第3章机械加工自动线1课件.ppt
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1、2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院1/69第三章第三章 机械加工自动线机械加工自动线Automated Prodction Line/Transfer Line一、自动线概述一、自动线概述二、自动线设计二、自动线设计三、自动线辅助装置三、自动线辅助装置四、自动线技术经济分析四、自动线技术经济分析2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院2/69一、自动线概述一、自动线概述1、自动线的特征、自动线的特征2、自动线的组成、自动线的组成3、自动线的类型、自动线的类型4、自动线工艺设备的特点、自动线工艺设备的特点2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理
2、工大学机电学院3/69 将机床按工艺路线依次排列,用自动输送装置和其它辅助装置将它将机床按工艺路线依次排列,用自动输送装置和其它辅助装置将它们联系起来,使其按规定的程序自动地进行工作。们联系起来,使其按规定的程序自动地进行工作。在自动线中,工件以一定的生产节拍,按照工艺顺序自动地经过各在自动线中,工件以一定的生产节拍,按照工艺顺序自动地经过各个工位,在不需工人直接参与下,自动完成预定的加工过程,最后成为个工位,在不需工人直接参与下,自动完成预定的加工过程,最后成为合乎要求的制品。合乎要求的制品。u具有较高的自动化程度具有较高的自动化程度u全线具有统一的自动控制系统全线具有统一的自动控制系统u具
3、有严格的生产节奏具有严格的生产节奏特征特征1、自动线的特征、自动线的特征2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院4/692、自动线的组成、自动线的组成等因素,自动线的结构、复杂程度,有等因素,自动线的结构、复杂程度,有很大差别很大差别根据根据工艺要求工艺要求工艺过程工艺过程生产率要求生产率要求自动化程度自动化程度2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院5/69加工箱体类零件的组合机床自动线加工箱体类零件的组合机床自动线组合机床组合机床1、2、3工件输送装置工件输送装置4、输送传动装置、输送传动装置5、转位装置、转位装置6、转位鼓轮、转位鼓轮7夹具夹具8、
4、切屑运输装置、切屑运输装置9、液压站、液压站10、操作台、操作台11自动线的组成自动线的组成2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院6/69从工作性质看,可分为从工作性质看,可分为机械加工自动线机械加工自动线装配自动线装配自动线热处理自动线热处理自动线综合自动线综合自动线 等等等等 按不同特征进行分类的目的按不同特征进行分类的目的便于从某一方面分析和掌握自动线便于从某一方面分析和掌握自动线的特性和规律。可从三个方面分类:的特性和规律。可从三个方面分类:u 所用的工艺设备类型所用的工艺设备类型u自动线有无贮料装置自动线有无贮料装置u 加工对象加工对象从生产类型看,可分为从生产
5、类型看,可分为大批量生产的专用自动线大批量生产的专用自动线多品种成批生产的柔性自动线多品种成批生产的柔性自动线3、自动线的类型、自动线的类型2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院7/69通用机床通用机床自动线自动线 利用改装的半自动通用机床或自动化通用机床(单利用改装的半自动通用机床或自动化通用机床(单轴自动机、多轴自动机)联成的自动线。轴自动机、多轴自动机)联成的自动线。建线周期短、制造成本低、收效快建线周期短、制造成本低、收效快 盘类、环类、轴、套、齿轮等中小尺寸的简单工件盘类、环类、轴、套、齿轮等中小尺寸的简单工件专用机床专用机床自动线自动线组合机床组合机床自动线自
6、动线 以专用自动机床为主的自动线。以专用自动机床为主的自动线。专用自动机床是针对某一种零件的某一道工序而专门设计专用自动机床是针对某一种零件的某一道工序而专门设计制造,建线成本高,设计时不受现有设备的限制,效果比较好。制造,建线成本高,设计时不受现有设备的限制,效果比较好。有条件考虑全线结构上的通用化和典型化。有条件考虑全线结构上的通用化和典型化。结构特殊、形状复杂的零件,生产效率高结构特殊、形状复杂的零件,生产效率高用组合机床联成的自动线。在大批量生产中普遍应用。用组合机床联成的自动线。在大批量生产中普遍应用。建线周期短、制造成本低、容易收到较好的使用效果和建线周期短、制造成本低、容易收到较
