自動化制造系統(tǒng)教師：謝楠第二章加工設(shè)備自動化

加工設(shè)備自動化是指在加工過程中所用的加工設(shè)備能夠高效、精密、可靠地自動進行加工，此外還應(yīng)能進一步集中工序和具有一定的柔性。自動化加工設(shè)備包括：自動化單機、剛性自動化生產(chǎn)線、剛性綜合自動化系統(tǒng)、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)。2023/2/32自動化制造系統(tǒng)第二章加工設(shè)備自動化第一節(jié)單機自動化第二節(jié)數(shù)控機床和加工中心第三節(jié)剛性自動化生產(chǎn)線第四節(jié)柔性制造單元第五節(jié)柔性制造系統(tǒng)2023/2/33自動化制造系統(tǒng)第二章第一節(jié)單機自動化實現(xiàn)單機自動化的方法（主要包括四種）采用通用自動機床或半自動機床實現(xiàn)單機自動化（適合加工回轉(zhuǎn)體零件）特點：適合大批量多品種生產(chǎn)。可通過生產(chǎn)需要更換部分零部件。http://www.smd.co.jp/ch/multi-spindle.htm2023/2/34自動化制造系統(tǒng)第一節(jié)單機自動化實現(xiàn)單機自動化的方法采用組合機床實現(xiàn)單機自動化特點：設(shè)計、制造周期短，投資省的優(yōu)點，特別適合箱體類和雜件類零件大批量自動化生產(chǎn)。一般采用通用化零、部件為基礎(chǔ)設(shè)計和制造的專用機床。第二章2023/2/35自動化制造系統(tǒng)第一節(jié)單機自動化實現(xiàn)單機自動化的方法采用專用機床實現(xiàn)單機自動化專用機床是為一種零件（一組類似零件）的某一個加工工序?qū)ｉT設(shè)計制造的自動化機床。特定：設(shè)計、制造時間較長、投資較大。必須要考慮：第二章1必須要大批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)定型。2加工工藝必須可靠、合理，應(yīng)先做工藝實驗。3必須的結(jié)構(gòu)實驗4必須做技術(shù)經(jīng)濟分析，只有分析結(jié)果表明效益明顯后，才能實施。2023/2/36自動化制造系統(tǒng)第一節(jié)單機自動化實現(xiàn)單機自動化的方法采用通用機床進行自動化改裝實現(xiàn)單機自動化通過對現(xiàn)有機床的局部改造實現(xiàn)單機自動化。特定：收到被改裝機床的限制。投資少，見效快。第二章2023/2/37自動化制造系統(tǒng)第一節(jié)單機自動化自動化機床的生產(chǎn)率分析當(dāng)自動化機床連續(xù)生產(chǎn)時，加工一個工件的時間是由切削時間和輔助時間組成的。第二章加工一個工件的時間（分）刀具對工件進行切削時間（分）空程輔助時間（分）一方面采用先進的加工方法、先進刀具和提高切削用量等減少加工時間；另一方面盡可能減少空程輔助時間（高的空程速度、減少工具循環(huán)的輔助時間、減少加緊裝卸測量的次數(shù)和時間等，重合某些輔助時間。）自動化大大降低了的時間！2023/2/38自動化制造系統(tǒng)第一節(jié)單機自動化加工循環(huán)自動化——工件的一個工序的加工過程中，機床刀具相對與工件的循環(huán)過程。第二章4刀架快速回程5自動停止1刀架橫向進刀2刀架縱向進給3刀架橫向退出車床的溜板箱由絲桿或光桿實現(xiàn)自動進給（2）。要解決問題：1、3、4的自動化?。?！2023/2/39自動化制造系統(tǒng)第一節(jié)單機自動化加工循環(huán)自動化快速回程的一種自動化方式第二章2023/2/310自動化制造系統(tǒng)第一節(jié)單機自動化加工循環(huán)自動化橫向進、退刀的自動化實現(xiàn)方式使橫向絲桿做少量軸向移動，帶動整個橫溜板作進退運動。（適合螺紋車床等）第二章2023/2/311自動化制造系統(tǒng)第一節(jié)單機自動化裝卸工件自動化——將工件自動安裝到機床上，以及加工完畢后自動從夾具中卸下工件。

