大批量生产的自动化生产线-精简

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第六章 大批量生产的自动化生产线
从1924年英国建立和使用了第一条自动生产线起,自动线在机械工业中 的应用已有几十年的历史。
采用自动输送装置,将若干台自动机床按工序顺序的排列联成一个整体, 并用控制系统按规定的工艺程序来自动操纵工件的输送、定位、夹紧和机械 加工的生产线称为机械加工自动化生产线,简称自动线。
找 “费时环节”、拟定的措施及采用装置 、确定经济合理性
第三节 多品种、中小批量生产的自动化措施
简易自动化 、通用机床的自动化改装 、合理应用新型的自动化装置 、 建立成组加工单机、单元及柔性制造系统
第一节 基本概念
一、多品种、中小批生产的基本特征 产品品种多、产量小、生产的变化频繁。 难于采用大批大量生产的先进工艺方法、高生产 率的自动化装置和综合机械化的流水作业生产。
拟定工艺流程时,应参考以下原则: 1.粗精加工分开,先粗后精。 2.先面后孔,先基准,后其它的原则。 3.工序适当集中和合理分散的原则。 4.工序单一化原则。 5.安排必要的辅助工序。 6.多品种加工的可调性。
五、自动线的节拍计算和节拍平衡
自动线的生产节拍,可由下式计算:
TP
60d t Qn (1 % %)
箱体类工件输送基面,一般以底面为输送面,两侧面为限位面,前后面为 推拉面。对于畸形工件应尽可能使输送限位面与工件定位基准一致,全线应尽 量采用统一的输送基面,以便统一输送装置的结构。
三、工艺流程的拟定
拟订工艺流程(即拟定自动线的加工工艺路线)应从保证工 件的加工精度、简化自动线结构、满足生产率的角度出发,根 据工件上各加工表面的技术要求,正确选择各加工表面的工艺 方法和工步数,然后根据这些必要的加工步骤合理安排工件在 自动线上的加工顺序,最后确定所采用的机床,并划分工段。
(min/件) (d)

式中:TP——自动线生产节拍 d ——全年有效工作日
t ——每天有效工作时间
Q ——年生产纲领
(h)
( 台)
n ——每台产品该零件的件数 ( 件/台)
α%——备品率
β%——废品率 η ——自动线负荷率(利用率)一般为60~80%。刚性联接的、复杂的
或规模较大的自动线取低值,柔性联接的、简单的自动线取高值。
工艺装备系统


