机械加工生产线设计
《机械制造装备设计》课程标准
《机械制造装备设计》课程标准一、课程概述机械制造装备设计是机械工程的一门分支学科。
是一门研究各种机械制造装备的结构、工作原理和设计方法的科学。
《机械制造装备设计》是机械类专业的主干专业课程，与《机电一体化设计》、《模具设计》等学科处于同一层次。
它与《机床电器控制》、《机械CAD/CAM》、《现代制造技术》等构成机械制造及自动化方向的专业选修课程体系。
该课程是将原机制专业的四门专业课程（即机床设计、夹具设计、工业自动化、工业机器人）融合形成机械制造装备设计新学科内容，是按照重基础、少学时、低重心、新知识、宽面向的原则整合而成的，是实施素质教育的机制专业课程体系改革的主要内容之一。
这门学科的重点是为机械制造及其自动化专业的学生，了解典型机械制造装备的工作原理、性能、传动与结构，掌握机械制造装备设计的基本理论、基本知识和基本方法，完成复杂机械制造装备的设计能力的培养服务的。
先修课程有《工程力学》、《机械设计》、《机械工程材料》、《机械制造技术基础》、《机械设计课程设计》、《金工实习》等。
二、课程目标1.了解常用机械制造装备的典型结构、运动与传动等。
2.掌握分析和调整机械制造装备运动、传动的方法。
3.掌握机械制造装备运动、传动设计的方法。
4.掌握机械制造装备整机和主要部件的设计方法。
5.了解机械制造装备性能的实验研究方法。
6.掌握机械制造装备运动学理论，掌握机械制造装备传动系统设计、主要零部件的载荷及力学分析、传动件计算条件确定的有关理论，了解精度、强度、刚度、动态特性、热特性、噪声理论在机械制造装备设计中的应用。
7.具有分析、比较和选择机械制造装备主要参数的能力、机械制造装备整体方案设计的能力、机械制造装备主要部件设计的能力。
三、课程内容和要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下：知道——是指对这门学科、机械制造装备的结构和工作原理的认知。
理解——是指对这门学科所涉及的基本概念、原理、方法的领会，能作自主的解释、说明，并把握一般机械装备的结构与性能之间的相互关系。
机械行业自动化生产线与技术方案
机械行业自动化生产线与技术方案第一章自动化生产线概述 (2)1.1 自动化生产线的定义与分类 (2)1.2 自动化生产线的发展趋势 (2)1.3 自动化生产线的优势与挑战 (3)1.3.1 优势 (3)1.3.2 挑战 (3)第二章生产线设计与规划 (3)2.1 生产线布局设计 (3)2.2 设备选型与配置 (3)2.3 生产线物流规划 (4)2.4 生产线控制系统设计 (4)第三章技术概述 (5)3.1 的定义与分类 (5)3.2 技术的应用领域 (5)3.3 技术的发展趋势 (5)第四章硬件系统 (6)4.1 本体结构 (6)4.2 驱动系统 (6)4.3 传感器系统 (7)第五章控制系统 (7)5.1 控制原理 (7)5.2 编程与调试 (7)5.3 视觉系统 (8)第六章应用案例 (8)6.1 焊接应用 (8)6.1.1 案例背景 (8)6.1.2 应用场景 (8)6.1.3 应用效果 (8)6.2 装配应用 (9)6.2.1 案例背景 (9)6.2.2 应用场景 (9)6.2.3 应用效果 (9)6.3 检测与搬运应用 (9)6.3.1 案例背景 (9)6.3.2 应用场景 (9)6.3.3 应用效果 (9)第七章自动化生产线集成 (9)7.1 生产线与的集成 (10)7.2 生产线与信息系统的集成 (10)7.3 生产线与智能工厂的集成 (10)第八章生产线智能化技术 (11)8.1 生产线数据采集与监控 (11)8.2 生产线故障诊断与预测 (11)8.3 生产线自适应控制技术 (12)第九章自动化生产线的实施与维护 (12)9.1 自动化生产线的安装与调试 (12)9.2 自动化生产线的运行维护 (13)9.3 自动化生产线的升级与改造 (13)第十章与自动化生产线的发展前景 (14)10.1 与自动化生产线的技术创新 (14)10.2 与自动化生产线的市场前景 (14)10.3 与自动化生产线的政策环境与产业布局 (14)第一章自动化生产线概述1.1 自动化生产线的定义与分类自动化生产线是指在计算机控制下，通过自动化设备、仪器和系统，完成产品生产全过程的一种生产方式。
