自动化制造系统的各分系统的设计
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机床及 系统类型 通用机床
数控机床
高效机床
专用机床
专门化机 床
组合机床
柔性制造 系统 柔性生产 线 自动生产 线
举例
普通车床、刨 床、钻床、 铣 床、镗床、磨床等 数控车床、数 控钻床、数 控 镗床、数控外圆磨床等 多刀车床、液 压仿形机床 、 拉床、无心磨 床、单轴和 多 轴自动、半自动机床等 气阀车床、轧 辊车床、轧 辊 磨床、轴承磨床等
可完成多种不同方法的加 工而不需作较大的工装更 换 同时兼有柔性和大量生产 的功能特征 生产效率最高，但改变工 件品种困难
适用生产类型
单件小批生产 多品种中小批 量生产
大批大量生产
大批大量生产
大批大量生产
成批、大量生 产
多品种小批量 生产 多品种大批量 生产 大量大批生产
加 工 设 备 选 择
8
§5.1 加工设备选择
刀。
3
§5.1 加工设备选择
生产纲领和生产类型
➢ 生产纲领：即年产量。企业计划一年内应当生产的产品产量和进度
计划。
生产纲领（台/年或件/年）
生产类N型=Qn(重1型+α零)件(1+ β) 中型零件 轻型零件
• N——零件的年产量（，3单0k位g以为上件）/年；（4～30kg） （4 kg以下）
• Q——单产件品生的产年产量，单位≤5为台／年； ≤10
型面）。 • （2）通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的
内容（如车锥面、断面时，可利用数控车床的恒线速度功能，选择 最佳线速度，使加工后的表面粗糙度小而且均匀一致)。 • （3）通用机床效率低、工人劳动强度大的内容，可在数控机床尚 存在富余能力的基础上进行选择采用。 不宜数控加工的内容： • （1）占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准、 要用专用工装协调的加工内容。 • （2）加工部位分散，要多次安装、设置原点，这时采用数控加工 很麻烦，效果不明显，可安排通用机床加工。
• 现代设备给企业和社会带来的问题
• （1）设备购置需要大量的投资 • （2）维持设备正常运转需要大量资金 • （3）发生故障停机会导致巨大的经济损失 • （4）发生事故将产生严重后果 • （5）设备的社会化程度越来越高，发挥设备投资效益已成为一项社会
系统工程
7
适应不同生产类型的机床及其自动化系统
6
§5.1 加工设备选择
（1）工序集中：将加工集中在少数几道工序内完成。可减少装夹次数、减 少机床使用数量和占地面积、简化了生产组织和计划调度工作。 但机床、工装一次性投资大，调整维修费事、不利于阶段划分。
（2）工序分散：将加工分散到较多的工序内进行。每工序内容简单，所用 设备、工装也简单，调整维修方便，对工人要求低。 但使用设备多、占地面积大、使用工人多。
相关的基本概念
1．生产过程和工艺过程
➢ 生产过程：将原材料转变为成品的全过程。 ➢ 工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半
成品的过程。
2．工艺过程的组成
工序
安装1 安装2
工位1 工位2
工步1 工步2
走刀1 走刀2 走刀1 走刀2
2
§5.1 加工设备选择
2．工艺过程的组成 ➢ 工序：一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连
加工设备选用应考虑的问题
1.加工对象——典型工件 2.加工水平——机床规格、机床精度、机床功能 3.布局及结构——刚性、动态性能、变形 4.配套——工具、刀具、附件、选择功能 5.数控系统——性能、功能、版本 6.可靠性——元器件质量，整机连续工作时间 7.服务——技术支持、维修 8.价格——最高性价比 9.安全性——人身、设备安全防护 10.环保性——噪声、排放物
≤100
• • •
nαβ———成 批 生———每零零小中台件件批批产 的 的生 生品 备 废产 产中 品 品该 率 率零 ， ，>件一一>105的般般0～～数为为130量3100~~0，55%%单。；位>>为1150件0～～／155台000；
>100～500 >500～5000
