机械制造装备设计(第6章 机械加工生产线总体设计)

6.3.2 组合机床的组合、特点及基本配置形式
三、组合机床的工艺范围及特点 工艺范围
• 组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如 气缸体、气缸盖、变速箱箱体、电机座及仪表壳等 零件，也可用来完成轴套类、转盘类、叉架类和盖 板类零件的部分或全部工序的加工。
• 目前组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。 – 平面加工包括铣平面、锪(刮)平面、车端面； – 孔加工包括钻、扩、铰、镗孔及倒角、切槽、攻 螺纹、锪沉孔、滚压孔等。
6.2.3 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。
通常： 大量生产条件下——组合机床； 生产批量不大而品种繁多——柔性加工机床。
6.3 生产线专用机床的总体设计 一、概述 二、组合机床的组成、特点及基本配置方式 三、组合机床设计的步骤 四、组合机床总体设计
3、经技术经济分析确定毛坯类型。 铸件、锻件、型材
6.2.1 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。
6.2.1 生产线工艺方案的制订
6.3.1 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；而专用机床需 要根据所加工零件的工艺要求专门设计。
工艺设备： 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
6.3.2 组合机床的组合、特点及基本配置形式
¾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 按系列化原则设计出一系列通用部件。
（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。
6.2.1 生产线工艺方案的制订
11、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。
¾组合机床用已经系列化、标准化的通用 部件和少量专用部件组成的多轴、多刀、 多工序、多面或多工位同时加工的高效专 用机床，生产效率比通用机床高几倍至几 十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、 铣削等切削加工。
6.3.2 组合机床的组合、特点及基本配置形式
• 一、组合机床的组成
6.3.2 组合机床的组合、特点及基本配置形式
（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。
6.1.3 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
6.2 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
6.2.2 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：
tj
=
60T N
β1
其中，T为一年基本工时，一般规定，一班制为
2360h/年，两班制为4650h/年；β1为复杂系数，一般
取0.65-0.85；N为生产线加工工件的年生产纲领（件数 /年）；
N = qn(1+ p1 + p2 )
6.1.2 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。
6.1.2 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。
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。
6.1.2 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。
6.2.1 生产线工艺方案的制订
9、划分加工阶段
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。
6.2.1 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；
第六章 机械加工生产线总体设计
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 第五节 柔性制造系统
6.1 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
6.1.1 机械加工生产线及其基本组成
6.2.1 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 （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
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ糙度要求、加工部位的结构特征、生产类型等。
6.2.1 生产线工艺方案的制订
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）；p1为备品率； p2为废品率。
6.2.2 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。
（4）被加工零件的名称及编号、材料、硬度、 质量等。
6.3.4 组合机床设计 加工示意图
1、加工示意图的作用
¾ 根据生产率要求和工序图要求而拟定的机床工艺 方案； ¾ 工件、刀具、辅具的相对位置关系图； ¾ 刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱等部件 设计的重要依据； ¾ 机床布局和机床性能的原始要求； ¾ 机床试车前对刀和调整的技术资料。
6.3.2 组合机床的组合、特点及基本配置形式
• 组合机床具有如下特点：
①主要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。 ②生产率高。可多面、多工位、多轴、多刀同时
自动加工。 ③加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的
通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加 工精度的一致性。 ④研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成 本低。因为通用化、系列化、标准化程度高， 通用零部件占70％—90％，而且通用零部件可 组织批量生产。
6.3.2 组合机床的组合、特点及基本配置形式
• 组合机床具有如下特点：
⑤自动化程度高，劳动强度低。 ⑥配置灵活。因为结构模块化、组合化，可按工件或
工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组 成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装； 产品或工艺变化时，通用部件还可重复利用。
6.3.4 组合机床设计
6.2.1 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。 生产类型取决于产品的年生产纲领、加工周期。
6.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段
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。
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。
6.3.2 组合机床的组合、特点及基本配置形式
(二)多工位组合机床
在各个工位上完成 同一加工部位的多 工步加工或不同部 位的加工，从而完 成一个或数个表面 的较复杂的加工工 序。
6.3.2 组合机床的组合、特点及基本配置形式
(二)多工位组合机床
¾多工位组合机床工序集中程度和生产率比 单工位组合机床高，其装卸料的辅助时间与 其它工位的机动时间重合。 ¾但由于存在移位或转位的定位误差，所以 加工精变较单工位组合机床低，而且成本也 较高。 ¾多工位组合机床适用于大批、大量生产中 加工较复杂的中、小型零件。