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1、机械制造装备设计机械制造装备设计李益兵李益兵MailMail：内容一：车间布局内容一：车间布局车间布局概述 车间布局即是将工厂内的所有设备、工具、原料、工作台、附属设施（如工具室、更衣室、厕所、升降机等）和各种作业（如仓储、品检、搬运等），依生产流程，作一番适当的安排与布置，使工厂的生产活动能顺利而流畅。采用科学的方法合理的进行车间平面布局可以使得人流和物流有序的流动，缩短路径、避免人流与物流的交叉和折返，减少搬运时间，提高工作效率。车间布局类型：车间布局类型：工艺流程法工艺流程法产品布局法产品布局法混合布局法混合布局法相关分析法相关分析法内容一：车间布局内容一：车间布局将同一制造过程中制品所
2、经过将同一制造过程中制品所经过的部门中的所用的机器或同类的部门中的所用的机器或同类的机器布置在一起。的机器布置在一起。工艺工艺流程法流程法 例：将例：将车床车床 排在一排在一起加起加 工称为工称为车工车间。车工车间。内容一：车间布局内容一：车间布局5内容一：车间布局内容一：车间布局 依产品的种类将生产设备按制依产品的种类将生产设备按制造过程的先后秩序排成生产线，自造过程的先后秩序排成生产线，自材料、零件的投人至产品的产出，材料、零件的投人至产品的产出，经过一连串的步骤，将产品制造出经过一连串的步骤，将产品制造出来来 。产品产品布局法布局法 适会于所从适会于所从事制事制 造工作本造工作本身具身具
3、 有重复性、有重复性、连连 续性的生续性的生产工产工 厂。厂。内容一：车间布局内容一：车间布局 在重复性很高的标准品工厂里，有时在重复性很高的标准品工厂里，有时可以将特别昂贵的机器集中在一起充分可以将特别昂贵的机器集中在一起充分加以利用，而有时可将易于发生震动或加以利用，而有时可将易于发生震动或噪音的机器集中，以防止震动和噪音。噪音的机器集中，以防止震动和噪音。混合混合布局法布局法 根据工厂个部门之间的相关性及其根据工厂个部门之间的相关性及其大小进行部门的布局，这种布局方法符大小进行部门的布局，这种布局方法符合上述原则，宜于实现工厂布局的目标，合上述原则，宜于实现工厂布局的目标，因此为现代企业
4、在进行工厂设计时广泛因此为现代企业在进行工厂设计时广泛采用。采用。相关相关分析法分析法内容一：车间布局内容一：车间布局 常见典型车间布局介绍常见典型车间布局介绍直线型制造流程依照制造过程的顺序，将生产线做依照制造过程的顺序，将生产线做直线的安排，通常最有利于运用输直线的安排，通常最有利于运用输送带搬运物料与在制品。送带搬运物料与在制品。内容一：车间布局内容一：车间布局U字型制造流程生产线作异向平行排列，成生产线作异向平行排列，成U U字型。字型。常见典型车间布局介绍常见典型车间布局介绍内容一：车间布局内容一：车间布局S或Z型制造流程生产线作迂回布置成生产线作迂回布置成S S型或型或Z Z型型,
5、旨在旨在适应定型而又有限的厂房空间。适应定型而又有限的厂房空间。常见典型车间布局介绍常见典型车间布局介绍内容一：车间布局内容一：车间布局奇角型制造流程 制造流程没有一定形式，以缩短物料搬运距离，利于从事制造流程没有一定形式，以缩短物料搬运距离，利于从事数种工作，适用于小零件的生产或用人不多的制造业。数种工作，适用于小零件的生产或用人不多的制造业。从至表 记录车间内各设备间记录车间内各设备间物料运输情况的矩阵式图物料运输情况的矩阵式图表，应用广泛。表，应用广泛。常见典型车间布局介绍常见典型车间布局介绍内容一：车间布局内容一：车间布局vv定义：定义：定义：定义：为实现工件的机械加工工艺过程，以机床
6、为主要装备，为实现工件的机械加工工艺过程，以机床为主要装备，再配以相应的输送和辅助装置，按工件的加工顺序排列而成的再配以相应的输送和辅助装置，按工件的加工顺序排列而成的生产作业线。生产作业线。v在生产线中，工件以一定的生产节拍，按照工艺顺序经过各个在生产线中，工件以一定的生产节拍，按照工艺顺序经过各个工位，完成其预定的工艺过程，从而成为合乎设计要求的零件。工位，完成其预定的工艺过程，从而成为合乎设计要求的零件。内容二：机加生产线内容二：机加生产线按生产品种分类按生产品种分类 1 1 1 1）单一产品生产线）单一产品生产线）单一产品生产线）单一产品生产线 由具有一定自动化程度的高效专用加工装备、
