置常受到車間長度限制，因而常布置成折線式。⑶框形式：框形式是折線式的封閉形式?？蛐问讲季指m用于隨行夾具輸送工件的自動(dòng)線，可以節(jié)省隨行夾具的返回裝置。⑷環(huán)形式：環(huán)型自動(dòng)線工件的輸送軌道呈圓環(huán)形。與直線式自動(dòng)線一樣，工件輸送精度只需滿足工件的初定位要求，工件最終定位精度靠機(jī)床上的固定夾具定位精度，因而這種布局的自動(dòng)線可避免高精度多工位環(huán)型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的制造困難。六、自動(dòng)線的總體布局1.自動(dòng)線的布局形式20

2.自動(dòng)線的聯(lián)接方式

⑴剛性聯(lián)接與柔性聯(lián)接若自動(dòng)線中沒有貯料裝置，而是通過輸送裝置直接將全線聯(lián)成為一個(gè)整體，這種聯(lián)接方式稱為剛性聯(lián)接。

若在自動(dòng)線中設(shè)有必要的貯料裝置，此時(shí)的聯(lián)接方式稱為柔性聯(lián)接。⑵自動(dòng)線的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)自動(dòng)線的特點(diǎn)是工件輸送和控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，機(jī)床順序排列，上臺(tái)機(jī)床的輸出料道同時(shí)也是下臺(tái)機(jī)床的輸入料道。并聯(lián)自動(dòng)線布局多用于柔性聯(lián)接的自動(dòng)線。根據(jù)工件輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜與否，并聯(lián)自動(dòng)線可采用“順序分料”法或“按需分料”法來實(shí)現(xiàn)供料。2.自動(dòng)線的聯(lián)接方式⑴剛性聯(lián)接與柔性聯(lián)接21大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件22大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件23大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件24思考題：1.自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的主要問題?2.自動(dòng)線切削用量選擇的基本原則?3.如何平衡自動(dòng)線生產(chǎn)的節(jié)拍?4.自動(dòng)線的布局及聯(lián)接方式?思考題：25第四章多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化

第一節(jié)

基本概念

第二節(jié)

確定多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的方法第三節(jié)

多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化措施生產(chǎn)的基本特征、生產(chǎn)自動(dòng)化的意義、機(jī)械化及自動(dòng)化的基本原則

找“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”、擬定的措施及采用裝置、確定經(jīng)濟(jì)合理性簡(jiǎn)易自動(dòng)化、通用機(jī)床的自動(dòng)化改裝、合理應(yīng)用新型的自動(dòng)化裝置、建立成組加工單機(jī)、單元及柔性制造系統(tǒng)

第四章多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化第一節(jié)基本概念第26一、多品種、中小批生產(chǎn)的基本特征第一節(jié)基本概念產(chǎn)品品種多、產(chǎn)量小、生產(chǎn)的變化頻繁。難于采用大批大量生產(chǎn)的先進(jìn)工藝方法、高生產(chǎn)率的自動(dòng)化裝置和綜合機(jī)械化的流水作業(yè)生產(chǎn)。一、多品種、中小批生產(chǎn)的基本特征第一節(jié)基本概念產(chǎn)品品種27中小批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)普遍存在著下列問題：

1.時(shí)間利用率低中小批生產(chǎn)中零件的切削時(shí)間只占1.5％，輔助時(shí)間為3.5％，而95％的時(shí)間用于運(yùn)輸和存放；

2.機(jī)械化、自動(dòng)化程度低；

3.手工操作量很多，勞動(dòng)強(qiáng)度大；

4.加工費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，生產(chǎn)周期長，成本高；

5.單位產(chǎn)品消耗的總勞動(dòng)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)率低；

6.生產(chǎn)中只能采用“萬能性”大的通用機(jī)床和簡(jiǎn)易的萬能性工藝裝備。

中小批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)普遍存在著下列問題：1.時(shí)間利用285%95%30%70%切削時(shí)間裝卸、測(cè)量、空程時(shí)間運(yùn)送和等待時(shí)間機(jī)床上的時(shí)間工件在車間的停留時(shí)間工件在機(jī)床上時(shí)間5%95%30%70%切削時(shí)間裝卸、測(cè)量、空程時(shí)間運(yùn)送和等待29中小批生產(chǎn)自動(dòng)化所面臨的主要任務(wù)：

1.進(jìn)一步提高單件小批生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度，減少手工操作量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度;2.縮短加工中工件的存放、運(yùn)輸時(shí)間;3.創(chuàng)造和采用適合于中小批量生產(chǎn)條件下的先進(jìn)工藝;4.實(shí)現(xiàn)萬能機(jī)床和萬能工藝裝備的機(jī)械化、自動(dòng)化;5.研究和建立多品種、中小批量的生產(chǎn)單元和柔性制造系統(tǒng)。

中小批生產(chǎn)自動(dòng)化所面臨的主要任務(wù)：1.進(jìn)一步30二、多品種、中小批生產(chǎn)自動(dòng)化的意義成組技術(shù)和數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，標(biāo)志著多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)新的階段。制造工業(yè)正在向著增加品種和減小批量的方向發(fā)展,大批量生產(chǎn)所占的比重進(jìn)一步下降，而中小批量生產(chǎn)的比重必將逐步增長。因此，進(jìn)一步研究和不斷解決中小批生產(chǎn)的自動(dòng)化問題，迅速改變單件小批生產(chǎn)及中批生產(chǎn)的相對(duì)落后狀況，努力提高它們的機(jī)械化、自動(dòng)化程度，從而提高生產(chǎn)率，這是一項(xiàng)非?，F(xiàn)實(shí)而迫切的任務(wù)。

