机械制造装备设计北科大第七章.ppt

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1、退出退出第七章第七章 机械加工生产线总体设计机械加工生产线总体设计第七章 机械加工生产线总体设计返返回回主主页第一节第一节 概述概述第二节第二节 生产线工艺方案设计生产线工艺方案设计第三节第三节 生产线专用机床的总体生产线专用机床的总体设计设计第四节第四节 机械加工生产线的总体布局设计机械加工生产线的总体布局设计第五节第五节 柔性制造系统柔性制造系统上一上一页下一下一页2021/9/231 第七章 机械加工生产线总体设计 7.1 7.1 概述概述 一、机械加工生产线及其基本组成一、机械加工生产线及其基本组成二、机械加工生产线的类型二、机械加工生产线的类型三、影响机械加工生产线工艺和结构方三、影

2、响机械加工生产线工艺和结构方 面的主要因素面的主要因素上一上一页下一下一页退出退出返返回回主主页四、机械加工生产线总体四、机械加工生产线总体 设计的内容及步骤设计的内容及步骤返回本章返回本章2021/9/232第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.1.1 机械加工生产线及其基本组成机械加工生产线及其基本组成机械加工生产线：机械加工生产线：以机床为主要设备，配以相应的输送装置与辅助装置，按工件的加工工艺顺序排列而成的生产作业线。机械加工生产线机械加工生产线由加工装备、工艺装备、传送装备、辅助装备和控制系统组成。图图1 1 2021/9/233第七章 机

3、械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.1.2 机械加工生产线的类型机械加工生产线的类型机械加工生产线的结构及复杂程度机械加工生产线的结构及复杂程度主要取决于工件的生产类型和工件的加工要求。1、单一产品固定节拍生产线、单一产品固定节拍生产线 （1）生产线由自动化程度较高的、高效专用的加工 装备、工艺装备、输送装备和辅助装备组成，制造 单一品种的产品，生产效率高、产品质量稳定，属 大量生产类型。（2）生产线所有设备的工作节拍等于或成倍于生产 线的生产节拍。（3）生产线的制造装备按产品的工艺流程布局，工件 沿固定的路线，采用自动化的物流输送装置。（4）工序间不必储存

4、供周转用的半成品，设备必须充 分可靠。2021/9/234第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.1.2 机械加工生产线的类型机械加工生产线的类型 2、单一产品非固定节拍生产线、单一产品非固定节拍生产线（1）生产线由专用制造装备组成，产品是大量生产类 型，投资强度少于第一类生产线。（2）缩短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。（3）生产线上各设备的工作周期不一样。（4）各设备的工作节拍不一样，需要储料装置。（5）生产线各设备间工件的传输没有固定的节拍。2021/9/235第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7

5、.1.2 机械加工生产线的类型机械加工生产线的类型 3、成组产品可调整生产线、成组产品可调整生产线（1）生产线由可调整的专用制造设备组成，有 一定的生产效率和自动化程度。（2）缩短工件在工序间的搬运路线，减少辅助 时间。（3）各装备的生产节拍是不一样的。2021/9/236第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.1.2 机械加工生产线的类型机械加工生产线的类型 4、柔性制造生产线、柔性制造生产线（1）由柔性加工设备、物料输送装置、计算机 控制系统组成。（2）设备数量少，工序高度集中。（3）混流加工。（4）工件流动路线不确定。（5）工序间应有在制品的储存

6、。（6）物料输送装置柔性大。2021/9/237第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页7.1.3 影响机械加工生产线工艺和结构方案的主要因素影响机械加工生产线工艺和结构方案的主要因素 1、工件的几何形状，总体特征、材质、毛、工件的几何形状，总体特征、材质、毛 坯状况及工艺要求坯状况及工艺要求 2、生产纲领、生产纲领 3、使用条件、使用条件 4、装备制造厂的制造能力、装备制造厂的制造能力2021/9/238第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页进入下一入下一节 7.1.4 机械加工生产线总体设计的内容及步骤机械加工生产线总体设计的