刀具、夹具等其它工艺装备






装来自百度文库置

自 动
工件传输系统

上下料装置及上下料机械手

产 线
全 线 工 作 循 环 控 制 装置
控 制 系 统
故障寻检、 循环监视 装 置 信 精 加 切 清 号 度 工 屑 洗 清 面 除 装 装 检 检 装 置 测 测 置 置
检 测 系 统
辅 助 系 统
⑷环形式:环型自动线工件的输送 轨道呈圆环形。与直线式自动线一样, 工件输送精度只需满足工件的初定位要 求,工件最终定位精度靠机床上的固定 夹具定位精度,因而这种布局的自动线 可避免高精度多工位环型回转工作台的 制造困难。
2.自动线的联接方式 ⑴刚性联接与柔性联接 若自动线中没有贮料装置,而是通过输送装置直接将全线联 成为一个整体,这种联接方式称为刚性联接。 若在自动线中设有必要的贮料装置,此时的联接方式称为柔 性联接。 ⑵自动线的串联与并联 串联自动线的特点是工件输送和控制系统简单,机床顺序排 列,上台机床的输出料道同时也是下台机床的输入料道。 并联自动线布局多用于柔性联接的自动线。根据工件输送系 统结构复杂与否,并联自动线可采用“顺序分料”法或“按需分 料”法来实现供料。
加工一个较长的孔可以分几个工序钻出:
70
130
185
在电机座加工自动线上,对限制性的粗镗、半精镗工序, 同时加工两个工件,为此由两个镗孔工位(c2,c3)组成单独的工 段,设置单独的输送步距为前后输送装置的二倍,前后输送装 置动作二次它动作一次。
V型发动机缸体两个斜面上的结构相同,采用自动双面机床,一面加工 缸孔,另一面加工连接螺孔等,缸体经一次加工后转位180°,再送进自动线 加工。在自动线上设有检查开关3、4,根据检查开关发出的信号,确定工件 转入后段自动线还是再次进入本段自动线。
当难以利用重力输送或为提高输送的可靠性,可采用强迫输送。轴类工件 以两端轴颈作支承,用链带式输送装置输送,或以外圆作支承,从一端面推动 工件沿料道输送;盘、环类工件以端面作为支承,用链板式输送装置输送。 B.箱体类工件输送基面选择
箱体类工件的输送方式有直接输送和间接输送两种。直接输送不需随行夹 具和返回装置,并且在不同工位容易更换定位基准,因此应优先考虑直接输送。
6.生产中只能采用“万能性”大的通用机床和简易的万能性 工艺装备。
机床上 的时间
运送和等待时间
工件在车间 的停留时间
5%
95%
30%
70%
工件在机 床上时间
切削时间
装卸、测量、空程时间
中小批生产自动化所面临的主要任务: 1.进一步提高单件小批生产的机械化、自动化程度,减 少手工操作量,降低劳动强度; 2.缩短加工中工件的存放、运输时间; 3.创造和采用适合于中小批量生产条件下的先进工艺; 4.实现万能机床和万能工艺装备的机械化、自动化; 5.研究和建立多品种、中小批量的生产单元和柔性制造 系统。
二、自动线的类型 机械加工自动线,可以有许多不同的分类方法。
根据自动线布局形式可分为:直线排列的自动线、折线 排列的自动线、框形封闭式自动线等。
根据工件的输送方式可分为:用料槽输送的自动线、用 机械手输送的自动线、用传送带输送的自动线、带随行夹具 的自动线等。 为了便于从某一方面分析和掌握自动线的特性与规律, 也可按不同的特征进行分类。
2.定位基面和输送基面的确定
确定工件的加工工艺和输送方法是制定自动线总体方案的中心内容。为 做好上述工作,首先应选择合理的定位基面和输送基面。
⑴定位基面的确定 选择自动线上所用的定位基面时,要从保证工件的加工精度和简化自动 线结构的基本原则出发,为此要注意以下几点: A.尽可能采用设计基准为工艺基准,以减少因更换基准带来的加工误差。
思考题: 1.自动线设计时应考虑的主要问题? 2.自动线切削用量选择的基本原则?
3.如何平衡自动线生产的节拍?
4.自动线的布局及联接方式?
第四章 多品种、中小批量生产自动化
第一节 基本概念
生产的基本特征 、生产自动化的意义、 机械化及自动化的基本原则
第二节 确定多品种、中小批量生产自动化的方法
随着科学的进步,特别是数控技术、计算机技术在机械工业生产中的广 泛采用,大批大量生产的刚性自动线正朝着柔性自动线方向发展。
第一节 自动线的组成和类型 一、自动线的组成 自动线基本上是由工艺装备、工件传输系统、控制系统、检测 系统和辅助系统等组成。
1,2,7—组合机床;3—转位;4—输送装置;5—输送传动装置; 6—操纵台;8—转位鼓轮;9—夹具;10—切屑转送装置;11— 液压站
六、自动线的总体布局
1.自动线的布局形式 ⑴直线式:这是自动线最常见的形 式。机床可以排列在传输装置的一侧或 两侧,传输装置按一定节拍,将工件依 次送到各台机床上进行加工。 ⑵折线通过式:对于工位数多、规 模大的自动线,直线布置常受到车间长 度限制,因而常布置成折线式。
⑶框形式:框形式是折线式的封闭 形式。框形式布局更适用于随行夹具输 送工件的自动线,可以节省随行夹具的 返回装置。
1.毛坯选择
2.定位基面和输送基面的确定
1.毛坯选择
毛坯的材质、制造方法与质量好坏,对自动线的工艺过程、 结构形式、复杂程度及工作可靠性等都有直接影响。自动线加 工的工件毛坯,要具有较高的精度和较好的质量,毛坯的尺寸 要稳定、材质硬度要均匀、加工余量小,以减少切削加工工作 量,提高自动线工作的可靠性。 为适应自动线加工工艺特点,在拟订方案时可对工件和毛 坯做某些工艺和结构上的局部修改。有时为能实现直接输送, 在箱体和杂件类工件上做出某些工艺基面,如:凸台、工艺销 孔、工艺平面或工艺凹槽等。
当t环与相差不多时,可通过调整负荷率,适当提高切削用量,改用高 效率加工方法及压缩t辅来平衡。当t环与相差甚大,常采取如下措施来解决: 1.采用工序分散的方法,使每个工序的加工时间减少至接近生产节拍。 2.增加限制性工序同时加工的工件数量。这时需要将限制性工序单独 组成一个工段,多件成组输送。而其余工段仍是单件送。 3.增加限制性工序同时加工的机床台数,即在自动线上,通过串联或并 联的方式,增设几台同样的机床,同时完成限制性工序。 4.当工件批量较小,远远大于t环时,平衡节拍时要考虑减少机床台数。 对于工件结构对称或各面结构要素相同的箱体工件,可以采用两次通过自 动线完成全部加工工序的方式,使生产节拍延长一倍,以达到平衡节拍的 目的。
按工件外形和切 自 动 线 的
削加工过程中工
件运动状态分类
旋 转 体 零 件 加 工 自 动线 箱体、杂类工件加工自动线
通 用 机 床 自 动 线
按工艺设备类型 分类


