第2章加工设备自动化概要ppt课件

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1、机电工程学院机电工程学院第二章第二章 加工设备自动化加工设备自动化加工设备自动化的要求：加工设备自动化的要求：高效、精密、工序集中和具有一定的柔性高效、精密、工序集中和具有一定的柔性高效就是生产率要达到一定高的水平；高效就是生产率要达到一定高的水平；精密即加工精度要求成品公差带的分散度小，成品达到完全精密即加工精度要求成品公差带的分散度小，成品达到完全互装配，便于实现互装配，便于实现“准时方式准时方式”的生产；的生产；可靠就是其设备已能达到极少故障；可靠就是其设备已能达到极少故障；工序集中就是一台设备实现多道工序；工序集中就是一台设备实现多道工序；柔性即可实现多品种零件加工。柔性即可实现多品种

2、零件加工。机电工程学院机电工程学院第一节 加工设备自动化概述一、加工设备自动化的意义n提高生产效率，缩短辅助时间，改善工人的劳动条件和减轻工人的劳动强度。n单台加工设备自动化能满足零件加工过程自动化的需要，为多机床管理创造了条件，是建立自动生产线和过渡到全盘自动化的必要前提，是机械制造业向前发展的基础。n加工设备的自动化是零件整个机械加工工艺过程自动化的基本问题之一，是机械制造厂实现零件加工自动化的基础。机电工程学院机电工程学院二、自动化加工设备的生产率分析与分类 1生产率分析 当自动化加工设备连续生产时，加工一个工件的工作循环时间 是由切削时间和空程辅助时间组成的，即因此，由工作循环时间所决

3、定的生产率Q（件/min）：显然，为了提高生产率，必须同时减少 和 。（2-1）（2-2）机电工程学院机电工程学院 为进一步分析减少 和 之间的相互关系，将式（2-2）变换一下形式: 式中 K理想的工艺生产率 （2-3）机电工程学院机电工程学院图2-1生产率曲线tf1tf2tf3机电工程学院机电工程学院由此可见， 和 对机床生产率的影响是相互制约和相互促进的。 当生产工艺发展到一定水平，即工艺生产率K 提高到一定程度时，必须提高机床自动化程度，进一步减少空程辅助时间，促使生产率不断提高。 另一方面，在相对落后的工艺基础上实现机床自动化，生产率的提高是有限的，为了取得良好的效果，应当在先进的工艺

4、基础上实现机床自动化。 机电工程学院机电工程学院三、加工设备自动化的途径机床加工循环自动化辅助工作自动化实现自动化的主要内容有：机电工程学院机电工程学院 1. 实现加工设备自动化的途径：1）对半自动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。机电工程学院机电工程学院2分类 适应不同生产率水平要求的自动化加工设备，主要有以下各类： （1）全（半）自动单机 又分为单轴和多轴全（半）自动单机两类。 （2

5、）组合机床 （3）自动线（Transfer LineTL） （4）一般数控机床 （5）加工中心（MC） （6）柔性制造单元（FMC）机电工程学院机电工程学院车铣钻组合机床单轴五刀精密凸轮自动机床机电工程学院机电工程学院组合机床自动线1组合机床自动线2机电工程学院机电工程学院数控车床五轴加工中心机电工程学院机电工程学院立式加工中心柔性制造单元机电工程学院机电工程学院柔性制造系统柔性制造系统中的托盘仓和搬运小车机电工程学院机电工程学院 切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在工具和工件的相对运动中，把工件上多余的材料层切除成切屑，使工件获得规定的几何形状、精度和表面质量的加工方法。 影响

6、切削加工生产率的相关因素： 刀具、设备及工艺参数第二节 切削加工自动化机电工程学院机电工程学院一、车削加工自动化一、车削加工自动化 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：包括多个单元动作的自动化和工作循环的自动化。发展方向：单轴自动车床、数控车床、车削中心和车削柔性单元等。机电工程学院机电工程学院（1）单轴自动车床 单轴自动车床能按一定程序自动完成工作循环，主要用于棒料、盘料加工。 一般采用凸轮和档块或数控系统自动控制刀架、主轴箱的运动和其他辅助运

7、动。主要类型：n单轴纵切自动车床、n主轴箱固定型单轴自动车床、n单轴转塔自动车床n单轴横切自动车床等几种类型。机电工程学院机电工程学院图2-2NG-1014B型单轴纵切自动车床传动系统图1-1号纵向进给凸轮2-接料臂进给凸轮3-1、2号进给凸轮4-1、4号进给凸轮5-夹紧松开夹紧凸轮6-3号进给凸轮7-铣槽用凸轮8-挡料臂摆动凸轮9-螺纹附件进给凸轮机电工程学院机电工程学院（2）数控车床 数控车床的主要特点如下： 数控车床的主轴转速和进给速度高。 数控车床具有高精度。 数控车床能实现多种工序复合的全部加工。 数控车床具有高柔性。数控车床的类型： 通用型、卡盘型、排刀型、双主轴型、棒料型以及一些

