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1、机械加工设备的自动化机械加工设备的自动化2022-11-16机械加工设备的自动化机械加工设备的自动化机械加工设备的自动化通用设备的自动化生产线改造通用设备的自动化生产线改造精度和刚度精度和刚度减少投资减少投资可靠性可靠性当今我国的自动化制造问题当今我国的自动化制造问题 机械加工设备的自动化 机械加工设备是机械制造生产线的基本单元，缩机械加工设备是机械制造生产线的基本单元，缩短辅助时间是提高生产效率的重要途径短辅助时间是提高生产效率的重要途径生产率生产率Q（件（件/min）工作循环时间工作循环时间tg（min）机械加工设备的自动化6.1 自动化的方法及分类自动化的方法及分类单个工件的工作循环时间

2、单个工件的工作循环时间 tg机械加工设备的自动化生产率生产率Q（件（件/min）机械加工设备的自动化机床生产曲线机床生产曲线机械加工设备的自动化切削时间和空程时间之间的制约切削时间和空程时间之间的制约成熟的生产工艺成熟的生产工艺新工艺新工艺提高生产效率有限提高生产效率有限减少空程时间减少空程时间提高生产效率提高生产效率切削时间较长切削时间较长必须必须自动化自动化自动化自动化机械加工设备的自动化6.1 自动化的方法及分类自动化的方法及分类自动化设备分类自动化设备分类 全（半）自动单机全（半）自动单机 组合机床组合机床 自动线（自动线（TL）数控机床（数控机床（CNC)柔性制造单元柔性制造单元机械

3、加工设备的自动化机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式自动控制的构成自动控制的构成 传递及转换机构传递及转换机构执行机构执行机构指令存储装置指令存储装置指令控制装置指令控制装置 自动化的控制方式自动化的控制方式机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式自动控制方式自动控制方式 分散控制分散控制集中控制集中控制开环控制开环控制闭环控制闭环控制 程序控制程序控制数字控制数字控制计算机控制计算机控制机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式机械加工设备

4、的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式电气控制电气控制电气控制系统工作循环的表示方法：电气控制系统工作循环的表示方法：工作循环图工作循环图主要用于表示组合机床单机的工主要用于表示组合机床单机的工作循环；作循环；工作循环表工作循环表用于表示动作复杂的自动线；用于表示动作复杂的自动线；功能流程图功能流程图是一种比前两种方式更为完善的，是一种比前两种方式更为完善的，对单机和自动线都适用的表示方法；功能图是对单机和自动线都适用的表示方法；功能图是由一

5、组顺序动作的由一组顺序动作的“步进链步进链”组成，链中每一个组成，链中每一个基本功能单元都表示一个独立功能。基本功能单元都表示一个独立功能。机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式自动循环自动循环组合机床自动线的典型循环程序：组合机床自动线的典型循环程序：工件定位工件定位夹紧夹紧各单机滑台向前快各单机滑台向前快进、工进加工，同进、工进加工，同时输送带传送机构时输送带传送机构返回返回各滑台加工完成各滑台加工完成并分别退回原位并分别退回原位拔出定位销松开拔出定位销松开工件工件输送带输送带向前向前机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式机械加工

6、设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式机械加工设备的自动化6.2 设备自动化的控制方式设备自动化的控制方式机械加工设备的自动化机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线1、自动线的组成和类型：、自动线的组成和类型：按工艺设备类型，分为按工艺设备类型，分为通用机床、组合机床、专通用机床、组合机床、专用机床和转子用机床和转子自动线四类。自动线四类。按加工设备的连接方式，分为按加工设备的连接方式，分为刚性联接的自动线刚性联接的自动线和柔性联接的自动线和柔性联接的自动线。按工件的输送方式，分为按工件的输送方式，分为直接输送直接输送的自动线和带的自动线和带随行夹具随行夹具的自

