第七章 机械加工生产线总体设计.ppt

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1、第七章 机械加工生产线总体设计,第一节 概述,退出,第七章 机械加工生产线总体设计,第七章 机械加工生产线总体设计,返回主页,第一节 概述,第二节 生产线工艺方案设计,第三节 生产线专用机床的总体设计,第四节 机械加工生产线的总体布局设计,第五节 柔性制造系统,上一页,下一页,第七章 机械加工生产线总体设计,7.1 概述,一、机械加工生产线及其基本组成,二、机械加工生产线的类型,三、机械加工生产线总体设计应考虑的 主要因素,上一页,下一页,退出,返回主页,四、机械加工生产线总体 设计的内容及步骤,返回本章,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.1.1 机械加工生

2、产线及其基本组成,机械加工生产线：以机床为主要设备，配以相应的输送装置与辅助装置，按工件的加工工艺顺序排列而成的生产作业线。 机械加工生产线由加工装备、工艺装备、传送装备、辅助装备和控制系统组成。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.1.2 机械加工生产线的类型,机械加工生产线的结构及复杂程度主要取决于工件的生产 类型和工件的加工要求。 1、单一产品固定节拍生产线 （1）生产线由自动化程度较高的、高效专用的加工 装备、工艺装备、输送装备和辅助装备组成，制造 单一品种的产品，生产效率高、产品质量稳定，属 大量生产类型。 （2）生产线所有设备的工作节拍等于或成倍于

3、生产 线的生产节拍。 （3）生产线的制造装备按产品的工艺流程布局，工件 沿固定的路线，采用自动化的物流输送装置。 （4）工序间不必储存供周转用的半成品，设备必须充 分可靠。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.1.2 机械加工生产线的类型,2、单一产品非固定节拍生产线 （1）生产线由专用制造装备组成，产品是大量生产类 型，投资强度少于第一类生产线。 （2）缩短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。 （3）生产线上各设备的工作周期不一样。 （4）各设备的工作节拍不一样，需要储料装置。 （5）生产线各设备间工件的传输没有固定的节拍。,第七章 机械加工生产线总体设计

4、,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.1.2 机械加工生产线的类型,3、成组产品可调整生产线 （1）生产线由可调整的专用制造设备组成，有 一定的生产效率和自动化程度。 （2）缩短工件在工序间的搬运路线，减少辅助 时间。 （3）各装备的生产节拍是不一样的。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.1.2 机械加工生产线的类型,4、柔性制造生产线 （1）由柔性加工设备、物料输送装置、计算机 控制系统组成。 （2）设备数量少，工序高度集中。 （3）混流加工。 （4）工件流动路线不确定。 （5）工序间应有在制品的储存。 （6）物料输送装置柔性大。,第七章 机械加工生产线

5、总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.1.3 机械加工生产线总体设计应考虑的主要因素,1、工件的几何形状，总体特征、材质、毛 坯状况及工艺要求 2、生产纲领 3、使用条件 4、装备制造厂的制造能力,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,进入下一节,7.1.4 机械加工生产线总体设计的内容及步骤,1、生产线工艺方案的制订 2、全线自动化方案的拟订 3、生产线通用装备的选型和提出专用机床的设 计任务书 4、生产线物流传送装备的选型和提出专用物流 传送装备的设计任务书 5、生产线辅助装备的选型和提出专用辅助设备 的设计任务书 6、生产线总体布局设计，绘制生产线的总联系

6、尺寸图 7、绘制生产线周期表,第七章 机械加工生产线总体设计,7.2 生产线工艺方案设计,一、生产线工艺方案的制订,二、生产节拍的平衡和生产线的分段,三、机床设备的选型,上一页,下一页,退出,返回主页,四、生产线的技术经济 性能评价,返回本章,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,1、分析被加工工件的要求以及生产线建设的现场 条件 毛坯、工艺、发展、空间、动力（电、气、油 ）、经验 2、生产类型的确定（工业企业生产专业化的分类） 生产类型分为大量生产、成批生产和单件生产。 其中成批生产又分为大批量生产、中批量生产和 小批量生产。 生