• 备产品：为大防批止生产个别零件>3加00工～后10互00换性不>5好00，～常50多00做几>件50备00用～。50000
续完成的那一部分工艺过程。 单件小批和大批量加工划分工序方法有很大差别。
➢ 安装：一次装夹后所完成的那一部分工序。 但一道工序可能需要多次安装才能完成。一次安装后
也可能分多道工序加工。 ➢ 工位：一工序内，一次安装后，工件与夹具及设备可动
部分一起相对刀具占据的每一个位置。
➢ 工步：同一刀具连续加工同一性质加工要素的工序内容。 ➢ 走刀：或称进给。余量大需分次切削时，每次为一次走
第五章 自动化制造系统各分系统的设计
本章要点
5.1 加工设备选择 5.2 工件储运及管理系统方案设计 5.3 刀具储运及管理系统方案设计 5.4 作业计划与调度系统设计 5.5 检测与监控系统设计
1
§5.1 加工设备选择
合理选择设备是自动化制造系统设计中的一项重要内容，它可以使企业在 满足使用要求的前提下，减少投资及维护和运行费用，满足加工要求以及提高 设备的利用率。
§5.1 加工设备选择 加工设备选用步骤
签定合同 谈判并确定选择对象 提出多个候选方案 与制造商或代理商洽谈 广泛收集数控机床的有关信息
曲轴车床、曲轴磨床
钻床组合机床 、铣削组合 机 床、车削组合 机床、多轴 箱 换箱式组合机床 箱体件加工柔 性制造系统 、 电器开关板冲 压柔性制造 系 统
汽车零件柔性生产线
汽车缸体自动 加工生产线 、 柴油机曲轴自动加工生产线
功能特点
可用多种零件、多种工序 的加工 不需机床调整即可完成多 种零件的加工 刚度大、功率高，可用大 切削量加工，加工效率较 高 专门订货或企业自制，只 能加工某种零件的某道工 序 可加工形状相似而尺寸不 同的零件的特定工序 可对一种或若干种零件按 预先确定的工序进行加工
➢ 生产类型：企业生产专业化程度的分类。即单件、成批和大量生产
性质。大量生产
>1000
>5000
>50000
生产类型主要依据生产纲领确定。类型不同，工艺过程就不同。
4
§5.1 加工设备选择
5
§5.1 加工设备选择
零件数控加工的适应性
适于数控加工的内容： • （1）通用机床无法加工的内容，应作为优选内容（如复杂线廓、
机床及 系统类型 通用机床
数控机床
高效机床
专用机床
专门化机 床
组合机床
柔性制造 系统 柔性生产 线 自动生产 线
举例
普通车床、刨 床、钻床、 铣 床、镗床、磨床等 数控车床、数 控钻床、数 控 镗床、数控外圆磨床等 多刀车床、液 压仿形机床 、 拉床、无心磨 床、单轴和 多 轴自动、半自动机床等 气阀车床、轧 辊车床、轧 辊 磨床、轴承磨床等
可完成多种不同方法的加 工而不需作较大的工装更 换 同时兼有柔性和大量生产 的功能特征 生产效率最高，但改变工 件品种困难
适用生产类型
单件小批生产 多品种中小批 量生产
大批大量生产
大批大量生产
大批大量生产
成批、大量生 产
多品种小批量 生产 多品种大批量 生产 大量大批生产
加 工 设 备 选 择
8
§5.1 加工设备选择
刀。
3
§5.1 加工设备选择
生产纲领和生产类型
➢ 生产纲领：即年产量。企业计划一年内应当生产的产品产量和进度
计划。
生产纲领（台/年或件/年）
生产类N型=Qn(重1型+α零)件(1+ β) 中型零件 轻型零件
• N——零件的年产量（，3单0k位g以为上件）/年；（4～30kg） （4 kg以下）
• Q——单产件品生的产年产量，单位≤5为台／年； ≤10
型面）。 • （2）通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的
内容（如车锥面、断面时，可利用数控车床的恒线速度功能，选择 最佳线速度，使加工后的表面粗糙度小而且均匀一致)。 • （3）通用机床效率低、工人劳动强度大的内容，可在数控机床尚 存在富余能力的基础上进行选择采用。 不宜数控加工的内容： • （1）占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准、 要用专用工装协调的加工内容。 • （2）加工部位分散，要多次安装、设置原点，这时采用数控加工 很麻烦，效果不明显，可安排通用机床加工。
• 现代设备给企业和社会带来的问题
• （1）设备购置需要大量的投资 • （2）维持设备正常运转需要大量资金 • （3）发生故障停机会导致巨大的经济损失 • （4）发生事故将产生严重后果 • （5）设备的社会化程度越来越高，发挥设备投资效益已成为一项社会
