第8章 机械加工生产线总体设计

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(2)物流分析 物流分析包括确定物流 在生产过程中每个必要的 工序间移动的最有效的顺 序,以及这些移动的强度 或数量值。
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8.2 生产线设备布局设计
(3)作业单位相互关系分析 所谓作业单位,对于一个生产车间来说,可以是
一台机床、一个装配台、一个检查设施等。作业单 位相互关系的分析是对各单位或作业活动之间关系 的密切程度进行评价。
(2)非固定节拍生产线 非固定节拍生产线是指生产线中各设备的工作节 拍不同,各设备的工作周期是其完成各自工⑥数序据管需理要 的实际时间。由于各设备的工作节拍不一样在相邻 设备之间或在相隔若干台设备之间需设置储料装置
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8.1 机械加工生产线概述 ❖ 按生产目的和生产方式分类 (1)单件、小批生产线 单件、小批生产线的主要特征是其生产的产品为 多品种、小批量。
周期长、投资较大、适用于加工结构特殊、复杂的
工件或产品结构稳定的大量生产类型。
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8.1 机械加工生产线概述
❖ 按生产线工件节拍特性分类 (1)固定节拍生产线 固定节拍是指生产线中所有设备的工件节拍等于
或成倍于生产线的生产节拍。工件节拍成倍于生产 线生产节拍的设备需配置多台并行工作,以满足每 个生产节拍完成一个工件的生产任务。
(9)详细布置 对选中方案在其空间相互布置图的基础上予以改
进,得到具体有可操作性的详细布置。
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8.2 生产线设备布局设计
❖ 布局集成设计方法
随着计算机虚拟技术不断的发展,将计算机虚拟 技术与数学模型相结合用来求解车间实体布局的方 法,在当前有了较好的应用,这种方法叫布局集成 设计方法。
这种方法的具体做法是从设备实体布局中找出实 体布局的特点,抽象出并且建立一个适合车间生产 过程的统一的优化布局数学模型并要找到一个有效 的求解算法对其进行求解计算,运用计算结果指导 并完成设备实体的优化布局。
(5)面积设定 在实际的实施布置设计过程中,常受到现有厂房
或可利用土地面积与形状等的限制,而不得不把需 要的面积与可利用的面积结合起来权衡考虑。面积 设定的方法如下表所示。
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8.2 生产线设备布局设计
方法 计算法
转化法 概率布置法 标准面积法 比例趋向预测法
特点
按照设备和作业空间要求计算所需面积,主要用于详细设计中确定 制造区域的面积
➢ 柔性生产线的初步设计 从分析市场生产状态出发,认定采用柔性生产线要
达到什么目标;进而,从工厂的产品中筛选出适合 采用柔性生产线的零件对这些零件作工艺分析,并 以此为依据,来设定生产线的基本设备、工夹具、 物流方式、系统管理和控制方案;最后按照厂房的 状况,设计出生产线的结构图,编写出相应的文档
❖ 分析工厂生产状态、确定零件谱 分析生产状态、制订生产线的零件谱,应注意:
定了零件的种类,才能有效地防止零件种类和刀具 数量不匹配的现象出现;
(3)零件种类还直接影响由工件装卸、输送、保 管等设备组成的物流系统的设计;
(4)零件种类被限定后,才能制定出负荷均衡的 作业计划。
(4)经济性原则 经济性是车间布局时应该考虑的一个重要原则,
要用尽可能少的资金,到达满意的车间布局,提高 企业的经济效益。
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8.2 生产线设备布局设计
➢ 设备布局的设计原则
(5)柔性化可重构原则 在车间布局设计时应该尽可能根据企业的战略,
将产品未来的变化考虑进来,采用柔性生产线以及 可重构的车间布局形式,便于将来产品的变更。
(6)人的因素
(7)与布局调整有关的因素
(8)其它因素
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8.2 生产线设备布局设计 ➢ 设备布局的设计原则 车间布局设计中常用的主要原则:
(1)工艺性原则 工艺的合理不仅可以减少生产过程中的中断、等
待和停顿,还可以避免系统配置的不平衡,减少生 产能力的冗余,保证零件的加工要求。
(2)物流简化原则 在物料搬运过程中应该尽量保证物料移动距离最
⑥数据管理
(4)方案的筛选
(5)方案的优化
(6)布局方案的实施
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8.2 生产线设备布局设计
➢ 设备布局的影响因素
当车间的产品设计、工艺流程设计、生产组织和
物料搬运等条件的变化,都会影响车间设备布局结
果的影响。
(1)产品因素
(2)设备因素
(3)车间物流因素
