机械制造自动化技术-复习资料

自动化—指采用能自动开停、调节、检测、加工和控制的机器、设备进行各种作业，以代替人力来直接操作的措施。

它是机械化的高级阶段。

当执行制造过程的基本动作是由机器（机械）代替人力劳动来完成时称之为—机械化在一个工序中，如果所有的基本动作都机械化了，并且使若干辅助动作也自动化起来，两工人所要做的工作只是对这一工序作总结的操作和监督，就称为—工序自动化。

机械制造自动化系统的构成；1.加工系统 2.工件支撑系统 3.刀具支撑系统 4.控制与管理系统刚性自动化生产线（简称刚性自动化）—是用工件输送系统将各种刚性自动化加工设备和辅助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个零件加工的复杂大系统。

柔性制造单元（FMC）—是一种由1-3台计算机数控机床和加工中心所组成，单元中配备有某种形式的托盘交换装置或工作机器人，由单元计算机进行程序编制及分配、负荷平衡和作业计划控制的小型化柔性制造系统。

柔性制造系统（FMS）—一般由4部分组成：两台以上的数控加工设备、一个自动化的物料及刀具储运系统、若干台辅助设备（如清洗机、测量机、排泄装置、冷却润滑装置等）和一个由多级计算机组成的控制和管理系统。

自动控制的构成—指令存储装置、指令控制装置、执行机构、传递及转换装置。

自动控制方式—开环控制方式、闭环控制方式、分散控制方式、集中控制方式、程序控制方式、数字控制方式、计算机控制方式。

液压控制—是利用液体工作介质的压力势能实现能量的传递及控制的。

作为动力传递，因压力较高，所以用小的执行机构可以输出较大的力，并且使用压力控制阀可以很容易地改变它的输出（力）。

优点：液压控制具有功率重量比大、响应速度快。

它可根据机械装备的要求，对位置、速度、力等任意被控制量按一定的精度进行控制，并且能在有外干扰的情况下，也能稳定而准确地工作。

缺点：某些电气元器件可靠性不高及液压元件经常漏油等，这样就使控制系统的稳定性受到影响。

气动控制—是以压缩空气介质进行能量和信号传递的工程技术，是实现各种生产和自动控制的重要手段之一。

优点：不仅具有经济、安全、可靠、便于操作等优点，而且对于改善劳动条件、提高劳动生产率和产品质量，具有非常重要的作用。

缺点：压缩空气的工作压力一般在0.4-0.8MPa,故输出力和力矩不太大，转动功率低，且气缸的动作速度易随负载的变化而变化。

电气控制—是为整个生产设备和工艺过程服务的，它决定了生产设备的实用性、先进性和自动化程度的高低。

它通过执行预定的控制程序，使生产设备实现规定的动作和目标，以达到正确和安全的自动工作的目的。

加工设备自动化—指在加工过程中所用的加工设备能够高效、精密、可靠地自动进行加工，此外还应能进一步集中工序和具有一定的柔性。

实现加工设备自动化的途径:1.对半自动化加工设备通过配置自动上下料装置以实现加工设备的完全自动化；2.对通用加工设备运用电气控制技术、数控技术等进行自动化改造；3.根据加工工件的特点和工艺要求设计制造专用的自动化加工设备，如组合机床等；4．采用数控加工设备，包括数控机床、加工中心等。

自动化加工设备的分类：1.全（半）自动单机 2.组合机床 3.自动线（TL） 4.一般数控机床（NC） 5.加工中心（MC） 6.柔性制造单元（FMC）车削加工—主要是通过车刀对随主轴一起旋转的工件的相对运动来完成金属切削工作的一种加工形式，其车削加工设备称之为车床，是所有机械加工设备中使用最早、应用最广和数量最多的设备。

车削加工自动化包括；单轴自动化、数控车床、车削中心。

数控车床相对于其他车床—具有精度高、效率高、柔性大、可靠性好、工艺能力强等优点，并且能按模块化原则设计制造。

车削中心与数控车床的区别在于—车削中心的转塔刀架上带有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成型要求连续回转（不等速回转）运动和进行连续精度分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，数控机床则无这些特点。

钻削自动化大部分都是在各类普通钻床的基础上，配备点位数控系统来实现的。

其定位精度为+-0.02-0.1mm。

数控钻床通常有立式、卧式、专门化以及钻削加工中心几种。

铣削—是通过回转多刃刀具对工件进行切削加工的一种手段，其相应的加工设备称为铣床。

组合机床：是一种按工件加工要求和加工过程设计和制造的专用机床。

其组成部件分为两大类，一类是按一定的特定功能，根据标准化、系列化和通用化原则设计而成的通用部件；另一类是针对工件和加工工艺专门设计的专用部件。

组合机床的自动化水平：主要是通过数控技术的应用来实现的，一般有两种情况：一种是工艺的需要。

另一种是在多工序加工或多品种加工时，为了加速转换和调整而采用数控。

加工中心—是备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序集中加工的数控机床。

通常，加工中心仅指主要完成镗铣加工的加工中心。

加工中心的特点—适用范围广、加工精度高、生产率高。

类型—立式加工中心、卧式加工中心、五面加工中心、龙门加工中心。

加工中心的典型自动化机构—（1）自动换刀与刀库。

加工中心的刀具存取方式有：顺序方式和随即方式两种，刀具随机存取是最主要的（2）触发式测头测量系统。

（3）刀具长度测量系统。

（4）回转工作台加工中心必须具有刀具库及刀具自动交换机构，刀具库通常位于机床的侧面或顶部。

除了满足不同零件的加工外，还需要后备刀具，因而要求刀库的容量较大。

换刀机械手有：单臂机械手和双臂机械手，180度布置的双臂机械手应用最普遍。

冲压自动化实现的一般原则—1。

安全生产2。

冲压件批量3。

冲压件结构4。

冲压工艺方案5。

材料规格6。

压力机型式实现冲压自动化可以根据产品结构、生产条件、加工方式等情况采取不同的方式，一般有在通用压力机上使用自动冲模、通用自动冲压压力机、专用自动冲压机以及冲压自动线等几种。