二、多品種、中小批生產(chǎn)自動(dòng)化的意義成組技術(shù)和31

1.首先必須采取技術(shù)和組織措施減少工件在加工過程中的存放及運(yùn)輸時(shí)間；

2.改善工人的勞動(dòng)條件，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；

3.提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期；

4.所采用的機(jī)械化、自動(dòng)化裝置應(yīng)可調(diào)、可換，具有廣泛的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)多品種的優(yōu)化生產(chǎn)。

三、中小批生產(chǎn)機(jī)械化及自動(dòng)化的基本原則1.首先必須采取技術(shù)和組織措施減少工件在加工過程中的32第二節(jié)

確定多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的方法

一、分析加工工時(shí)，找出“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”

二、擬定自動(dòng)化的措施，采用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置

三、確定方案及裝置的經(jīng)濟(jì)合理性

第二節(jié)確定多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的方法33仔細(xì)分析產(chǎn)品加工工時(shí)的消耗情況，從而找出影響生產(chǎn)率提高的主導(dǎo)“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”，以便正確確定自動(dòng)化方案，其方法是：

1.將一個(gè)工序(或一個(gè)工作班)在加工過程中的全部時(shí)間消耗進(jìn)行觀察、記錄；

2.對(duì)觀察、記錄的結(jié)果進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)，制成時(shí)間消耗圖表，以便加以對(duì)比和分析；

3.對(duì)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析比較，找出“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”。

工序時(shí)間：

t工序=t機(jī)動(dòng)+t輔助+t服務(wù)+t準(zhǔn)備

生產(chǎn)率：P=1/t工序一、分析加工工時(shí)，找出“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”仔細(xì)分析產(chǎn)品加工工時(shí)的消耗情況，從而找出影響生34二、擬定自動(dòng)化的措施，采用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置

1.通用的毛坯裝料自動(dòng)化和機(jī)械化裝置，如工業(yè)機(jī)器人、程序控制的裝料機(jī)；

2.通用的毛坯夾緊機(jī)械化和自動(dòng)化裝置；

3.加工中速度與進(jìn)給量的控制機(jī)械化與自動(dòng)化裝置；

4.加工中尺寸控制和測(cè)量的機(jī)械化、自動(dòng)化通用裝置；

5.零件加工工作循環(huán)的機(jī)械化、自動(dòng)化通用裝置；

6.工件及毛坯的起重、運(yùn)輸和存儲(chǔ)的機(jī)械化、自動(dòng)化裝置(包括程序控制運(yùn)輸車、行車及自動(dòng)倉庫)；

7.零件加工工序、加工工藝過程的自動(dòng)化、機(jī)械化通用裝置，如萬能自動(dòng)機(jī)、可變的生產(chǎn)單元、數(shù)控、加工中心及柔性的自動(dòng)線。

二、擬定自動(dòng)化的措施，采用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置35三、確定方案及裝置的經(jīng)濟(jì)合理性

1.機(jī)械化、自動(dòng)化的方案實(shí)施后，所節(jié)約的產(chǎn)品加工活勞動(dòng)量的減少量b是否多于因方案和裝置的采用所引起的物化勞動(dòng)的增量a，即應(yīng)滿足a<b。

活勞動(dòng)量是指人工所消耗的勞動(dòng)量。物化勞動(dòng)是指設(shè)備、廠房、工具、材料、能量等綜合消耗量。

2.產(chǎn)品生產(chǎn)的總勞動(dòng)量C`是否比自動(dòng)化前的總勞動(dòng)量C降低，即應(yīng)符合C`<C。

三、確定方案及裝置的經(jīng)濟(jì)合理性36第三節(jié)

多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化措施

一、簡(jiǎn)易自動(dòng)化二、通用機(jī)床的自動(dòng)化改裝三、合理應(yīng)用新型的萬能自動(dòng)機(jī)、萬能組合的自動(dòng)化裝置四、在應(yīng)用成組技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制和建立成組加工單機(jī)、單元及柔性制造系統(tǒng)第三節(jié)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化措施一、簡(jiǎn)易自動(dòng)化37一、簡(jiǎn)易自動(dòng)化

應(yīng)用“效果大、花費(fèi)小”的小型機(jī)械化、簡(jiǎn)易自動(dòng)化的方法，研制可調(diào)可換的自動(dòng)化工藝裝置，解決主導(dǎo)費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)中小批量生產(chǎn)調(diào)整方便、迅速的自動(dòng)化生產(chǎn)。目前已成功地應(yīng)用于中小批量生產(chǎn)的簡(jiǎn)易自動(dòng)化主要有：

1.進(jìn)、退刀自動(dòng)化

2.夾緊機(jī)械化和自動(dòng)

3.換刀自動(dòng)化

4.停車自動(dòng)化及進(jìn)刀控制器一、簡(jiǎn)易自動(dòng)化目前已成功地應(yīng)用于中小批量生產(chǎn)的簡(jiǎn)易自動(dòng)化主要38采用這種螺紋退刀裝置，可將機(jī)床轉(zhuǎn)速由100r/min提高道1000r/min以上，并且在高速切削情況下，采用高速車絲刀具，使進(jìn)給次數(shù)由幾次變?yōu)?～2次，這樣就把車絲的整個(gè)工序生產(chǎn)率提高到20～40倍。

采用這種螺紋退刀裝置，可將機(jī)床轉(zhuǎn)速由100r39

2.夾緊機(jī)械化和自動(dòng)化當(dāng)切削的時(shí)間很短、夾緊費(fèi)時(shí)、夾緊頻繁時(shí)，采用簡(jiǎn)易的自動(dòng)化夾緊裝置可獲得顯著效果，通常效率可提高1～3倍。