机械化加工生产线典型案例
达桥机械化加工生产线典型案例1粒粒橙、橙皮、精油的机械化分离基于力和光机电一体的机器削橙子，又削又分离。
单刀削分离出条形橙皮和果肉；二刀削分离出含油外皮、白海绵皮、果肉。
能为九制陈皮等传统食品提供标准化原料，还能随着削皮脱去70％以上的苦味，榨汁口感大幅提高。
其组成的机械化加工线脱籽、脱囊衣可得无损伤粒粒橙，已在江苏昆山、江西赣州成功使用，如图1。
图1 二刀削橙子及粒粒橙分离示意之前粒粒橙全用手剥或酸碱煮橙子后掏，果汁严重腐蚀指甲只能工作两天休息休一天轮换，招工很难。
鲜橙皮含油一般在0.3％以下，机削含油外皮可达3％因此能大幅降低提油成本。
2 粒粒柚、柚皮、精油、柚籽和囊衣的机械化分离与加工橙子类似，基于力和光机电一体的二刀式柚子削皮机和组线，又削又分离，能分离出条形柚皮、含油外皮、白海绵皮、果核、囊衣、粒粒柚。
如图2。
图2 二刀削皮机及粒粒柚分离示意这样先分离后加工，使柚子各部互不相混，从源头上保证了后续加工产品原料标准化、味道更纯，提取成本更低。
传统压榨法是皮、籽、肉、囊衣相混出汁苦涩味重，做饮料、果酒、果醋脱苦很难。
3 粒粒石榴的机械化分离如图3，基于力和光机电一体的石榴加工线有仿形功能，能机械化分离粒粒石榴、隔膜、外皮，时处理1吨鲜石榴线出口巴基斯坦。
图3 粒粒石榴、皮、隔膜分离示意4橙汁、柚子汁、柠檬汁机械脱苦橙子、柚子、柠檬汁加工方法有二：连皮榨和削皮榨。
由于苦味物质约70％在皮上因而削皮即脱苦，基于力和光机电一体的橙子削皮机不仅果皮削净率可达100％，还兼容葡萄柚和柠檬等，为破解柑桔脱苦难题开拓了新方法，同时还为橙皮加工业提供了标准化原料。
已在江西赣州某公司投产运行三年以上。
图4 橙汁、柚子汁、柠檬汁机械脱苦示意5海棠机械化脱核及可盈利植树防沙在新疆奇台县等地，防治沙漠扩大是一个世代不变的课题，栽种海棠建设绿色长城是有效办法，前提是必须有大量海棠果籽育苗，这一直是亏本的公益事业。
基于力和光机电一体的高速海棠脱核机及组线的成功应用，能大规模分离果籽、果肉。
车间布局与机加生产线
作台和自动换刀装置,能完成工件多方位、多面、多工序得 加工,以减少工件得安装次数,减少安装定位误差。主要用于 中小批量生产,加工各种形状复杂、精度要求高得工件,特别 就是能迅速灵活地加工出符合市场需要得一定范围内得产品, 但建立这种生产线投资大,技术要求高。
❖ 在生产线中,工件以一定得生产节拍,按照工艺顺序经过各个工 位,完成其预定得工艺过程,从而成为合乎设计要求得零件。
按生产品种分类
• 1)单一产品生产线 由具有一定自动化程度得高效专用加工装备、工艺装
置、输送装备和辅助装备等组成。 按产品得工艺流程布局,工件沿固定得生产路线从一台
设备输送到下一台设备,接受加工、检验、清洗等。 生产效率高,产品质量稳定,适用于大批大量生产。但
夹具沿斜下方返回得方案时,返回通道设置在卧式机床得 尾部,这种布局适用于尺寸较小得工件和随行夹具。
• 在受到车间面积或排 屑要求得限制时,或 由于有立式机床而不 能采用水平返回、正 上方返回、正下方返 回等方案时,可考虑 采用随行夹具沿生产 线斜上方或斜下方返 回得布局型式。
用架空机械手输送工件时生产线得布局
其专用性强,投资大,不易进行改造以适应其她产品得生产。
按生产品种分类
• 2)成组产品可调生产线 由按成组技术设计制造得可调得专用加工装备等组成。 按成组工艺流程布局,具有较高得生产效率和自动化程
度,用于结构和工艺相似得成组产品得生产。 适用于批量生产,当产品更新时,生产线可进行改造或
重组以适应产品得变化。
工件直接输送时生产线得布局
➢ (3) 旁通式 优点就是可以配置三面或立卧复合得四面加工机床,以提
第7章机械加工生产线总体设计
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7.4 机械加工生产线总体布局设计