7、动线。的自动线。机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线图图2-11所示是由三台组合机床组成的自动线，加工箱体零件。自动线中有转所示是由三台组合机床组成的自动线，加工箱体零件。自动线中有转台台9和鼓轮和鼓轮3，使工件转位以便进行多面加工。，使工件转位以便进行多面加工。1控制台，控制台，2组合机床，组合机床，3鼓轮，鼓轮，4夹具，夹具，5切屑输送切屑输送装置，装置，6液压油泵站；液压油泵站；7组合机床，组合机床，8组合机床，组合机床，9转台，转台，10工件输送线，工件输送线，11输送带传动装置输送带传动装置图图2-11 加工箱体零件的组合机床自动线加工箱体零件的组合机床自动线机械加工设备

8、的自动化6.3 生产自动线生产自动线自动线的组成自动线的组成机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线2、自动线的总体设计、自动线的总体设计1）分析对象产品）分析对象产品2）自动线的生产节拍）自动线的生产节拍3）自动线总体工艺方案的拟定）自动线总体工艺方案的拟定4）自动线的总体布局）自动线的总体布局5）自动线周期表的绘制）自动线周期表的绘制6）工件传输系统）工件传输系统7）控制方式）控制方式机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线自动线生产节拍的确定：自动线生产节拍的确定：式中式中 d全年有效工作日，全年有效工作日，d；t每日有效工作时间，每日有效工作时间，h/d；Q该产品年生产

9、数量，台；该产品年生产数量，台；n每台产品该零件的件数，件每台产品该零件的件数，件/台；台；备品率；备品率；废品率；废品率；自动线的利用率，一般为自动线的利用率，一般为60。机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线自动线总体工艺方案的拟定自动线总体工艺方案的拟定1）基准的选择）基准的选择基准：基准：用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的那些点、线或面。的那些点、线或面。机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线基准的分类基准的分类机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线2）工艺流程的拟定）工艺流程的拟定第一阶段：选择每一

10、个被加工面的加工方法；第一阶段：选择每一个被加工面的加工方法；第二阶段：安排完成所有工序的先后次序；第二阶段：安排完成所有工序的先后次序；第三阶段：将工序按照机床和主轴箱编组，进而修订切第三阶段：将工序按照机床和主轴箱编组，进而修订切削用量。削用量。机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线外圆表面的加工路线外圆表面的加工路线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线孔的加工路线孔的加工路线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线平面的加工路线平面的加工路线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线工序顺序的安排原则工序顺序的安排原则 1)先加工基准面，再加工其它表面

11、；先加工基准面，再加工其它表面；2)先加工平面，后加工孔；先加工平面，后加工孔；3)先加工主要表面，后加工次要表面先加工主要表面，后加工次要表面保证位保证位置度要求；置度要求；4)先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先安排粗加工工序，后安排精加工工序；机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线热处理工序及表面处理工序的安排热处理工序及表面处理工序的安排 1）为改善切削性能的热处理工序应安排在切削）为改善切削性能的热处理工序应安排在切削加工之前。加工之前。2）为消除内应力的热处理工序最好安排在粗加）为消除内应力的热处理工序最好安排在粗加工之后。工之后。3）为改善材料的力学物理性质安排在半精

12、加工）为改善材料的力学物理性质安排在半精加工之后。之后。4）对于高精度精密零件在淬火后安排冷处理以）对于高精度精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件的尺寸。稳定零件的尺寸。5）为提高零件表面性能的热处理工序、以装饰）为提高零件表面性能的热处理工序、以装饰为目的热处理工序、表面处理工序一般都放在工艺为目的热处理工序、表面处理工序一般都放在工艺过程的最后。过程的最后。机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线其他工序安排其他工序安排 1）检查、检验工序：每个操作工人在操作）检查、检验工序：每个操作工人在操作过程中和操作结束以后都必须自检。过程中和操作结束以后都必须自检。2）切削加工之后，应安排

13、去毛刺处理。）切削加工之后，应安排去毛刺处理。3）工件在进入装配之前，一般都应安排清）工件在进入装配之前，一般都应安排清洗。洗。4）去磁处理，并在去磁后进行清洗。）去磁处理，并在去磁后进行清洗。机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线3）自动线切削用量的选择）自动线切削用量的选择4）工序节拍的平衡）工序节拍的平衡平衡生产节拍，首先要按拟订的工艺流程，计算出每平衡生产节拍，首先要按拟订的工艺流程，计算出每一工序的工作循环时间一工序的工作循环时间t tg g，平衡各工序的节拍，使实平衡各工序的节拍，使实际的节拍与自动线生产纲领所要求的节拍相等或稍短际的节拍与自动线生产纲领所要求的节拍相等或