7、工艺装置、输送装备和辅助装备等组成。按产品的工艺流程布局，工件沿固定的生产路线从一台设备输送到下一台设备，接受加工、检验、清洗等。生产效率高，产品质量稳定，适用于大批大量生产。但其专用性强，投资大，不易进行改造以适应其它产品的生产。按生产品种分类按生产品种分类 2 2 2 2）成组产品可调生产线）成组产品可调生产线）成组产品可调生产线）成组产品可调生产线 由按成组技术设计制造的可调的专用加工装备等组成。按成组工艺流程布局，具有较高的生产效率和自动化程度，用于结构和工艺相似的成组产品的生产。适用于批量生产，当产品更新时，生产线可进行改造或重组以适应产品的变化。按组成生产线的加工装备分类按组成生产
8、线的加工装备分类(1)(1)(1)(1)通用机床生产线通用机床生产线通用机床生产线通用机床生产线 由通用机床经过一定的自动化改装后联接而成。(2)(2)(2)(2)组合机床生产线组合机床生产线组合机床生产线组合机床生产线 由各种组合机床联接而成。它的设计、制造周期短，工作可靠，这类生产线有较好的使用效果和经济效益，在大批大量生产中得到广泛应用。按组成生产线的加工装备分类按组成生产线的加工装备分类(3)(3)(3)(3)柔性制造生产线柔性制造生产线柔性制造生产线柔性制造生产线 由高度自动化的多功能柔性加工设备由高度自动化的多功能柔性加工设备(如数控机床、加工如数控机床、加工中心等中心等)、物料输
9、送系统和计算机控制系统等组成。、物料输送系统和计算机控制系统等组成。生产线的设备数量较少，在每台加工设备上，通过回转生产线的设备数量较少，在每台加工设备上，通过回转工作台和自动换刀装置，能完成工件多方位、多面、多工序工作台和自动换刀装置，能完成工件多方位、多面、多工序的加工，以减少工件的安装次数，减少安装定位误差。主要的加工，以减少工件的安装次数，减少安装定位误差。主要用于中小批量生产，加工各种形状复杂、精度要求高的工件，用于中小批量生产，加工各种形状复杂、精度要求高的工件，特别是能迅速灵活地加工出符合市场需要的一定范围内的产特别是能迅速灵活地加工出符合市场需要的一定范围内的产品，但建立这种生
10、产线投资大，技术要求高。品，但建立这种生产线投资大，技术要求高。按加工装备的联接方式分类按加工装备的联接方式分类vv刚性联接的生产线刚性联接的生产线刚性联接的生产线刚性联接的生产线 由于各工位之间没有缓由于各工位之间没有缓冲环节冲环节(即中间储料装置见即中间储料装置见图图184a184a、b)b)工件的加工工件的加工和运送过程有严格的节拍要和运送过程有严格的节拍要求，线上一台机床发生故障求，线上一台机床发生故障就会引起全线停止工作，因就会引起全线停止工作，因而，这种生产线中的机床和而，这种生产线中的机床和各种辅助装置应有较高的稳各种辅助装置应有较高的稳定性和可靠性。定性和可靠性。按加工装备的联
11、接方式分类按加工装备的联接方式分类vv柔性联接的生产线柔性联接的生产线柔性联接的生产线柔性联接的生产线 根据需要可在两台或多根据需要可在两台或多台机床之间设置储料装置台机床之间设置储料装置(见图见图184c184c、d)d)。在储料在储料装置中储存有一定数量的被装置中储存有一定数量的被加工工件，当某一台机床因加工工件，当某一台机床因故障停机时，其余的机床可故障停机时，其余的机床可在一定时间内继续工作；或在一定时间内继续工作；或当前后两台机床的节拍相差当前后两台机床的节拍相差较大时，储料装置可以在一较大时，储料装置可以在一定时间内起着调剂平衡作用。定时间内起着调剂平衡作用。按工件的输送方式分类按
12、工件的输送方式分类(1)(1)(1)(1)直接输送的生产线直接输送的生产线直接输送的生产线直接输送的生产线 线上工件由输送装置直接带动，输送基面为工件上的某一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。的末端输出。按工件的输送方式分类按工件的输送方式分类(2)(2)(2)(2)带随行夹具的生产线带随行夹具的生产线带随行夹具的生产线带随行夹具的生产线 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
13、加工。加工完毕后，随行夹具由输送到各个工位，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。返回输送带将其送回到主输送带的起始端。工件直接输送时生产线的布局工件直接输送时生产线的布局(1)(1)(1)(1)直通式直通式直通式直通式 型式简洁、工件输送方便，占地面积少。输送带将工件从生产线的起始端依次运送到各台机床的夹具上，进行不同工序的加工，最后从生产线的末端送出。工件直接输送时生产线的布局工件直接输送时生产线的布局(2)(2)(2)(2)折线式折线式折线式折线式 如果工件的加工工序较多致使生产线很长，采用直线布局型式将受到车间长度的限制，这时可以采用按折线布局的方