7、好的使用效果和经济效果。经济效果。主要用来加工箱体和杂件主要用来加工箱体和杂件钻、扩、铰、铣、镗等钻、扩、铰、铣、镗等按所用的工艺设备类型分类按所用的工艺设备类型分类2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院8/69按有无贮料装置分类按有无贮料装置分类 自动线中无贮料装置,工件由输送自动线中无贮料装置,工件由输送装置强制从一个工位移至下一个工装置强制从一个工位移至下一个工位位直到加工完毕。直到加工完毕。所有的机床由输送设备和控制系所有的机床由输送设备和控制系统联成整体,工件的加工和输送过程统联成整体,工件的加工和输送过程有严格的节奏有严格的节奏某一台设备出现故某一台设备出现故
8、障停车时会引起全线停车。障停车时会引起全线停车。当线中机床和辅助设备比较多时,当线中机床和辅助设备比较多时,自动线比较长,由于故障而造成的停自动线比较长,由于故障而造成的停车的时间损失就越多车的时间损失就越多要求机床和要求机床和辅助设备有很高的稳定性和可靠性。辅助设备有很高的稳定性和可靠性。单一产品固定节拍生产线单一产品固定节拍生产线单一产品非固定节拍生产线单一产品非固定节拍生产线 设有贮料环节,能贮存一定数量设有贮料环节,能贮存一定数量的工件。当某一台设备因故停车时,的工件。当某一台设备因故停车时,其他工位仍然能继续工作。其他工位仍然能继续工作。当前后相邻两台机床的生产节拍当前后相邻两台机床
9、的生产节拍相差较大时,贮料装置可在一定范围相差较大时,贮料装置可在一定范围内起调节平衡作用,工作节拍短的机内起调节平衡作用,工作节拍短的机床不必总要停车等候。床不必总要停车等候。贮料主要根据实际需要设置,可贮料主要根据实际需要设置,可在每台机床之间设置,也可在相隔若在每台机床之间设置,也可在相隔若干台机床设置,将自动线分成几个工干台机床设置,将自动线分成几个工段。段。2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院9/6917/28Storage buffer between two stages of a production lineStorage Buffer2022-11-
10、17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院10/69回转体回转体自动线自动线 由自动化通用机床和专用机床组成,用来加工盘类、环由自动化通用机床和专用机床组成,用来加工盘类、环类、轴、套、齿轮等工件。类、轴、套、齿轮等工件。建线周期长、难度大、成本较高。建线周期长、难度大、成本较高。箱体杂件箱体杂件自动线自动线 多用组合机床联线。多用组合机床联线。在加工过程中工件固定,可以对工件进行多刀、多轴、多在加工过程中工件固定,可以对工件进行多刀、多轴、多面加工,采用步伐式输送带直接输送或采用随行夹具输送。面加工,采用步伐式输送带直接输送或采用随行夹具输送。建线周期较短,收效较快建线周期较短,收效较快按
11、加工对象分类按加工对象分类2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院11/69自动线生产的零件自动线生产的零件 EQ6100发动机三大件发动机三大件2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院12/69按工件的输送方式分类直接输送直接输送 如图所示。这类生产线上工件由输送装置直接带动,输送基面为工件上的某一表面。加工时工件从生产线的始端送入,完成加工后从生产线的末端输出。2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院13/69摆杆式输送装置图片直接输送直接输送 如图所示。这类生产线上工件由输送装置直接带动,输送基面为工件上的某一表面。加工时工件从
12、生产线的始端送入,完成加工后从生产线的末端输出。2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院14/69按工件的输送方式分类 如图所示。这类生产线将工件安装在随行夹具上,由主输送带将随行夹具依次输送到各个工位,完成工件的加工。加工完毕后,随行夹具由返回输送带将其送回到主输送带的起始端。2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院15/694、自动线工艺设备的特点、自动线工艺设备的特点 在自动线中所采用的工艺设备主要有三大类型:经过自在自动线中所采用的工艺设备主要有三大类型:经过自动化改装的通用机床、专用自动机床和组合机床。动化改装的通用机床、专用自动机床和组合机床