(1)工件的自動(dòng)夾具

(2)工件的不停車夾具

(3)刀具的不停車夾頭

2.夾緊機(jī)械化和自動(dòng)化(1)工件的自動(dòng)夾具40(1)工件的自動(dòng)夾具

(1)工件的自動(dòng)夾具41

(2)工件的不停車夾具

(2)工件的不停車夾具42(3)刀具的不停車夾頭

(3)刀具的不停車夾頭43大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件44

3.換刀自動(dòng)化利用多刀架(轉(zhuǎn)塔)，在機(jī)械式、液壓式、氣動(dòng)式或電動(dòng)式的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。如:電磁夾緊刀架裝置和在轉(zhuǎn)塔車床上改裝的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。

3.換刀自動(dòng)化45大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件464.停車自動(dòng)化及進(jìn)刀控制器為了實(shí)現(xiàn)走刀終點(diǎn)能自動(dòng)停止進(jìn)刀或出示進(jìn)刀尺寸的控制，生產(chǎn)中，常采用限位行程開關(guān)、限位尺寸擋塊及進(jìn)刀指示器等裝置。

4.停車自動(dòng)化及進(jìn)刀控制器47進(jìn)刀控制裝置

進(jìn)刀控制裝置48二、通用機(jī)床的自動(dòng)化改裝

在機(jī)械制造業(yè)中，通用機(jī)床占有極大的比例，是單件及中小批量生產(chǎn)的主要設(shè)備。改裝原有通用設(shè)備，提高它們的機(jī)械化、自動(dòng)化程度，是實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的主要措施之一。

二、通用機(jī)床的自動(dòng)化改裝491.通用機(jī)床改裝的基本要求(1)改裝后應(yīng)保證機(jī)床具有較大的通用性和萬能性，以適應(yīng)產(chǎn)量小、品種多的加工需要；(2)改裝工作量小，不破壞機(jī)床原有的萬能性和主要結(jié)構(gòu)，以便在使用這種裝置時(shí)，能迅速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而同時(shí)又可迅速恢復(fù)機(jī)床原有性能；(3)改裝后應(yīng)使機(jī)床調(diào)整簡(jiǎn)單迅速；(4)改裝和調(diào)整費(fèi)用要??；(5)改裝后能獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1.通用機(jī)床改裝的基本要求502.通用機(jī)床自動(dòng)化改裝的方向(1)工件的上、下料及定位夾緊的機(jī)械化與自動(dòng)化；(2)機(jī)床速度及進(jìn)給量操縱系統(tǒng)的自動(dòng)化；(3)測(cè)量工作的自動(dòng)化；(4)工序循環(huán)的自動(dòng)化；(5)換刀的機(jī)械化和自動(dòng)化。

2.通用機(jī)床自動(dòng)化改裝的方向51通用機(jī)床自動(dòng)化的改裝內(nèi)容及自動(dòng)化程度等級(jí)

等級(jí)操作功能實(shí)現(xiàn)方法及自動(dòng)化程度等級(jí)1.手動(dòng)機(jī)床2.機(jī)械化機(jī)床3.半自動(dòng)化機(jī)床4.自動(dòng)化機(jī)床5.自動(dòng)化加工單元工件更換運(yùn)送儲(chǔ)料裝卸松夾人力料架手動(dòng)手動(dòng)人力車料架手動(dòng)手動(dòng)機(jī)動(dòng)車料架手動(dòng)機(jī)動(dòng)半自動(dòng)通用半自動(dòng)倉庫通用機(jī)器人通用自動(dòng)夾具通用自動(dòng)輸送系統(tǒng)通用自動(dòng)料庫通用工業(yè)機(jī)器人通用的自動(dòng)化隨行夾具刀具更換磨刀儲(chǔ)刀裝卸調(diào)刀松夾手動(dòng)工具架手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)工具架手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)機(jī)動(dòng)多刀架手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)機(jī)動(dòng)半自動(dòng)刀庫機(jī)器人半自動(dòng)自動(dòng)半自動(dòng)自動(dòng)刀庫機(jī)器人或自動(dòng)裝卸機(jī)自動(dòng)調(diào)刀自動(dòng)加工控制開動(dòng)變v.s.t進(jìn)刀切削退刀停車手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)半自動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)半自動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)手動(dòng)半自動(dòng)可調(diào)的模塊式自動(dòng)刀架及自動(dòng)工作臺(tái)自動(dòng)自動(dòng)自動(dòng)更換可自動(dòng)調(diào)整的自動(dòng)刀架及自動(dòng)工作臺(tái)自動(dòng)可編程序控制器或電子計(jì)算機(jī)數(shù)控的可編程序自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)加工監(jiān)督加工中檢加工后檢運(yùn)動(dòng)狀態(tài)手動(dòng)手動(dòng)人監(jiān)視手動(dòng)手動(dòng)人監(jiān)視半自動(dòng)量?jī)x人及防護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)半自動(dòng)檢測(cè)自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)節(jié)尺寸自動(dòng)檢測(cè)及自動(dòng)分類自動(dòng)監(jiān)視及診斷系統(tǒng)排屑手動(dòng)手動(dòng)半自動(dòng)自動(dòng)自動(dòng)排屑及輸送系統(tǒng)通用機(jī)床自動(dòng)化的改裝內(nèi)容及自動(dòng)化程度等級(jí)523.通用機(jī)床自動(dòng)化改裝的對(duì)象及方案通用機(jī)床自動(dòng)化的改裝正朝著模塊化方向發(fā)展，即將機(jī)床上同一功能的部件設(shè)計(jì)制造成具有不同用途、性能及自動(dòng)化程度，部件可以互換，是能按要求來選用和組裝的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化通用部件。同一組模塊具有相同的功能和結(jié)構(gòu)要素。用模塊組合成的自動(dòng)化機(jī)床，在提高自動(dòng)化程度的同時(shí)，可以保持著機(jī)床的通用性，因而它適合于多品種、中小批量生產(chǎn)。這也是它與組合機(jī)床的明顯區(qū)別。