8、专门化车床等。机电工程学院机电工程学院数控车床的主要动作自动化结构：1）刀架系统n转塔刀架n排刀架图2-4液压马达驱动转位的转塔刀架1-液压缸2-液压马达3-小齿轮4-中心齿轮5-中心轴6-弹簧7、8-齿盘9-编码器齿轮10-编码器机电工程学院机电工程学院数控车床的主要动作自动化结构：1）刀架系统n转塔刀架n排刀架图2-5排刀架结构机电工程学院机电工程学院数控车床的主要动作自动化结构：2）数控车床机内测量装置工件机内测量刀具机内测量图2-6触发式测头测量系统及其测量典型过程a）测量系统b）测量典型过程机电工程学院机电工程学院图2-8刀具机内测量刀尖分别触及测头的X面和Z面图2-7工件外径及内径

9、的机内测量机电工程学院机电工程学院n（3）车削中心车削中心与数控卧式车床的区别：n车削中心的转塔刀架上带有能使刀具旋转的动力刀座，n主轴具有按轮廓成形要求连续回转（不等速回转）运动n主轴具有连续精确分度的C 轴功能，并能与X轴或Z轴联动 车削中心除具有数控车床的特点，还发展出车磨中心、车铣中心等多工序复合加工的机床，有的还可以完成数控激光加工。 当车削中心的主轴具有C 轴功能时，主轴便能够进行分度、定向，配合转塔刀架的动力刀座，则几乎所有的加工都可在一次装夹中完成。 机电工程学院机电工程学院图2-9C轴的机械传动示意图1-主轴2、5-轴承3-柱销4-蜗杆6-C轴箱体支轴7-齿形带8-电动机9-

10、蜗轮双转台式五轴加工中心结构示意图机电工程学院机电工程学院1）主轴定向机构和C 轴nC轴能控制主轴连续分度，同时与刀架的X 轴或Z轴联动来铣削各种曲线槽、车螺纹、车多边形等，也可定向停车。n当在工件规定部位上铣槽、钻孔或要求主轴定向停止时，车削中心必须具有主轴定向停止或C 轴功能，即通过位置控制使主轴在不同角度上定位。n主轴粗分度由主轴电动机分度转动完成，位置编码器装在与主轴相关的位置，最终定位依靠主轴后端的齿式分度盘和插销来完成C轴分度定位后，n定位后要有夹紧机构，以防止主轴转位。机电工程学院机电工程学院2）多主轴、双主轴和辅助主轴 多主轴的车削中心能在一台机床上完成更多加工工序，缩短加工周

11、期，提高工件精度。多主轴车削中心的各主要主轴的驱动功率和尺寸均相同，可分别称第1主轴、第2主轴、第3主轴。多主轴可分别加工一种工件的全部工序或分别加工多个工件。 并列双主轴立式车削中心图2-11并列双主轴车削中心1、2-主要主轴3、6-转塔刀架4、5-辅助主轴机电工程学院机电工程学院图2-10对置同轴线双主轴车削中心a）主轴移动式b）主轴固定式1-左主轴2-左转塔刀架3-右转塔刀架4-右主轴机电工程学院机电工程学院德国DMG带12位刀架转塔的双主轴车削中心日本宫野BNJ系列双刀架双主轴车削中心机电工程学院机电工程学院二、钻铣削加工自动化二、钻铣削加工自动化1. 钻削自动化n钻削自动化的实现：普

12、通钻床配备点位数控系统。其定位精度为0.020.1mm。n数控钻床结构形式：有立式、卧式、专门化以及钻削加工中心几种。n钻削加工中心的工艺：钻削为主，可完成钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹等加工，还兼有轻载荷铣削、镗削功能。n运动机构：工作台的X、Y 向运动和主轴的Z 向运动通过步进电机自动进行外，还具有自动换刀装置。机电工程学院机电工程学院钻铣削加工中心a）b）机电工程学院机电工程学院2. 铣削自动化n铣削：通过回转多刃刀具对工件进行切削加工n应用：所有的机械制造及修理部门，一般用于粗加工及半精加工，有时也用于精加工。n加工对象：平面、沟槽、轮齿、螺纹、花键轴等外，还可加工比较复杂的型面。机电

13、工程学院机电工程学院MIKRON高速铣削加工中心DMG高速加工中心机电工程学院机电工程学院三、组合机床n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。n特点：工序集中、生产率高、自动化程序较高、造价相对较低；专用性强、改装不方便。n自动化实现：通过数控技术n需求：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，为提高生产率而采用数控。n结构：利用数控单坐标、双坐标或三坐标滑台或模块、数控回转工作台等数控部件和普通通用部件混合所组成。 机电工程学院机电工程学院图2-13三件并行加工活塞的数控车镗组合机床机电工程学院机电工程学院四、加工中心 加工中心是备有刀库并能自动更换刀具对

14、工件进行多工序集中加工的数控机床，能自动完成多工序集中加工例如车削中心、滚齿中心、磨削中心、铣镗加工中心等。1加工中心的特点、类型与适用范围 （1）适用范围广 （2）加工精度高 （3）生产率高 加工中心的类型： 立式、卧式、五面、龙门等四种 其适用范围见表2-2机电工程学院机电工程学院类 型型布局型式布局型式特特 点点适用范适用范围立式加工中心 固定立柱型、移动立柱型 主轴支承跨距较小。占地面积较小，刚性低于卧式加工中心，刀库容量多为1640 中型零件，高度尺寸较小的零件加工，尤其是盖板类零件加工卧式加工中心 固定立柱型、移动立柱型 主轴及整机刚性强，镗铣加工能力较强，加工精度较高，刀库容量多