7、产类型取决于产品的年生产纲领、加工周期。 3、确定毛坯类型 铸件、锻件、型材,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,4、工件传送方式的确定 首先确定工件在生产线上是采取直接传 送还是随行夹具传送。 工件有足够大的支承面、两侧的导向面 和供传送带棘爪用的推拉面采用直接传 送的方式，否则需要采用随行夹具传送 ，甚至加辅助支承。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,5、工件定位基面选择 （1）尽量采用统一的定位基面，以利于保证加工 精度，简化生产线的结构； （2）第一道工序的

8、定位基面选最重要的平面，再 加工，保证这一平面加工余量均匀； （3）一面两销定位时，圆柱销常放在工件移动方 向前端； （4）为防止定位销孔磨损严重，造成误差，可采 用两套定位孔或采用较深定位孔； （5）采用两个互相垂直平面及一个定位销定位时， 定位销应为菱形。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,6、工件传送基面的选择 （1）箱体类工件传送基面的选择 箱体类工件传递方式有直接传送和间 接传送两种。 （2）回转体类工件传送基面的选择 （3）盘、环类工件和外形不规则工件传送 基面的选择,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,

9、返回主页,未完待续,7.2.1 生产线工艺方案的制订,7、确定各表面的加工工艺 取决于工件材料、各加工面的尺寸、加工精度和表 面粗糙度要求、加工部位的结构特征、生产类型等。 （1）大平面加工：精度/表面粗糙度 铣、粗铣精铣、粗铣半精铣精铣 （2）孔加工：实体加工：钻扩铰 毛坯有预孔（D1630） 铰尺寸精度高，位置精度、直线度校正低； 精镗位置精度、直线度高。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,7、确定各表面的加工工艺 （3）深孔加工： 难点排屑、刀具冷却、轴线易歪斜。 定期推出/阶梯孔/中空钻头/工件回转/ 断屑槽 （4）螺纹

10、加工： 普通：钻底孔倒角攻螺纹 高精度：钻孔扩至底孔直径倒角攻螺纹,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,8、选择合理的切削用量 （1)生产线刀具寿命的选择原则 较多考虑的原则是换刀不占用或少占用上班时间。 （2）加工时间长、影响生产线生产节拍的工序，尽量 采用较大的切削用量，以缩短加工时间。 （3）注意刀具的转速，确定合理的切削速度和进给量 ，使刀具具有大致相同的寿命。 （4）考虑刀具各部分强度、寿命及其工作要求。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,9、划分加工阶段

11、 粗加工半精加工精加工 好处：（1）减少热变形，内应力变形的影响； （2）避免粗加工振动对精加工影响； （3）精加工设备精度持久保持。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,10、确定工序集中和分散程度 （1）切削用量、夹紧力、夹具结构、润滑要求差别 较大的工序，不宜集中完成； （2）相互间位置精度要求高的表面的精加工易集中 完成； （3）注意工件的刚性； （4）合理安排粗、精加工工序； （5）保证机床调整，使用方便，工作可靠。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.1 生产线工艺方案的制订,11

12、、安排工序顺序（原则） （1）粗精加工分开，重要表面，要拉远； （2）易出废品的粗加工工序，应放在最前面或放在线外加 工； （3）精度高、不易稳定达到要求的表面，放在线外加工； （4）尽可能减少机床台数； （5）位置精度要求高的表面尽可能在一个工位上加工； （6）同轴度、平行度要求高的孔系，精加工从同侧进行； （7）减少转位装置； （8）易断刀具工序放在精加工之前； （9）通常螺纹工序放在最后。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,未完待续,7.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段,1、生产节拍的平衡 生产线的生产节拍计算式： 其中，T为一年基本工时，一般规定，一班制为