7、内容及步骤1、生产线工艺方案的制订2、全线自动化方案的拟订3、生产线通用装备的选型和提出专用机床的设 计任务书4、生产线物流传送装备的选型和提出专用物流 传送装备的设计任务书5、生产线辅助装备的选型和提出专用辅助设备 的设计任务书6、生产线总体布局设计，绘制生产线的总联系 尺寸图7、绘制生产线周期表2021/9/239 第七章 机械加工生产线总体设计 7.2 7.2 生产线工艺方案设计生产线工艺方案设计 一、生产线工艺方案的制订一、生产线工艺方案的制订二、生产节拍的平衡和生产线的分段二、生产节拍的平衡和生产线的分段上一上一页下一下一页退出退出返返回回主主页三、生产线的技术经济性能评价三、生产线

8、的技术经济性能评价返回本章返回本章2021/9/2310第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 1 1、分析被加工工件的要求以及生产线建设的现场、分析被加工工件的要求以及生产线建设的现场 条件条件 毛坯、工艺、发展、空间、动力（电、气、油 ）、经验 2 2、生产类型的确定（工业企业生产专业化的分类）、生产类型的确定（工业企业生产专业化的分类）生产类型分为大量生产、成批生产和单件生产。其中成批生产又分为大批量生产、中批量生产和 小批量生产。生产类型取决于产品的年生产纲领、加工周期。3 3、确定毛坯类型经技

9、术经济分析确定、确定毛坯类型经技术经济分析确定 铸件、锻件、型材2021/9/2311第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 4、工件传送方式的确定、工件传送方式的确定 首先确定工件在生产线上是采取直接传 送还是随行夹具传送。工件有足够大的支承面、两侧的导向面 和供传送带棘爪用的推拉面采用直接传 送的方式，否则需要采用随行夹具传送 ，甚至加辅助支承。2021/9/2312第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 5

10、、工件定位基面选择、工件定位基面选择 （1）尽量采用统一的定位基面，以利于保证加工 精度，简化生产线的结构；（2）第一道工序的定位基面选最重要的平面，再 加工，保证这一平面加工余量均匀；（3）一面两销定位时，圆柱销常放在工件移动方 向前端；（4）为防止定位销孔磨损严重，造成误差，可采 用两套定位孔或采用较深定位孔；（5）采用两个互相垂直平面及一个定位销定位时，定位销应为菱形。2021/9/2313第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 6、工件传送基面的选择、工件传送基面的选择 （1）箱体类工件传送基面

11、的选择）箱体类工件传送基面的选择 箱体类工件传递方式有直接传送和间 接传送两种。（2）回转体类工件传送基面的选择）回转体类工件传送基面的选择 （3）盘、环类工件和外形不规则工件传送）盘、环类工件和外形不规则工件传送 基面的选择基面的选择 2021/9/2314第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页未完待未完待续 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 7 7 7 7、确定各表面的加工工艺、确定各表面的加工工艺、确定各表面的加工工艺、确定各表面的加工工艺 取决于工件材料、各加工面的尺寸、加工精度和表 面粗糙度要求、加工部位的结构特征、生产类型等。（1 1

12、）大平面加工：）大平面加工：精度/表面粗糙度 铣、粗铣精铣、粗铣半精铣精铣 （2 2）孔加工：）孔加工：实体加工：钻扩铰 毛坯有预孔（D1630）铰尺寸精度高，位置精度、直线度校正低；精镗位置精度、直线度高。2021/9/2315第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 7 7 7 7、确定各表面的加工工艺、确定各表面的加工工艺、确定各表面的加工工艺、确定各表面的加工工艺 （3 3）深孔加工：）深孔加工：难点排屑、刀具冷却、轴线易歪斜。定期推出/阶梯孔/中空钻头/工件回转/断屑槽 （4 4）螺纹加工：）螺