3.通用機(jī)床自動(dòng)化改裝的對(duì)象及方案53

通用車床自動(dòng)化的模塊化系統(tǒng)

通用車床自動(dòng)化的模塊化系統(tǒng)54三、合理應(yīng)用新型的萬能自動(dòng)機(jī)、萬能組合的自動(dòng)化裝置；

提高機(jī)床的通用性、萬能性是機(jī)床工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)主要任務(wù)。數(shù)控機(jī)床、加工中心等加工設(shè)備的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化創(chuàng)造了有利條件。隨著這些機(jī)床的不斷發(fā)展和完善，必將在多品種、中小批量產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)得到更廣泛應(yīng)用。

三、合理應(yīng)用新型的萬能自動(dòng)機(jī)、萬能組合的自動(dòng)化裝置；55四、在應(yīng)用成組技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制和建立成組加工單機(jī)、單元及柔性制造系統(tǒng)。

成組技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的結(jié)合，提高了發(fā)展柔性加工的可能性，除了實(shí)現(xiàn)單臺(tái)NC機(jī)床、CNC機(jī)床或加工中心上的自動(dòng)化以外，近年來又出現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝過程自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)(FMS)。這種制造系統(tǒng)充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)靈活性的特點(diǎn)，既具有高度自動(dòng)化水平，又能適用多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，是機(jī)械制造技術(shù)的一個(gè)新的重要發(fā)展。

四、在應(yīng)用成組技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制和建立成組加工單機(jī)、56思考題：1.多品種、中小批量生產(chǎn)的基本特征及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基本原則是什么？2.結(jié)合多品種、中小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，試說明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的措施有哪些？思考題：57第六章大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線

從1924年英國建立和使用了第一條自動(dòng)生產(chǎn)線起，自動(dòng)線在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用已有幾十年的歷史。采用自動(dòng)輸送裝置，將若干臺(tái)自動(dòng)機(jī)床按工序順序的排列聯(lián)成一個(gè)整體，并用控制系統(tǒng)按規(guī)定的工藝程序來自動(dòng)操縱工件的輸送、定位、夾緊和機(jī)械加工的生產(chǎn)線稱為機(jī)械加工自動(dòng)化生產(chǎn)線，簡(jiǎn)稱自動(dòng)線。在自動(dòng)線中，工件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，按照工藝順序自動(dòng)地經(jīng)過各個(gè)工位，在不需人直接參與的情況下，自動(dòng)完成預(yù)定的工藝過程，最后加工成合格的產(chǎn)品。使用自動(dòng)線生產(chǎn)，能顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；減少操作工人數(shù)量，降低產(chǎn)品的工藝成本；有利于保證和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。它是大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化的主要方式。隨著科學(xué)的進(jìn)步，特別是數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛采用，大批大量生產(chǎn)的剛性自動(dòng)線正朝著柔性自動(dòng)線方向發(fā)展。第六章大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線從19258第一節(jié)

自動(dòng)線的組成和類型

一、自動(dòng)線的組成

自動(dòng)線基本上是由工藝裝備、工件傳輸系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等組成。1，2，7—組合機(jī)床；3—轉(zhuǎn)位；4—輸送裝置；5—輸送傳動(dòng)裝置；6—操縱臺(tái)；8—轉(zhuǎn)位鼓輪；9—夾具；10—切屑轉(zhuǎn)送裝置；11—液壓站第一節(jié)自動(dòng)線的組成和類型一、自動(dòng)線的組成1，2，7—59自動(dòng)生產(chǎn)線工藝裝備系統(tǒng)工件傳輸系統(tǒng)控制系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)輔助系統(tǒng)機(jī)床刀具、夾具等其它工藝裝備工件傳輸裝置儲(chǔ)料裝置上下料裝置及上下料機(jī)械手全線工作循環(huán)控制裝置故障尋檢、循環(huán)監(jiān)視裝置信號(hào)裝置精度檢測(cè)加工面檢測(cè)切屑清除裝置清洗裝置自工藝裝備系統(tǒng)工件傳輸系統(tǒng)控制系統(tǒng)檢60二、自動(dòng)線的類型

機(jī)械加工自動(dòng)線，可以有許多不同的分類方法。根據(jù)自動(dòng)線布局形式可分為：直線排列的自動(dòng)線、折線排列的自動(dòng)線、框形封閉式自動(dòng)線等。根據(jù)工件的輸送方式可分為：用料槽輸送的自動(dòng)線、用機(jī)械手輸送的自動(dòng)線、用傳送帶輸送的自動(dòng)線、帶隨行夾具的自動(dòng)線等。為了便于從某一方面分析和掌握自動(dòng)線的特性與規(guī)律，也可按不同的特征進(jìn)行分類。二、自動(dòng)線的類型61自動(dòng)線的類型按工件外形和切削加工過程中工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類旋轉(zhuǎn)體零件加工自動(dòng)線箱體、雜類工件加工自動(dòng)線按工藝設(shè)備類型分類通用機(jī)床自動(dòng)線組合機(jī)床自動(dòng)線專用機(jī)床自動(dòng)線轉(zhuǎn)子機(jī)床自動(dòng)線按設(shè)備聯(lián)接方式分類柔性聯(lián)接自動(dòng)線剛性聯(lián)接自動(dòng)線自按工件外形和切旋轉(zhuǎn)體零件加工自動(dòng)線箱體、雜62第二節(jié)自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的基本原理一、設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)應(yīng)考慮的主要因素自動(dòng)線的結(jié)構(gòu)和布局，是由很多因素決定的，這在設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)必須首先予以考慮。設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有：

1.工件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)、材料、要求的加工精度和表面質(zhì)量以及毛坯的情況。

2.生產(chǎn)綱領(lǐng)

3.現(xiàn)場(chǎng)條件第二節(jié)自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的基本原理一、設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)應(yīng)考慮63二、自動(dòng)線的工藝方案

