第3章物料供输自动化

机电工程学院第三章物流供输自动化地位：物流系统是机械制造系统的重要组成部分之一作用：将制造系统中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夹具等）及时地输送到有关设备或仓储设施处。意义：现代物流系统是在全面信息集成和高度自动化环境下,以制造工艺过程的知识为依据,高效、合理地利用全部储运装置将物料准时、准确和保质地运送到位。可提高生产率，降低成本，提高效益。机电工程学院第一节概述产品在制造过程中的时间及费用分配：机床作业时间仅占5%工件处于等待和传输状态的时间占95%物料传输与存储费用占整个产品加工费用的30%-40%对物流系统的优化有助于提高生产率、降低成本、提高效益。机电工程学院一、物流系统及其功用物流是物料的流动过程。物流按其物料性质不同，可分为工件流、工具流和配套流三种。在自动化制造系统中，物流系统是指工件流、工具流和配套流的移动与存储，它主要完成物料的存储、输送、装卸、管理等功能。机电工程学院二、物流系统的组成及分类1)单机自动供料装置完成单机自动上下料任务，由储料器、隔料器、上料器、输料槽、定向定位装置等组成。2)自动线输送系统完成自动线上物料输送任务，由各种连续输送机、通用悬挂小车、有轨导向小车及随行夹具返回装置等组成。3)FMS物流系统完成FMS物料的传输，由自动导向小车、积放式悬挂小车、积放式有轨导向小车、搬运机器人、自动化仓库等组成。机电工程学院图3-1物流供输系统的组成及分类机电工程学院三、物流系统应满足的要求1)可靠、无损伤和快速地物料流动；2)具有一定柔性，即灵活性、可变性和可重组性；3)实现“零库存”生产目标；4)采用计算机管理，提高效率，减少建设投资；5)具有可扩展性、人性化和智能化。机电工程学院第二节单机自动供料装置一、概述自动供料装置的组成：储料器、输料槽、定向定位装置和上料器工作过程：储料器储存一定数量的工件，根据加工设备的需求自动输出工件，经输料槽和定向定位装置传送到指定位置，再由上料器将工件送入加工位置。机电工程学院图3-2机床自动供料装置1—料仓2—隔料器3—上料器4—弹簧夹头5—上料杆6—推料杆7—出料槽8—弹簧9—自动停车装置机电工程学院对供料装置的基本要求：1）供料迅速，缩短辅助时间,提高生产率；2）供料装置结构简单，供料稳定可靠；3）供料时避免冲击，防止损伤工件；4）供料装置要有一定的适用范围，以适应不同类型、不同尺寸的工件要求；5）满足一些工件的特殊要求。机电工程学院车床机器人上下料示意图机电工程学院加工中心机器人上下料示意图机电工程学院回转摩擦盘式供料装置机电工程学院振动盘自动供料装置机电工程学院结构：一般设计成料仓式或料斗式。料仓式储料器需人工将工件按一定方向摆放在仓内，料斗式储料器只需将工件倒入料斗，由料斗自动完成定向。料仓或料斗一般储存小型工件，对于较大的工件可采用机械手或机器人来完成供料过程。储料器机电工程学院二、料仓1.料仓的结构形式自重式外力作用式2.拱形消除机构仓壁振动器搅拌器机电工程学院图3-3料仓的结构形式机电工程学院料仓式上料装置机电工程学院数控机床棒料送料器机电工程学院三、料斗具有定向机构：工件在料斗中自动完成定向。保证正常生产：应使料斗的平均供料率大于机床的生产率。机电工程学院图3-4往复推板式料斗1、平均供料率Q（件/min）滚动：Q=nLK/d;滑动：Q=nLK/l;式中：n——推板往复次数；L——推板工作部分长度；d——工件直径；l——工件长度，k——上料系数，见表3-1机电工程学院2.推板工作部分水平倾角（°）工件滚动时：α=7°—15°工件滑动时：α=20°—30°3.推板行程长度H（mm）对于l/d8的轴类工件：H=(3-4)l；对于l/d=8-12的轴类工件：H=(2-2.5)l；4.