13、纹加工：普通：钻底孔倒角攻螺纹 高精度：钻孔扩至底孔直径倒角攻螺纹 2021/9/2316第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 8 8、选择合理的切削用量、选择合理的切削用量 （1)生产线刀具寿命的选择原则 较多考虑的原则是换刀不占用或少占用上班时间。（2）加工时间长、影响生产线生产节拍的工序，尽量 采用较大的切削用量，以缩短加工时间。（3）注意刀具的转速，确定合理的切削速度和进给量 ，使刀具具有大致相同的寿命。（4）考虑刀具各部分强度、寿命及其工作要求。2021/9/2317第七章 机械加工生产线总

14、体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 9 9、划分加工阶段、划分加工阶段 粗加工半精加工精加工 好处好处：（1）减少热变形，内应力变形的影响；（2）避免粗加工振动对精加工影响；（3）精加工设备精度持久保持。2021/9/2318第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订 10 10、确定工序集中和分散程度、确定工序集中和分散程度 （1）切削用量、夹紧力、夹具结构、润滑要求差别 较大的工序，不宜集中完成；（2）相互间位置精度要求高的表面的精

15、加工易集中 完成；（3）注意工件的刚性；（4）合理安排粗、精加工工序；（5）保证机床调整，使用方便，工作可靠。2021/9/2319第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订1111、安排工序顺序（原则）、安排工序顺序（原则）（1）粗精加工分开，重要表面，要拉远；（2）易出废品的粗加工工序，应放在最前面或放在线外加 工；（3）精度高、不易稳定达到要求的表面，放在线外加工；（4）尽可能减少机床台数；（5）位置精度要求高的表面尽可能在一个工位上加工；（6）同轴度、平行度要求高的孔系，精加工从同侧进行；（7）减少

16、转位装置；（8）易断刀具工序放在精加工之前；（9）通常螺纹工序放在最后。2021/9/2320第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页未完待未完待续 7.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段生产节拍的平衡和生产线的分段 1 1、生产节拍的平衡、生产节拍的平衡 生产线的生产节拍计算式：其中，T为一年基本工时，一般规定，一班制为 2360h/年，两班制为4650h/年；为复杂系数，一 般取0.650.85；N为生产线加工工件的年生产纲领（件数/年）；式中，q为产品的年产量（台/年）；n为每台产品所 需生产线加工的工件数量（件/台）；为备品率；为废品率。2021/9/232

17、1第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段生产节拍的平衡和生产线的分段 1 1、生产节拍的平衡、生产节拍的平衡 实现节拍平衡应采取的措施实现节拍平衡应采取的措施:（1）采用新的工艺方法，提高工序节拍；（2）增加顺序加工工位；（3）实现多件并行加工，提高单件的工序节拍。2021/9/2322第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段生产节拍的平衡和生产线的分段 2 2、生产线的分段、生产线的分段 生产线属于以下情况往往需要分段：生产线属于以下情

18、况往往需要分段：（1）进行转位和翻转时，分段独立传送；（2）为平衡生产线的生产节拍，对限制性工序采用“增加同时加工的工位数”时，单独组成工段；（3）当生产线的工位数多时，一般要分段;（4）当工件加工精度要求较高时，减少工件热变形 和内应力对后续工序的影响。2021/9/2323第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.3 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价生产线的工作可靠性、生产率和经济效益是设计和建造生产线时首先应该考虑和要协调解决的问题，也是评价生产线优劣的主要指标。2021/9/2324第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本

19、返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.3 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价 1 1、生产线的工作可靠性、生产线的工作可靠性 在给定的生产纲领所决定的规模下，在生产线规 定的全部使用期限内，连续生产合格产品的工作 能力。提高可靠性和效率的措施：提高可靠性和效率的措施：（1）提高寻找故障和排除故障的速度。（2）重要工位并联排列，易出故障的器件并联连 接。（3）加强管理，减少生产线停机时间。2021/9/2325第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页未完待未完待续 7.2.3 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价 2 2、生产线的生产率、生

