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1、机械制造装备设计机械制造装备设计 主讲人：李爱芝主讲人：李爱芝4.1 4.1 机械加工生产线概述机械加工生产线概述 4.2 4.2 机械加工生产线工艺方案设计机械加工生产线工艺方案设计4.3 4.3 机械加工生产线专用机床总体设计机械加工生产线专用机床总体设计4.4 4.4 生产线的总体布局设计生产线的总体布局设计4 4 机械加工生产线总体设计机械加工生产线总体设计 机械加工生产线机械加工生产线 机械加工生产线：机械加工生产线：实现零件的机械加工工艺过程，以实现零件的机械加工工艺过程，以机机 床床为主要设备再配以相应的为主要设备再配以相应的输送装置输送装置与与辅助装置辅助装置，并按，并按 工件
2、的加工工艺工件的加工工艺顺序顺序排列而成的生产作业线。排列而成的生产作业线。4.1.1 4.1.1 机械加工生产线的组成机械加工生产线的组成 4.1.2 4.1.2 类型类型 4.1.3 4.1.3 设计原则设计原则 4.1.4 4.1.4 设计步骤设计步骤 4.1 4.1 机械加工生产线概述机械加工生产线概述4.1.1 4.1.1 机械加工生产线的组成机械加工生产线的组成 加工设备加工设备金属切削机床金属切削机床辅助装备辅助装备工件输送装置工件输送装置机床上下料装置机床上下料装置仓储装备仓储装备储料装置储料装置转位装置转位装置控制系统控制系统全线控制与操作系统全线控制与操作系统信号装置信号装
3、置工艺装备工艺装备输送装备输送装备清洗装置清洗装置清洗机清洗机排屑装置排屑装置其他装置其他装置夹具夹具刀具刀具量具量具辅具辅具4.1.2 4.1.2 类型类型按所用加工装备分类按所用加工装备分类 通用机床生产线；通用机床生产线；专用机床生产线；专用机床生产线；组合机床生产线组合机床生产线 ；柔性制造（加工）生产线柔性制造（加工）生产线。1 1通用机床生产线：通用机床生产线：在流水线的基础上，利用现有的通用机床进行自动化改装后在流水线的基础上，利用现有的通用机床进行自动化改装后 连接而成，有时根据需要配置少量专用机床。连接而成，有时根据需要配置少量专用机床。特点：特点：周期短、成本低。周期短、成
4、本低。应用：应用：加工盘类、环类、轴、套、齿轮等中小尺寸旋转体类工件。加工盘类、环类、轴、套、齿轮等中小尺寸旋转体类工件。通用的单轴或多轴自动机床连成的生产线。通用的单轴或多轴自动机床连成的生产线。2 2专用机床生产线：专用机床生产线：专用自动机床为主要加工装备。专用自动机床为主要加工装备。特点：特点：n设计制造周期长、投资较大、专用性强；设计制造周期长、投资较大、专用性强；n生产率高、产品质量稳定。生产率高、产品质量稳定。应用：应用：产品结构稳定大批大量生产类型。产品结构稳定大批大量生产类型。3 3组合机床生产线：组合机床生产线：以组合机床为主要加工装备。以组合机床为主要加工装备。特点：特点
5、：与专用机床生产线比与专用机床生产线比 设计制造周期短、成本低设计制造周期短、成本低大部分是通用部件；大部分是通用部件；生产率高、产品质量稳定。生产率高、产品质量稳定。应用：应用：产品结构稳定大批大量生产类型产品结构稳定大批大量生产类型箱体类和杂类工件。箱体类和杂类工件。上述三种类型生产线上述三种类型生产线适用于单一品种（或少量品种）工适用于单一品种（或少量品种）工 件的大批大量生产。件的大批大量生产。4 4柔性制造（加工）生产线：柔性制造（加工）生产线：以数控机床、加工中心为主要加工装备，配以柔性的物料储以数控机床、加工中心为主要加工装备，配以柔性的物料储运装备，在计算机控制系统的控制下进行
6、加工的自动化生产运装备，在计算机控制系统的控制下进行加工的自动化生产系统。系统。特点：特点：建立这类生产线技术难度高，投资大；建立这类生产线技术难度高，投资大；组成柔性生产线的加工设备数量少（组成柔性生产线的加工设备数量少（1010台）；台）；装夹次数少、加工精度高、简化生产线内工件的运送系统；装夹次数少、加工精度高、简化生产线内工件的运送系统；进行批量生产或同时对多个品种工件进行混流加工。进行批量生产或同时对多个品种工件进行混流加工。应用：应用：结构形状复杂、精度要求高的同类工件中小批量生产类型。结构形状复杂、精度要求高的同类工件中小批量生产类型。按生产线工作节拍特性分类：按生产线工作节拍特
7、性分类：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 1 1单一产品固定节拍生产线：单一产品固定节拍生产线：生产线中所有设备的工作节拍等于或成倍于生产线的生产节生产线中所有设备的工作节拍等于或成倍于生产线的生产节 拍。拍。移动步距移动步距t t等于两台设备间距或两台设备间距的等于两台设备间距或两台设备间距的1/21/2。固定节拍生产线工件的传送固定节拍生产线工件的传送 特点特点:（1 1）生产效率高，产品质量稳定。）生产效率高，产品质量稳定。（2 2）生产线所有设备工作节拍等于或成倍于生产线生产节拍。）生产线所有设备工作节拍等于或成倍于生产线生