分卷料、棒料和單件毛坯。單間毛坯上料主要包括料倉式和料斗倉。

第二章需要人工定時將一批原料按一定方向和位置，順序排列入料倉。適應(yīng)場合：外形較復(fù)雜，尺寸和質(zhì)量較大。將單個工件成批地任意倒入料斗，由料斗自動定向排列整齊。適應(yīng)場合：外形簡單、體積和質(zhì)量都比較小。2023/2/312自動化制造系統(tǒng)數(shù)控機床專用自動化單機、組合機床，以及由它們組合的加工自動線，可以得到高的加工效率，適用于大批量的零件加工。但是，對約占機械加工總量85％的單件及小批量零件的加工，不宜使用這類不易變更的“剛性”。數(shù)控機床加工的優(yōu)點:提高加工精度提高生產(chǎn)效率減輕了勞動強度，改善了勞動條件有利于生產(chǎn)管理有利于向高級計算機控制與管理方面發(fā)展2023/2/313自動化制造系統(tǒng)第二節(jié)數(shù)控機床和加工中心數(shù)控機床——裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床就是數(shù)據(jù)機床。（綜合計算機技術(shù)、自動控制、精密測量、機床設(shè)計等多種技術(shù)）數(shù)控機床的組成第二章2023/2/314自動化制造系統(tǒng)第二節(jié)數(shù)控機床和加工中心加工中心——備有刀庫并能按預(yù)定程序自動更換刀具，對工件進行多工序加工的高效數(shù)控機床。第二章特點：增加了自動換刀裝置，使工件一次裝夾后，可自動連續(xù)的完成工件表面多工步加工，工序高度集中；有自動分度回轉(zhuǎn)工作臺或主軸箱可自動轉(zhuǎn)角度，從而使一次裝夾后，自動完成多個表面或角度的多工序加工；能改變主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡等；如果有交換臺，還能節(jié)約裝卸工件的時間；高投入；在適當(dāng)?shù)臈l件下才能發(fā)揮最佳效益。2023/2/315自動化制造系統(tǒng)第二節(jié)數(shù)控機床和加工中心加工中心的組成加工中心的分類

臥式加工中心、立式加工中心、立臥兩用加工中心第二章2023/2/316自動化制造系統(tǒng)加工中心適合的加工零件2023/2/317自動化制造系統(tǒng)第三節(jié)剛性自動化生產(chǎn)線自動線的特征較高的自動化程度統(tǒng)一的自動控制系統(tǒng)固定的生產(chǎn)節(jié)拍

在自動化的工作過程中，工件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，按照工藝順序自動地經(jīng)過各個工位，在不需要工人直接參與的情況下，自行完成預(yù)定的工藝過程，最后成為合乎設(shè)計要求的制品。第二章2023/2/318自動化制造系統(tǒng)第三節(jié)剛性自動化生產(chǎn)線自動線的組成（根據(jù)具體工藝要求、工藝過程、生產(chǎn)率要求和自動化程度）基本工藝設(shè)備質(zhì)量檢查裝置各種輔助設(shè)備控制系統(tǒng)第二章2023/2/319自動化制造系統(tǒng)2023/2/320自動化制造系統(tǒng)第三節(jié)剛性自動化生產(chǎn)線自動線的類型按所用工藝設(shè)備類型通用機床自動線主要采用通用機床改造、單軸或多軸自動機，適合盤、環(huán)、軸、套、齒輪等一些小零件。專用機床自動線主要采用專用機床為主，適合某一種（類）產(chǎn)品零件的某一個（組）工序，生產(chǎn)批量大。組合機床自動線采用組合機床連，適合鉆、擴、鉸、鏜、攻螺紋和銑削等工序，大批量生產(chǎn)。是目前最常見的自動線模式。按自動線中有無儲料裝置分類剛性連接的自動線無儲料裝置，按工序順序排列，工件由輸送裝置強制性地從一個工位移送到下一個工位。柔性連接的自動線設(shè)有必要的儲料裝置，將自動線分成若干段?？煽刂粕a(chǎn)節(jié)奏（故障、生產(chǎn)節(jié)拍相差大）。第二章2023/2/321自動化制造系統(tǒng)第三節(jié)剛性自動化生產(chǎn)線自動線的輔助設(shè)備工件輸送裝置——將加工工件從一個工位傳送到下一工位。自動線上的夾具——分固定夾具和隨行夾具。轉(zhuǎn)位裝置——工件需要翻轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)位以改變加工面，采用轉(zhuǎn)位裝置，有些轉(zhuǎn)位裝置在輸送或上料中完成。儲料裝置——保證工序間（工段間）具有一定的工件儲備量。排屑裝置——及時從加工的排除切屑，防止堵塞加工空間。第二章2023/2/322自動化制造系統(tǒng)第三節(jié)剛性自動化生產(chǎn)線自動線的控制系統(tǒng)