20、产线的生产率 （1 1）生产线生产率的分析）生产线生产率的分析 生产线在正常运行并处于连续加工时，生产 一个工件的工作循环时间就是生产节拍生产节拍。由生产线工作循环时间所决定的生产率称为 生产线的循环生产率生产线的循环生产率。停顿原因：停顿原因：调整和更换刀具或工具；生产线 组成的器件、设备、装置和仪器仪表等的故 障；组织管理不善；生产出的工件不符合技 术要求；多品种生产线上，更换加工对象的 调整。2021/9/2326第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.2.3 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价 2 2、生产线的生产率、生产线的生产

21、率 （2 2）生产线生产率和可靠性的关系）生产线生产率和可靠性的关系 随机性 取决于生产线的工作循环周期，故障强度，发现和排除故障的持续时间。2021/9/2327第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页进入下一入下一节 7.2.3 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价 3 3、生产线的经济效益分析、生产线的经济效益分析 经济效益的分析和比较的基本原则是将几个不同 技术方案的有关经济指标加以比较。一般进行比较性的计算：一般进行比较性的计算：（1）产品年生产成本比较法 （2）产品单件成本比较法2021/9/2328 第七章 机械加工生产线总体设计 7.3 7

22、.3 生产线专用机床的总体设计生产线专用机床的总体设计 一、概述一、概述 三、组合机床设计步骤三、组合机床设计步骤上一上一页下一下一页退出退出返返回回主主页返回本章返回本章四、组合机床总体设计四、组合机床总体设计二、组合机床的组成、特点及基本配置型式二、组合机床的组成、特点及基本配置型式2021/9/2329第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页未完待未完待续 7.3.1 概述概述加工设备加工设备：通用机床、数控机床、专用机床。通用、数控通用、数控机床都有定型有定型产品，专用专用机床则没有没有，需要根据所加工零件的工艺要求专门设计。工艺装备：工艺装备：通用的自动机床

23、和半自动机床 经自动化改造的通用机床 专用机床2021/9/2330第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.1 概述概述组合机床组合机床是采用模块化原理设计的专用机床，将机床分为若干个大部件，各部件按 系列化原则设计出一系列通用部件。总体设计工作：总体设计工作：被加工零件工序图、加工示意 图、机床联系尺寸图和生产率 计算卡等。2021/9/2331第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.2 7.3.2 组合机床的组成、特点及基本配置型式组合机床的组成、特点及基本配置型式1 1、组合机床的组成、特点：、组

24、合机床的组成、特点：1）主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工；2）生产率高；3）加工精度稳定；4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低；5）自动化程度高，劳动强度低；6）配置灵活。2021/9/2332第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.2 7.3.2 组合机床的组成、特点及基本配置型式组合机床的组成、特点及基本配置型式 2 2、组合机床的配置型式、组合机床的配置型式 1 1）大型机床的配置形式：）大型机床的配置形式：具有固定式夹具的单工位组合机床 图图3 3具有移动式夹具的（多工位）组合机床：a.具有移动工作台的机床 图4b.具有回转工

25、作台的机床 图5c.鼓轮式机床 图6d.中央立柱式机床 图7转塔主轴箱式组合机床 图82 2）小型机床的配置型式）小型机床的配置型式 图图9 92021/9/2333第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.3 组合机床的设计步骤组合机床的设计步骤组合机床一般都是根据和用户签订的设计、制造合同进行设计的。合同中规定了具体的加工对象（工件）、加工内容、加工精度、生产率要求、交货日期及价格等主要的设计原始数据。其设计步骤为：1.调查研究2.总体方案设计3.技术设计4.工作设计2021/9/2334第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主

