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1机械系统设计第8章成套系统机械系统设计第1章绪论第2章系统原理第3章设计原理第4章动力系统第5章运动系统第6章操纵系统第7章控制系统第8章成套系统——生产线第9章……2机械系统设计第8章成套系统第8章成套系统——生产线8.1生产线的分类与组成8.2机械制造自动线的基本类型8.3生产线类型的选用与生产率分析8.4生产线的总体设计8.5生产线的设计方法8.6成套项目交钥匙工程★3机械系统设计第8章成套系统引言成套系统的概念成套系统——是由多机或多设备组成的、实现复杂功能的装备系统。生产线，都是制造产品的成套系统。成套，是指形成完整的系列。如，成套家具。一般来说，自动化电气公司又被称作成套厂。成套设备：中低压电气成套设备，甘薯粉丝加工成套设备，包装机械成套设备。成套设计：是项系统而庞杂的工作，特点是设备多，接口多，产品设计同工艺要求相辅相成。如，电站设备成套设计，高压直流输电系统成套标准化设计。成套设计，已经成为引领设备制造业发展的龙头，在自主创新的道路上，将带动整个装备制造业的提升、设备国产化的提升。★4机械系统设计第8章成套系统8.1生产线的分类与组成8.1.1生产线上机械的分类8.1.2生产线的分类及其特点8.1.3自动线的组成8.1.4自动线的实例★5机械系统设计第8章成套系统8.1.1生产线上机械的分类生产线是按产品的工艺过程，把主要机械设备和辅助机械设备用储运设备联接起来，由人工管理或具有独立控制装置的生产系统。（1）按自动化程度分类1）自动机械。无需人工参与就能完成产品的加工循环，简称自动机。2）半自动机械。一台机器能自动地完成除工件的上料和卸料以外的一次加工循环。3）非自动机械。需人工参与才能完成产品加工工作循环的机器，称为一般机械，属于非自动机械。★6机械系统设计第8章成套系统8.1.1生产线上机械的分类（2）按机械功能分类1）加工机械。这是以刀具为切削工具，通过刀具的运动完成加工处理工作的机械。如金属切削机床、火柴切梗机、切草机、面包切片机等。2）装配机械。借助于装配专用工具、机械手或机器人，按预定程序将零件装配成部件或产品。如摩托车部件装配机、自来水笔装配机、制鞋机等。3）成型机械。多用模具来进行制品的成型，更换模具及工艺参数，即可生产不同规格的产品。如灯泡吹泡机、塑料注射成型机、冲压机等。4）包装机械。这类机械从功能和原理上都类似于装配机械，因其工艺原理有一定特殊性，故形成一种独立的机械类型。其动作包括包装材料与被包装物料的输送以及供料、称量、包封、贴标、计数、成品输送等。如包封机、灌装机、贴标机、装箱机等。★7机械系统设计第8章成套系统8.1.2生产线的分类及其特点（1）流水线流水生产线的简称工件只是由贮送装置送到各个加工工位，在加工工位上主要是由人工操作机器或工具来完成规定的加工。其自动化程度比较低，主要工作是传送工件，例如汽车装配生产线、服装生产线、玩具装配生产线等。★8机械系统设计第8章成套系统照片北京有线电厂“长城”0520微型电子计算机生产线★9机械系统设计第8章成套系统★照片湖北第二汽车制造厂“东风”140型载重汽车总装配线10机械系统设计第8章成套系统8.1.2生产线的分类及其特点（2）自动线自动生产线的简称自动线是按照产品生产的工艺过程，把自动机械基本设备及辅助设备用工件储存及传送装置联系起来，具有独立控制装置的生产系统。自动线是在流水生产线的基础上发展起来的。在工艺上自动线虽与流水线有相似之处，但也具有自己的特点。自动线的主要特点是：1）自动线具有比流水线更为严格的生产节奏性。2）全线具有统一的自动控制系统。3）自动线的效益与产品批量、产品结构和生产过程有关。★11机械系统设计第8章成套系统8.1.2生产线的分类及其特点生产过程适宜于采用自动线的产品如下：1）定型、批量大、有一定生产周期的产品。2）产品的结构便于传送、自动上下料、定位和夹紧、自动加工、装配和检测。