13、2360h/年，两班制为4650h/年； 为复杂系数，一 般取0.650.85；N为生产线加工工件的年生产纲领（ 件数/年）； 式中，q为产品的年产量（台/年）；n为每台产品所 需生产线加工的工件数量（件/台）； 为备品率； 为废品率。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段,1、生产节拍的平衡 实现节拍平衡应采取的措施: （1）采用新的工艺方法，提高工序节拍； （2）增加顺序加工工位； （3）实现多件并行加工，提高单件的工序节拍。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.2 生产节拍的平衡和

14、生产线的分段,2、生产线的分段 生产线属于以下情况往往需要分段： （1）进行转位和翻转时，分段独立传送； （2）为平衡生产线的生产节拍，对限制性工序采用“ 增加同时加工的工位数”时，单独组成工段； （3）当生产线的工位数多时，一般要分段; （4）当工件加工精度要求较高时，减少工件热变形 和内应力对后续工序的影响。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.3 机床设备的选型,所选机床设备应与工件外形尺寸、质量、精度要求和生产类型相适应。 取决于技术经济论证。 通常： 大量生产条件下组合机床； 生产批量不大而品种繁多选柔性加工机床。,第七章 机械加工生产线总体设计

15、,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.4 生产线的技术经济性能评价,生产线的工作可靠性、生产率和经济效益 是设计和建造生产线时首先应该考虑和要 协调解决的问题，也是评价生产线优劣的 主要指标。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.4 生产线的技术经济性能评价,1、生产线的工作可靠性 在给定的生产纲领所决定的规模下，在生产线规 定的全部使用期限内，连续生产合格产品的工作 能力。 提高可靠性和效率的措施： （1）提高寻找故障和排除故障的速度。 （2）重要工位并联排列，易出故障的器件并联连 接。 （3）加强管理，减少生产线停机时间。,第七章 机械加工生产线

16、总体设计,退出,返回本节,返回主页,未完待续,7.2.4 生产线的技术经济性能评价,2、生产线的生产率 （1）生产线生产率的分析 生产线在正常运行并处于连续加工时，生产 一个工件的工作循环时间就是生产节拍。 由生产线工作循环时间所决定的生产率称为 生产线的循环生产率。 停顿原因：调整和更换刀具或工具；生产线 组成的器件、设备、装置和仪器仪表等的故 障；组织管理不善；生产出的工件不符合技 术要求；多品种生产线上，更换加工对象的 调整。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.2.4 生产线的技术经济性能评价,2、生产线的生产率 （2）生产线生产率和可靠性的关系 随机

17、性 取决于生产线的工作循环周期，故障强度， 发现和排除故障的持续时间。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,进入下一节,7.2.4 生产线的技术经济性能评价,3、生产线的经济效益分析 经济效益的分析和比较的基本原则是将几个不同 技术方案的有关经济指标加以比较。 一般进行比较性的计算： （1）产品年生产成本比较法 （2）产品单件成本比较法,第七章 机械加工生产线总体设计,7.3 生产线专用机床的总体设计,一、概述,二、被加工零件工序图,上一页,下一页,退出,返回主页,返回本章,三、加工示意图,第七章 机械加工生产线总体设计,7.3 生产线专用机床的总体设计,四、动力部件的选

18、择,五、机床总联系尺寸图,上一页,下一页,退出,返回主页,返回本章,六、生产率计算卡的编制,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,未完待续,7.3.1 概述,加工设备：通用机床、数控机床、专用机床。 通用、数控机床都有定型产品，专用机床则没有，需要根据所加工零件的工艺要求专门设计。 工艺装备：通用的自动机床和半自动机床 经自动化改造的通用机床 专用机床,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.3.2 组合机床的组成、特点及配置形式,（一）组合机床的组成、特点 组合机床是采用模块化原理设计的专用机床，将机床分为若干个大部件，各部件按 系列化原则设

