机械制造装备设计机械制造装备设计第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 机械制造装备设计方法机械制造装备设计方法第三章第三章 金属切削机床设计金属切削机床设计退出退出下一页下一页第四章第四章 工业机器人设计工业机器人设计机械制造装备设计机械制造装备设计第七章第七章 机械加工生产线总体设计机械加工生产线总体设计第五章第五章 机床夹具设计机床夹具设计第六章第六章 物流系统设计物流系统设计退出退出下一页下一页第一章绪论第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 机械制造装备及其在国民经济中的重要作用机械制造装备及其在国民经济中的重要作用第二节第二节 机械制造装备应具备的主要功能机械制造装备应具备的主要功能第三节第三节 机械制造装备的分类机械制造装备的分类返返回回主主页页退出退出上一页上一页下一页下一页第一章绪论1.1 1.1 机械制造装备及其在国民经济中的重要作用机械制造装备及其在国民经济中的重要作用 （一）制造业是一个国家或地区经济发展的重（一）制造业是一个国家或地区经济发展的重 要支柱。要支柱。（二）机械制造业是制造业的核心。（二）机械制造业是制造业的核心。（三）机械制造业的发展状况。（三）机械制造业的发展状况。上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章制造业是人类文明的支柱之一制造业是人类文明的支柱之一一般认为，人类文明有三大物质支柱：材料、能源与信息。其实，“制造”也应是一大支柱。可以说，没有制造，就没有人类。返回本章返回本章制造业是人类文明的支柱之一制造业是人类文明的支柱之一从人类制造第一把工具，一直到现在的智能机床，小到一针一线,大到航空母舰，无一可以脱离制造业。恩格斯说过，直立与劳动创造了人，劳动是从制造工具开始的。可以说人类的一切都离不开制造，制造是一切的源头。如果没有金属农具的制造就没有农业革命；没有蒸汽机的制造就没有第一次工业革命；没有电机的制造就没有第二次工业革命；没有芯片和计算机制造就没有信息化革命。人类科技的进步就是一部制造业的进步史。返回本章返回本章制造业是人类文明的支柱之一制造业是人类文明的支柱之一制造是人类创造物质财富的基本手段从全世界整体来看，国民生产总值（GDP）的1/3是制造业创造的，工业生产总值4/5是制造业创造的，国家财政收入的1/3是制造业提供的，出口的90%是制造业提供的。制造是全面建设小康社会的第一支柱产业，经济活动部门中64%以上属于制造业，工业就业人数中90%属于制造业，整个社会50%的就业由制造业提供，工业税收80%由制造业提供。以上数据显示，要进入小康社会，要建设强大国家，必须发展制造业。返回本章返回本章制造业是人类文明的支柱之一制造业是人类文明的支柱之一制造是各行各业的基石穿衣需要布匹，需要制造织布机；吃面需要面粉加工机，需要制造面粉机；住房需要建材，需要制造建材机器；出行需要坐车，需要制造汽车。人类要生存下去必须要搞好装备，因为任何东西都需要工具去制造。返回本章返回本章制造业是人类文明的支柱之一制造业是人类文明的支柱之一制造业是高新技术产业的基础和载体。无论是信息技术、核技术还是微电子技术等等，都要靠制造产生。能够把这些先进技术制造出来本身就是先进的体现。有了这些先进技术，倘若没有制造业把它们应用起来，这些科技也是纸上谈兵、无用武之地。以电子科技为例，现在电子技术的应用越来越多，在军舰上，电子产品的成本占整个军舰成本的22%，占整个坦克成本的24%，在飞机上占35%，导弹上占44%，在卫星等航天器上占65%以上。这些电子产品都是制造业制造出来的。返回本章返回本章制造业是人类文明的支柱之一制造业是人类文明的支柱之一制造业代表着国家的综合国力，也标志着国家在国际竞争中所处的地位如何温州制造的打火机占了全世界打火机的80%以上，但是多少只打火机才能换回一台精密设备？