15、为4080 中、大型零件及工序复杂且精度较高的零件加工，通常用于箱体类零件加工五面加工中心 交换主轴头、回转主轴头、转换圆工作台 主轴或工作台可立、卧式兼容，并多方向加工而无需多次装夹工件，但编程较复杂，主轴或工作台刚性受到一定影响 具有多面、多方向或多坐标复杂型面的零件加工龙门加工中心 工作台移动型、龙门架移动型 由数控龙门铣镗床配备自动换刀装置、附件头库等组成。立柱、横梁构成龙门结构，纵向行程大，具有五面加工性能 大型、长型、复杂零件加工表2-2加工中心类型及适用范围机电工程学院机电工程学院立式加工中心机电工程学院机电工程学院五面加工中心机电工程学院机电工程学院龙门式铣镗加工中心卧式铣镗加

16、工中心机电工程学院机电工程学院 2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机方式两种，刀具随机存取是最主要的方式。 （2）触发式测头测量系统 主要用于加工循环中的测量。 （3）刀具长度测量系统 用以检查刀具长度正确性以及刀具折断、破损现象，检测准确度为1mm。当发现不合格刀具时，测量系统会发出停车信号。机电工程学院机电工程学院加工中心刀具库自动换刀机构机电工程学院机电工程学院回转工作台对刀装置机电工程学院机电工程学院图2-14触发式测头测量系统原理图1-测杆端球2-触发式测头3-红外辐射信号4-接收器图2-15刀具长度测量系统示意图1-光源2-接收器

17、3-立柱4-主轴上刀具机电工程学院机电工程学院（4）回转工作台n回转工作台（数控工作台）是卧式加工中心实现B 轴运动的部件，B轴的运动可作为分度运动或进给运动。回转工作台结构形式：n用于分度的回转工作台用鼠齿盘定位，分度前工作台抬起，使上下鼠齿盘分离，分度后落下定位，上下鼠齿盘啮合，实现机械刚性连接。n用于进给运动的回转工作台用伺服电机驱动，用回转式感应同步器检测及定位，并控制回转速度。机电工程学院机电工程学院第三节 金属板材成形加工自动化塑性成形是材料加工的主要方法之一。利用金塑性成形是材料加工的主要方法之一。利用金属材料延展性（即塑性变形的能力），使其在由设属材料延展性（即塑性变形的能力）

18、，使其在由设备给出的外力作用下于模具里成形出产品的一种材备给出的外力作用下于模具里成形出产品的一种材料加工方法。料加工方法。 特点特点：高产、优质、低耗高产、优质、低耗 发展方向发展方向：数字化、自动化、专业化、规模化、信数字化、自动化、专业化、规模化、信息化。息化。 主要分类主要分类：冲压、锻压两大类。冲压、锻压两大类。机电工程学院机电工程学院一、冲压加工简介一、冲压加工简介 冲压是一种金属塑性加工方法，其坯料主要是板材、带冲压是一种金属塑性加工方法，其坯料主要是板材、带材、管材及其他型材，利用冲压设备通过模具的作用，使之材、管材及其他型材，利用冲压设备通过模具的作用，使之获得所需要的零件形

19、状和尺寸。冲压件的重量轻、厚度薄、获得所需要的零件形状和尺寸。冲压件的重量轻、厚度薄、刚度好、质量稳定。刚度好、质量稳定。n应用行业：应用行业：汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器工业等；兵器工业等；n冲压设备：冲压设备：主要有机械压力机和液压机。主要有机械压力机和液压机。 其自动化水平直接影响冲压工艺的稳定实施，对保证产其自动化水平直接影响冲压工艺的稳定实施，对保证产品质量、提高生产效率和确保操作者人身安全，具有十分重品质量、提高生产效率和确保操作者人身安全，具有十分重要作用。要作用。机电工程学院机电工程学院n冲压工艺分类：冲压工艺分类

20、： 分离工序和成形工序分离工序和成形工序n分离工序分离工序是在冲压过程中使冲压件与坯料沿一定是在冲压过程中使冲压件与坯料沿一定的轮廓线相互分离，同时冲压件分离断面的质量的轮廓线相互分离，同时冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。也要满足一定的要求。n分离工序分离工序又包含切断、落料、冲孔、切口、切边又包含切断、落料、冲孔、切口、切边和剖切等。和剖切等。n成形工序成形工序是使冲压坯料在不破坏的条件下发生塑是使冲压坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应满足尺寸公差等方面的要求。满足尺寸公差等方面的要求。n成形工序成形工序又分

21、为弯曲、拉深、成形等三大类。又分为弯曲、拉深、成形等三大类。机电工程学院机电工程学院双曲轴精密冲床高速冲床机电工程学院机电工程学院高效数控全自动冲压生产线机电工程学院机电工程学院液压机生产线机电工程学院机电工程学院二、冲压自动化实现的一般原则二、冲压自动化实现的一般原则 实现冲压自动化可以根据产品结构、生产条件、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力机上使用自动冲模、通用自动冲压压力机、专用自动冲模、通用自动冲压压力机、专用自动冲压压力机以及冲压自动线等几种自动冲压压力机以及冲压自动线等几种

