第二章加工设备自动化

华南理工大学广州汽车学院第二章加工设备自动化华南理工大学广州汽车学院第二章加工设备自动化•加工设备自动化的方法及分类•设备自动化的控制方式•自动线华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院实现加工设备自动化的方法•专能的自动或半自动加工设备•通用加工设备的自动化改装•设计制造专用的自动化加工设备•采用数控加工设备华南理工大学广州汽车学院通用设备的自动化生产线改造精度和刚度减少投资可靠性当今我国的自动化制造问题华南理工大学广州汽车学院•机械加工设备是机械制造生产线的基本单元，缩短辅助时间是提高生产效率的重要途径生产率Q（件/min）工作循环时间tg（min）华南理工大学广州汽车学院单个工件的工作循环时间tggqrqrttttt切削时间空程时间华南理工大学广州汽车学院生产率Q（件/min）1/11/11/qqrrqrqtKQttttKtKt理想的工艺生产效率华南理工大学广州汽车学院机床生产曲线QKQ=Ktr1tr2tr30tr1tr2tr311/rqKQKtKt生产效率理想的工艺生产效率华南理工大学广州汽车学院切削时间和空程时间之间的制约成熟的生产工艺新工艺提高生产效率有限减少空程时间提高生产效率切削时间较长必须自动化自动化华南理工大学广州汽车学院自动化设备分类•全（半）自动单机•组合机床•自动线（TL）•数控机床（CNC)•柔性制造单元华南理工大学广州汽车学院自动控制的构成传递及转换机构执行机构指令存储装置指令控制装置自动化的控制方式华南理工大学广州汽车学院自动控制方式分散控制集中控制开环控制闭环控制程序控制数字控制计算机控制华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院电气控制电气控制系统工作循环的表示方法：工作循环图——主要用于表示组合机床单机的工作循环；工作循环表——用于表示动作复杂的自动线；功能流程图——是一种比前两种方式更为完善的，对单机和自动线都适用的表示方法；功能图是由一组顺序动作的“步进链”组成，链中每一个基本功能单元都表示一个独立功能。华南理工大学广州汽车学院自动循环——组合机床自动线的典型循环程序：工件定位夹紧各单机滑台向前快进、工进加工，同时输送带传送机构返回各滑台加工完成并分别退回原位拔出定位销松开工件输送带向前华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院加工自动线1、自动线的组成和类型：按工艺设备类型，分为通用机床、组合机床、专用机床和转子自动线四类。按加工设备的连接方式，分为刚性联接的自动线和柔性联接的自动线。按工件的输送方式，分为直接输送的自动线和带随行夹具的自动线。华南理工大学广州汽车学院图2-11所示是由三台组合机床组成的自动线，加工箱体零件。自动线中有转台9和鼓轮3，使工件转位以便进行多面加工。华南理工大学广州汽车学院1—控制台，2—组合机床，3—鼓轮，4—夹具，5—切屑输送装置，6—液压油泵站；7—组合机床，8—组合机床，9—转台，10—工件输送线，11—输送带传动装置图2-11加工箱体零件的组合机床自动线华南理工大学广州汽车学院自动线的组成自动生产线工艺装备系统工件传输系统控制系统检测系统辅助系统全线工作循环控制装置刀具、夹具等其他工艺装备机床工件传输装置储料装置故障寻检装置、工作循环监视装置信号装置精度检测加工面检测切屑清除装置清洗装置上下料装置和上下料机械手华南理工大学广州汽车学院2、自动线的总体设计1）分析对象产品2）自动线的生产节拍3）自动线总体工艺方案的拟定4）自动线的总体布局5）自动线周期表的绘制6）工件传输系统7）控制方式华南理工大学广州汽车学院自动线生产节拍的确定：60(1)pdtTQn式中d——全年有效工作日，d；t——每日有效工作时间，h/d；Q——该产品年生产数量，台；n——每台产品该零件的件数，件/台；α——备品率；β——废品率；η——自动线的利用率，一般为60％。华南理工大学广州汽车学院自动线总体工艺方案的拟定1）基准的选择基准：用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的那些点、线或面。华南理工大学广州汽车学院基准设计基准工艺基准定位基准测量基准装配基准粗基准精基准附加基准基准的分类华南理工大学广州汽车学院2）工艺流程的拟定第一阶段：选择每一个被加工面的加工方法；第二阶段：安排完成所有工序的先后次序；第三阶段：将工序按照机床和主轴箱编组，进而修订切削用量。