所谓工业转移其实是把低端产品转移过来，美国不是不会做打火机，而是不屑做。因此，如果没有强大的制造业，中国在国际竞争中只能处于产业链的低端。返回本章返回本章装备制造业为国民经济各部门再生产和扩大再生产提供技术装备的各种工业，总称为装备制造业装备制造业。处于工业中心地位的制造业，特别是装备制造业，被认为是国家工业化、现代化建设的“发动机”。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中体现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。先进装备是带动生产力发展和人类历史进步的重要力量。装备制造业特别是重大技术装备，科技含量高，产业关联度大，直接影响一个国家的产业发展水平和竞争力。要在激烈的国际竞争中赢得主动，就必须建设强大的装备制造业。返回本章返回本章振兴装备制造业振兴装备制造业制造业对于人类文明的重要性是显而易见的。制造业中机械制造业的地位最为重要，没有机械制造业，就没有独立的工业，即使制造业再大再多再好，也受制于人。一个大国如果没有强大的装备制造业，特别是同高科技相应的机床制造业，就不可能有独立自主的制造业与工业。只有振兴装备制造业，才能使工业由大变强。返回本章返回本章我国装备制造业发展现状我国装备制造业发展现状改革开放以来，我国装备制造业得到了长足发展，技术装备的设计和制造能力有了明显增强。目前，我国装备制造业工业增加值仅次于美国、日本和德国，位居世界第4位，我国装备制造业的年均增速是17.6%，几十种产品产量居世界第一位，并研发制造出了激光照排、数字程控交换机、卫星及运载工具、正负电子对撞机等为代表的一系列先进装备。返回本章返回本章中国装备制造业截止到08年5月份中国装备制造业的工业总产值达到864,470,228.00千元，同比增长达到32.91%，增长幅度高于是上一季度，总体来看工业总产值的增长呈现逐步加快趋势。中国装备制造业的不同规模企业的工业总产值状况主要表现为：小企业的工业总产值最高，达到457,756,787千元，同比增长幅度达到41.06%，其次是中型企业，最后是大型企业。除了大型企业的增幅在2季度出现下降以外，其他规模的企业增幅均是上涨趋势。返回本章返回本章同工业发达国家相比的明显差距同工业发达国家相比的明显差距(1)劳动生产率和工业增加值率低制造业总体规模仅相当于美国的1/5，日本的1/4强；人均劳动生产率远远落后于发达国家，仅为美国的1/25、日本的1/26、德国的1/20；工业增加值率仅为26%，远低于美国的49%、日本的38%、德国的48.5%。返回本章返回本章同工业发达国家相比的明显差距同工业发达国家相比的明显差距(2)产业结构上，仍以劳动密集型产业为主，技术密集型产业明显落后，装备制造业薄弱，结构不尽合理，装备制造业在制造业中的比重不到30%，远低于美国的41.9%、日本的43.6%、德国的46.4%。返回本章返回本章同工业发达国家相比的明显差距同工业发达国家相比的明显差距(3)在新技术、新产品的研发能力上仍然薄弱，缺少自主知识产权，产业主体技术依靠国外，我国所需要的大量先进设备，仍主要依靠进口。据统计，近几年我国设备投资的2/3依赖进口，其中光纤制造设备的100%，集成电路芯片制造设备的85%，石油化工设备的80%，轿车工业设备、数控机床、纺织机械、胶印设备的70%来自于进口产品。返回本章返回本章同工业发达国家相比的明显差距同工业发达国家相比的明显差距(4)企业集中度低，大型骨干企业少，围绕大型骨干企业的中小企业群体也未形成。返回本章返回本章加快发展装备制造业国家发展和改革委员会工业司副司长李冶指出，要实现到2020年GDP翻两番的目标，我国必须走“新型工业化之路”，而振兴装备制造业，则是实现新型工业化的根本途径。事实上，加快发展装备制造业也已成为我国重要的发展战略。