工作原理： ①摆杆摆动一定角度，使刚 性棘爪和限位挡块转到工件 的前后方位置（A-A图中实 线位置）； ②输送摆杆在驱动液压缸5的 推动下前行一个步距，完成 输送；
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7.4 机械加工生产线总体布局设计
喷漆生产线应用的悬挂传送机——上、下料作业由人工完成
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7.4 机械加工生产线总体布局设计
采用悬挂式传送机械手的生产线: P426 图7-27
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7.4 机械加工生产线总体布局设计
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7.4 机械加工生产线总体布局设计
棘爪步伐式输送带:
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7.4 机械加工生产线总体布局设计
B.摆杆步伐式输送带
7.3.3 组合机床设计的步骤
7.3.3 组合机床设计的步骤
7.3.4 组合机床总体设计
7.3.4 组合机床总体设计
7.3.4 组合机床总体设计
7.3.4 组合机床总体设计
7.3.4 组合机床总体设计
组合铣床
7.4 机械加工生产线总体布局设计
7.4 机械加工生产线总体布局设计
7.4 机械加工生产线总体布局设计
间的余量。
工生产线，自成工段。
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提高切削用量，采用先进刀具等，缩短工序节拍。
★采用新的工艺方法→提高工序节拍； ★增加顺序加工工位→工序分散，将限制性工序分解为几个工步，摊在
几个工位上完成； ★实行多件并行加工→采用多工位加工机床，各工位完成同样工件不同
工步的加工，每次转位就完成一个工件； ★增加同时加工的工位数→设置若干台同样的机床，同时加工同一道限
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面向机械加工的智能制造生产线控制设计与实现
面向机械加工的智能制造生产线控制设计与实现摘要：随着社会的进步，科技迅速发展，智能制造技术是一种集合了智能技术和信息技术的制造方法，能够收集、分析和模拟各种数据信息，通过信息化处理实现机械加工制造的智能化和现代化，属于一种先进的制造技术。
将智能制造技术应用于机械加工领域，不仅能够提高机械加工的生产作业效率，而且能进一步优化机械加工的整体工艺，促进我国机加工领域不断向前发展。
关键词：面向机械加工；智能制造；生产线控制；设计实现引言现如今，数字化技术及智能制造建设是当前制造企业的主攻方向，智能制造、智能工厂是工业4.0的两大目标。
但不少企业存在很大的局限性，只关注工业机器人、智能装备及自动化车间等，却忽略了推进精益生产管理模式的改革。
企业在建设智能制造的过程中，需先做到精益生产，二者并不矛盾，他们的出发点都是以传递顾客价值为导向，降低成本、提高效率为内在需求，精益生产是管理方法，智能制造是技术方法，二者所要达到的目标是重合的。
为了企业达到更好的效果，在智能制造背景下，精益生产管理模式的变革势在必行。
1智能制造生产特性分析智能制造是将大数据技术应用于各个制造环节的先进生产模式。
智能制造把新一代的信息和通信技术与制造环境融合在一起，引发生产模式与管理模式的变革，同时要求中国传统制造业实现高质量转型。
因此，中国制造企业须通过数字制造技术以及物联网、大数据、云计算等一代信息技术结合，实现工厂和企业之间、企业与企业之间的产品全生命周期的实时管理，提高企业的产品创新能力与管理能力，能最大限度地达到提高产品质量、降低生产成本、提高生产效率、降低能源损耗、缩短生产周期的目标，实现智能制造背景下的精益生产管理模式，促进企业的高质量发展。