推板的宽度B（mm）推板位于料斗一侧：B=（8-10）l推板位于料斗中间：B=（12-15）l机电工程学院表3-1料斗结构与技术特性机电工程学院机电工程学院四、输料槽根据工件的输送方式（靠自重或强制输送）和工件形状，确定输料槽的结构形式。靠自重输送的自流式输料槽结构简单，但可靠性较差；半自流式或强制运动式输料槽可靠性高。机电工程学院表3-2输料槽主要类型机电工程学院表3-2输料槽主要类型（续）机电工程学院五、工件的二次定向机构有些外形复杂的工件，一次定向困难，因此需在料斗外的输料槽中进行二次定向。图3-5二次定向机构机电工程学院六、供料与隔料机构供料和隔料机构的功用是定时地把工件逐个输送到机床加工位置，为了简化机构，一般将供料与隔料机构设计成一体的。图3-6典型的供料与隔料机构a)往复式b)摆动式c)回转式d)连续式机电工程学院电磁振动料槽利用电磁振动使物料向前输送和定向；结构简单，供料速度快，适用范围广。图3-7直槽型振动料槽1—料槽2—弹簧片3—衔铁4—电磁铁5—基座机电工程学院表3-3电磁振动料斗的类型分类名称特点适用范围料槽型式直槽型单个电磁铁激振，料槽作往复振动主要用作料道螺旋型料槽装料器内外壁作垂直及扭转振动中、小型工件的上料激振方式电磁式用电磁铁激振用途最广机械式用偏心机构、凸轮机构激振，振动频率低，振幅大大型工件的上料振动特性单一振动正弦谐振应用最广复合振动垂直振动与扭转振动分离形状复杂工件的上料，供料率高机电工程学院七、机床自动供料典型装置举例图3-8螺纹机床自动供料装置1—摆杆2—挡铁3—螺钉4—碰杆5—隔料器6—齿轮7—摆轴8—活塞9—夹持器10—扭簧11—料道12—液压缸13—限位销14—弹簧15—微动开关机电工程学院八、板材料自动供料和送料装置1）供料装置功能：贮料、顶料、吸料、提料、移料和释料等过程：先将板料放入贮料架内,再由顶料机构把板料提供给吸料器或送料装置,2）送料装置将供料装置送来的板料传送到加工位置。机电工程学院图3-9双贮料式贮料与顶料装置1—贮料架2—挡杆3—液压缸4—吸料器机电工程学院图3-10电磁吸盘1—隔磁环2—铁心3—线圈机电工程学院图3-11气动式移料装置1—吸盘升降气缸2—移料气缸3—活塞杆机电工程学院图3-12斜刃夹持式送料装置1—斜楔2—滚轮3—固定斜刃座4—螺杆5—活动斜刃座6—手柄7—斜刃8—扭簧9—弹簧机电工程学院自动线是指按加工工艺排列的若干台加工设备及其辅助设备，并用自动输送系统联系起来的自动生产线。在自动线上，工件以一定的生产节拍，按工艺顺序自动地通过各个工作位置，完成预定的工艺过程。本节只对自动线的输送系统作简单介绍。第三节自动线输送系统机电工程学院分类带式输送系统链式输送系统步伐式传送带棍子输送系统悬挂输送系统有轨导向小车随行夹具返回装置机电工程学院一、带式输送系统带式输送系统是一种利用连续运动且具有挠性的输送带来输送物料的输送系统。结构组成：有输送带、驱动装置、传动滚筒、托辊、张紧装置等。结构形式：一种环形封闭形式;功能：输送和承载。机电工程学院传动原理：传动滚筒依靠摩擦力带动输送带运动，输送带全长靠许多托辊支承，并且由张紧装置拉紧。适用范围：主要输送散状物料，但也能输送单件质量不大的工件；主要用于远距离输送。机电工程学院图3-13带式输送系统1—上托辊2—工件3—输送带4—传动滚筒5—张紧轮6—下托辊7—电动机8—减速器9—传动链条机电工程学院1、输送带作用：是带式输送机的牵引构件及承载构件，用于输送物料和传递动力。材料：橡胶带、塑料带、绳芯带、钢网带输送带两端的接头形式：机械接头冷粘接头硫化接头强度（35%-40%）（70%）（85%-90%）输送带的宽度比成件物料的宽度要大50-100mm件货对输送带的比压应小于5kPa机电工程学院1.