党的十六大明确提出：“用高新技术和先进适用技术改造传统产业，大力振兴装备制造业。”返回本章返回本章加快发展装备制造业我国正在全国范围内实施的一项“制造业信息化工程”，目标是使制造业信息化水平与发达国家的差距从目前的约15年缩短为10年，以加快提升“中国制造”的国际竞争力。我国的制造业总体来说大而不强，技术创新能力十分薄弱，加快我国的工业化就得以信息化带动工业化，优先发展信息产业，大力推进制造业，用信息技术来改造我国的制造业，中国工程院院士孙家广认为，高新技术特别是以信息产业为代表的高新技术将在我国制造业中发挥巨大的作用。返回本章返回本章加快发展装备制造业我国整个制造业信息化总体目标要实现五个数字化-设计数字化、管理数字化、装备数字化、生产过程数字化、企业数字化。设计数字化就是通过实现产品设计手段与设计过程的数字化和智能化缩短产品开发周期，提高企业的产品创新能力。制造装备数字化就是通过实现制造装备的数字化、自动化和精密化、提高产品的精度和加工装配的效率。返回本章返回本章加快发展装备制造业1.生产过程主要是针对流程工艺来说的，我国的流程工艺占整个工艺总产值的667，在流程工艺实现数字化是通过实现生产过程控制的数字化、自动化和智能化，提高企业生产过程自动化水平。在离散制造业中，把每一个离散的部分协调起来。2.管理数字化是使每个企业有一个优良的管理。我国的产供销要做到资源优化，做到资源尽可能共享就必须大力发展现代的管理系统，而且把单独的系统集成起来，作为一个完整的系统在企业推广实施，而且要减少实施的工作量。3.企业数字化就是通过实现全球化环境下企业内外部资源的集成和最佳利用，促进制造企业的业务过程，组织结构与产品结构的调整，提高我国企业、区域和行业的竞争能力。返回本章返回本章现代的制造业市场的5大特征第一是买方市场。这是科学技术与生产力发展的必然结果。第二是多变性市场。由于科技发展快，技术更新快，产品换代快，从而产品非大量化、分散化、个性化的生产越来越强，竞争日趋激烈，不确定因素猛增，市场变化很快。第三是国际化市场。市场打破国界，走向区域化，走向国际化。返回本章返回本章现代的制造业市场的5大特征第四是新兴产品市场。不仅涉及对传统产品用高新技术加以改造与发展而成的产品，而且更涉及前所未有的新类型的“产品”，从而导致如技术、软件、环保等产业的出现。第五是虚拟市场。信息化的进一步是网络化，网上的产品广告、商品展示、商品交易、客户关系、代理制等等均属于虚拟市场。返回本章返回本章制造业企业需要有的6大特征第一是满足“客户化”要求，这是“买方市场”必然导致的结果，“顾客就是上帝”。第二是对市场的快速响应，对生产的快速重组，从而要求生产模式必需有高度柔性，有足够敏捷性，这是“客户化”必然导致的结果。第三是既竞争、又合作地参与市场，走向“双赢”、“多赢”，这是“纳什方程”给出的结果，而不一定是或“鱼死”，或“网破”，或“两败俱伤”。返回本章返回本章制造业企业需要有的6大特征第四是本土化与国际化交互，走向全球化，既竞争，又合作。第五是应用虚拟技术，以加快企业有关活动的节奏，提高产品质量，节约成本。第六，“以人为本”，加强企业人文文化建设，应该说，这是现代企业成败关键之所在。返回本章返回本章快速发展的基本思路发展途径：通过国际化实现积累与跨越发展手段：通过采取创新实现优化与升级发展方向：充分挖掘临港、临海优势，着眼快速发展返回本章返回本章大连装备制造业存在的主要问题尚处于单机、配套地位，成套总承包能力薄弱。现代制造工艺推进缓慢，产业流程的附加值不高。核心企业规模过小，协同效应发展受限。未充分利用和发展大连市的区位、资源与政策优势。返回本章返回本章先进制造业先进制造业采用先进的制造模式、先进的制造技术、先进的管理模式进行全方位制造活动。先进制造模式的特征：企业层面：具有先进的技术管理组织系统产业层面：具有强大的产业整合能力产品层面：主要提供成套产品、关键核心部件、高端产品和极端制造产品返回本章返回本章先进制造业的发展趋势先进制造业的发展趋势一是产品的发展趋势，二是制造过程的发展趋势，三是制造方法的发展趋势。