22、。选择时应选择时应考虑下列因素：考虑下列因素： （1 1）安全生产）安全生产 （2 2）冲压件批量）冲压件批量 （3 3）冲压件结构）冲压件结构 （4 4）冲压工艺方案）冲压工艺方案 （5 5）材料规格）材料规格 （6 6）压力机型式）压力机型式机电工程学院机电工程学院冲压自动化实现的一般途径冲压自动化实现的一般途径n冲压件冲压件品种单一品种单一时，用时，用自动冲模自动冲模实现冲压自实现冲压自动化较为适宜；动化较为适宜；n品种较多品种较多时，在通用自动压力机上用时，在通用自动压力机上用普通冲普通冲模自动化模自动化生产比较合理；生产比较合理；n批量很大批量很大时，要考虑以时，要考虑以专用自动压力

23、机专用自动压力机代替代替通用压力机的可能性；通用压力机的可能性；n大型冲压件大型冲压件的自动化生产，往往以的自动化生产，往往以自动线自动线的的形式出现。形式出现。机电工程学院机电工程学院三、冲压设备的自动化装置三、冲压设备的自动化装置n供料装置供料装置n送料装置送料装置n出料装置出料装置n废料处理装置废料处理装置n接件装置接件装置n自动保护装置自动保护装置机电工程学院机电工程学院表2-3 冲压加工设备自动化装置装置名装置名称称原材料原材料工序件或工件工序件或工件卷料卷料板料板料条料条料平件平件成形件成形件供料供料（件）（件）卷料架卷料架贮料、料、顶料、吸料、料、吸料、释料料和移料装置、分离装置

24、和移料装置、分离装置贮件槽件槽贮件斗件斗校平装置、校平装置、润滑装置滑装置送料送料辊式、式、夹持式、持式、钩式、其他式、其他传件装置、定向和翻件装置、定向和翻转装置、装置、分配装置分配装置出料出料（件）（件）收料架收料架取料装置取料装置接件装置接件装置废料料（工件）（工件）处理理切料装置切料装置理件装置理件装置其他其他自自动保保护装置装置机电工程学院机电工程学院供料装置供料装置n供料装置主要是为送料装置做准备工作。不同的供料装置主要是为送料装置做准备工作。不同的原材料（板料、条料、卷料）采用的供料装置不原材料（板料、条料、卷料）采用的供料装置不尽相同。尽相同。n如板料（条料）供料装置通常具有贮

25、料、顶料、如板料（条料）供料装置通常具有贮料、顶料、吸料、提料、移料和释料等功能。吸料、提料、移料和释料等功能。n卷料通过卷料架来实现供料，带动力的卷料架具卷料通过卷料架来实现供料，带动力的卷料架具有开卷功能。有开卷功能。机电工程学院机电工程学院送料装置送料装置n为冲压做原材料的自动送进。为冲压做原材料的自动送进。n常用的送料装置有辊式和夹持式两种。常用的送料装置有辊式和夹持式两种。n辊式又有单边辊式和双边辊式送料两种型式，应辊式又有单边辊式和双边辊式送料两种型式，应用较广泛；用较广泛；n夹持式送料易实现进给的微调，材料厚度变化及夹持式送料易实现进给的微调，材料厚度变化及材料表面状况对送料的影

26、响小，材料送进时的张材料表面状况对送料的影响小，材料送进时的张力较大。力较大。机电工程学院机电工程学院废料处理装置废料处理装置n主要是对卷料经冲压后的废料进行处理主要是对卷料经冲压后的废料进行处理n主要有两种方法，即将废料主要有两种方法，即将废料切断切断或是将卷料或是将卷料重新重新卷绕卷绕。n废料切断多数利用设在模具上的切刀进行，压力废料切断多数利用设在模具上的切刀进行，压力机每一行程将废料切断一次，即废料长度等于一机每一行程将废料切断一次，即废料长度等于一个进给步距。个进给步距。机电工程学院机电工程学院接件装置接件装置n主要是令由冲压模具中打出、顶出或推出的工件或工序件主要是令由冲压模具中打

27、出、顶出或推出的工件或工序件处于一定的位置，以便整理或输送，保证操作安全。处于一定的位置，以便整理或输送，保证操作安全。n接件通过接件器在连杆、摇板、缩放、滑道、回转等机构接件通过接件器在连杆、摇板、缩放、滑道、回转等机构与压力机滑块的联动作用下实现。与压力机滑块的联动作用下实现。自动保护装置自动保护装置n主要是对冲压加工过程中的原材料、进给、出件等状况进主要是对冲压加工过程中的原材料、进给、出件等状况进行监视，在原材料使用不符合要求、冲压进给状态异常、行监视，在原材料使用不符合要求、冲压进给状态异常、出件非正常逸出等情况下发出信号，使压力机迅速停机。出件非正常逸出等情况下发出信号，使压力机迅

28、速停机。n通过有接触点和无触点式两种传感方式进行，前者主要通通过有接触点和无触点式两种传感方式进行，前者主要通过机械方式使电触头动作，后者通过电磁感应、光电或过机械方式使电触头动作，后者通过电磁感应、光电或射线等取得信号。射线等取得信号。机电工程学院机电工程学院四、自动冲模四、自动冲模n具有自动进给、自动出件等功能的冲模称为自动冲模，一具有自动进给、自动出件等功能的冲模称为自动冲模，一般在普通压力机上使用。般在普通压力机上使用。n按照进给对象，自动冲模可分为按照进给对象，自动冲模可分为原材料自动进给原材料自动进给和和工序件工序件（包括落料平片）自动进给（包括落料平片）自动进给两类。两类。n前者