在传统的精益生产管理模式中，不可控的人为因素占据很大比重，而智能制造在企业中通过人机一体化技术降低了该比重，同时在工厂与企业之间、企业与客户之间通过信息技术实现实时共享。
与过去企业依靠经验教训进行决策相比，智能制造决策取得很大的进步。
自动化机械加工生产线节拍分析
自动化机械加工生产线节拍分析一、引言自动化机械加工生产线是现代工业生产中常见的一种生产方式，其高效、精确的特点使得其在各个行业得到广泛应用。
而生产线的节拍分析则是评估生产线效率的重要指标之一。
本文将对自动化机械加工生产线的节拍进行详细的分析和讨论，以期提高生产线的效率和优化生产过程。
二、背景自动化机械加工生产线是由多个工作站组成的，每一个工作站都有特定的工序和工作时间。
而生产线的节拍则是指从一个工作站完成工作到下一个工作站开始工作之间的时间间隔。
节拍的合理设置和优化对于提高生产线的效率和生产能力至关重要。
三、数据采集为了进行节拍分析，我们需要采集以下数据：1. 生产线的工作站数量和顺序。
2. 每一个工作站的工作时间。
3. 工作站之间的传送时间。
4. 每一个工作站的平均故障时间和修复时间。
5. 生产线的运行时间和停机时间。
四、节拍分析方法1. 生产线的总节拍时间计算：总节拍时间 = 每一个工作站的工作时间总和 + 工作站之间的传送时间总和2. 生产线的节拍时间分布分析：将每一个工作站的节拍时间进行统计和分析，得到节拍时间的分布情况。
可以使用直方图或者箱线图等可视化工具进行分析。
3. 生产线的瓶颈工作站分析：根据节拍时间的分布情况，找出生产线中的瓶颈工作站，即节拍时间最长的工作站。
瓶颈工作站是生产线效率的瓶颈所在，需要重点优化。
4. 生产线的故障时间分析：分析每一个工作站的故障时间和修复时间，计算故障时间的比例和影响生产线效率的程度。
可以采取措施减少故障时间，提高生产线的稳定性和可靠性。
五、优化建议基于节拍分析的结果，我们可以提出以下优化建议：1. 优化瓶颈工作站：对于瓶颈工作站，可以考虑增加设备数量或者改进工艺，以缩短工作时间。
同时，可以优化传送时间，减少工作站之间的等待时间。
2. 提高设备可靠性：针对故障时间较长的工作站，可以加强设备维护和保养，提高设备的可靠性和稳定性。
定期检查设备，及时修复故障，减少停机时间。
机械加工生产线总体设计
机械加工生产线总体设计一、引言机械加工生产线是指在机械制造行业中，集中安装了多台机床和辅助设备的生产线。
它以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量为目标，通过自动化和标准化的生产过程，实现对零部件进行加工和装配。
本文将对机械加工生产线的总体设计进行详细阐述。
二、生产线布局设计1. 生产线布局原则生产线布局设计的目标是最大限度地减少物料、人员和设备的移动距离，提高生产效率和生产质量。
具体的布局原则包括： - 尽量减少物料的搬运距离，确保物料流畅； - 优化设备的布置，使得生产过程紧凑高效； - 设立合理的人机协作空间，提高工人的工作效率。
2. 生产线布局方案根据生产线的特点和需求，我们采用了U型布局方案。
U型布局将机床和辅助设备按照工序的顺序排列在一个U字形的轨道上，工人可以在中心位置进行操作和监控。
这种布局方案可以有效地减少物料运输距离，并提高工人的工作效率。
三、生产线设备选择1. 机床选择在机械加工生产线中，机床是最核心的设备之一。
对于不同的加工需求，我们选择了以下几种常见的机床： - 数控铣床：适用于平面和曲面零件的加工，具有高精度和高效率。
- 数控车床：适用于轴类零件的加工，可以实现自动化的车削、镗削、攻丝等功能。
- 钻床：适用于孔加工，通常有立式和卧式两种类型。
- 磨床：适用于零件的精密加工，可以实现零件的砂轮磨削和研磨。
2. 辅助设备选择除了机床之外，生产线还需要一些辅助设备来提高生产效率和生产质量。
例如：- 自动送料机：可以将原材料自动送入机床的工作台，减少工人的物料搬运工作。
- 冷却液系统：用于对机床进行冷却和润滑，以保证机床的正常运行。