工藝方案是確定自動(dòng)線工藝內(nèi)容、加工方法、加工順序、加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的基本文件，是進(jìn)行自動(dòng)線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。為了使自動(dòng)線的工作達(dá)到預(yù)期的效果，不僅要求自動(dòng)線的工藝設(shè)備和輔助設(shè)備能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的工作循環(huán)，而且能保證工作的可靠性和穩(wěn)定性。在制訂自動(dòng)線工藝方案時(shí)，必須考慮以下幾個(gè)問題：

1.毛坯選擇

2.定位基面和輸送基面的確定二、自動(dòng)線的工藝方案在制訂自動(dòng)線工藝方案64毛坯的材質(zhì)、制造方法與質(zhì)量好壞，對(duì)自動(dòng)線的工藝過程、結(jié)構(gòu)形式、復(fù)雜程度及工作可靠性等都有直接影響。自動(dòng)線加工的工件毛坯，要具有較高的精度和較好的質(zhì)量，毛坯的尺寸要穩(wěn)定、材質(zhì)硬度要均勻、加工余量小，以減少切削加工工作量，提高自動(dòng)線工作的可靠性。為適應(yīng)自動(dòng)線加工工藝特點(diǎn)，在擬訂方案時(shí)可對(duì)工件和毛坯做某些工藝和結(jié)構(gòu)上的局部修改。有時(shí)為能實(shí)現(xiàn)直接輸送，在箱體和雜件類工件上做出某些工藝基面，如：凸臺(tái)、工藝銷孔、工藝平面或工藝凹槽等。1.毛坯選擇毛坯的材質(zhì)、制造方法與質(zhì)量好壞，對(duì)自動(dòng)線的工65

2.定位基面和輸送基面的確定

確定工件的加工工藝和輸送方法是制定自動(dòng)線總體方案的中心內(nèi)容。為做好上述工作，首先應(yīng)選擇合理的定位基面和輸送基面。

⑴定位基面的確定選擇自動(dòng)線上所用的定位基面時(shí)，要從保證工件的加工精度和簡(jiǎn)化自動(dòng)線結(jié)構(gòu)的基本原則出發(fā)，為此要注意以下幾點(diǎn)：

A.盡可能采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工藝基準(zhǔn)，以減少因更換基準(zhǔn)帶來的加工誤差。

B.盡可能采用統(tǒng)一的定位基面，這樣有利于保證加工精度，統(tǒng)一自動(dòng)線的夾具結(jié)構(gòu)。

C.盡可能采用已加工面為定位基面，以減少在各工位上的定位誤差。

D.所選的定位基面，應(yīng)使夾具的定位夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工件在自動(dòng)線上輸送的過程中，轉(zhuǎn)位及翻轉(zhuǎn)次數(shù)最少，盡量減少相應(yīng)的輔助設(shè)備。

E.對(duì)于箱體及雜件，所選的定位基面應(yīng)使工件暴露出較多的加工面，以便實(shí)現(xiàn)多面同時(shí)加工。

2.定位基面和輸送基面的確定⑴定位基面的確定66工件在自動(dòng)線上輸送時(shí)所用的表面稱為輸送基面。輸送基面的選擇根據(jù)工件的形狀及結(jié)構(gòu)特征考慮如下：

A.回轉(zhuǎn)體工件輸送基面的選擇對(duì)小型回轉(zhuǎn)體工件，多靠其重力在輸送料槽中進(jìn)行滾動(dòng)或滑動(dòng)輸送。滾動(dòng)輸送一般以外圓面作為支承面，兩端面為限位面。軸類工件縱向滑動(dòng)輸送時(shí)，以外圓面作為輸送基面。當(dāng)難以利用重力輸送或?yàn)樘岣咻斔偷目煽啃?，可采用?qiáng)迫輸送。軸類工件以兩端軸頸作支承，用鏈帶式輸送裝置輸送，或以外圓作支承，從一端面推動(dòng)工件沿料道輸送；盤、環(huán)類工件以端面作為支承，用鏈板式輸送裝置輸送。

B.箱體類工件輸送基面選擇箱體類工件的輸送方式有直接輸送和間接輸送兩種。直接輸送不需隨行夾具和返回裝置，并且在不同工位容易更換定位基準(zhǔn)，因此應(yīng)優(yōu)先考慮直接輸送。箱體類工件輸送基面，一般以底面為輸送面，兩側(cè)面為限位面，前后面為推拉面。對(duì)于畸形工件應(yīng)盡可能使輸送限位面與工件定位基準(zhǔn)一致，全線應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的輸送基面，以便統(tǒng)一輸送裝置的結(jié)構(gòu)。⑵輸送基面的確定工件在自動(dòng)線上輸送時(shí)所用的表面稱為輸送基面。67三、工藝流程的擬定

擬訂工藝流程(即擬定自動(dòng)線的加工工藝路線)應(yīng)從保證工件的加工精度、簡(jiǎn)化自動(dòng)線結(jié)構(gòu)、滿足生產(chǎn)率的角度出發(fā)，根據(jù)工件上各加工表面的技術(shù)要求，正確選擇各加工表面的工藝方法和工步數(shù)，然后根據(jù)這些必要的加工步驟合理安排工件在自動(dòng)線上的加工順序，最后確定所采用的機(jī)床，并劃分工段。

三、工藝流程的擬定68

擬定工藝流程時(shí)，應(yīng)參考以下原則：

1.粗精加工分開，先粗后精。

2.先面后孔，先基準(zhǔn)，后其它的原則。

3.工序適當(dāng)集中和合理分散的原則。

4.工序單一化原則。

5.安排必要的輔助工序。

6.多品種加工的可調(diào)性。擬定工藝流程時(shí)，應(yīng)參考以下原則：69五、自動(dòng)線的節(jié)拍計(jì)算和節(jié)拍平衡