这三类发展趋势又可以用12个字概括之，产品要“精”、“极”、“文”，过程要“绿”、“快”、“省”、“效”，方法要“数”、“自”、“集”、“网”、“智”。这些方面彼此渗透,相互支持,形成整体,并且扎根在“机械”与“制造”的基础上,服务于制造业的发展。返回本章返回本章先进制造业的发展趋势先进制造业的发展趋势一是产品的发展趋势：“精”、“极”、“文”“精”是“精密化”-是发展的关键，它一方面是指对产品、零件的精度要求越来越高，另一方面是指对产品、零件的加工精度要求越来越高。有了前者，才要求有后者；有了后者，才促使前者得以发展。“精”是指加工精度及其发展，精密加工，细微加工，纳米加工等等。返回本章返回本章先进制造业的发展趋势先进制造业的发展趋势“极”就是极端条件-是发展的焦点，它是指在极端条件下工作的或者有极端要求的产品，从而也是指这类产品的制造技术有“极”的要求。在高温、高压、高湿、强磁场、强腐蚀条件下工作的，或有高硬度、大弹性要求的，或在几何形体上极大、极小、极厚、极薄、奇形怪状的。显然，这些产品都是科技前沿的产品，其中之一就是“微机电系统（MEMS）”返回本章返回本章“文”应理解为“人文化”，-是发展的新意。社会进步到今天，产品不仅是一个工业产品，只解决“实用”的问题，满足物质层面上的需要；还应该是一个艺术产品，文化含量高，特别是人文文化含量高，真正解决“物美”问题，满足精神层面上的需要，能同环境协调，能供欣赏，能悦人心，经得起“看”，经得起“想”。“工业设计”等学科即由此而生。返回本章返回本章受金融危机影响中国装受金融危机影响中国装备制造制造业面面临的挑的挑战此次欧美金融危机和经济危机对世界经济影响非常大，不仅欧美制造业受金融危机的拖累进入历史低点，亚洲尤其是中国的制造业也受到很大的影响。全球金融体系、经济体系、机械装备业的下方地质结构正在发生巨大变化，中国装备制造业在全球市场遇到前所未有的挑战。但是，中国装备制造业前景仍然光明：一方面金融和经济危机伤害到欧美制造业，另一方面很多发展中国家经济不断增长，加大加快对公共基础设施建设和机械基础产业建设的投入，这使得全球装备业市场十分活跃。此外，中国装备制造业正在向创新化、兼并化、集群化、信息化、质量化、服务化、品牌化的方向发展，未来一段时期必将是中国装备制造业发展的黄金时期。返回本章返回本章欧美金融和欧美金融和经济危机危机对其制造其制造业的影响的影响美国次贷危机引发的欧美金融危机来势凶猛。贝尔斯登投行、雷曼兄弟证券、华盛顿互惠银行和全球最大的保险公司美国国际集团（AIG）都陷入了困境或者干脆消失。美国财政部将动用7000亿美元收购不良抵押贷款、证券和相关资产。美联储前主席艾伦格林斯潘说，美国正陷于“百年一遇”的金融危机。金融危机造成美国经济增长减速，由虚拟经济延伸至实体经济。去年9月美国制造业活动指数为43.5，连续二个月出现收缩，为7年来的最低点。返回本章返回本章欧美金融和欧美金融和经济危机危机对其制造其制造业的影响的影响美国金融危机不仅危害了美国，而且迅速危害到全球。国际清算银行发表全球金融市场报告称，金融危机已迫使金融机构减记5030亿美元资产，未来数月内损失将继续扩大。全球六大央行发表联合声明，联合向短期信贷市场注资2470亿美元。欧盟统计局公布的数据显示，2008年第二季度，欧元区经济首度出现环比负增长。金融危机正将欧元区经济推向衰退边缘。2008年第二季度，欧元区三大支柱投资、消费和出口已全线下滑。我们还可以前瞻性地预料到，一方面随着金融危机扩展，欧美银行信贷和投资日趋保守，另一方面欧美股市和房市下跌，欧美房产、股票严重缩水，财富的负效应巨增。欧美制造业企业所需的内部资金流日趋紧张，其外部环境也日趋恶化。返回本章返回本章机遇与挑机遇与挑战并存并存在这次危机中，一方面欧美制造业企业受到伤害，另一方面很多发展中国家经济不断增长，加大和加快对公共基础设施建设和机械基础产业建设的投入。