- 自动化检测设备：用于对加工零件进行尺寸和质量的检测，提高产品的一致性和可靠性。
四、生产线控制系统设计为了实现生产线的自动化操作和监控，需要设计一个可靠稳定的生产线控制系统。
该系统应具备以下特点： - 高效的生产过程控制：能够对生产线的各个设备进行控制和协调，实现自动化的生产过程。
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固定节拍生产线工件的传送
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特点:
（1）生产效率高，产品质量稳定。
（2）生产线生所产有线设由备自工动作化节程拍度等较于高或的成、倍高于效生专产用线的生加产节拍。
（3）生产线工的装制备造、装输备送按装产备品和的辅工助艺装流备程组布成局，，制工造件单沿固定的
路线，一工采品作用种节自的拍动产成化品倍的，于物生生流产产输效线送率的装高生置，产，产节严品拍格质的按量设生稳产定线。的生产 备需要配备多台并由行于工工作件，的以输满送足和每加个工严格
◇应用： 结构形状复杂、精度要求高的同类工件中小批量生产类型。
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◆按生产线工作节拍特性分类：
单一产品固定节拍生产线 单一产品非固定节拍生产线
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1．单一产品固定节拍生产线： 生产线中所有设备的工作节拍等于或成倍于生产线的生产节 拍。移动步距t等于两台设备间距或两台设备间距的1/2。
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4.1 机械加工生产线概述
4.1.1 机械加工生产线的组成 4.1.2 类型 4.1.3 设计原则 4.1.4 设计步骤
5Hale Waihona Puke 可整理ppt4.1.1 机械加工生产线的组成
加工设备→ 金属切削机床 工艺装备 输送装备
辅助装备
控制系统
夹具 刀具 量具 辅具
工件输送装置 机床上下料装置 仓储装备→储料装置
间，各不相同。
储料装置前后的设备或工段可以彼
（4）在制品数量多。
此独立工作地工作。
（5）难采用生自产动线化各程设度备较间高工的件生工的产件传线输上送没某装有台置固设。定备的或节工拍段，出工现故障，
件在工序间的传送通其常余不设是备直或接工从段加仍工然设可备以到在加一段时
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工设备，而是从加工间设内备继到续半工成作品。暂存地，或从 半成品暂存地到下一个加工设备——较难采用自
转位装置
清洗装置→清洗机 排屑装置 其他装置
全线控制与操作系统 信号装置
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4.1.2 类型
◆按所用加工装备分类 通用机床生产线； 专用机床生产线； 组合机床生产线 ； 柔性制造（加工）生产线。
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1．通用机床生产线： 在流水线的基础上，利用现有的通用机床进行自动化改装后 连接而成，有时根据需要配置少量专用机床。
作环境； 5．生产线布局应减小占地面积，降低生产线的投资费用； 6．有利于对资源和环境保护，实现清洁化生产。
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4.1.4 设计步骤 1．拟定生产线的工艺方案：绘制工件工序图和加工示意图； 2．全线自动化方案的拟定； 3．生产线通用加工装备的选型和专用机床、组合机床的设计； 4．生产线输送装置、辅助装置的选型及设计； 5．液压、电气等控制系统的设计； 6．生产线总体布局设计——绘制总体联系尺寸图； 7．编制生产线的工作循环周期表（生产率计算卡）、使用说明