加工設(shè)備、輸送、排屑、儲料、轉(zhuǎn)位等設(shè)備配合并協(xié)調(diào)地工作。行程控制系統(tǒng)集中控制系統(tǒng)混合控制系統(tǒng)第二章2023/2/323自動化制造系統(tǒng)第四節(jié)柔性制造單元概述目的——解決產(chǎn)品多樣化、降低制造成本、縮短制造周期和及時生產(chǎn)的問題。FMS的出現(xiàn)解決了批量變化和產(chǎn)品變化之間的矛盾。組成——1～3臺數(shù)控加工設(shè)備、工業(yè)機器人、工件交換系統(tǒng)以及物料運輸存儲設(shè)備。FMC的組成形式——托盤交換式和工業(yè)機器人搬運式第二章2023/2/324自動化制造系統(tǒng)第四節(jié)柔性制造單元柔性制造單元的特點和應(yīng)用柔性自動化加工精度和效率高投資和占地面積?。‵MS比較）第二章加工對象、工藝過程、工序內(nèi)容的自動調(diào)整能力。數(shù)控機床加工，自動輸送、裝卸裝置。數(shù)控設(shè)備效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、精度高。設(shè)備少，投資小。但是生產(chǎn)產(chǎn)品的柔性較FMS弱。2023/2/325自動化制造系統(tǒng)第五節(jié)柔性制造系統(tǒng)是目前實際應(yīng)用于工業(yè)界最先進的一種制造系統(tǒng)！柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem,FMS）是在計算機統(tǒng)一控制下，由自動裝卸與輸送系統(tǒng)將若干臺數(shù)控機床或加工中心連接起來而構(gòu)成的一種適合多品種、中小批量生產(chǎn)的先進制造系統(tǒng)。第二章2023/2/326自動化制造系統(tǒng)第五節(jié)柔性制造系統(tǒng)第二章2023/2/327自動化制造系統(tǒng)第五節(jié)柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的組成第二章一般由兩臺以上數(shù)控機床、加工中心FMC以及輔助機構(gòu)。各設(shè)備在工件、刀具和控制三個方面具有接口。包括運送工件、刀具、夾具、切屑及冷卻潤滑液等加工過程中所需“物流”的搬運、存儲裝置和裝卸與交換裝置。實現(xiàn)FMS加工過程、物料流動過程的控制、協(xié)調(diào)、調(diào)度、檢測和管理的信息流系統(tǒng)。2023/2/328自動化制造系統(tǒng)第五節(jié)柔性制造系統(tǒng)FMS中“柔性”的體現(xiàn)和評價設(shè)備柔性工藝柔性運行柔性產(chǎn)品柔性批量柔性擴展柔性工序柔性加工設(shè)備具有適應(yīng)加工設(shè)備變化的能力。柔性大小取決于加工不同零件的調(diào)整時間。系統(tǒng)能夠以多種方法加工某一族工件的能力。可通過系統(tǒng)能同時加工零件的種類數(shù)衡量。系統(tǒng)處理故障并維持其持續(xù)生產(chǎn)的能力。通過系統(tǒng)發(fā)生故障時生產(chǎn)率下降程度或是否能繼續(xù)生產(chǎn)來衡量。系統(tǒng)能經(jīng)濟而迅速轉(zhuǎn)向生產(chǎn)新產(chǎn)品的能力。通過系統(tǒng)加工一族工件轉(zhuǎn)向另一族工件需要的時間。系統(tǒng)運行在不同批量下系統(tǒng)運行都有經(jīng)濟效益的能力，通過系統(tǒng)保證有經(jīng)濟效益的最小批量來衡量。系統(tǒng)能根據(jù)需要通過模塊進行組建和擴展生成的能力，通過系統(tǒng)可擴展生產(chǎn)的規(guī)模大小和難易程度來衡量。系統(tǒng)變換零件加工工序或順序的能力，是系統(tǒng)以實時方式進行工藝決策和現(xiàn)場調(diào)度水平的衡量指標(biāo)。第二章2023/2/329自動化制造系統(tǒng)第五節(jié)柔性制造系統(tǒng)FMS中“柔性”的體現(xiàn)和評價柔性體現(xiàn)在運行時間上，評價公式：第二章系統(tǒng)柔性系統(tǒng)工作時間系統(tǒng)調(diào)整時間第i次調(diào)整時間（min)，n是在一個較長的運行時期內(nèi)調(diào)整的總次數(shù)。F越大，柔性越強，加工能力和適應(yīng)性就越強！??！2023/2/330自動化制造系統(tǒng)第五節(jié)柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點具有高度的柔性設(shè)備利用率高制造周期短工人少，勞動生產(chǎn)率高質(zhì)量高柔性制造系統(tǒng)的缺點系統(tǒng)投資大，投資回報期長系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對操作人員的要求