自動(dòng)線的生產(chǎn)節(jié)拍，可由下式計(jì)算:式中：TP——自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍(min／件)

d——全年有效工作日(d)

t——每天有效工作時(shí)間(h)

Q——年生產(chǎn)綱領(lǐng)(臺(tái))

n

——每臺(tái)產(chǎn)品該零件的件數(shù)(件/臺(tái))α%——備品率

β%——廢品率

η——自動(dòng)線負(fù)荷率(利用率)一般為60～80％。剛性聯(lián)接的、復(fù)雜的或規(guī)模較大的自動(dòng)線取低值，柔性聯(lián)接的、簡(jiǎn)單的自動(dòng)線取高值。五、自動(dòng)線的節(jié)拍計(jì)算和節(jié)拍平衡70在自動(dòng)線設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量做到各個(gè)工序(工位)工作循環(huán)時(shí)間近似相等，并略小于生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間。自動(dòng)線所需的設(shè)備臺(tái)數(shù)，在按工藝流程初步選定后，還需要經(jīng)過平衡節(jié)拍適當(dāng)增減，才能確定下來。平衡各工序的生產(chǎn)節(jié)拍，首先要按擬定的工藝流程，計(jì)算出每一工序的實(shí)際工作循環(huán)時(shí)間t環(huán)：t環(huán)＝t機(jī)＋t輔

(min)式中：t機(jī)——機(jī)動(dòng)時(shí)間(min)；

t輔——與t機(jī)不重合的輔助時(shí)間(min)，一般取0.2～0.7min。

然后將計(jì)算所得到的t環(huán)與自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍比較，對(duì)于t環(huán)＞TP的工序，稱之為限制性工序。對(duì)于限制性工序，必須采取措施縮短其工作循環(huán)時(shí)間t環(huán)，以達(dá)到平衡工序節(jié)拍的目的。在自動(dòng)線設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量做到各個(gè)工序(工位)工71某一自動(dòng)線上，工件輸送帶裝置向前0.06分達(dá)到終點(diǎn)，工件進(jìn)入銑床夾具需0.04分定位夾緊，之后輸送帶后退到原點(diǎn)需0.06分，在輸送帶后退的同時(shí)，銑床的動(dòng)力頭快速進(jìn)給需0.05分，然后是動(dòng)力頭工作進(jìn)給0.60分加工完零件，銑床的動(dòng)力頭后退至原位需0.04分,同時(shí)銑床夾具拔銷松開0.05分，輸送帶再一次向前。計(jì)算節(jié)拍時(shí)間。

某一自動(dòng)線上，工件輸送帶裝置向前0.06分達(dá)到終點(diǎn)，72當(dāng)t環(huán)與相差不多時(shí)，可通過調(diào)整負(fù)荷率，適當(dāng)提高切削用量，改用高效率加工方法及壓縮t輔來平衡。當(dāng)t環(huán)與相差甚大，常采取如下措施來解決：

1.采用工序分散的方法，使每個(gè)工序的加工時(shí)間減少至接近生產(chǎn)節(jié)拍。

2.增加限制性工序同時(shí)加工的工件數(shù)量。這時(shí)需要將限制性工序單獨(dú)組成一個(gè)工段，多件成組輸送。而其余工段仍是單件送。

3.增加限制性工序同時(shí)加工的機(jī)床臺(tái)數(shù)，即在自動(dòng)線上，通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式，增設(shè)幾臺(tái)同樣的機(jī)床，同時(shí)完成限制性工序。

4.當(dāng)工件批量較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于t環(huán)時(shí)，平衡節(jié)拍時(shí)要考慮減少機(jī)床臺(tái)數(shù)。對(duì)于工件結(jié)構(gòu)對(duì)稱或各面結(jié)構(gòu)要素相同的箱體工件，可以采用兩次通過自動(dòng)線完成全部加工工序的方式，使生產(chǎn)節(jié)拍延長一倍，以達(dá)到平衡節(jié)拍的目的。當(dāng)t環(huán)與相差不多時(shí)，可通過調(diào)整負(fù)荷率，適當(dāng)提高切削用73加工一個(gè)較長的孔可以分幾個(gè)工序鉆出：加工一個(gè)較長的孔可以分幾個(gè)工序鉆出：74在電機(jī)座加工自動(dòng)線上，對(duì)限制性的粗鏜、半精鏜工序，同時(shí)加工兩個(gè)工件，為此由兩個(gè)鏜孔工位(c2，c3)組成單獨(dú)的工段，設(shè)置單獨(dú)的輸送步距為前后輸送裝置的二倍，前后輸送裝置動(dòng)作二次它動(dòng)作一次。

在電機(jī)座加工自動(dòng)線上，對(duì)限制性的粗鏜、半精鏜工序，同75

V型發(fā)動(dòng)機(jī)缸體兩個(gè)斜面上的結(jié)構(gòu)相同，采用自動(dòng)雙面機(jī)床，一面加工缸孔，另一面加工連接螺孔等，缸體經(jīng)一次加工后轉(zhuǎn)位180°，再送進(jìn)自動(dòng)線加工。在自動(dòng)線上設(shè)有檢查開關(guān)3、4，根據(jù)檢查開關(guān)發(fā)出的信號(hào)，確定工件轉(zhuǎn)入后段自動(dòng)線還是再次進(jìn)入本段自動(dòng)線。V型發(fā)動(dòng)機(jī)缸體兩個(gè)斜面上的結(jié)構(gòu)相同，采用自動(dòng)76六、自動(dòng)線的總體布局1.自動(dòng)線的布局形式⑴直線式：這是自動(dòng)線最常見的形式。機(jī)床可以排列在傳輸裝置的一側(cè)或兩側(cè)，傳輸裝置按一定節(jié)拍，將工件依次送到各臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行加工。⑵折線通過式：對(duì)于工位數(shù)多、規(guī)模大的自動(dòng)線，直線布置常受到車間長度限制，因而常布置成折線式。⑶框形式：框形式是折線式的封閉形式?？蛐问讲季指m用于隨行夾具輸送工件的自動(dòng)線，可以節(jié)省隨行夾具的返回裝置。⑷環(huán)形式：環(huán)型自動(dòng)線工件的輸送軌道呈圓環(huán)形。與直線式自動(dòng)線一樣，工件輸送精度只需滿足工件的初定位要求，工件最終定位精度靠機(jī)床上的固定夾具定位精度，因而這種布局的自動(dòng)線可避免高精度多工位環(huán)型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的制造困難。六、自動(dòng)線的總體布局1.自動(dòng)線的布局形式77