(4)物料存储因素 (5)厂房结构因素
⑥数据管理
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8.1 机械加工生产线概述
(2)中批量生产线 中批量生产线主要是为产品品种变化多,且每 种产品都有一定的批量的状况而设计的。中批量生 产线实际上是为了兼顾柔性与成本的折衷方案,它 适于对工艺成熟的产品进行批量生产,其缺点是在 生产过程中产品批量一旦确定就不易改变。
(3)大批量生产线 大批量生产线是通过单一产品的大批量生产来 最大限度地降低产品成本。为了减少加工准备时间 和工件的等待时间,该类型生产线多采用专用机床 并串联成流水线的形式。
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8.1 机械加工生产线概述
(4)单元生产线 单元生产线是在成组技术的基础上发展起来的, 其基本思想是依据工
件工艺的相似性对产 品分族并将可加工同 族产品的设备布置在 一起,成为一个加工 单元,对于简单的工 件可在一个单元内完 成加工,而复杂的工 件则需几个单元组合 完成加工。
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8.1 机械加工生产线概述
符号
含义
比例(%) 符号
含义
比例(%)
A
绝对重要
1~3
E
特别重要
2~5
I
重要
3~8
O
一般
U
不重要
X
不希望靠近
5~15 20~85 0~10
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8.2 生产线设备布局设计
(4)物流与作业单位相互关系的分析 在作业单位相互关系图完成以后,根据物流分析
的结果,同时考虑到非物流相互关系就可以绘制表 明各作业关系的“物流与作业单位相互关系图”。 在绘制时可以考虑或不考虑作业单位的实际位置, 也可以不考虑作业单位所需的面积。
➢ 机械加工生产线设计原则
1)保证在生产线设计寿命内稳定地满足工件的加 工精度和表面质量要求
2)满足生产纲领的要求,并留有一定的生产潜力 3)保证足够高的可靠性 4)根据产品的批量和可持续生产的时间,应考虑 生产线具有一定的可调整性 5)生产线布局应减小占地面积,还要便于⑥操数据作管者理 的操作、观察和维修,提供安全宜人的工作环境 6)降低生产线的投资费用 7)有利于资源和环境保护,实现洁净化生产
❖ 初步规划系统结构 初步设计完成时,应绘制出系统平面布局图,撰
写出有关专题报告等。
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8.3 柔性加工生产线的设计
➢ 柔性生产线的详细设计
❖ 零件谱及其制造工艺的再分析 零件种类增加对生产线的设计工作带来以下影响: (1)如果不限定零件的种类,就不能确定生产线
制造设备的种类、规格、自动化水平和规模; (2)零件种类增加导致制造刀具的增加,只有限
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8.1 机械加工生产线概述 ➢ 机械加工生产线设计的内容及步骤
1)制订生产线工艺方案,绘制工序图和加工示意图
2)拟定全线的自动化控制方案
3)确定生产线的总体布局,绘制生产线的总联系尺
寸图
4)绘制生产线的工作循环周期表
5)生产线通用加工装备的选型和专用机床、组合机
床的设计
⑥数据管理
6)生产线输送装置、辅助装置的选型及设计
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8.1 机械加工生产线概述
➢ 机械加工生产线的类型
❖ 按所用加工装置分类
(1)通用机床生产线
这类生产线建线周期短、成本低,多用于加工盘
类、轴、套、齿轮等中小旋转体工件。
(2)组合机床生产线
这类生产线由组合机床联机构成,主要适用于加
工箱体及杂类工件的大批量生产。 (3)专用机床生产线
⑥数据管理
主要由专用机床构成,设计制造周期长、投资
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8.2 生产线设备布局设计
❖ 布局集成设计方法 虚拟现实设计系统包含操作者、机器及人机接口
三个基本要素。 基于虚拟现实技术的
人工交互布局是对纯计 算数学模型布局不足的 弥补,可以充分 利用布局专家的 人工经验,在计 算机上模拟布局 装配过程和调整 过程。
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8.2 生产线设备布局设计
❖ 计算机辅助设施布置设计方法 计算机辅助设施布置程序为以下两种: (1)向新建型系统布置程序 主要有CORELAP(计算机辅助相关布置规划)和
ALDEP(自动化布置设计)程序。 (2)面向改进型的系统布置程序 主要有CRAFT(计算机辅助确定设施布置相对位
置技术)和COFAD(计算机辅助设施设计)程序。
近年来,伴随着生产系统的发展,设施规划较多 的采用仿真技术来模拟物流运行的动态过程,从而 求得最佳设计。