26、返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计组合机床总体设计主要是绘制“三图一卡”，就是针对具体的零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机场总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图；加工示意图；机床总联系尺寸图；编制生产率计算卡。2021/9/2335第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计1 1、被加工零件工序图、被加工零件工序图1 1）被加工零件工序图的功用）被加工零件工序图的功用 根据选定的工艺方案，表示在本机床或生产线上完成的工序内容、加工部位的尺寸及精度、技术要

27、求、加工用定位基准、夹紧部位，以及工件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图样。它是在原零件图的基础上以突出本机床或生产线加工内容，辅以必要的文字说明绘制的。它是专用机床设计的主要依据，也是制造使用时检验和调整机床的重要技术文件。2021/9/2336第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计 1 1、被加工零件工序图、被加工零件工序图 2 2）工件工序图表达的内容）工件工序图表达的内容 （1）加工零件是毛坯，需标明毛坯种类、精度和 加工余量；如为半成品，应标明已加工部位、尺 寸和已达到的技术要求。（2）定位基准

28、、辅助支承和夹紧部位及方向，以 及它们与主要加工部位之间的尺寸和精度；以进 行夹具设计。（3）零件的加工部位、尺寸和精度、表面粗糙度 、位置尺寸和技术要求。（4）被加工零件的名称及编号、材料、硬度、质 量等。2021/9/2337第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计2 2、加工示意图加工示意图1 1）加工示意图的作用）加工示意图的作用加工示意图加工示意图是根据生产率要求和工序图要求而拟定的机床工艺方案，是刀具、辅具的示意图，是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱等部件设计的重要依据，是机床布局和机床性能的原始

29、要求，是机床试车前对刀和调整的技术资料。2021/9/2338第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计 2 2、加工示意图、加工示意图 2 2）加工示意图表示的内容加工示意图表示的内容（1）加工部位结构尺寸、精度及分布情况；（2）刀具、刀杆及其与主轴的联接结构；（3）导向结构以及大镗杆的托架结构；（4）上述各类结构的联系尺寸、配合尺寸及必要的配合度；（5）切削用量；（6）工作循环及工作行程；（7）多工位机床的工位区别以及逐个工位的上述内容；（8）工件名称、材料、加工余量、切削液以及是否需要 让刀等；（9）工件加工

30、部位向视图，并在向视图上编出孔号。2021/9/2339第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页未完待未完待续 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计 2 2、加工示意图、加工示意图 3 3）加工示意图的绘制方法）加工示意图的绘制方法 多轴箱的主轴结构多轴箱的主轴结构：钻头、接杆和主轴。（1）按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。（2）根据工件加工要求及选定的加工方法确定刀具、导向套或托架的形式、位置及尺寸，选择主轴和刀杆。图图1212 （3）同一工位、同一加工面，加工相同结构、尺寸和精度加工表面的主轴结构是相同的，画一根即可。2021/9/2340第七章 机

31、械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计 2 2、加工示意图、加工示意图 3 3）加工示意图的绘制方法）加工示意图的绘制方法 （4）对一些标准的通用结构，可以不画剖视。（5)标注必要的尺寸。（6）确定动力部件的工作循环。（7）工作行程长度的确定。（8）最后在加工示意图上标注必要的说明。2021/9/2341第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计3 3、机床总联系尺寸图、机床总联系尺寸图 1 1）机床总联系尺寸图的作用）机床总联系尺寸图的作用

32、 表明了机床的形式和布局，规定各部件的轮 廓尺寸及相互间的装配关系和运动关系，是 开展各部件设计的依据。2 2）机床总联系尺寸图表示的内容）机床总联系尺寸图表示的内容 （1）机床的布局形式 （2）通用部件的型号和规格 （3）主要专用部件的轮廓尺寸 （4）工件几个部件的主要联系尺寸及运动尺寸 （5）电动机功率2021/9/2342第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计3 3、机床总联系尺寸图、机床总联系尺寸图 3 3）机床总联系尺寸图中主要联系尺寸的确定）机床总联系尺寸图中主要联系尺寸的确定 （1）装料高度尺寸的