2.自動(dòng)線的聯(lián)接方式

⑴剛性聯(lián)接與柔性聯(lián)接若自動(dòng)線中沒有貯料裝置，而是通過輸送裝置直接將全線聯(lián)成為一個(gè)整體，這種聯(lián)接方式稱為剛性聯(lián)接。

若在自動(dòng)線中設(shè)有必要的貯料裝置，此時(shí)的聯(lián)接方式稱為柔性聯(lián)接。⑵自動(dòng)線的串聯(lián)與并聯(lián)串聯(lián)自動(dòng)線的特點(diǎn)是工件輸送和控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，機(jī)床順序排列，上臺(tái)機(jī)床的輸出料道同時(shí)也是下臺(tái)機(jī)床的輸入料道。并聯(lián)自動(dòng)線布局多用于柔性聯(lián)接的自動(dòng)線。根據(jù)工件輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜與否，并聯(lián)自動(dòng)線可采用“順序分料”法或“按需分料”法來實(shí)現(xiàn)供料。2.自動(dòng)線的聯(lián)接方式⑴剛性聯(lián)接與柔性聯(lián)接78大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件79大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件80大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線課件81思考題：1.自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的主要問題?2.自動(dòng)線切削用量選擇的基本原則?3.如何平衡自動(dòng)線生產(chǎn)的節(jié)拍?4.自動(dòng)線的布局及聯(lián)接方式?思考題：82第四章多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化

第一節(jié)

基本概念

第二節(jié)

確定多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的方法第三節(jié)

多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化措施生產(chǎn)的基本特征、生產(chǎn)自動(dòng)化的意義、機(jī)械化及自動(dòng)化的基本原則

找“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”、擬定的措施及采用裝置、確定經(jīng)濟(jì)合理性簡(jiǎn)易自動(dòng)化、通用機(jī)床的自動(dòng)化改裝、合理應(yīng)用新型的自動(dòng)化裝置、建立成組加工單機(jī)、單元及柔性制造系統(tǒng)

第四章多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化第一節(jié)基本概念第83一、多品種、中小批生產(chǎn)的基本特征第一節(jié)基本概念產(chǎn)品品種多、產(chǎn)量小、生產(chǎn)的變化頻繁。難于采用大批大量生產(chǎn)的先進(jìn)工藝方法、高生產(chǎn)率的自動(dòng)化裝置和綜合機(jī)械化的流水作業(yè)生產(chǎn)。一、多品種、中小批生產(chǎn)的基本特征第一節(jié)基本概念產(chǎn)品品種84中小批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)普遍存在著下列問題：

1.時(shí)間利用率低中小批生產(chǎn)中零件的切削時(shí)間只占1.5％，輔助時(shí)間為3.5％，而95％的時(shí)間用于運(yùn)輸和存放；

2.機(jī)械化、自動(dòng)化程度低；

3.手工操作量很多，勞動(dòng)強(qiáng)度大；

4.加工費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，生產(chǎn)周期長，成本高；

5.單位產(chǎn)品消耗的總勞動(dòng)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)率低；

6.生產(chǎn)中只能采用“萬能性”大的通用機(jī)床和簡(jiǎn)易的萬能性工藝裝備。

中小批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)普遍存在著下列問題：1.時(shí)間利用855%95%30%70%切削時(shí)間裝卸、測(cè)量、空程時(shí)間運(yùn)送和等待時(shí)間機(jī)床上的時(shí)間工件在車間的停留時(shí)間工件在機(jī)床上時(shí)間5%95%30%70%切削時(shí)間裝卸、測(cè)量、空程時(shí)間運(yùn)送和等待86中小批生產(chǎn)自動(dòng)化所面臨的主要任務(wù)：

1.進(jìn)一步提高單件小批生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度，減少手工操作量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度;2.縮短加工中工件的存放、運(yùn)輸時(shí)間;3.創(chuàng)造和采用適合于中小批量生產(chǎn)條件下的先進(jìn)工藝;4.實(shí)現(xiàn)萬能機(jī)床和萬能工藝裝備的機(jī)械化、自動(dòng)化;5.研究和建立多品種、中小批量的生產(chǎn)單元和柔性制造系統(tǒng)。

中小批生產(chǎn)自動(dòng)化所面臨的主要任務(wù)：1.進(jìn)一步87二、多品種、中小批生產(chǎn)自動(dòng)化的意義成組技術(shù)和數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，標(biāo)志著多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)新的階段。制造工業(yè)正在向著增加品種和減小批量的方向發(fā)展,大批量生產(chǎn)所占的比重進(jìn)一步下降，而中小批量生產(chǎn)的比重必將逐步增長。因此，進(jìn)一步研究和不斷解決中小批生產(chǎn)的自動(dòng)化問題，迅速改變單件小批生產(chǎn)及中批生產(chǎn)的相對(duì)落后狀況，努力提高它們的機(jī)械化、自動(dòng)化程度，從而提高生產(chǎn)率，這是一項(xiàng)非常現(xiàn)實(shí)而迫切的任務(wù)。