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8.3 柔性加工生产线的设计
短、搬运环节最少以及搬运作业最简。
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8.2 生产线设备布局设计
➢ 设备布局的设计原则
(3)可持续性原则 一方面通过重组或变更串接的设备,就能方便地
组成适应形状和工艺变动较大的零件加工的新设备 布局;另一方面通过扩展或减少并联的设备,就可 在不影响己有设备运行的前提下,根据市场的动向 迅速无缝地调整产品的产量。
(1)系列产品 (2)制造方法类似的零件 (3)零件的批量和生产节拍
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8.3 柔性加工生产线的设计 ❖ 零件谱工艺分析 零件谱基本确定后,应该对谱中每个零件进行详 细的工艺分析。分析时,要以正在设计的柔性生产 线作为前提,确定零件的加工流程、切削用量、制 造节拍、设备的型号规格、刀具的种类、夹具的结 构。
机械制造装备设计
第8章 机械加工生产线总体设计
全国本科院校机械类创新型应用人才培养规划教材
本章分五个小节:
8.1 机械加工生产线概述 8.2 生产线设备布局设计 8.3 柔性加工生产线设计 8.4 柔性制造系统 8.5 先进制造模式
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8.1 机械加工生产线概述 ➢ 机械加工生产线及其基本组成 在机械产品生产过程中,对于一些加工工序较多 的工件,为保证加工质量、提高生产率和降低成本, 往往把加工装备按照一定的顺序依次排列,并用一些 输送装置与辅助装置将它们连接成一个整体,使之能 够完成工件的指定加工过程。这类生产作业线称为机 械加工生产线。
(6)充分利用空间和场地原则 根据产品的生产工艺,合理安排机器、物料的摆 放位置以及人员的工位,在保证加工任务顺利完成 的同时节约场地。 (7)生产均衡原则 (8)安全性原则
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8.2 生产线设备布局设计
➢ 设备布局的设计方法 目前车间布局的方法主要有系统布置设计方法、布 局集成设计方法以及计算机辅助设施布置设计方法
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8.2 生产线设备布局设计
(7)布置设计的寻优 根据现有设施空间的实际制约和各种修正条件,
对各部门的位置、形状进行调整,最终形成几个可 行和初步优化的布置方案。
(8)布置的评价 对以上阶段初步筛选的各备选方案进行技术经济
分析和综合评价,从定性和定量的结合,综合主观 和客观两个方面,确定每个方案的“价值”,进行 设施布置的评价和选择。
把现在需要的面积转化为将来布置方案中提出的必要面积,一般用 来确定辅助区和存储区的面积
应用模拟或设备模型进行布置并确定面积,主要用于总体布置
采用某种工业标准来确定面积
以单位人员和产品为基础来预测、复核设施总面积,主要用于设施 规划
(6)面积相关图解 根据己经确定的物流及作业单位相互关系,以及 确定的面积,就可以利用面积相关图进行图解,即 把每个作业单位按面积用适当的形状和比例在图上 进行配置。
机械加工生产线由加工装置、工艺装置⑥、数据输管送理 装 置、辅助装置和控制系统组成。
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8.1 机械加工生产线概述 由于不同工件的加工工艺复杂程序不同,机械加工
生产线的结构及复杂程度也常常有很大差别。
1、2、3-组合机床; 4-工件输送带; 5-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;
❖ 系统布置设计方法 系统布置设计方法是一种条理性很强、物流分析
与作业单位关系密切程度分析相结合的,以求得合 理布置的技术。
设施系统布置首先是调查研究、收集资料,其次 是分析有关资料的相互关系,在综合调研的基础上 设计方案,最后对若干方案进行选择并组织实施。
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8.2 生产线设备布局设计
(1)原始数据准备 P、Q、R、S、T是布局 设计中大多数计算的基础 是解决布置问题的基本要 素。
7)液压、电气等控制系统的设计
8)编制生产线的使用说明书及维修注意事项等
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8.2 生产线设备布局设计 ➢ 设备布局的任务
设备布局的主要任务就是根据产品和生产纲领要
求,在指定的车间有效空间内,将设备及生产相关
的设施进行合理的布置、优化、仿真,以满足生产
出合格来自百度文库品的车间布局结构。
(1)分析产品工艺
(2)确定车间生产模式 (3)进行方案设计
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