输送带橡胶带•强力型•普通型•轻型•井巷型•耐热型表3-4橡胶带主要品种品种带宽B/mm带芯强度[N·(cm·层)-1]工作环境温度/°C物料最高温度/°C普通型400500650800100012001400560-10~+4050耐热型400500650800100012001400560-10~+40120维尼伦芯6508001000120014001400-5~+4050机电工程学院2、滚筒及驱动装置：滚筒分类：传动滚筒及改向滚筒传动滚筒的作用：是将驱动装置的动力，通过摩擦力传递给输送带的部件。传动滚筒的结构形式：钢板焊接结构和铸焊结构。传动滚筒表面：有光面（金属）和胶面两种形式，胶面的作用是增大传动滚筒与输送带之间的摩擦力。机电工程学院改向滚筒的作用改变输送带的运行方向或增加输送带与传动滚筒间的围包角。增加围包角的作用增加输送带与滚筒间的接触面，使输送带与滚筒间不打滑。机电工程学院驱动装置：输送机的动力部分组成：电动机、联轴器、减速器及传动滚筒。驱动功率较小时（小于45KW）由电机、刚性联轴器、减速机等组成。驱动功率较大时，采用电机、液力耦合器、减速机等组成的驱动单元。电动滚筒：将电动机、减速器及传动滚筒做成一体。机电工程学院•电动滚筒图3-14油浸电动机摆线针轮传动电动滚筒1—接线盒2—支座3—端盖4—筒体5—电动机定子6—电动机转子7—轴8—针轮9—摆线轮机电工程学院1.托辊：作用：在远距离带式物料传送时，为防止物料重力和输送带自重造成的带下垂，而在输送带下安置托辊分类：承载托辊、空载托辊、调心托辊承载托辊：用于支撑承载侧的输送带和物料空载托辊：用于支撑空载载侧的输送带（回程）调心托辊：用于调整跑偏的输送带机电工程学院结构：由输送的物料种类决定（平托辊、V型托辊、槽型托辊、梳型托辊等）托辊的数量：由带长决定，输送大件成件物料时上托辊间距应小于成件物料在输送方向上的尺寸之半，而下托辊间距可取上托辊间距的2倍左右机电工程学院3.托辊图3-15常见的托辊结构型式a)平托辊b)V形托辊c)槽形托辊d)空载平托辊e)空载梳形托辊f)空载V形托辊g)挡辊式调心托辊h)挡辊式空载调心托辊i)挡辊式空载双辊调心托辊机电工程学院4.张紧装置作用：是使输送带具有足够的张紧力，保证输送带与传动滚筒之间不打滑，并限制输送带在各托辊间的垂度，使输送带正常运行。分类：螺旋张紧装置、重锤式张紧装置、车式张紧装置、固定绞车式张紧装置等几种形式。机电工程学院螺旋张紧装置车式重锤张紧装置重锤式张紧装置机电工程学院4.张紧装置图3-16张紧装置示意图机电工程学院二、链式输送系统链式输送机是以链条作为牵引和承载体输送物料。组成：链条、链轮、电动机、减速器、联轴器等工作原理：利用链条与链轮啮合传动进行输送。链条由驱动链轮牵引，链条下面有导轨，支承着链节上的套筒辊子。货物直接压在链条上或放在承载托板上，随着链条的运动而向前移动。机电工程学院机电工程学院图3-17链式输送系统1—电动机2—带3—链轮4—链条5—锥齿轮6—减速器机电工程学院图3-18输送链条a)弯片链b)套筒滚柱链c)焊接链d)可拆链e)履带链f)齿形链1.链条输送链条有套筒滚柱链、弯片链、叉形链、焊接链、可拆链、履带链、齿形链等结构形式。机电工程学院链式输送系统机电工程学院2.链轮链轮的基本参数、齿形及公差、齿槽形状、轴向齿廓、链轮公差等依据国家标准GB/T8350—2003《输送链、附件和链轮》设计。链轮齿数Z：太小－－链条运行平稳性变差，而且冲击、振动、噪声、磨损加大太大－－机构庞大,步距过大机电工程学院物料一般通过链条上的附件带动前进，附件可以采用链条上的零件扩展而成或是配置二级附件（托架、料斗、运载机构）套筒滚柱链的附件机电工程学院三、步伐式传送带步伐式输送装置是组合机床自动线上典型的工件输送装置。在加工箱体类零件的自动线以及带随行夹具的自动线中，使用非常普遍。功用：它能完成向前输送和向后退回的往复动作,实现工件单向输送。分类：有棘爪式、摆杆式等多种形式。机电工程学院1、棘爪式输送带当输送带向前运动时，棘爪就推动工件移动一个步距；当输送带回程时，棘爪被工件压下，于是绕销轴回转而将弹簧拉伸，并从工件下面滑过，待退出工件之后，棘爪又复抬起。1—输送带；2—挡销；3—销