二、多品種、中小批生產(chǎn)自動(dòng)化的意義成組技術(shù)和88

1.首先必須采取技術(shù)和組織措施減少工件在加工過程中的存放及運(yùn)輸時(shí)間；

2.改善工人的勞動(dòng)條件，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；

3.提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期；

4.所采用的機(jī)械化、自動(dòng)化裝置應(yīng)可調(diào)、可換，具有廣泛的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)多品種的優(yōu)化生產(chǎn)。

三、中小批生產(chǎn)機(jī)械化及自動(dòng)化的基本原則1.首先必須采取技術(shù)和組織措施減少工件在加工過程中的89第二節(jié)

確定多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的方法

一、分析加工工時(shí)，找出“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”

二、擬定自動(dòng)化的措施，采用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置

三、確定方案及裝置的經(jīng)濟(jì)合理性

第二節(jié)確定多品種、中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的方法90仔細(xì)分析產(chǎn)品加工工時(shí)的消耗情況，從而找出影響生產(chǎn)率提高的主導(dǎo)“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”，以便正確確定自動(dòng)化方案，其方法是：

1.將一個(gè)工序(或一個(gè)工作班)在加工過程中的全部時(shí)間消耗進(jìn)行觀察、記錄；

2.對(duì)觀察、記錄的結(jié)果進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)，制成時(shí)間消耗圖表，以便加以對(duì)比和分析；

3.對(duì)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行分析比較，找出“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”。

工序時(shí)間：

t工序=t機(jī)動(dòng)+t輔助+t服務(wù)+t準(zhǔn)備

生產(chǎn)率：P=1/t工序一、分析加工工時(shí)，找出“費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)”仔細(xì)分析產(chǎn)品加工工時(shí)的消耗情況，從而找出影響生91二、擬定自動(dòng)化的措施，采用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置

1.通用的毛坯裝料自動(dòng)化和機(jī)械化裝置，如工業(yè)機(jī)器人、程序控制的裝料機(jī)；

2.通用的毛坯夾緊機(jī)械化和自動(dòng)化裝置；

3.加工中速度與進(jìn)給量的控制機(jī)械化與自動(dòng)化裝置；

4.加工中尺寸控制和測(cè)量的機(jī)械化、自動(dòng)化通用裝置；

5.零件加工工作循環(huán)的機(jī)械化、自動(dòng)化通用裝置；

6.工件及毛坯的起重、運(yùn)輸和存儲(chǔ)的機(jī)械化、自動(dòng)化裝置(包括程序控制運(yùn)輸車、行車及自動(dòng)倉庫)；

7.零件加工工序、加工工藝過程的自動(dòng)化、機(jī)械化通用裝置，如萬能自動(dòng)機(jī)、可變的生產(chǎn)單元、數(shù)控、加工中心及柔性的自動(dòng)線。

二、擬定自動(dòng)化的措施，采用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置92三、確定方案及裝置的經(jīng)濟(jì)合理性

1.機(jī)械化、自動(dòng)化的方案實(shí)施后，所節(jié)約的產(chǎn)品加工活勞動(dòng)量的減少量b是否多于因方案和裝置的采用所引起的物化勞動(dòng)的增量a，即應(yīng)滿足a<b。

活勞動(dòng)量是指人工所消耗的勞動(dòng)量。物化勞動(dòng)是指設(shè)備、廠房、工具、材料、能量等綜合消耗量。

2.產(chǎn)品生產(chǎn)的總勞動(dòng)量C`是否比自動(dòng)化前的總勞動(dòng)量C降低，即應(yīng)符合C`<C。

三、確定方案及裝置的經(jīng)濟(jì)合理性93第三節(jié)

多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化措施

一、簡(jiǎn)易自動(dòng)化二、通用機(jī)床的自動(dòng)化改裝三、合理應(yīng)用新型的萬能自動(dòng)機(jī)、萬能組合的自動(dòng)化裝置四、在應(yīng)用成組技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制和建立成組加工單機(jī)、單元及柔性制造系統(tǒng)第三節(jié)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化措施一、簡(jiǎn)易自動(dòng)化94一、簡(jiǎn)易自動(dòng)化

應(yīng)用“效果大、花費(fèi)小”的小型機(jī)械化、簡(jiǎn)易自動(dòng)化的方法，研制可調(diào)可換的自動(dòng)化工藝裝置，解決主導(dǎo)費(fèi)時(shí)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)中小批量生產(chǎn)調(diào)整方便、迅速的自動(dòng)化生產(chǎn)。目前已成功地應(yīng)用于中小批量生產(chǎn)的簡(jiǎn)易自動(dòng)化主要有：

1.進(jìn)、退刀自動(dòng)化

2.夾緊機(jī)械化和自動(dòng)

3.換刀自動(dòng)化

4.停車自動(dòng)化及進(jìn)刀控制器一、簡(jiǎn)易自動(dòng)化目前已成功地應(yīng)用于中小批量生產(chǎn)的簡(jiǎn)易自動(dòng)化主要95采用這種螺紋退刀裝置，可將機(jī)床轉(zhuǎn)速由100r/min提高道1000r/min以上，并且在高速切削情況下，采用高速車絲刀具，使進(jìn)給次數(shù)由幾次變?yōu)?～2次，這樣就把車絲的整個(gè)工序生產(chǎn)率提高到20～40倍。

采用這種螺紋退刀裝置，可將機(jī)床轉(zhuǎn)速由100r96

2.夾緊機(jī)械化和自動(dòng)化當(dāng)切削的時(shí)間很短、夾緊費(fèi)時(shí)、夾緊頻繁時(shí)，采用簡(jiǎn)易的自動(dòng)化夾緊裝置可獲得顯著效果，通常效率可提高1～3倍。

(1)工件的自動(dòng)夾具