13、。u 经过自动化改装的通用机床经过自动化改装的通用机床u 专用自动机床专用自动机床u 组合机床组合机床 一般都是根据总体设计中一般都是根据总体设计中提出的要求来进行设计的,因提出的要求来进行设计的,因而在有条件的工厂里建立专用而在有条件的工厂里建立专用机床自动线,常常比采用通用机床自动线,常常比采用通用机床改装能得到较满意的结果。机床改装能得到较满意的结果。自动线的若干辅助设备如运输、自动线的若干辅助设备如运输、转位、定位夹紧、排屑和液压等装转位、定位夹紧、排屑和液压等装置都有利于标准化、规格化。因此置都有利于标准化、规格化。因此建线时的设计、制造和调整周期可建线时的设计、制造和调整周期可以较
14、短。以较短。对于若干中小型工厂来说,对于若干中小型工厂来说,具有一定的现实意义。既可以具有一定的现实意义。既可以提高生产技术水平,进一步提提高生产技术水平,进一步提高劳动生产率,又能充分发挥高劳动生产率,又能充分发挥现有设备的潜力。现有设备的潜力。2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院16/69二、自动线设计二、自动线设计1、自动线设计的一般步骤、自动线设计的一般步骤2、自动线的工艺方案、自动线的工艺方案3、自动线的总体布局、自动线的总体布局2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院17/69u准备阶段准备阶段u总体方案设计阶段总体方案设计阶段u结构设计
15、阶段结构设计阶段自动线设计的三个阶段:自动线设计的三个阶段:1、自动线设计的一般步骤、自动线设计的一般步骤2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院18/69(1)准备阶段)准备阶段 熟悉原始资料,包括以下几个方面:熟悉原始资料,包括以下几个方面:(1)(1)与制订工艺文件有关的原始资料:如产品图及零件图,与制订工艺文件有关的原始资料:如产品图及零件图,产品及零件的技术要求产品及零件的技术要求(精度、粗糙度等精度、粗糙度等),结构特点,结构特点,毛坯及余量分布情况等。毛坯及余量分布情况等。(2)(2)自动线的年生产纲领:是确定自动线的生产率和生产节自动线的年生产纲领:是确定自
16、动线的生产率和生产节拍的依据。拍的依据。(3)(3)自动线用户的特殊要求:包括刀具及其材料、切削用量自动线用户的特殊要求:包括刀具及其材料、切削用量和控制系统的要求。和控制系统的要求。2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院19/69现场情况调研现场情况调研自动线用户单位的现场情况调研:自动线用户单位的现场情况调研:(1 1)当前工艺水平及其生产情况;)当前工艺水平及其生产情况;(2 2)建线地址的确定及允许的厂房面积和密度;)建线地址的确定及允许的厂房面积和密度;(3 3)车间工件及切屑的流向;)车间工件及切屑的流向;(4 4)车间跨度及起重运输设备的情况;)车间跨度及起
17、重运输设备的情况;(5 5)车间供水、供电、润滑油、供气)车间供水、供电、润滑油、供气(压缩空气压缩空气)的情况;的情况;(6 6)车间现有工艺稳定性及切削用量合理性的分析。)车间现有工艺稳定性及切削用量合理性的分析。2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院20/69u 分析零件结构分析零件结构长期生产的产品。长期生产的产品。u 分析毛坯情况分析毛坯情况毛坯供应量怎样,精度和质量能毛坯供应量怎样,精度和质量能否适合自动线加工。否适合自动线加工。u 分析年生产纲领分析年生产纲领 一般根据年生产纲领计算出生产节拍,再与同类型流水线一般根据年生产纲领计算出生产节拍,再与同类型流水
18、线相比作为是否建线的参考,如果计算的生产节拍短相比作为是否建线的参考,如果计算的生产节拍短建线。建线。u 分析劳动条件分析劳动条件 有些零件就年生产纲领而言,不够建线条件,但劳动强有些零件就年生产纲领而言,不够建线条件,但劳动强度大、劳动条件差、需要工人多等度大、劳动条件差、需要工人多等仍应考虑建线。仍应考虑建线。确定是否建线确定是否建线2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院21/69u拟订工艺方案,绘制工序图及加工示意图拟订工艺方案,绘制工序图及加工示意图u拟订全线的自动化方案拟订全线的自动化方案u确定总体布局,绘出总联系尺寸图确定总体布局,绘出总联系尺寸图u编制自动线
19、周期表编制自动线周期表u工艺试验工作工艺试验工作对无把握的某些工序、先对无把握的某些工序、先进工艺和结构进工艺和结构(2)总体设计阶段总体设计阶段2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院22/69u机床工作循环自动化机床工作循环自动化u工件装卸自动化工件装卸自动化u定位夹紧自动化定位夹紧自动化u工件输送自动化工件输送自动化u排屑自动化排屑自动化u自动线连锁保护自动化自动线连锁保护自动化u上料和下料自动化上料和下料自动化u自动检验及自动控制自动检验及自动控制u刀具的自动调整和自动更换刀具的自动调整和自动更换需要实现的自动化操作需要实现的自动化操作2022-11-17武汉理工大