33、确定 （2）夹具轮廓尺寸的确定 （3）中间底座尺寸的确定 （4）主轴箱轮廓尺寸的确定 2021/9/2343第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计 3 3、机床总联系尺寸图、机床总联系尺寸图 4 4）机床总联系尺寸图的绘制方法与步骤）机床总联系尺寸图的绘制方法与步骤 图图1616 （1）纵向和高度方向尺寸基准线的确定；（2）纵向尺寸的确定；（3）确定高度方向尺寸；（4）画左视图；（5）表示运动部件的终点和原始状态以及运动过 程中的情况；（6）标注；（7）画出各运动部件的工作循环图；2021/9/2344第七章

34、机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计4 4、机床生产率计算卡、机床生产率计算卡 生产率计算卡生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。a.a.理想生产率理想生产率Q Q（单位为：件（单位为：件/h/h）:是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数tk有关，一般情况下，单班制tk取2350h，两班制tk取4600h，则 2021/9/2345第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返

35、回主返回主页进入下一入下一节 7.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计4 4、机床生产率计算卡、机床生产率计算卡 b)实际生产率Q1(单位为件/h):是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。即 生产一个零件所需时间（min）c)机床负荷率 当Q1 Q时，机床负荷率为二者之比。即组合机床负荷率一般为0.75-0.90，自动线负荷率为0.6-0.7。2021/9/2346 第七章 机械加工生产线总体设计 7.4 7.4 机械加工生产线的总体布局设计机械加工生产线的总体布局设计 一、生产线的工件传送装备一、生产线的工件传送装备二、生产线总体布局设计二、生产线总体布局设计三、生产线总体联系尺寸图

36、三、生产线总体联系尺寸图上一上一页下一下一页退出退出返返回回主主页四、机械加工生产线其它四、机械加工生产线其它 装备的选择与配置装备的选择与配置返回本章返回本章2021/9/2347第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.4.1 生产线的工件传送装置生产线的工件传送装置机械加工生产线总体布局机械加工生产线总体布局是指组成生产线的机床、辅助装备以及联结这些装备的工件传送装备的布置形式和联接方式。工件传送装备工件传送装备是将被加工工件从一个工位传送到下一个工位。生产线的总体布局和结构形式往往取决于工件的输送方式。1、工件传送装备应满足的基本要求、工件传送装

37、备应满足的基本要求 （1）结构简单、工作可靠、便于布置 （2）传输速度高 （3）工作精度要满足定位要求 （4）保持工件预定的方位 （5）与生产线的总体布局和结构形式相适应2021/9/2348第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.4.1 生产线的工件传送装置生产线的工件传送装置 2 2、常用工件传送装备的类型、特点及应用范围、常用工件传送装备的类型、特点及应用范围 （1 1）送料槽和送料道：）送料槽和送料道：工件自重传送和强制传送。（2 2）步伐式传送装备：）步伐式传送装备：可以采用机械、气压或液压 驱动。常见的有棘爪步伐式图棘爪步伐式图1717、回

38、转步伐式图回转步伐式图1818 （3 3）转位装备：）转位装备：要求转位时间短，转位精度高，工 件送入转位装置和从转位装置送出的方位应分别与 上、下工段工件的传送方位一致。2021/9/2349第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.4.2 生产线总体布局形式生产线总体布局形式由生产类型、工件结构形式、工件传送方式、车间条件、工艺过程和生产纲领生产类型、工件结构形式、工件传送方式、车间条件、工艺过程和生产纲领等因素决定。1 1、直接传送方式、直接传送方式 直线通过式（图图2020）、折线通过式（图图2121、图图2222）、并联支线形（图图2323）、