29、按进给机构形式又可分为前者按进给机构形式又可分为辊式、夹持式和其他形式辊式、夹持式和其他形式，其模具的自动进给部分与冲压部分基本上是分开的；其模具的自动进给部分与冲压部分基本上是分开的；n后者大都采用后者大都采用推板或回转盘推板或回转盘形式，其自动进给部分与冲压形式，其自动进给部分与冲压部分难以分开。部分难以分开。机电工程学院机电工程学院图图2-16夹持式自动夹持式自动送料冲模送料冲模1-支架支架2-斜契斜契3-滚滚轮轮4-螺杆螺杆5、6-送送料夹持器料夹持器7-导板导板8-滚柱滚柱9-定料夹持器定料夹持器10-下座板下座板11-弹簧弹簧机电工程学院机电工程学院图图2-17通用自动出通用自动出

30、件校平模件校平模1-支架支架2、3-弹簧弹簧4-小滑块小滑块5-拨杆拨杆6-钩钩7-滑板滑板8-校平上模校平上模9-校平下模校平下模10-斜槽斜槽机电工程学院机电工程学院五、先进冲压自动化技术五、先进冲压自动化技术 大型冲压设备的两大发展趋势：大型冲压设备的两大发展趋势：n一是侧重于柔性生产的高性能压力机生产线配以自动化上一是侧重于柔性生产的高性能压力机生产线配以自动化上下料机械手；下料机械手；n具有占用资金少、通用性好、适用于多车型小批量生产的具有占用资金少、通用性好、适用于多车型小批量生产的特点，满足了生产中高档轿车需要的高质量冲压件的要求特点，满足了生产中高档轿车需要的高质量冲压件的要求

31、n二是采用大型多工位压力机。二是采用大型多工位压力机。分类分类：1 1）机电一体化全自动压力机技术）机电一体化全自动压力机技术 2 2）单机联线自动化冲压生产线）单机联线自动化冲压生产线 3 3）大型多工位压力机）大型多工位压力机机电工程学院机电工程学院关键技术：关键技术：n全自动换模系统全自动换模系统n重载负荷液压润滑技术重载负荷液压润滑技术n触摸屏技术触摸屏技术n高速高精度行程单元高速高精度行程单元1 1）机电一体化全自动压力机技术）机电一体化全自动压力机技术 机电工程学院机电工程学院汽车覆盖件自动化冲压生产工艺技术之一汽车覆盖件自动化冲压生产工艺技术之一2 2）单机连线自动化冲压生产线）

32、单机连线自动化冲压生产线 汽车覆盖件冲压成形汽车覆盖件冲压成形n组成：组成：拆垛机、大型压力机、拆垛机、大型压力机、3坐标工件传送系统和坐标工件传送系统和码垛工位码垛工位n特点：特点：高效化、优质化、自动化、智能化、柔性化高效化、优质化、自动化、智能化、柔性化3 3）大型多工位压力机）大型多工位压力机机电工程学院机电工程学院齐二机床厂数控多工位压力机齐二机床厂数控多工位压力机机电工程学院机电工程学院上海舒勒压力机上海舒勒压力机机电工程学院机电工程学院齐二机床厂齐二机床厂5000吨多工位压力机吨多工位压力机机电工程学院机电工程学院n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机械加工

33、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系统。在自动线的工作过程中，工件以一定的等组成的自动加工系统。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。参与操作，自动地完成预定的加工内容。自动线的优点与特点：自动线的优点与特点：n能减轻工人的劳动强度，并大大地提高劳动生产率，减少设备布能减轻工人的劳动强度，并大大地提高劳动生产率，

34、减少设备布置面积，缩短生产周期，缩减辅助运输工具，减少非生产性的工置面积，缩短生产周期，缩减辅助运输工具，减少非生产性的工作量，建立严格的工作节奏，保证产品质量，加速流动资金的周作量，建立严格的工作节奏，保证产品质量，加速流动资金的周转和降低产品成本。转和降低产品成本。n加工对象通常是固定不变的，或在较小的范围内变化，而且在改加工对象通常是固定不变的，或在较小的范围内变化，而且在改变加工品种时要花费许多时间进行人工调整。变加工品种时要花费许多时间进行人工调整。n初始投资较多，适用于大批量的生产场合。初始投资较多，适用于大批量的生产场合。 第四节第四节 机械加工自动线机械加工自动线机电工程学院机

35、电工程学院切削加工自动线组成切削加工自动线组成n工艺设备工艺设备n工件输送系统工件输送系统n控制和监视系统控制和监视系统n检测系统和辅助系统等组成检测系统和辅助系统等组成n各个系统中又包括各类设备和装置。各个系统中又包括各类设备和装置。机电工程学院机电工程学院表表2-4切削加切削加工自动线工自动线的组成的组成机电工程学院机电工程学院切削加工自动线分类切削加工自动线分类n由于工件类型、工艺过程和生产率等的不同，自动线的结由于工件类型、工艺过程和生产率等的不同，自动线的结构和布局差异很大，但其基本组成部分都是大致相同的。构和布局差异很大，但其基本组成部分都是大致相同的。切削加工自动线可以按多种方法