国家在经济发展中对机械装备有迫切的需求。中国装备制造业虽然遇到前所未有的挑战，但也面临着历史性的机遇。2001年，中国装备制造业出口额为1070亿美元，此后5年间保持年均31%的超高速增长，2006年已达4073亿美元。2006年装备制造业出口占全国外贸出口总额9689亿美元的42%，进口占全国外贸进口总额7915亿美元的49%。中国装备制造企业在国际市场上的表现日益抢眼，上海电气集团、上海振华港机集团和沈阳机床都在各自领域内创造了令人瞩目的业绩。从宏观经济指标来看，中国城镇固定资产投资保持高速增长。返回本章返回本章机遇与挑机遇与挑战并存并存另外，2008年8月份中国居民消费价格总水平（CPI）同比上涨了4.9%。工业品出厂价格（PPI）同比上涨10.1%，创三年来新高，18月累计同比上涨8.2%，这将驱使制造业价格持续上涨。国家统计局日前公布的统计数据显示：2008年8月份，全国规模以上工业企业增加值同比增长12.8%，增速比上月下降1.9个百分点，比上年同月大幅回落4.7个百分点。中国经济是当前世界经济当中最具活力和潜力的部分，今后5年内中国装备制造业将面临前所未有的挑战和机遇。国家开发银行将发挥开发性金融的导向作用，重点支持重大技术装备制造业企业技术改造，帮助其掌握重大装备制造的核心技术和工艺，并形成自主开发创新的良性循环，以提高我国装备制造业整体水平。国开行将以适度的贷款规模投入，促进重点企业提高核心竞争力，在开发自主知识产权技术及品牌产品的同时开发针对客户需求的工艺。返回本章返回本章中国中国装装备制造制造业发展展趋势集群化集群化制造企业为实现产业最有效分工、最短路径协作和最低成本，聚集在某个地区共同赢得地区竞争优势。集群化不仅细化和优化了产业链的分工，促进了产学研用政金等各方面的结合，充分发挥了龙头、中小企业的优势，又大大缩短了开发和制造的成本，提高了企业的自主创新能力和市场开拓能力。美国硅谷电子设备业群、明尼阿波利斯医学设备业群，德国的索林根的刀具业群、斯图加特的机床业群等，都是世界上较为典型的产业集群。中国的产业集群已经在广东、福建、浙江、江苏、山东、辽宁、陕西、四川等地区初具规模。返回本章返回本章中国中国装装备制造制造业发展展趋势信息化信息化装备制造业正向全面信息化迈进，主要表现为制造的信息控制，来实现制造的高速、精密、智能、简便、效率提高、时间缩短、质量保证、成本降低、高附加值。其关键不仅在于芯片与软件的融合，更在于制造技术与信息技术的融合。信息化将制造业的设计、生产、物流、销售和服务一体化，信息化制造贯穿于从订单开始，产品的制造加工、运输、销售、售后服务等产品全寿命周期。装备制造业将实现产业的信息化、软件化、高附加值化、网络化和电子商务化。柔性制造系统，柔性制造单元、数控系统的开发、推广和应用，并逐渐向制造智能化的方向发展。返回本章返回本章中国中国装装备制造制造业发展展趋势服服务化化服务化覆盖着产品的开发、生产、售后服务、报废和回收，已成为制造业发展的趋势。服务不仅有利于保持品牌的特色，而且增强市场竞争能力，更重要的是保持客户，延长产业链，获取更多的产业利润的重要方式。国外装备企业越来越依靠服务来扩大经营的增值空间，例如美国通用电气公司，不仅为自己的用户，而且为竞争对手的用户提供服务。其服务作为该公司的独立领域，所创造的价值相当于其海外工程承包总额的70%。返回本章返回本章中国中国装装备制造制造业发展展趋势品牌化品牌化品牌化是强化市场竞争能力、产业升级的关键。品牌是企业综合实力的高度象征，创新是品牌的核心竞争力。品牌是企业一种无形资产，它反映产品的品质，同时也代表企业的市场开拓能力和持续发展的后劲。现代的市场竞争已不单纯是过去的产品价格和质量的竞争，更重要的是企业形象的竞争。品牌是企业形象、文化的集中体现，是一个企业产品质量、技术、创新、市场占有，营销策略的总体展示。返回本章返回本章大连装备制造业谋求高端突破大连装备制造业谋求高端突破 大连制造大连制造二次升级二次升级制造业，受金融危机影响最深重的实体经济之一。