14、案。折线布局的生产线又可以分为“L型”、“II型”和“框型”。va为只在两组输送带的一侧配置动力头的框型生产线，采用这种布局时，工件在前进和返回的过程中分别完成两个侧面上的有关工序的加工。vb为在两组输送带的两侧都配置动力头的框型生产线，这种布局虽然缩短了生产线的长度，但其宽度则大大增加了。当既要完成工件两侧面上的有关工序，又要在其顶面上进行加工时，可在框型生产线的中央设置装有立式动力头的中央立柱。工件直接输送时生产线的布局工件直接输送时生产线的布局工件直接输送时生产线的布局工件直接输送时生产线的布局(3)(3)(3)(3)旁通式旁通式旁通式旁通式 优点是可以配置三面或立卧复合的四面加工机床，
15、以提高工序集中的程度，减少机床的台数，但由于多出了横向输送装置，增加了占地面积，延长了生产线的节拍时间。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)(1)(1)(1)在水平面内返回在水平面内返回在水平面内返回在水平面内返回 这种布局型式就是将主输送带和返回输送带在水平面内组成封闭的框型。主要缺点是占地面积较大。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(2)(2)(2)(2)沿生产线的正上方返回沿生产线的正上方返回沿生产线的正上方返回沿生产线的正上方返回 可以减少占地面积，而且还可以采用倾斜滚道使随行夹具依靠自重滑返，从而大大简化
16、随行夹具的返回系统。当生产线上有立式机床时一般不宜采用这种布局型式，否则会使倾斜滚道太高而不便于维护保养。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(3)(3)(3)(3)沿生产线的正下方返回沿生产线的正下方返回沿生产线的正下方返回沿生产线的正下方返回 既可减少占地面积、使外观整齐，又能使全线敞开而便于调整维护，适用于车间的使用面积受限制、工件和随行夹具又较小的场合。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(4)(4)(4)(4)沿斜上方或斜下方返回沿斜上方或斜下方返回沿斜上方或斜下方返回沿斜上方或斜下方返回 主要适用于尺寸较大的工
17、件和随行夹具。采用随行夹具沿斜下方返回的方案时，返回通道设置在卧式机床的尾部，这种布局适用于尺寸较小的工件和随行夹具。在受到车间面积或排屑要求的限制时，或由于有立式机床而不能采用水平返回、正上方返回、正下方返回等方案时，可考虑采用随行夹具沿生产线斜上方或斜下方返回的布局型式。用架空机械手输送工件时生产线的布局用架空机械手输送工件时生产线的布局由架空机械手在机床之间同时进行输送和装卸工件，使采用卧式四面机床和设置中间导向等成为可能，结构较为复杂，生产线的敞开性变差，不便于维护保养。适用于外形复杂、尺寸庞大，且无合适的输送基面工的件(如曲轴)。工件多次通过的生产线的布局工件多次通过的生产线的布局v
18、图示是发动机缸体的图示是发动机缸体的工件两次通过生产线工件两次通过生产线的布局型式，工件经的布局型式，工件经过生产线的第一次加过生产线的第一次加工后转工后转180180。再次进入再次进入生产线，对换其两侧生产线，对换其两侧表面的加工内容。表面的加工内容。v适用于加工一些产量适用于加工一些产量不大、工序很多的箱不大、工序很多的箱体类零件。体类零件。v可缩短生产线的长度，可缩短生产线的长度，减少资金投入，提高减少资金投入，提高生产线的利用率。生产线的利用率。设置平行加工工位的生产线的布局设置平行加工工位的生产线的布局图示是具有三个平行加工位的生产线的布局型式，可以在一条生图示是具有三个平行加工位的生产线的布局型式，可以在一条生产线上实现几个较大工件的同时加工。产线上实现几个较大工件的同时加工。这种布局可使每道工序都有三个工件在三个工位上进行加工，而这种布局可使每道工序都有三个工件在三个工位上进行加工，而每个工件则都只在两个工位上由两台机床完成加工。工件输送带每个工件则都只在两个工位上由两台机床完成加工。工件输送带经过五次移动经过五次移动(每次移动工每次移动工)后送出三个加工完毕的工件。后送出三个加工完毕的工件。