14、稍短一些，才能使自动线取得良好的经济效果。一些，才能使自动线取得良好的经济效果。机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线自动线的总体布局自动线的总体布局1、自动线总体布局的方式、自动线总体布局的方式工件直接输送时生产线的布局方式有：工件直接输送时生产线的布局方式有：（1）直通式；（）直通式；（2）折线式；（）折线式；（3）旁通式）旁通式工件装在随行夹具上输送时生产线的布局：工件装在随行夹具上输送时生产线的布局：（1）在水平面内返回）在水平面内返回（2）沿生产线的正上方返回）沿生产线的正上方返回（3）沿生产线的正下方返回）沿生产线的正下方返

15、回（4）沿斜上方或斜下方返回）沿斜上方或斜下方返回机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线一、通用机床自动线一、通用机床自动线 在通用机床自动线上完成的典型工艺

16、主要是各种车在通用机床自动线上完成的典型工艺主要是各种车削、车螺纹、磨外圆、磨内孔、磨端面、铣端面、打中削、车螺纹、磨外圆、磨内孔、磨端面、铣端面、打中心孔、铣花键、拉花键孔、切削齿轮和钻分布孔等。心孔、铣花键、拉花键孔、切削齿轮和钻分布孔等。1.1.对纳入自动线机床的要求：对纳入自动线机床的要求：2.2.通用机床自动线的连线方法：涉及工件的输送方式、通用机床自动线的连线方法：涉及工件的输送方式、机床间的连接和排列、自动线布局、输送系统的布机床间的连接和排列、自动线布局、输送系统的布置等。置等。工件输送：工件输送：机床间连接：机床间连接：排列：图排列：图2-192-19分料：图分料：图2-20

17、2-20输送系统输送系统机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线串联单纵列串联单纵列串联双纵列串联双纵列串联单横排串联单横排串联双横排串联双横排并联纵列并联纵列机床机床工件输送系统工件输送系统机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线顺序分料示意图顺序分料示意图机机床床工件输送系统工件输送系统并联机床段并联机床段并联机床段并联机床段机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线按需分料示意图按需分料示意图机床机床下料机械手下料机械手上料机械手上料机械手分路分路机构机构料道料道机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线自动线的布局形式自动线的布局形式机械加工设备的自动化6.

18、3 生产自动线生产自动线自动线的布局形式自动线的布局形式机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线二、组合机床自动线二、组合机床自动线 组合机床自动线是针对一个零件的全部加工要求和加工组合机床自动线是针对一个零件的全部加工要求和加工工序专门设计制成的由若干台组合机床组成的自动生产线。工序专门设计制成的由若干台组合机床组成的自动生产线。它与通用机床自动线有许多不同点：如每台机床的加工工艺它与通用机床自动线有许多不同点：如每台机床的加工工艺都是指定的不作改变；工件的输送方式除直接输送外，还可都是指定的不作改变；工件的输送方式除直接输送外，还可利用随行夹具进行输送；线的规模较大，有的多达几十台

19、机利用随行夹具进行输送；线的规模较大，有的多达几十台机床；有比较完善的自动监视和诊断系统，以提高其开动率等。床；有比较完善的自动监视和诊断系统，以提高其开动率等。组合机床自动线主要用于加工箱体类零件和畸形件，其数量组合机床自动线主要用于加工箱体类零件和畸形件，其数量占加工自动线总数的占加工自动线总数的70%70%左右。左右。1 1组合机床自动线的分类及工件输送形式组合机床自动线的分类及工件输送形式 2 2组合机床自动线的布局组合机床自动线的布局 机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线组合机床划分工段原因组合机床划分工段原因工件在自动线上