19、计出一系列通用部件。 1、定义： 2、组成： 3、特点,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.3.2 被加工零件工序图,2、工件工序图表达的内容 （1）加工零件是毛坯，需标明毛坯种类、精度和 加工余量；如为半成品，应标明已加工部位、尺 寸和已达到的技术要求。 （2）定位基准、辅助支承和夹紧部位及方向，以 及它们与主要加工部位之间的尺寸和精度；以进 行夹具设计。 （3）零件的加工部位、尺寸和精度、表面粗糙度 、位置尺寸和技术要求。 （4）被加工零件的名称及编号、材料、硬度、质 量等。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（一） 被加工

20、零件工序图,3、被加工零件工序图的绘制 （4）注明被加工零件的名称、编号、材料 、硬度、质量、被加工部位的加工余 量。 （5）绘制工序图，按全线或工段绘制，并 表示出与传送设备有关的图形，尺寸 及精度要求。 （6）必要的文字说明。 例：图7-10为汽车变速箱体，加工表面包括两个端面以及端面上所有孔；定位采用底面和底面上的两个定位销孔。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（二） 加工示意图,1、加工示意图的作用 加工示意图是根据生产率要求和工序图要求而 拟定的机床工艺方案，是刀具、辅具的示意图 ，是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱 等部件设计的重要依据，是机床

21、布局和机床性 能的原始要求，是机床试车前对刀和调整的技 术资料。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（二）加工示意图,2、加工示意图表示的内容 （1）加工部位结构尺寸、精度及分布情况； （2）刀具、刀杆及其与主轴的联接结构； （3）导向结构以及大镗杆的托架结构； （4）上述各类结构的联系尺寸、配合尺寸及必要的配合 精度； （5）切削用量； （6）工作循环及工作行程； （7）多工位机床的工位区别以及逐个工位的上述内容； （8）工件名称、材料、加工余量、切削液以及是否需要 让刀等； （9）工件加工部位向视图，并在向视图上编出孔号。,第七章 机械加工生产线总体设计,退

22、出,返回本节,返回主页,未完待续,（二） 加工示意图,3、加工示意图的绘制方法 图7-11 多轴箱的主轴结构：钻头、接杆和主轴。 （1）按比例绘制工件的外形及加工部位展开图。 （2）根据工件加工要求及选定的加工方法确定刀具、导向套或托架的形式、位置及尺寸，选择主轴和刀杆。 （3）同一工位、同一加工面，加工相同结构、尺寸和精度加工表面的主轴结构是相同的，画一根即可。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（二）加工示意图,3、加工示意图的绘制方法 （4）对一些标准的通用结构，可以不画剖视。 （5)标注必要的尺寸。 （6）确定动力部件的工作循环。 （7）工作行程长度的确

23、定。 （8）最后在加工示意图上标注必要的说明。 例：图7-12,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（二）加工示意图,动力部件应根据具体加工零件的加工工艺、机床配置形式、使用条件等因素考虑，主要是动力箱和动力滑台的选择。 应考虑以下问题： （1）切削功率 （2）进给力 （3）进给速度 （4）行程 （5）动力滑台的导轨形式（“矩-矩”和“矩-山”型）,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（三） 机床总联系尺寸图,1、机床总联系尺寸图的作用 表明了机床的形式和布局，规定各部件的轮 廓尺寸及相互间的装配关系和运动关系，是 开展各部件设计的依

24、据。 2、机床总联系尺寸图表示的内容 （1）机床的布局形式 （2）通用部件的型号和规格 （3）主要专用部件的轮廓尺寸 （4）工件几个部件的主要联系尺寸及运动尺寸 （5）电动机功率,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（三） 机床总联系尺寸图,3、机床总联系尺寸图中主要联系尺寸的确定 （1）装料高度尺寸的确定 （2）夹具轮廓尺寸的确定 （3）中间底座尺寸的确定 （4）主轴箱轮廓尺寸的确定,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（三） 机床总联系尺寸图,4、机床总联系尺寸图的绘制方法与步骤 图7-16 （1）纵向和高度方向尺寸基准线的确定