39、框形（图图2424）、非通过式 2 2、带随行夹具方式、带随行夹具方式 将工件安装在随行夹具上，传送线将随行夹具依次 传送到各工位。返回方式：返回方式：水平返回、上方返回和下方返回。2021/9/2350第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.4.2 生产线总体布局形式生产线总体布局形式 3 3、悬挂传送方式、悬挂传送方式 图图2727 主要适用主要适用外形复杂及没有合适传送基准的工件及轴 类零件，且只是尺寸较小、形状复杂的工件。特点：特点：结构简单，适用于生产节拍较长的生产线。4 4、生产线的连接方式、生产线的连接方式 （1 1）刚性联接）刚性联接传

40、送装置将生产线联成一个整体，用 同一节奏把工件从一个工位传到另一个工位。（2 2）柔性联接）柔性联接没有储料装置的生产线。2021/9/2351第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.4.3 生产线总体联系尺寸图生产线总体联系尺寸图需要确定的尺寸：需要确定的尺寸：（1）机床间距（2）传送步距t的确定 （3）装料高度的确定（4）转位台联系尺寸的确定 用来改变工件的加工表面。（5）传送带驱动装置联系尺寸 图图3131（6）生产线内各装备之间距离尺寸的确定 2021/9/2352第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页进入下一入下一

41、节 7.4.4 机械加工生产线其它装备的选择与配置机械加工生产线其它装备的选择与配置1、传送带驱动装置的布置 2、小螺纹孔加工检查装置3、精加工工序的自动检测装置 4、装卸工位控制机构5、毛坯检查装置 6、液压站、电器柜及管路布置7、桥梯、操纵台和工具台的布置2021/9/2353 第七章 机械加工生产线总体设计 7.5 7.5 柔性制造系统柔性制造系统 一、概述一、概述 二、柔性制造系统规划的系统方法二、柔性制造系统规划的系统方法上一上一页下一下一页退出退出返返回回主主页返回本章返回本章三、柔性制造系统总体设计三、柔性制造系统总体设计四、柔性制造系统实例四、柔性制造系统实例2021/9/23

42、54第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.1 概述概述 1 1、FMSFMS的概念的概念 柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）是一个以网络为基础、面向车间的开放式集成制造系统，是实现 CIMS的基础，它具有CAD、数控编程、分布式 数控、工夹具管理、数据采集和质量管理等 功能，它能根据制造任务和生产环境的变化 迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生 产。2021/9/2355第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.1 概述概述 2 2、FMSFMS的组成的组成 图图3333 （1 1）加工子系统

43、：）加工子系统：加工装备、辅助装备、工艺装备。（2 2）物流子系统：）物流子系统：物料储存、传送和搬运。典型的物流过程：典型的物流过程：工件流，刀具流。（3 3）控制子系统：）控制子系统：过程控制、过程监视。上述为三种基本组成，还包括FMS的管理、操作与调 整维护及编程等工作。2021/9/2356第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.1 概述概述 3 3、柔性制造系统的工作原理、柔性制造系统的工作原理FMS的模型和原理框图如图34所示。FMS工作过程可以这样来描述：柔性制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和技术信息后，由其信息系统进行数

44、据信息的处理、分配，并按照所给的程序对物流系统进行控制。2021/9/2357第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.1 概述概述 4 4、柔性制造系统的类型、柔性制造系统的类型 根据所含机床的数量、机床结构的不同，可将柔性制 造系统分为柔性制造装置（柔性制造装置（FMUFMU）、柔性加工单元（）、柔性加工单元（FMCFMC）、柔性制造系统（）、柔性制造系统（FMSFMS）、柔性生产线（）、柔性生产线（FPLFPL）：）：（1）柔性制造装置是以一台加工中心为主的系统。（2）柔性加工单元有多种配置形式，至少有一台加工 中心、托盘库、自动托盘交换站和刀