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3．组合机床生产线：以组合机床为主要加工装备。 ◇特点：与专用机床生产线比 设计制造周期短、成本低——大部分是通用部件； 生产率高、产品质量稳定。 ◇应用： 产品结构稳定大批大量生产类型——箱体类和杂类工件。 上述三种类型生产线→适用于单一品种（或少量品种）工 件的大批大量生产。
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非固定节拍生产线工件的传送
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特点:
（1）生产效率较高，产生品产质线量由稳生定产。效率较高的、具有不同
（（23））生生线产产流线线动的上。制各造设装备备 的自在用生按工设动一产产作备化些效品周生，程次率在备分的期产用度要较相成之工是线于专工高邻若间艺其上制用序，设干需流完各造的也产备工设程成设单加可品之段置布各备一工采质间—储局工的品装用量，料—，序工种备一稳或装在工需作的组般定相置制件要节产成的。隔，品沿的拍品，通若将数固实不，干生量定际同个产多的时，设线；路
机械制造装备设计
主讲人：李爱芝
4 机械加工生产线总体设计
4.1 机械加工生产线概述 4.2 机械加工生产线工艺方案设计 4.3 机械加工生产线专用机床总体设计 4.4 生产线的总体布局设计
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机械加工生产线——
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◆ 机械加工生产线：实现零件的机械加工工艺过程，以机 床为主要设备再配以相应的输送装置与辅助装置，并按 工件的加工工艺顺序排列而成的生产作业线。
书及维修等注意事项。 ---准备工作阶段、总体方案设计阶段、结构设计阶段
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4．柔性制造（加工）生产线： 以数控机床、加工中心为主要加工装备，配以柔性的物料储 运装备，在计算机控制系统的控制下进行加工的自动化生产 系统。
◇特点： 建立这类生产线技术难度高，投资大； 组成柔性生产线的加工设备数量少（<10台）； 装夹次数少、加工精度高、简化生产线内工件的运送系统； 进行批量生产或同时对多个品种工件进行混流加工。
◇特点：周期短、成本低。 ◇应用：
加工盘类、环类、轴、套、齿轮等中小尺寸旋转体类工件。 →通用的单轴或多轴自动机床连成的生产线。
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2．专用机床生产线：专用自动机床为主要加工装备。 特点：
设计制造周期长、投资较大、专用性强； 生产率高、产品质量稳定。
应用：产品结构稳定大批大量生产类型。
节拍，强生制产地节从拍一完台成设一备个地送工按到件生下的产一生节台产拍设任运备务行，。，接工受序加间工、检
验、转位或清洗。
不必储存供周转用的半成品，
（4）在制品数量少。
因此在制品数量少。 生产线出现废品，废品剔除
便出现空位。
生产线上某台设备出现故障，
将导致整条生产线瘫痪。
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2．单一产品非固定节拍生产线： 生产线各设备的工作节拍不同，各设备的工作周期是其完成 各工序需要的实际时间。
动化程度较高的工件输16 送装置。
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4.1.3 设计原则 1．保证在生产线设计寿命期内稳定地满足工件的加工精度和表
面质量要求； 2．满足生产纲领的要求，并留有一定的生产潜力； 3．根据产品批量和可持续生产的时间，应考虑生产线具有一定
的柔性（可调整性）——避免使用完全刚性的生产线； 4．尽量减轻工人的劳动强度，提供一个安全、舒适和宜人的工