3）产品结构比较繁杂、加工工序多、工艺路线太长而使得所设计的自动机的结构太复杂、难以操纵甚至无法保证产品的加工数量及质量。如缝纫机机头壳体、发动机箱体等。4）以包装、装配工艺为主的生产过程。例如电池类产品的生产；液体、固体物料的称重与包装；汽车、电视机组装等。5）因加工方法、手段、环境等因素影响而不宜用自动机进行生产时，可设计成自动线，例如喷漆、清洗、烘干、热处理。★12机械系统设计第8章成套系统8.1.2生产线的分类及其特点自动线涉及范围很广，最典型的有两大类：机械制造自动线：例如，各种自动加工机床组成的机械零件加工自动线，汽车、摩托车装配生产自动线轻工业自动线。例如，液体、固体物料的称重、充填、包装生产自动线，啤酒灌装自动线，香皂自动成型包装生产线，电池、牙膏、纸板纸箱生产自动线等。★13机械系统设计第8章成套系统★照片自动冲压生产线14机械系统设计第8章成套系统★照片汽水生产线15机械系统设计第8章成套系统8.1.3自动线的组成★自动线图8-1自动线的组成主要工艺设备辅助工艺装置物料贮运装置检测控制装置运动系统动力系统操控系统夹紧装置转位装置排屑装置分流合流转向装置传送装置贮存装置全线工作循环控制装置机械手或机器人检测与信号处理系统质量检验装置数量检验装置安全保护装置显示记录装置16机械系统设计第8章成套系统8.1.4自动线的实例例8-1机器人喷涂自动线。根据喷涂对象的产品种类、生产方式、输送形式、生产纲领及油漆种类等工艺参数来确定结构，并根据其生产规模、生产工艺和自动化程度设置系统功能，如图8-2所示。★图8-2机器人喷涂自动线1-输送链2-识别器3-喷涂对象4-运输车5-启动装置6-顶喷机7-侧喷机8-喷涂机器人9-喷枪10-控制台11-控制柜12-同步器17机械系统设计第8章成套系统8.1.4自动线的实例例8-2苹果清洗自动线。苹果的输送采用辊式输送装置，输送辊2上套尼龙绳3，尼龙绳既保证前、后两辊间的传动，又承托苹果。工艺过程可以依次分成4段：①前清洗段。②脱皮段。③后清洗段。④烘干段。★图8-3苹果清洗自动线1-水管架2-输送辊3-尼龙绳4-盛果筐5-盛液槽6-拨果辊7-加热板8-电机及减速器9-撑杆10-轮1098712345618机械系统设计第8章成套系统8.1.4自动线的实例例8-3粉粒料的包装自动线。它用于各种粉粒料（如化肥、颗粒状化学品、粮食类）的自动制袋及包装。该自动线的工艺过程是：①制袋；②装袋；③封口；④测重；⑤检测；⑥计数★图8-4粉粒料的包装自动线1-称量机2-制袋机3-填料机4-封口机5-重量检测器6-自动选别机7-整形机8-金属物探测机9-传送带24987653119机械系统设计第8章成套系统8.2机械制造自动线的基本类型8.2.1机械制造自动线的分类方法8.2.2机械加工自动线的类型8.2.3不同柔性的加工自动线8.2.4机械装配生产线★20机械系统设计第8章成套系统8.2.1机械制造自动线的分类方法1.按工艺设备分自动线有以下4种：（1）数控机床自动线。数控机床是一种由数字信号控制其动作的机床，目前常用计算机控制。当工件改变时，数控机床一般只需要更换数控程序和配备所需的刀具。目前常采用加工中心。加工中心是在一般数控机床上增加刀具库和自动换刀装置而形成的一类实现多工序加工的数控机床。（2）组合机床自动线。常用来进行钻、扩、铰、镗、攻丝和铣削等工序。组合机床常用于箱体、壳体和各类零件的平面和孔的加工，往往能在一台机床上对工件进行多刀、多轴、多面和多工位加工。组合机床采用可编程逻辑控制器（PLC）控制；更换主轴箱可适应同组零件的加工，有一定的柔性。★21机械系统设计第8章成套系统8.2.1机械制造自动线的分类方法例8-4该自动线组成：3台组合机床、工件输送装置、切屑运输装置。★图8-5加工箱体类零件的组合机床自动线1、2、3-组合机床4-工件输送带5-输送带传动装置6-转位台7-转位鼓轮8-夹具9-切屑运输装置10-液压站11-操纵台22机械系统设计第8章成套系统8.2.2机械加工自动线的类型1.