36、分类。切削加工自动线可以按多种方法分类。 n通用机床自动线通用机床自动线n组合机床自动线组合机床自动线n柔性自动线柔性自动线机电工程学院机电工程学院表表2-5切削加工自动线的类型、特点和应用切削加工自动线的类型、特点和应用分分类法法类 型型特特 点点应 用用按工按工艺设备类型分型分类通用机床通用机床自自动线由自由自动化通用机床或化通用机床或经改改装的通用机床装的通用机床连成的自成的自动线。建。建线周期短，收效快。周期短，收效快。通常用于加工比通常用于加工比较简单的零件，的零件，特特别是是盘、轴、套、套、齿轮类零件零件的大量或批量生的大量或批量生产组合机床合机床自自动线由由组合机床合机床组成的自

37、成的自动线，生生产率高，造价相率高，造价相对较低。低。专用性用性强强，只能适，只能适应单一一或几种同或几种同类型工件的生型工件的生产 主要适用于箱体主要适用于箱体类零件、畸形零件、畸形零件的大量生零件的大量生产，有，有时用于批量用于批量生生产专用机床用机床自自动线由由专门设计制造的自制造的自动化化机床机床组成或成或连接而成的自接而成的自动线。生。生产率高，制造成率高，制造成本高，周期本高，周期长 如如专用拉床用拉床组成的拉削自成的拉削自动线；加工特殊材料和加工特殊材料和对加工有特殊要加工有特殊要求（如加工石墨求（如加工石墨块）的自）的自动线转子自子自动线用用转子机床，通子机床，通过输送送转子子

38、连成的自成的自动线。生。生产率率高，占地面高，占地面积小小 适用于加工工序适用于加工工序简单的小零件，在的小零件，在切削加工中切削加工中应用很少，可用于小零件用很少，可用于小零件的的车、钻、铣、攻螺、攻螺纹等工序。多用等工序。多用于冲于冲压、挤压、压延等加工，如延等加工，如军工工中的子中的子弹及及轻工小五金等行工小五金等行业（如自（如自来水笔挂来水笔挂钩的卷的卷边、压弯）弯）机电工程学院机电工程学院表表2-5切削加工自动线的类型、特点和应用切削加工自动线的类型、特点和应用分分类法法类 型型特特 点点应 用用按工件按工件外形和外形和切削加切削加工工过程程中工件中工件运运动状状态分分类回回转体体工

39、件加工件加工自工自动线 主要由自主要由自动化通用机床或化通用机床或经自自动化改装的普通机床（如化改装的普通机床（如车床、床、内外内外圆磨床、磨床、铣端面打中心孔端面打中心孔机床、花机床、花键加工机床、加工机床、齿轮加加工机床）及工机床）及专用机床用机床连成或成或专门规划划设计制造制造组成成 主要用于在切削加工主要用于在切削加工过程中程中工件回工件回转的加工，如的加工，如轴、盘、套、套、齿轮、环类零件的加工零件的加工箱体、箱体、杂件加件加工自工自动线 主要由主要由组合机床和合机床和专用机床用机床组成成 主要用于加工主要用于加工时工件不工件不转的的工件和工序，如箱体及畸形件工件和工序，如箱体及畸形

40、件的的钻孔、孔、镗孔、孔、铣削、攻螺削、攻螺纹等等综合加工自合加工自动线 线内装有多种机床和内装有多种机床和设备，能，能完成一个工件从坯料到装配前完成一个工件从坯料到装配前的全部加工工序，可减少工件的全部加工工序，可减少工件的来回的来回输送及制品数量送及制品数量 适用于包括多种形式加工，适用于包括多种形式加工，如气缸盖如气缸盖综合加工自合加工自动线（包（包括括压装装阀座及座及热处理），理），轴类件件综合加工自合加工自动线（包括（包括热处理），刹理），刹车蹄片加工自蹄片加工自动线（包括加工和（包括加工和铆接非金属摩擦接非金属摩擦材料材料层）机电工程学院机电工程学院一一. . 通用机床自动线通用机

41、床自动线 在通用机床自动线上完成的典型工艺主要是各种车削、在通用机床自动线上完成的典型工艺主要是各种车削、车螺纹、磨外圆、磨内孔、磨端面、铣端面、打中心孔、铣车螺纹、磨外圆、磨内孔、磨端面、铣端面、打中心孔、铣花键、拉花键孔、切削齿轮和钻分布孔等。花键、拉花键孔、切削齿轮和钻分布孔等。 1.1.对自动线机床的要求对自动线机床的要求n稳定可靠，较好的排屑与除屑装置，较好的刀具使用寿命，稳定可靠，较好的排屑与除屑装置，较好的刀具使用寿命，稳定可靠的工作循环，较大流量的切削液系统。稳定可靠的工作循环，较大流量的切削液系统。n可靠的电气控制系统可靠的电气控制系统n可靠地自动保护系统可靠地自动保护系统机

42、电工程学院机电工程学院图图2-19自动线机床排列图自动线机床排列图2.通用机床通用机床自动线的连自动线的连线方法线方法机电工程学院机电工程学院图图2-20顺序分料示意图顺序分料示意图1-机床机床2-工件输送系统工件输送系统机电工程学院机电工程学院图图2-21按需分料示意图按需分料示意图1-机床机床2-下料机械手下料机械手3-上料机械手上料机械手4-分路机构分路机构5-料道料道机电工程学院机电工程学院二、组合机床自动线 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。它与通用机床自动线有许多不同点：如每台机床的加工工艺都是指定的不作改变；工件的