组 合 机 床 自 动 线 专 用 机 床 自 动 线 转 子 机 床 自 动 线 刚 性 联 接 自 动 线 柔 性 联 接 自 动 线
在自动线设计中,应尽量做到各个工序(工位)工作循环时间近似相等,并 略小于生产节拍时间。 自动线所需的设备台数,在按工艺流程初步选定后,还需要经过平衡节 拍适当增减,才能确定下来。 平衡各工序的生产节拍,首先要按拟定的工艺流程,计算出每一工序的 实际工作循环时间t环: t环=t机+t辅 (min) 式中:t机——机动时间(min); t辅——与t机不重合的辅助时间(min),一般取0.2~0.7min。 然后将计算所得到的t环与自动线生产节拍比较,对于t环>TP的工序,称之 为限制性工序。对于限制性工序,必须采取措施缩短其工作循环时间t环,以 达到平衡工序节拍的目的。
⑵输送基面的确定
工件在自动线上输送时所用的表面称为输送基面。输送基面的选择根据工 件的形状及结构特征考虑如下: A.回转体工件输送基面的选择
对小型回转体工件,多靠其重力在输送料槽中进行滚动或滑动输送。滚动 输送一般以外圆面作为支承面,两端面为限位面。轴类工件纵向滑动输送时, 以外圆面作为输送基面。
在自动线中,工件以一定的生产节拍,按照工艺顺序自动地经过各个工 位,在不需人直接参与的情况下,自动完成预定的工艺过程,最后加工成合 格的产品。使用自动线生产,能显著提高劳动生产率;大大减轻工人劳动强 度,改善劳动条件;减少操作工人数量,降低产品的工艺成本;有利于保证 和稳定产品质量。它是大量大批生产自动化的主要方式。
B.尽可能采用统一的定位基面,这样有利于保证加工精度,统一自动线 的夹具结构。
C.尽可能采用已加工面为定位基面,以减少在各工位上的定位误差。
D.所选的定位基面,应使夹具的定位夹紧机构简单,工件在自动线上输 送的过程中,转位及翻转次数最少,尽量减少相应的辅助设备。
E.对于箱体及杂件,所选的定位基面应使工件暴露出较多的加工面,以 便实现多面同时加工。
按设备联接方式
分类
二、自动线的工艺方案 工艺方案是确定自动线工艺内容、加工方法、加工顺序、 加工质量和生产率的基本文件,是进行自动线结构设计的重 要依据。 为了使自动线的工作达到预期的效果,不仅要求自动线 的工艺设备和辅助设备能实现预定的工作循环,而且能保证 工作的可靠性和稳定性。 在制订自动线工艺方案时,必须考虑以下几个问题:
某一自动线上,工件输送带装置向前0.06分达到终点,工件进入铣床夹具需 0.04分定位夹紧,之后输送带后退到原点需0.06分,在输送带后退的同时,铣 床的动力头快速进给需0.05分,然后是动力头工作进给0.60分加工完零件,铣 床的动力头后退至原位需0.04分,同时铣床夹具拔销松开0.05分,输送带再一次 向前。 计算节拍时间。
中小批生产和单件生产普遍存在着下列问题:
1.时间利用率低
中小批生产中零件的切削时间只占1.5%,辅助时间为3.5%, 而95%的时间用于运输和存放; 2.机械化、自动化程度低; 3.手工操作量很多,劳动强度大; 4.加工费时、费力,生产周期长,成本高; 5.单位产品消耗的总劳动量大,劳动生产率低;
二、多品种、中小批生产自动化的意义
成组技术和数控技术在工业生产中的应用,标志着多品种、 中小批量生产的自动化进入了一个新的阶段。
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