冲压自动化包括—供料（件）、送料、出料（件）、和废料（工件）处理等自动化环节。

自动冲模—就是具有自动进给、自动出件等功能的冲模。

机械加工自动线（简称自动线）—是一组用运输机构联系起来的由多台自动机床（或工位）、工件存放装置以及统一自动控制装置等组成的自动加工机器系统。

在自动线的工作过程中，工件以一定的生产节拍，按照工艺顺序自动地经过各个工位，不需要工人直接参与操作，自动地完成预定的加工内容。

对纳入自动线机床的要求—能较好地断屑和排除切屑，有较高的刀具耐用度，稳定可靠的自动工作循环，最好有较大流量的切削液系统。

对容易引起动作失灵的微动限位开关应采取有效的防护。

通用机床自动线的连线方式—柔性连接和刚性连接。

工件的输送方式：有强制输送和自由输送。

强制输送—就是用外力使工件按一定节拍和速度进行输送。

自由输送—就是利用工件自重在槽型料道中滚动或滑动实现输送，或放在靠摩擦力带动的连续运动的链板上进行输送。

分料方式—有顺序分料和按需分料两种方式。

顺序分料—是将工件依次填满并联各单机和各分段料道或料仓。

各单机依次序先后进入工作，这种工作方式也陈为“溢流式”。

组合机床自动线—是针对一个零件的全部加工要求和加工工序专门设计制成的由若干台组合机床组成的自动生产线。

工件（随行夹具）输送运动的形式有：步伐式（同步）和自由流动式（非同步式），大多数组合机床自动线采用步伐式输送装置。

柔性自动线组成部分—1.数控机床、专用机床及组合机床 2.托板（工件）输送系统 3.控制系统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。

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。

物料系统的组成—1.单机自动供料装置 2.自动线输送系统 3.FMS物料系统料仓：一般分成自重式和外力式两种结构。

拱形消除机构的原因—仓壁振动器使仓壁产生局部、高频微振动，破坏工件间的摩擦力和工件与仓壁间的摩擦力，从而保证工件连续地由料仓中排出。

料斗的形式有—往复单推板式料斗、往复管式料斗、往复半管式料斗、回转转盘销子式料斗、回转摩擦盘式料斗。

板料的自动供料装置一般应具有储料、顶料、吸料、提料、移料、和释料等功能，它的作用是把板料输送到加工设备的送料装置上。

送料装置的作用—是将供料装置送来的板料传送到加工位置。

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。

带式输送系统组成—主要有输送带、驱动装置、传动滚筒、托辊、张紧装置等。

特点—输送带是一种环形封闭式形式，它兼有输送和承载两种功能。

带式输送系统主要输送散装物料，但也能输送单件质量不大的工件。

托辊按作用分为—承载托辊、空载托辊、调心托辊。

辊子输送系统—是利用辊子的转动来输送工件的输送系统，它一般分为无动力辊子输送系统和动力辊子输送系统两类。

悬挂输送系统的特点—悬挂输送系统具有节省空间，更容易实现整个工艺流程的自动化。

悬挂输送系统分通用悬挂输送系统和积放式悬挂输送系统两种。

积放式悬挂输送系统与通用悬挂输送系统相比的不同之处为：牵引件与滑架小车无固定连接，两者有各自的运行轨道；有岔道装置，滑架小车可以在有分支的输送线路上运行；设置停止器，滑架小车可以在输送线路上的任意位置停车。

有轨导向小车—是依靠铺设在地面上的轨道进行导向并运送工件的输送系统。

随行夹具返回装置—为了保证工件在各工位的定位精度或结构复杂无可靠运输基面工件的传输，一般将工件先定位夹紧在随行夹具上，工件和随行夹具一起传输，这样随行夹具必须返回到原始位置。

柔性制造系统(FMS)—是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或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。

其组部分为：1.加工系统2.运储系统3.一套计算机控制系统自动化仓库的功能—在整个FMS中，当物流系统线内存储功能很小而要求有较多的存储量时，或者无人化生产时，一般都用设立自动化中央仓库来解决物料的集中存储问题。

常见的有平面仓库和立体仓库。

平面仓库—是一种货架布置在输送平面内的仓库，它一般存储一些大型工件。

布局形式有：直线形和环形。

直线形的托盘存放站沿输送线直线排列；环形的由二台八工位环形储料架组成。

立体仓库—又称高层货架仓库，主要由高层货架、堆垛机、输送小车、控制计算机、状态检测器等组成，若有必要，还要配置信息输入设备如条形码扫描器。

其布局方式有—1.贯通式 2.同端出入式仿真—是通过对系统模型的实验去研究一个真实系统，这个真实系统可以是现实世界中已存在的或正在设计中的系统。

刀具自动化—就是加工设备在切削过程中自动完成选刀、换刀、对刀、进给等工作过程。

自动化所用刀具类型有：标准刀具和专用刀具。

刀具自动化一般选用原则：1.为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用各种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀具。

2.应选用机夹可转位刀具的结构。