43、输送方式除直接输送外，还可利用随行夹具进行输送；线的规模较大，有的多达几十台机床；有比较完善的自动监视和诊断系统，以提高其开动率等。组合机床自动线主要用于加工箱体类零件和畸形件，其数量占加工自动线总数的70%左右。1组合机床自动线的分类及工件输送形式 2组合机床自动线的布局 机电工程学院机电工程学院1组合机床自动线的分类及工件输送形式 n按工件输送方式：直接输送与间接输送按工件输送方式：直接输送与间接输送n按输送轨道形式：直线输送与圆（椭圆）型轨道输送；按输送轨道形式：直线输送与圆（椭圆）型轨道输送；n按输送带相对机床的配置形式：通过（机床）式输送带式和按输送带相对机床的配置形式：通过（机床）

44、式输送带式和 外移式（在机床前方）输送带式外移式（在机床前方）输送带式工件（随行夹具）输送运动的形式n步伐式（同步）步伐式（同步）n自由流动式（非同步）自由流动式（非同步）机电工程学院机电工程学院表表2-6组合机床自动线的布局形式组合机床自动线的布局形式布局形式布局形式特特点点应应用用直线形直线形机床大多横向纵列，工件输送装置从机床机床大多横向纵列，工件输送装置从机床中穿过。机床可排列在输送带的两侧或一中穿过。机床可排列在输送带的两侧或一侧。自动线按加工工艺分段，段间设有转侧。自动线按加工工艺分段，段间设有转位装置、翻转装置，使工件转位装置、翻转装置，使工件转90或翻转或翻转180。输送装置可

45、每段用一个，或全线用。输送装置可每段用一个，或全线用一个（转位时工件抬离输送带）。机床通一个（转位时工件抬离输送带）。机床通常为卧式双面、单面、立式、立卧复合式常为卧式双面、单面、立式、立卧复合式等。排屑系统比较简单。自动线长时看管等。排屑系统比较简单。自动线长时看管不方便。不方便。各种大中小零件，应用各种大中小零件，应用较多，较普遍较多，较普遍采用外移式工件输送带时，可采用三面机采用外移式工件输送带时，可采用三面机床（卧式三面、立卧复合式三面），但在床（卧式三面、立卧复合式三面），但在输送带与机床之间需要设往复输送装置或输送带与机床之间需要设往复输送装置或移动工作台，输送装置比较复杂。还可以

46、移动工作台，输送装置比较复杂。还可以将回转工作台或鼓轮式多工位机床用外移将回转工作台或鼓轮式多工位机床用外移式输送带连成自动线，缩短自动线的长度。式输送带连成自动线，缩短自动线的长度。产量较小的场合。用于产量较小的场合。用于将现有三面机床改装为将现有三面机床改装为自动线时，用于精加工自动线时，用于精加工必须采用三面机床时。必须采用三面机床时。多工位机床组成的自动多工位机床组成的自动线用于加工特别复杂的线用于加工特别复杂的小零件小零件机电工程学院机电工程学院布局形式布局形式特特点点应应用用折线形折线形自动线较长或受厂房面积及形状限制时可自动线较长或受厂房面积及形状限制时可采用直角形，匚形及弓形等

47、布局。输送带通采用直角形，匚形及弓形等布局。输送带通常从机床中间穿过。机床可排列在输送带的常从机床中间穿过。机床可排列在输送带的一侧或两侧。在转折处可作为转位工位，而一侧或两侧。在转折处可作为转位工位，而省去转位装置。但每一线段需用一个工件输省去转位装置。但每一线段需用一个工件输送装置。转折线段上可用作中间储料库送装置。转折线段上可用作中间储料库工序复杂，机床数较多时，工序复杂，机床数较多时，布置地位受限制时，带并行布置地位受限制时，带并行支线时常采用这种布局支线时常采用这种布局框框形形机床沿框形的内外两侧，或只沿其中的几机床沿框形的内外两侧，或只沿其中的几个线段布置，如果用随行夹具，随行夹具

48、可个线段布置，如果用随行夹具，随行夹具可以沿框形边返回，而不需设立独立的返回输以沿框形边返回，而不需设立独立的返回输送带。随行夹具也可以从输送带上空返回，送带。随行夹具也可以从输送带上空返回，或沿机床一侧的上空返回，成为立面或倾斜或沿机床一侧的上空返回，成为立面或倾斜平面的框形布局。由上空返回时，还可以利平面的框形布局。由上空返回时，还可以利用随行夹具的自重滑移返回。这种上空返回用随行夹具的自重滑移返回。这种上空返回方式可节省占地面积方式可节省占地面积一般用于多工段线及一些一般用于多工段线及一些特殊场合，如加工部位为十特殊场合，如加工部位为十字形。常用于随行夹具自动字形。常用于随行夹具自动线。

49、随行夹具由上空靠自重线。随行夹具由上空靠自重返回，主要用于工件或随行返回，主要用于工件或随行夹具质量和外形尺寸不是很夹具质量和外形尺寸不是很大的场合大的场合圆形圆形环形环形椭圆形椭圆形与框形相似，但工件输送带比较简单，一与框形相似，但工件输送带比较简单，一般用环形链条驱动，机床通常只布置于环的般用环形链条驱动，机床通常只布置于环的内侧，使自动线敞开性好内侧，使自动线敞开性好非同步输送自动线常采用非同步输送自动线常采用这种布局形式。用于加工中这种布局形式。用于加工中小型零件，生产率较高，甚小型零件，生产率较高，甚至达每小时几百件至达每小时几百件机电工程学院机电工程学院图图2-22带并行支线的自动