按工艺设备分自动线有以下4种：（3）专用机床自动线。以专用自动机床为主。由于专用自动机床是针对某一种（或某一组）产品零件的某一工序而设计制造的，因而建线费用较高。因此，建造这类自动线时，要求产品结构比较稳定，年产纲领比较大，才能取得较好的经济效果。（4）通用机床自动线。在流水线的基础上，利用现有通用机床进行自动化改装后联成的。改装通用机床建立自动线，能充分发挥现有设备的潜力。但在结构和布局上存在着较大的局限性；电气控制部分的改动量也很大。★23机械系统设计第8章成套系统8.2.2机械加工自动线的类型2.按单机连接方式分（1）刚性自动线1）刚性自动线的组成。①加工设备。组合机床和专用机床。②工件输送装置。③切屑输送装置。④控制系统。目前常用可编程控制器。⑤刀具。由人工安装、调整。★24机械系统设计第8章成套系统8.2.2机械加工自动线的类型2）刚性自动线的特点。全线所有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有严格的节奏性。没有贮料装置，机床按照工艺顺序依次排列，工件由输送装置强制性地从一个工位移送到下一个工位直到加工完成。其移动的步距t可以等于两台机床的间距（图a），也可以小于两台机床的间距（图b）。生产率高，但缺乏柔性。★图8-6刚性自动线（a）（b）25机械系统设计第8章成套系统8.2.2机械加工自动线的类型例8-5图8-7，该线年产曲拐零件1700件，毛坯是球墨铸铁件。由于工件形状不规则，没有合适的输送基面，因而采用了随行夹具安装定位。该自动线由7台组合机床和1个装卸工位组成。全线定位夹紧机构由1个泵站集中供油。★图8-7曲拐加工自动线总体布局图26机械系统设计第8章成套系统8.2.2机械加工自动线的类型（2）柔性自动线柔性自动线通常由多台数控机床、输送和贮存系统以及计算机组成。其特点是：在柔性自动线中设有必要的贮料装置。根据实际需要，可在每台机床之间设置贮料装置（图a），也可以相隔若干台机床设置贮料装置（图b），将自动线分为若干工段。这样，在贮料装置前后的两台（或两段）机床就可以彼此独立地工作。贮料装置起到供贮料的“缓冲”作用，不致使工作节拍短的机床总要停下来等候。★图8-8柔性自动线（b）（a）27机械系统设计第8章成套系统8.2.2机械加工自动线的类型例8-6图8-9。该加工线用于加工8种类型的阀体，材料为铸铁、铸钢和不锈钢，工件的重量为12~230kg。这样不同组合的品种达200种以上，但都具有相类似的加工工序。全线共需5名操作者。它可以代替由40人操作的由20台机床组成的流水线。★图8-9阀体的柔性加工线平面布置图MT1MT2MT3MT4MT5MT6MT7MT8MT9MTC1MTC4MTC3MTC2MTC9MTC8MTC7MTC6MTC5MTC10机床控制装置机床控制装置ATCATC清洗装置冷却液及切屑收集器工件尺寸识别装置过桥毛坯操作者托板贮存器成品28机械系统设计第8章成套系统8.2.3不同柔性的加工自动线（1）半柔性自动线。组成：自动加工设备、工件输送系统和控制系统等。自动加工设备主要有数控机床、可换主轴箱机床。可换主轴箱机床是介于加工中心和组合机床之间的一种中间机型。可换主轴箱机床周围有主轴箱库，根据加工工件的需要更换主轴箱。例8-7加工箱体的半柔性自动线。图8-10。★29机械系统设计第8章成套系统8.2.3不同柔性的加工自动线例8-7图8-10，双面布置的数控铣床2台，双面布置的转塔式换箱机床4台，循环式换箱机床l台。采用辊道传送带输送工件。★图8-10加工箱体零件的半柔性自动线示意图30机械系统设计第8章成套系统8.2.3不同柔性的加工自动线（2）柔性制造单元（FMC）通常由1~3台数控机床和/或加工中心，工件自动输送及更换系统，刀具存储、输送及更换系统，设备控制器和单元控制器等组成。单元内的机床在工艺能力上通常是相互补充的，可混