20、学机电学院武汉理工大学机电学院23/69 主要进行工艺设备及工艺装备、工件输送装置、排屑主要进行工艺设备及工艺装备、工件输送装置、排屑装置、液压、电气系统等零部件设计,编制自动线说明书装置、液压、电气系统等零部件设计,编制自动线说明书(3)技术设计阶段技术设计阶段2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院24/69工艺方案工艺方案确定自动线工艺内容、加工方法、加工质量以及生产率确定自动线工艺内容、加工方法、加工质量以及生产率的基本文件,是进行自动线结构设计的重要依据。的基本文件,是进行自动线结构设计的重要依据。2、自动线工艺方案自动线工艺方案制定自动线工艺方案的主要原则制定自
21、动线工艺方案的主要原则 1 1保证稳定的加工质量。采取的工艺方法和参数应该先保证稳定的加工质量。采取的工艺方法和参数应该先进可靠,对于一些新的工艺方法和参数应该经过足够的工进可靠,对于一些新的工艺方法和参数应该经过足够的工艺试验或经过单机生产考验。艺试验或经过单机生产考验。2 2工艺成本应该是最经济的,即基本投资与使用、维修工艺成本应该是最经济的,即基本投资与使用、维修费用等的综合工艺成本在多方案比较中应是最经济的。费用等的综合工艺成本在多方案比较中应是最经济的。3 3应充分满足生产纲领的要求。按照计划生产纲领和预应充分满足生产纲领的要求。按照计划生产纲领和预测市场需要确定合理的生产节拍时间,
22、并要留有发展余地。测市场需要确定合理的生产节拍时间,并要留有发展余地。4 4从客观实际出发。在选定自动线的工艺与设备时,一从客观实际出发。在选定自动线的工艺与设备时,一定要考虑工厂的物质、技术和人员条件。定要考虑工厂的物质、技术和人员条件。2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院25/69u 定位基面的选择定位基面的选择u 工件的输送方式工件的输送方式u 工艺流程的拟定工艺流程的拟定u 选择机床设备选择机床设备u 切削用量的选择切削用量的选择u 工序节拍的平衡工序节拍的平衡自动线工艺方案的内容自动线工艺方案的内容2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院2
23、6/69 尽可能采用设计基准作为定位基准尽可能采用设计基准作为定位基准 尽可能采用统一的定位基准尽可能采用统一的定位基准简化、统一自动线的夹具结构简化、统一自动线的夹具结构 旋转件多采用中心孔、内孔、外圆及端面定位旋转件多采用中心孔、内孔、外圆及端面定位 直接输送的箱体直接输送的箱体“一面两销一面两销”较长的自动线或软质工件较长的自动线或软质工件两套定位销孔,粗、精各用一套。两套定位销孔,粗、精各用一套。尽可能采用已加工面为定位基准尽可能采用已加工面为定位基准 如果工件以毛面定位如果工件以毛面定位随行夹具,选择光滑平整的毛面随行夹具,选择光滑平整的毛面 所选定位基准,应使工件在自动线上翻转次数
24、最少所选定位基准,应使工件在自动线上翻转次数最少尽量减少尽量减少辅助设备。辅助设备。所选定位基准,应便于实现多面加工所选定位基准,应便于实现多面加工暴露较多的表面。暴露较多的表面。基本原则基本原则保证工件的加工精度保证工件的加工精度简化自动线的结构简化自动线的结构Note必要时,可在工件上增加一些工艺凸台作为输送基面。必要时,可在工件上增加一些工艺凸台作为输送基面。对于外形不规则的工件,没有合适的输送基面对于外形不规则的工件,没有合适的输送基面随行夹具随行夹具(1)定位基面的选择)定位基面的选择2022-11-17武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院27/69活塞定活塞定位面位面 目前,国
25、内外有许多厂家仍采用止口作活塞加工的精基难。采用止口定位的优点是:可以使活塞各主要表面及次要表面的加工,都统一用止口定位,有利于做到基准统一。同时,用止口定位可沿活塞轴向进行夹紧,减少活塞变形。采用止口定位的缺点是,存在设计基准与定位基准不重合的定位误差,提高了加工要求,增加了加工工序,因为,止口的设计加工与活塞性能无关,纯属定位之用。设计尺寸设计尺寸 设计要求活塞销孔与顶面距离设计要求活塞销孔与顶面距离C1公差公差一般为一般为0.10.2mm。若加工销孔时以止。若加工销孔时以止口面(一大平面加一短圆柱面)定位,直口面(一大平面加一短圆柱面)定位,直接保证的尺寸是接保证的尺寸是C2。此时,为了
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