25、（2）纵向尺寸的确定 （3）确定高度方向尺寸 （4）画左视图 （5）表示运动部件的终点和原始状态以及运动过 程中的情况 （6）标注 （7）画出各运动部件的工作循环图,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,（四） 生产率计算卡的编制,1、生产率计算卡的作用 生产率计算卡是反映机床工作循环过程 及每一过程所用时间，切削过程所选择 的切削用量，机床生产率和负荷率，同 时反应所设计机床的自动化程度。通过 生产率计算卡的编制，可以分析所制定 的机床方案是否能满足生产要求及使用 是否合理。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,未完待续,（四） 生产率计算卡

26、的编制,2、生产率和负荷率的计算方法 （1）单件作业时间T作 单件作业时间T作（min）是指机床加工一个工 件所消耗的机动时间与辅助时间之和： T作T机T辅（min） T机L1/vf1 L1工作进给行程 vf1工作进给速度 T辅=t1+t2+t3+t4 t1空行程时间（快进快退） t2死挡铁停留时间（主轴10转） t3工作台转位时间（0.1min） t4装卸工件时间（0.51.5min） 对多动力头机床： 选T机T辅时间最长的动力头作为计算基础,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,进入下一节,（四）生产率计算卡的编制,2、生产率和负荷率的计算方法 （2）机床理想生产率Q0

27、与实际生产率Q1 Q060/ T作 (件/小时) Q1N/K N年生产纲领 K全年有效工作时间 K=8（36552211）h=2000h 机床负荷率= Q1/ Q0 若Q01 必须修改机床设计方案，提高生产率或采用多 台机床并行工作。 （3）生产率计算卡的一般格式（见表7-1）,第七章 机械加工生产线总体设计,7.4 机械加工生产线的总体布局设计,一、生产线的工件传送装备,二、生产线总体布局形式,三、生产线总体联系尺寸图,上一页,下一页,退出,返回主页,四、机械加工生产线其它 装备的选择与配置,返回本章,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.4.1 生产线的工件

28、传送装置,机械加工生产线总体布局是指组成生产线的机床、辅助装备以及联结这些装备的工件传送装备的布置形式和联接方式。 工件传送装备是将被加工工件从一个工位传送到下一个工位。生产线的总体布局和结构形式往往取决于工件的输送方式。 1、工件传送装备应满足的基本要求 （1）结构简单、工作可靠、便于布置 （2）传输速度高 （3）工作精度要满足定位要求 （4）保持工件预定的方位 （5）与生产线的总体布局和结构形式相适应,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.4.1 生产线的工件传送装置,2、常用工件传送装备的类型、特点及应用范围 （1）送料槽和送料道：工件自重传送和强制传送。

29、 （2）步伐式传送装备：可以采用机械、气压或液压 驱动。常见的有棘爪步伐式（图7-17 ）、回转步伐式 （图7-18）及抬起步伐式。 （3）转位装备：要求转位时间短，转位精度高，工 件送入转位装置和从转位装置送出的方位应分别与 上、下工段工件的传送方位一致。 图7-19 绕垂直轴回转的转位台,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.4.2 生产线总体布局形式,由生产类型、工件结构形式、工件传送方式、车间条件、工艺过程和生产纲领等因素决定。 1、直接传送方式 直线通过式（图7-20） 折线通过式（图7-21、22） 并联支线形（图7-23） 框形（图7-24） 非通

30、过式（图7-25） 2、带随行夹具方式（图7-26） 将工件安装在随行夹具上，传送线将随行夹具依次 传送到各工位。 返回方式：水平返回、上方返回和下方返回。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.4.2 生产线总体布局形式,3、悬挂传送方式 （图7-27） 主要适用外形复杂及没有合适传送基准的工件及轴 类零件，且只是尺寸较小、形状复杂的工件。 特点：结构简单，适用于生产节拍较长的生产线。 4、生产线的连接方式 （图7-28） （1）刚性联接传送装置将生产线联成一个整体，用 同一节奏把工件从一个工位传到另一个工位。 （2）柔性联接没有储料装置的生产线。,第七章 机