50、线布局带并行支线的自动线布局1-机床机床2-合路机构合路机构3-回转台回转台图图2-23带三个并行工位的串联机床自动线布局带三个并行工位的串联机床自动线布局A、B-并行加工工位并行加工工位机电工程学院机电工程学院图图2-24气缸体两端铣钻组合机床自动线平面布置气缸体两端铣钻组合机床自动线平面布置C1C5-机床机床0118-工位号，工位号后的工位号，工位号后的A、B、C为该工位动力部件为该工位动力部件典型组合机床自动线：典型组合机床自动线：由由5台组合机床及辅助装置组成的气缸箱体两端铣钻自动线台组合机床及辅助装置组成的气缸箱体两端铣钻自动线机电工程学院机电工程学院表表2-7气缸体两端面加工自动线

51、机床特征及完成工序气缸体两端面加工自动线机床特征及完成工序机床机床工位工位动力部件力部件动力部件型式和完成工序力部件型式和完成工序C1C1平面平面铣床床04/004/05 5 04/05 04/05工位各有一个工位各有一个夹具，具，夹具能回具能回转180180，滑台上，滑台上的的铣头沿自沿自动线纵向移向移动对缸体前后两个端面缸体前后两个端面进行粗行粗铣和半精和半精铣（利用中（利用中间位置位置挡铁定位，定位，实现两次两次铣削）。削）。铣刀刀刀刀盘直径直径315mm315mm，刀，刀齿数数5050，转数数1250r/min1250r/min，进给速度速度1650mm/min1650mm/minC2

52、C2双面双面钻床床070707A07A07B07B 双工位十字滑台，双工位十字滑台，钻缸体后端面各孔缸体后端面各孔 单工位滑套工位滑套动力力头，钻主油道孔。采用主油道孔。采用15mm15mm内冷麻内冷麻花花钻头钻孔。孔。转数数560r/min560r/min，进给量量0.22mm/r0.22mm/r，进给速速度度125mm/min125mm/minC3C3单面面钻床床090909B09B 三工位十字滑台，分三工位十字滑台，分别用来用来钻孔、孔、镗中中间轴线法法兰孔孔和粗和粗镗中中间轴线孔（采用孔（采用刚性主性主轴加前加前导向）向）C4C4四面四面钻床床111111A11A11B11B11C11

53、C11D11D 六工位回六工位回转主主轴箱，分箱，分别用来加工分用来加工分电盘孔和孔和紧固螺固螺钉孔孔 滑套滑套动力力头，用来加工斜油孔，用来加工斜油孔 滑套滑套动力力头，从另一端，从另一端钻主油道孔主油道孔 滑套滑套动力力头，扩主油道堵盖孔主油道堵盖孔C5C5双面双面钻攻机床攻机床131313A13A13B13B 双工位十字滑台，双工位十字滑台，钻攻前端面各孔攻前端面各孔 双工位十字滑台，双工位十字滑台，钻攻后端面各孔攻后端面各孔机电工程学院机电工程学院三、柔性自动线n由原来专用机床组成的自动线改用数控机床或由由原来专用机床组成的自动线改用数控机床或由数控操作的组合机床组成的柔性自动线。数控

54、操作的组合机床组成的柔性自动线。n工艺基础工艺基础: :成组技术成组技术。n按照成组加工对象确定工艺过程，选择适宜的数按照成组加工对象确定工艺过程，选择适宜的数控加工设备和物料储运系统。控加工设备和物料储运系统。n组成：组成：数控机床、专用机床及组合机床数控机床、专用机床及组合机床 托板（工件）输送系统托板（工件）输送系统 控制系统。控制系统。机电工程学院机电工程学院图图2-26回转支架式换箱机床模块回转支架式换箱机床模块1-动力箱（固定）动力箱（固定）2-回转支架（转位）回转支架（转位）3-待换主轴箱待换主轴箱4-滑台滑台1FTL的加工设备n加工对象：箱体类零件加工对象：箱体类零件n主要设备

55、：数控组合机床、数控主要设备：数控组合机床、数控 2 2坐标或坐标或3 3坐标加工坐标、坐标加工坐标、 转塔机床、换箱机床及专用机床。转塔机床、换箱机床及专用机床。机电工程学院机电工程学院图图2-27数控数控2坐标和坐标和3坐标加工模块坐标加工模块a）、）、b）2坐标加工模块坐标加工模块c）3坐标加工模块坐标加工模块数控数控2维工作台维工作台机电工程学院机电工程学院图2-28伺服电动机驱动的输送带传动装置1-输送带2-大螺距滚珠丝杠3-输送滑枕4-直流无刷伺服电动机2FTL的工件输送设备方式：直接输送与托板输送方式：直接输送与托板输送装置：步伐式输送带同步输送装置：步伐式输送带同步输送辊道与工业机器人异步输送辊道与工业机器人异步输送机电工程学院机电工程学院3FTL的控制设备 n加工设备的控制加工设备的控制n输送设备的控制输送设备的控制n中间层次的控制中间层次的控制n系统的中央控制系统的中央控制中央控制装置中央控制装置n微处理器的顺序控制器微处理器的顺序控制器n微型计算机微型计算机