45、具交换装置。（3）柔性制造系统是通过一个自动化传输系统和计算 机控制系统，把FMC、数控加工装备、检测装备等各单 元联接起来，完成不同品种与规格的自动传输和加工。（4）柔性加工生产线与传统生产线不同。2021/9/2358第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.2 柔性制造系统规划的系统方法柔性制造系统规划的系统方法1、柔性制造系统的规划、柔性制造系统的规划首先应明确包含哪些内容、要达到的目标。其包含的内容如图36所示 2 2、柔性制造系统的基本参数、柔性制造系统的基本参数 图图3737 （1）柔性制造系统的规摸 （2）柔性制造系统的运行时间 （3

46、）工件的类型 （4）工件的尺寸范围2021/9/2359第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.2 柔性制造系统规划的系统方法柔性制造系统规划的系统方法 3 3、柔性制造系统规划的目标：、柔性制造系统规划的目标：图38 以最少的投资来实现高生产率的多品种加工和降低制造成本。4 4、柔性制造系统规划的内容和步骤：、柔性制造系统规划的内容和步骤：图391）确定机床的种类，功能要求和数量；2）确定加工装备的最佳自动化程度；3）规划出物流系统；4）估计生产中可以利用的良机和可能出现的麻烦，然后系统地提出组织管理系统的方案，并提出管理策略和规程。2021/9

47、/2360第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.3 柔性制造系统的总体设计柔性制造系统的总体设计 1 1、零件族的确定及其工艺分析、零件族的确定及其工艺分析要使FMS具有满意的运行效率，必须从用户的实际要求出发，选择好上线的零件，并进行工艺分析：a.FMS 零件族初选；b.FMS上线零件工艺分析的特点；c.工艺分析步骤：2021/9/2361第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.3 柔性制造系统的总体设计柔性制造系统的总体设计 1 1、零件族的确定及其工艺分析、零件族的确定及其工艺分析c.工艺分析步

48、骤：消化和分析 工序划分选择工艺基准 安排工艺路线。选择切削刀具，确定切削参数。拟定夹具方案。加工零件的检查安排。工时计算与统计。生产批量。工艺方案的经济性和运行效益的预估。2021/9/2362第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.3 柔性制造系统的总体设计柔性制造系统的总体设计 2 2、加工设备的选择与配置、加工设备的选择与配置（1）FMS对机床的要求：加工工序集中、控制方便、兼顾柔性和生产率 （2）选择机床的原则 机床种类和数量的确定图机床种类和数量的确定图4040 （3）FMS的机床配置型式 2021/9/2363第七章 机械加工生产线总

49、体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.3 柔性制造系统的总体设计柔性制造系统的总体设计 3 3、FMSFMS总体平面布局总体平面布局1 1）FMSFMS总体平面布局的原则：总体平面布局的原则：有利于提高加工精度；排屑方便，便于盛切屑小车推出系统或设置排屑自动输送沟；便于整个车间的物流通畅和自动化；避免系统通信线路受到外界磁场干扰；布局模块化，使系统控制简洁；有利于人身安全，设置安全防护网；占地面积较小，且便于维修；便于系统扩展。2021/9/2364第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.3 柔性制造系统的总体设计柔性制造系

50、统的总体设计3 3、FMSFMS总体平面布局总体平面布局 2）FMS总体平面布局的形式：（1 1）基于装备之间关系的平面布局）基于装备之间关系的平面布局 随机布局、功能布局、模块布局和单元布局。（2 2）基于物料传送路径的平面布局）基于物料传送路径的平面布局 直线形布局、环形布局、网络形等。2021/9/2365第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本返回本节返回主返回主页下一下一页 7.5.3 柔性制造系统的总体设计柔性制造系统的总体设计4、FMS各独立工位及其配置原各独立工位及其配置原则工位的设置工位的设置与柔性制造系统的规模、类型与功能需求有关。1 1）机械加工工位）机械加工工位 对