31、械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.4.3 生产线总体联系尺寸图,需要确定的尺寸： （1）机床间距 L=（n+1）t （2）传送步距t的确定（图7-29） t=A+l4+l3 （3）装料高度的确定 （4）转位台联系尺寸的确定（图7-30） 用来改变工件的加工表面。 当步距较大时： 当步距较小时： （5）传送带驱动装置联系尺寸 （图7-31） （6）生产线内各装备之间距离尺寸的确定（图7-32）,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,进入下一节,7.4.4 机械加工生产线其它装备的选择与配置,1、传送带驱动装置的布置 2、小螺纹孔加工检查装置 3、精加

32、工工序的自动检测装置 4、装卸工位控制机构 5、毛坯检查装置 6、液压站、电器柜及管路布置 7、桥梯、操纵台和工具台的布置,第七章 机械加工生产线总体设计,7.5 柔性制造系统,一、概述,二、柔性制造系统的规划,上一页,下一页,退出,返回主页,返回本章,三、FMS总体设计,第七章 机械加工生产线总体设计,7.5 柔性制造系统,四、FMS各独立工位及其配置原则,五、FMS的物料储运系统及其配置,上一页,下一页,退出,返回主页,返回本章,六、柔性制造系统实例,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.1 概述,1、FMS的概念 柔性制造系统（FMS）是一个以网络为基

33、础、 面向车间的开放式集成制造系统，是实现 CIMS的基础，它具有CAD、数控编程、分布式 数控、工夹具管理、数据采集和质量管理等 功能，它能根据制造任务和生产环境的变化 迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生 产。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.1 概述,2、FMS的组成 （图7-33） （1）加工子系统加工装备、辅助装备、工艺装备。 （2）物流子系统物料储存、传送和搬运。物料指工 件和刀具。 典型的物流过程：工件流，刀具流。 （3）控制子系统过程控制、过程监视。 上述为三种基本组成，还包括FMS的管理、操作与调 整维护及编程等工作。,第七章 机械

34、加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.1 概述,4、柔性制造系统的类型 根据所含机床的数量、机床结构的不同，可将柔性制 造系统分为柔性制造装置（FMU）、柔性加工单元（ FMC）、柔性制造系统（FMS）、柔性生产线（FPL）： （1）柔性制造装置是以一台加工中心为主的系统。 （2）柔性加工单元有多种配置形式，至少有一台加工 中心、托盘库、自动托盘交换站和刀具交换装置。 （3）柔性制造系统是通过一个自动化传输系统和计算 机控制系统，把FMC、数控加工装备、检测装备等各单 元联接起来，完成不同品种与规格的自动传输和加工。 （4）柔性加工生产线与传统生产线不同。,第七章 机械

35、加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.2 柔性制造系统的规划,1、规划的系统方法 系统的规划，首先应明确包含哪些内容、 要达到的目标。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.2 柔性制造系统的规划,2、柔性制造系统的基本参数 （1）柔性制造系统的规摸 （2）柔性制造系统的运行时间 （3）工件的类型 （4）工件的尺寸范围,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.2 柔性制造系统的规划,3、机床的选择与配置 （1）FMS对机床的要求工序集中、高柔性、高生 产率和易控制性。 （2）选择机床的原则 机床种类和

36、数量的确定 （3）FMS的机床配置形式 4、确定加工过程的自动化程度,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.2 柔性制造系统的规划,5、确定物流系统的自动化程度 （1）物流系统和机床应有相同的或相近的自动化 水平。 （2）机床现有的灵活性不应被物流系统所削弱。 （3）加工能力不应由于物流系统而降低。 （4）物流路线应尽可能短。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.3 FMS总体设计,1、FMS总体设计应考虑的问题 （1）柔性制造系统的柔性 （2）柔性制造系统的利用率 （3）柔性制造系统切削参数 （4）精度 （5）柔性制造