20、姿势不同，被转位装置分隔而成工段；工件在自动线上姿势不同，被转位装置分隔而成工段；机床台数及刀具数量多，为减少由于故障而造成的停车损失，机床台数及刀具数量多，为减少由于故障而造成的停车损失，划分为独立工作的工段。划分为独立工作的工段。机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线典型组合机床自动线简介典型组合机床自动线简介机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线2、自动线的总体联系尺寸图的绘制、自动线的总体联系尺寸图的绘制 机床间距离机床间距离L及输送步距的确定及输送步距的确定为了方便工人出入和操作、维修设备，应保证相邻两台机为了方便工人出入和操作、维修设备，应保证相邻两台机床设备上

21、运动部件的间距不小于床设备上运动部件的间距不小于600，则机床间的距离，则机床间的距离为：为：L600+B （）（）式中式中 B主轴箱宽度（）主轴箱宽度（）输送步距的确定输送步距的确定:一般通用的步距取一般通用的步距取350-1700mm机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线 装料高度的确定装料高度的确定选择装料高度，应考虑到自动线管理人员看管、调整和选择装料高度，应考虑到自动线管理人员看管、调整和维修设备的方便。根据实践经验，装料高度以取维修设备的方便。根据实践经验，装料高度以取80080012001200较为适宜。对于较大的工件，装料高度应取低一较为适宜。对于较大的工件，装料高度

22、应取低一些，一般取为些，一般取为850850。考虑到中间床身排屑的可能性及。考虑到中间床身排屑的可能性及结构刚性，最小不应小于结构刚性，最小不应小于800800。对于较小的工件，装。对于较小的工件，装料高度可适当增加，一般可选为料高度可适当增加，一般可选为1000100011001100。对于采。对于采用垂直下方返回随行夹具的自动线，装料高度还可适当用垂直下方返回随行夹具的自动线，装料高度还可适当增至增至12001200。绘制自动线立面布局图绘制自动线立面布局图机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线自动线工作循环周期表的绘制自动线工作循

23、环周期表的绘制1）自动线基本工艺时间和辅助时间的计算：）自动线基本工艺时间和辅助时间的计算：基本工艺时间基本工艺时间 输送带向前时间输送带向前时间 动力滑头的快速行程时间动力滑头的快速行程时间机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线2）工作循环周期表的绘制）工作循环周期表的绘制 工作循环周期表以自上而下排列的具有相同高度的工作循环周期表以自上而下排列的具有相同高度的矩形方块表示先后顺序的各机构运动，以方块的长短矩形方块表示先后顺序的各机构运动，以方块的长短表示运动的时间。工作循环周期表应反映所有机构的表示运动的时间。工作循环周期表应反映所有机构的移动情况。移动情况。机械加工设备的自动化

24、6.3 生产自动线生产自动线机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线三、柔性自动线（三、柔性自动线（Flexible Transfer Line-FTLFlexible Transfer Line-FTL）为了适应多品种生产，原来由专用机床组成的自动线改用为了适应多品种生产，原来由专用机床组成的自动线改用数控机床或由数控操作的组合机床组成柔性自动线。数控机床或由数控操作的组合机床组成柔性自动线。FTLFTL的工的工艺基础是艺基础是成组技术成组技术。按照成组加工对象确定工艺过程，选择适。按照成组加工对象确定工艺过程，选择适宜的数控加工设备和物料储运系统组成宜的数控加工设备和物料储运系统组

25、成FTLFTL。因此，一般的柔。因此，一般的柔性自动线由以下三部分构成：数控机床、专用机床及组合机性自动线由以下三部分构成：数控机床、专用机床及组合机床；托板（工件）输送系统；控制系统。床；托板（工件）输送系统；控制系统。1 1FTLFTL的加工设备的加工设备 2 2FTLFTL的工件输送设备的工件输送设备3 3FTLFTL的控制设备的控制设备 机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线回转支架式换箱机床模块回转支架式换箱机床模块动力箱动力箱回转支架（转位）回转支架（转位）待换主轴箱待换主轴箱滑滑台台机械加工设备的自动化6.3 生产自动线生产自动线数控数控2坐标和坐标和3坐标加工模块坐标加工模块机械加工设备的自动化2022-11-16机械加工设备的自动化