机械制造装备设计北科大第七章

退出第七章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回主页第一节概述第二节生产线工艺方案设计第三节生产线专用机床的总体设计第四节机械加工生产线的总体布局设计第五节柔性制造系统上一页下一页第七章机械加工生产线总体设计7.1概述一、机械加工生产线及其基本组成二、机械加工生产线的类型三、影响机械加工生产线工艺和结构方面的主要因素上一页下一页退出返回主页四、机械加工生产线总体设计的内容及步骤返回本章第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.1.1机械加工生产线及其基本组成机械加工生产线：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1第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.1.2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（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）工序间不必储存供周转用的半成品，设备必须充分可靠。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.1.2机械加工生产线的类型2、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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.1.2机械加工生产线的类型3、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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.1.2机械加工生产线的类型4、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）物料输送装置柔性大。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.1.3影响机械加工生产线工艺和结构方案的主要因素1、工件的几何形状，总体特征、材质、毛坯状况及工艺要求2、生产纲领3、使用条件4、装备制造厂的制造能力第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页进入下一节7.1.4机械加工生产线总体设计的内容及步骤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、绘制生产线周期表第七章机械加工生产线总体设计7.2生产线工艺方案设计一、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上一页下一页退出返回主页三、生产线的技术经济性能评价返回本章第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订1、分析被加工工件的要求以及生产线建设的现场条件毛坯、工艺、发展、空间、动力（电、气、油）、经验2、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、确定毛坯类型经技术经济分析确定铸件、锻件、型材第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订4、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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订5、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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订6、工件传送基面的选择（1）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（3）盘、环类工件和外形不规则工件传送基面的选择第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页未完待续……7.2.1生产线工艺方案的制订7、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）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）孔加工：实体加工：钻—扩—铰毛坯有预孔（D＞16～30）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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订7、确定各表面的加工工艺（3）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）螺纹加工：普通：钻底孔—倒角—攻螺纹高精度：钻孔—扩至底孔直径—倒角—攻螺纹第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订8、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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订9、划分加工阶段粗加工—半精加工—精加工好处：（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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订10、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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.1生产线工艺方案的制订11、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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页未完待续……7.2.2生产节拍的平衡和生产线的分段1、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0.65~0.85；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。160NTtj)1(21ppqnN11p2p第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.2生产节拍的平衡和生产线的分段1、生产节拍的平衡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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.2生产节拍的平衡和生产线的分段2、生产线的分段生产线属于以下情况往往需要分段：（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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.3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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.3生产线的技术经济性能评价1、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：（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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页未完待续……7.2.3生产线的技术经济性能评价2、生产线的生产率（1）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。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。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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.2.3生产线的技术经济性能评价2、生产线的生产率（2）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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页进入下一节7.2.3生产线的技术经济性能评价3、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：（1）产品年生产成本比较法（2）产品单件成本比较法第七章机械加工生产线总体设计7.3生产线专用机床的总体设计一、概述三、组合机床设计步骤上一页下一页退出返回主页返回本章四、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第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页未完待续……7.3.1概述加工设备：通用机床、数控机床、专用机床。通用、数控机床都有定型产品，专用机床则没有，需要根据所加工零件的工艺要求专门设计。工艺装备：通用的自动机床和半自动机床经自动化改造的通用机床专用机床第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.3.1概述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：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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.3.2组合机床的组成、特点及基本配置型式1、组合机床的组成、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。第七章机械加工生产线总体设计退出返回本节返回主页下一页7.3.2组合机床的组成、特点及基本配置型式2、组合机床的配置型