37、系统的工艺流程 （6）其它工序的安排,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,未完待续,7.5.3 FMS总体设计,2、总体设计程序 （1）估计选定工件的加工工作量 选定在FMS上拟加工的工件品种和产量； 为选定工件设计装夹方法，尽量减少装夹次数； 制定每种工件的详细工艺流程； 确定适当的切削参数； 计算工件加工周期及刀具利用率； 估计几种装备的总体方案。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.3 FMS总体设计,2、总体设计程序 （2）设计几种装备的总体方案 选择每台机床具体厂家的型号； 估算达到生产目标所必需的最少主轴数或机床 的台数；

38、 修正机床数量； 增添物料传送系统、清洗工位和其它非机械加 工装备； 装备和物料系统的总体布局； 从多种备选的总体设计方案中优选最佳方案。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.3 FMS总体设计,3、FMS总体平面布局的形式 （1）基于装备之间关系的平面布局 随机布局、功能布局、模块布局和单元布局。 （2）基于物料传送路径的平面布局 直线形布局、环形布局、网络形等。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.4 FMS各独立工位及其配置原则,工位的设置与柔性制造系统的规模、类型与功能需求有关。 1、机械加工工位 对工件进行切

39、削加工的地点，一般泛指机床。 加工中心的精度包括工作台和主轴移动 的直线度、定位精度、重复精度以及主 轴回转精度等。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.4 FMS各独立工位及其配置原则,2、装卸工位 在托盘上装卸夹具和工件的地点，它是工件进入、 退出FMS的界面。 3、检测工位 对完工或部分完工的工件进行测量或检验的地点。 4、清洗工位 对托盘进行自动冲洗和清除滞留在其上的切屑的地 点。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.5 FMS的物料储运系统及其配置,FMS的物料是指工件（含托盘和夹具）和刀具（含刀具柄部）。

40、1、工件搬运系统 工件经工件装卸站进入或退出系统以及在系统内 的传送过程。 2、托盘 安装夹具及工件的底板，由自动引导小车将它运 送到指定工位或托盘缓冲站。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,未完待续,7.5.5 FMS的物料储运系统及其配置,3、FMS的夹具设计原则 （1）夹具的每个定位面相对加工中心的坐 标原点都应有高的尺寸精度； （2）应能在短时间内重组成适合被加工零 件所需的夹具； （3）零件数要少，零件强度、刚度要高； （4）夹压方法方便、合理，有能将工件托 起一定高度的装置；,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.5 FM

41、S的物料储运系统及其配置,3、FMS的夹具设计原则 （5）尽可能便于工序集中，提高加工精度； （6）夹具设计时防止与机床发生空间干涉； （7）切屑能顺利地从夹具和托盘上被切削液冲 走； （8）尽可能在一个夹具上装夹多个或多种工件， 提高机床利用率和减少夹具种类。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.5 FMS的物料储运系统及其配置,4、刀具搬运系统 刀具经刀具进出站进入或退出系统以及在系统内的运 输过程。 5、托盘缓冲站 FMS系统内工件暂存地点。 6、中央刀库 FMS系统内刀具的存放点，是独立于机床的公共刀库。 7、立体仓库 毛坯、半成品和成品零件的存放地点。,第七章 机械加工生产线总体设计,退出,返回本节,返回主页,下一页,7.5.6 柔性制造系统实例,1、实例1 该系统可以昼夜不停地在8台机床上加工40 多种不同的箱体类灰铸铁零件。 2、实例2 这是一个典型的柔性制造系统，由加工中心 、自动引导小车、立体仓库、堆垛机、交换 站、监测和清洗装备以及压装设备组成。,