系统工程
7
适应不同生产类型的机床及其自动化系统
6
§5.1 加工设备选择
（1）工序集中：将加工集中在少数几道工序内完成。可减少装夹次数、减 少机床使用数量和占地面积、简化了生产组织和计划调度工作。 但机床、工装一次性投资大，调整维修费事、不利于阶段划分。
（2）工序分散：将加工分散到较多的工序内进行。每工序内容简单，所用 设备、工装也简单，调整维修方便，对工人要求低。 但使用设备多、占地面积大、使用工人多。
相关的基本概念
1．生产过程和工艺过程
➢ 生产过程：将原材料转变为成品的全过程。 ➢ 工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半
成品的过程。
2．工艺过程的组成
工序
安装1 安装2
工位1 工位2
工步1 工步2
走刀1 走刀2 走刀1 走刀2
2
§5.1 加工设备选择
2．工艺过程的组成 ➢ 工序：一个或一组工人、同一地点对同一或几个工件连
加工设备选用应考虑的问题
1.加工对象——典型工件 2.加工水平——机床规格、机床精度、机床功能 3.布局及结构——刚性、动态性能、变形 4.配套——工具、刀具、附件、选择功能 5.数控系统——性能、功能、版本 6.可靠性——元器件质量，整机连续工作时间 7.服务——技术支持、维修 8.价格——最高性价比 9.安全性——人身、设备安全防护 10.环保性——噪声、排放物
≤100
• • •
nαβ———成 批 生———每零零小中台件件批批产 的 的生 生品 备 废产 产中 品 品该 率 率零 ， ，>件一一>105的般般0～～数为为130量3100~~0，55%%单。；位>>为1150件0～～／155台000；
>100～500 >500～5000
• 备产品：为大防批止生产个别零件>3加00工～后10互00换性不>5好00，～常50多00做几>件50备00用～。50000
续完成的那一部分工艺过程。 单件小批和大批量加工划分工序方法有很大差别。
➢ 安装：一次装夹后所完成的那一部分工序。 但一道工序可能需要多次安装才能完成。一次安装后
也可能分多道工序加工。 ➢ 工位：一工序内，一次安装后，工件与夹具及设备可动
部分一起相对刀具占据的每一个位置。
➢ 工步：同一刀具连续加工同一性质加工要素的工序内容。 ➢ 走刀：或称进给。余量大需分次切削时，每次为一次走
第五章 自动化制造系统各分系统的设计
本章要点
5.1 加工设备选择 5.2 工件储运及管理系统方案设计 5.3 刀具储运及管理系统方案设计 5.4 作业计划与调度系统设计 5.5 检测与监控系统设计
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§5.1 加工设备选择
合理选择设备是自动化制造系统设计中的一项重要内容，它可以使企业在 满足使用要求的前提下，减少投资及维护和运行费用，满足加工要求以及提高 设备的利用率。
§5.1 加工设备选择 加工设备选用步骤
签定合同 谈判并确定选择对象 提出多个候选方案 与制造商或代理商洽谈 广泛收集数控机床的有关信息
曲轴车床、曲轴磨床
钻床组合机床 、铣削组合 机 床、车削组合 机床、多轴 箱 换箱式组合机床 箱体件加工柔 性制造系统 、 电器开关板冲 压柔性制造 系 统
汽车零件柔性生产线
汽车缸体自动 加工生产线 、 柴油机曲轴自动加工生产线
功能特点
可用多种零件、多种工序 的加工 不需机床调整即可完成多 种零件的加工 刚度大、功率高，可用大 切削量加工，加工效率较 高 专门订货或企业自制，只 能加工某种零件的某道工 序 可加工形状相似而尺寸不 同的零件的特定工序 可对一种或若干种零件按 预先确定的工序进行加工
➢ 生产类型：企业生产专业化程度的分类。即单件、成批和大量生产
性质。大量生产
>1000
>5000
>50000
生产类型主要依据生产纲领确定。类型不同，工艺过程就不同。
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§5.1 加工设备选择
5
§5.1 加工设备选择
零件数控加工的适应性
适于数控加工的内容： • （1）通用机床无法加工的内容，应作为优选内容（如复杂线廓、