华南理工大学广州汽车学院粗车IT10~13Ra10~80半精车IT8~11Ra2.5~12.5精车IT7~9Ra0.8~12.5粗磨IT8~9Ra1.25~10金刚石车IT5~6Ra0.01~1.25滚压IT6~7Ra0.16~1.25精磨IT6~7Ra0.16~1.25研磨IT5Ra0.008~0.32超精加工IT5Ra0.01~0.32砂带磨IT5~6Ra0.01~0.16精密磨削IT5Ra0.008~0.08抛光Ra0.008~1.25粗铣IT12~13Ra10~80半精铣IT8~11Ra2.5~12.5精铣IT8~9Ra2.5~12.5外圆表面的加工路线华南理工大学广州汽车学院孔的加工路线钻IT10~13Ra5~80粗镗IT12~13Ra5~20扩IT9~13Ra1.25~40铰IT6~9Ra0.32~10手铰IT5Ra0.08~1.25半精镗IT11~12Ra2.5~10粗拉IT9~10Ra1.25~5精拉IT7~9Ra0.16~0.63推IT6~8Ra0.08~1.25精镗IT7~9Ra0.63~5粗磨IT9~11Ra1.25~10精磨IT7~8Ra0.08~0.63珩磨IT5~6Ra0.04~1.25研磨IT5~6Ra0.008~0.63浮动镗IT6~8Ra0.01~1.25金刚镗IT5~7Ra0.16~1.25华南理工大学广州汽车学院平面的加工路线粗铣IT11~13Ra5~20半精铣IT8~11Ra2.5~10精铣IT6~8Ra0.63~5高速精铣IT6~7Ra0.16~1.25研磨IT5~6Ra0.008~0.63抛光Ra0.008~1.25粗磨IT8~10Ra1.25~10精磨IT6~8Ra0.16~1.25砂带磨IT5~6Ra0.01~0.32导轨磨IT6Ra0.16~1.25金刚石车IT6Ra0.02~1.25精密磨IT5~6Ra0.01~0.32粗车IT12~13Ra10~80半精车IT8~11Ra2.5~10精车IT6~8Ra1.25~5粗拉IT10~11Ra5~20精拉IT6~9Ra0.32~2.5粗刨IT11~13Ra5~20半精刨IT8~11Ra2.5~10精刨IT6~8Ra0.63~5刮研IT5~6Ra0.04~1.25宽刀精刨IT6Ra0.16~1.25华南理工大学广州汽车学院工序顺序的安排原则1)先加工基准面，再加工其它表面；2)先加工平面，后加工孔；3)先加工主要表面，后加工次要表面——保证位置度要求；4)先安排粗加工工序，后安排精加工工序；华南理工大学广州汽车学院热处理工序及表面处理工序的安排1）为改善切削性能的热处理工序应安排在切削加工之前。2）为消除内应力的热处理工序最好安排在粗加工之后。3）为改善材料的力学物理性质安排在半精加工之后。4）对于高精度精密零件在淬火后安排冷处理以稳定零件的尺寸。5）为提高零件表面性能的热处理工序、以装饰为目的热处理工序、表面处理工序一般都放在工艺过程的最后。华南理工大学广州汽车学院其他工序安排1）检查、检验工序：每个操作工人在操作过程中和操作结束以后都必须自检。2）切削加工之后，应安排去毛刺处理。3）工件在进入装配之前，一般都应安排清洗。4）去磁处理，并在去磁后进行清洗。华南理工大学广州汽车学院3）自动线切削用量的选择4）工序节拍的平衡平衡生产节拍，首先要按拟订的工艺流程，计算出每一工序的工作循环时间tg，平衡各工序的节拍，使实际的节拍与自动线生产纲领所要求的节拍相等或稍短一些，才能使自动线取得良好的经济效果。华南理工大学广州汽车学院gqrqrttttt切削时间空程时间华南理工大学广州汽车学院自动线的总体布局1、自动线总体布局的方式华南理工大学广州汽车学院工件直接输送时生产线的布局方式有：（1）直通式；（2）折线式；（3）旁通式工件装在随行夹具上输送时生产线的布局：（1）在水平面内返回（2）沿生产线的正上方返回（3）沿生产线的正下方返回（4）沿斜上方或斜下方返回华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院图2-22带并行支线的自动线布局1-机床2-合路机构3-回转台华南理工大学广州汽车学院图2-23带三个并行工位的串联机床自动线布局A、B-并行加工工位华南理工大学广州汽车学院图2-19自动线机床排列图华南理工大学广州汽车学院自动线的布局形式华南理工大学广州汽车学院自动线的布局形式华南理工大学广州汽车学院2、自动线的总体联系尺寸图的绘制机床间距离L及输送步距的确定为了方便工人出入和操作、维修设备，应保证相邻两台机床设备上运动部件的间距不小于600㎜，则机床间的距离为：L≥600+B（㎜）式中B——主轴箱宽度（㎜）输送步距的确定:一般通用的步距取350-1700mm华南理工大学广州汽车学院装料高度的确定选择装料高度，应考虑到自动线管理人员看管、调整和维修设备的方便。根据实践经验，装料高度以取800～1200㎜较为适宜。对于较大的工件，装料高度应取低一些，一般取为850㎜。考虑到中间床身排屑的可能性及结构刚性，最小不应小于800㎜。对于较小的工件，装料高度可适当增加，一般可选为1000～1100㎜。对于采用垂直下方返回随行夹具的自动线，装料高度还可适当增至1200㎜。绘制自动线立面布局图华南理工大学广州汽车学院87654321工位八工位七工位六工位五工位四工位三工位二工位一6112001200120012001200120012001500华南理工大学广州汽车学院自动线工作循环周期表的绘制1）自动线基本工艺时间和辅助时间的计算：基本工艺时间输送带向前时间动力滑头的快速行程时间华南理工大学广州汽车学院2）工作循环周期表的绘制工作循环周期表以自上而下排列的具有相同高度的矩形方块表示先后顺序的各机构运动，以方块的长短表示运动的时间。工作循环周期表应反映所有机构的移动情况。华南理工大学广州汽车学院华南理工大学广州汽车学院柔性自动线