8、产节拍。（3 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）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，严格按生产线的生产路线，采用自动化的物流输送装置，严格按生产线的生产 节拍，强制地从一台设备送到下一台设备，接受加工、检节拍，强制地从一台设备送到下一台设备，接受加工、检 验、转位或清洗。验、转位或清洗。（4 4）在制品数量少。）在制品数量少。生产线由自动化程度较高的、高效专用的加生产线由自动化程度较高的、高效专用的加工装备、输送装备和辅助装备组成，制造单工装备、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。一品种的产
9、品，生产效率高，产品质量稳定。工作节拍成倍于生产线的生产节拍的设工作节拍成倍于生产线的生产节拍的设备需要配备多台并行工作，以满足每个备需要配备多台并行工作，以满足每个生产节拍完成一个工件的生产任务。生产节拍完成一个工件的生产任务。由于工件的输送和加工严格由于工件的输送和加工严格地按生产节拍运行，工序间地按生产节拍运行，工序间不必储存供周转用的半成品，不必储存供周转用的半成品，因此在制品数量少。因此在制品数量少。生产线出现废品，废品剔除生产线出现废品，废品剔除便出现空位。便出现空位。生产线上某台设备出现故障，生产线上某台设备出现故障，将导致整条生产线瘫痪。将导致整条生产线瘫痪。2 2单一产品非固
10、定节拍生产线：单一产品非固定节拍生产线：生产线各设备的工作节拍不同，各设备的工作周期是其完成生产线各设备的工作节拍不同，各设备的工作周期是其完成 各工序需要的实际时间。各工序需要的实际时间。非固定节拍生产线工件的传送非固定节拍生产线工件的传送 特点特点:（1 1）生产效率较高，产品质量稳定。）生产效率较高，产品质量稳定。（2 2）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）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 线流动。线流动。（3 3）生产线上各设备的工作周期是其完成各工序需要的实际时）生产线上各设备的工作周期是其完成各工序需要的实际时 间，各不相同。间，各不相同。（
11、4 4）在制品数量多。）在制品数量多。（5 5）难采用自动化程度较高的工件输送装置。）难采用自动化程度较高的工件输送装置。生产线由生产效率较高的、具有不同生产线由生产效率较高的、具有不同自动化程度专用的加工装备组成，在自动化程度专用的加工装备组成，在一些次要工序也可采用一般的通用设一些次要工序也可采用一般的通用设备，用于制造单一品种的产品，生产备，用于制造单一品种的产品，生产效率较高，产品质量稳定。效率较高，产品质量稳定。生产线上各设备的工作节拍不同，生产线上各设备的工作节拍不同，在相邻设备之间，或相隔若干个设在相邻设备之间，或相隔若干个设备之间需设置储料装置，将生产线备之间需设置储料装置，将
12、生产线分成若干工段分成若干工段在制品数量多；在制品数量多；储料装置前后的设备或工段可以彼储料装置前后的设备或工段可以彼此独立工作地工作。此独立工作地工作。生产线上某台设备或工段出现故障，生产线上某台设备或工段出现故障，其余设备或工段仍然可以在一段时其余设备或工段仍然可以在一段时间内继续工作。间内继续工作。生产线各设备间工件的传输没有固定的节拍，工生产线各设备间工件的传输没有固定的节拍，工件在工序间的传送通常不是直接从加工设备到加件在工序间的传送通常不是直接从加工设备到加工设备，而是从加工设备到半成品暂存地，或从工设备，而是从加工设备到半成品暂存地，或从半成品暂存地到下一个加工设备半成品暂存地到
13、下一个加工设备较难采用自较难采用自动化程度较高的工件输送装置。动化程度较高的工件输送装置。返回返回4.1.3 4.1.3 设计原则设计原则 1 1保证在生产线设计寿命期内稳定地满足工件的加工精度和表保证在生产线设计寿命期内稳定地满足工件的加工精度和表 面质量要求；面质量要求；2 2满足生产纲领的要求，并留有一定的生产潜力；满足生产纲领的要求，并留有一定的生产潜力；3 3根据产品批量和可持续生产的时间，应考虑生产线具有一定根据产品批量和可持续生产的时间，应考虑生产线具有一定 的柔性（可调整性）的柔性（可调整性）避免使用完全刚性的生产线；避免使用完全刚性的生产线；4 4尽量减轻工人的劳动强度，提供
14、一个安全、舒适和宜人的工尽量减轻工人的劳动强度，提供一个安全、舒适和宜人的工 作环境；作环境；5 5生产线布局应减小占地面积，降低生产线的投资费用；生产线布局应减小占地面积，降低生产线的投资费用；6 6有利于对资源和环境保护，实现清洁化生产。有利于对资源和环境保护，实现清洁化生产。返回返回4.1.4 4.1.4 设计步骤设计步骤 1 1拟定生产线的工艺方案：绘制工件工序图和加工示意图；拟定生产线的工艺方案：绘制工件工序图和加工示意图；2 2全线自动化方案的拟定；全线自动化方案的拟定；3 3生产线通用加工装备的选型和专用机床、组合机床的设计；生产线通用加工装备的选型和专用机床、组合机床的设计；4 4生产线输送装置、辅助装置的选型及设计；生产线输送装置、辅助装置的选型及设计；5 5液压、电气等控制系统的设计；液压、电气等控制系统的设计；6 6生产线总体布局设计生产线总体布局设计绘制总体联系尺寸图；绘制总体联系尺寸图；7 7编制生产线的工作循环周期表（生产率计算卡）、使用说明编制生产线的工作循环周期表（生产率计算卡）、使用说明书及维修等注意事项。书及维修等注意事项。-准备工作阶段、总体方案设计阶段、结构设计阶段准备工作阶段、总体方案设计阶段、结构设计阶段返回返回