自去年下半年起，以加工贸易为主的“中国制造”遭遇严重困境，并由此波及装备制造业。我市是国家重要的装备制造业基地，“大连制造”何去何从？令人欣喜的是，在金融危机不断蔓延之时，“大连制造”迅速完成调整、转型，再度升级依靠自主知识产权实现高端产品、高端市场突破，依靠“大连创造”实现“大连制造”突围。今年以来，装备制造业迅猛发展，主导全市工业经济增长，继续担当我市经济保持持续、稳定、健康发展的强劲“发动机”。返回本章返回本章大连市机床业素有传统，近年来更以数控机床产业为突破口，努力提高自主创新能力。2007年起，大连市科技局组织连续实施“高档数控机床和数控功能部件研发”重大科技专项，国家、地方政府累计投入超过两亿元。2008年我市申报的“多轴联动高速龙门式加工中心系列产品开发”项目，获国家科技支撑计划5000多万元支持。返回本章返回本章今年，由大连光洋控股的大连科德，成功研制出填补空白的国产高档数控机床这是完全具有自主知识产权的“中国创造”。由于技术封锁，我国机床行业长期受制于国外数控系统和关键功能部件，高档机床往往是“香蕉型”产品“黄色”的“身体”，“白色”的“大脑”和“四肢”。科德的新产品则是“芒果型”产品里外都是“黄色”的。为实现全国产品高端突破，大连光洋历时十几年，以总线式数控系统和直驱式关键功能部件成果破解制约我国高档数控机床发展的两大瓶颈。返回本章返回本章大连机床集团同样依靠技术创新、产业升级在危机中发现机遇。其为某大型风力发电机厂开发的风机轮毂专用加工设备，不仅取代了进口，还使加工效率提高了5倍；抓住国家加大高速铁路建设的机遇，其开发研制出专门用于加工钢轨、动车组的车轮、转向架等高档数控机床，替代了进口，目前一些高速、高精、高可靠性的高档专用数控机床已研发成功并逐步推向市场。大机床数控机床产业化基地已经形成了大型五面体加工中心、五轴联动龙门镗铣床、高速精密立卧式加工中心、数控专机自动线及柔性制造系统、数控车床和车铣中心等高中端产品规模化的生产能力，在产量上跻身世界前列。正是由于较早地进行了调整、转型，大机床有了足够的“抗寒”能力，今年集团销售收入将继续保持百亿以上。返回本章返回本章第一章绪论1.2 1.2 机械制造装备应具备的主要功能机械制造装备应具备的主要功能（一）一般的功能要求（一）一般的功能要求（1）加工精度方面的要求（2）强度、刚度和抗震性方面的要求（3）加工稳定性方面的要求（4）耐用性方面的要求（5）技术经济方面的要求（二）柔性化（二）柔性化（三）精密化（三）精密化（四）自动化（四）自动化（五）机电一体化（五）机电一体化（六）节材（六）节材（七）符合工业工程要求（七）符合工业工程要求（八）符合绿色工程要求（八）符合绿色工程要求返返回回主主页页退出退出上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章机械制造装备设计1 1。3 3 机械制造装的分类机械制造装的分类第一章绪论1.3 1.3 机械制造装备的分类机械制造装备的分类（一）加工装备：（一）加工装备：机械制造装备包括机械制造装备包括加工装备、工艺装备、仓储运输装备和辅助装备四大类。（二）工艺装备：（二）工艺装备：（三）仓储运送装备：（三）仓储运送装备：主要指机床。机床是制造机器的机器，也称工作母机。各种刀具、模具、夹具、量具等总称为工艺装备。它是保证产品制造质量、贯彻工艺规程、提高生产效率的重要手段。仓储运输装备包括各级仓储、物料运输、机床上下料、机器人等。退出退出上一页上一页进入下一章进入下一章返返回回主主页页返回本章返回本章第二章机械制造装备设计方法第二章第二章 机械制造装备设计方法机械制造装备设计方法 第一节第一节 机械制造装备设计的类型机械制造装备设计的类型第二节第二节 机械制造装备设计的方法机械制造装备设计的方法第三节第三节 机械制造装备设计的评价机械制造装备设计的评价返返回回主主页页退出退出上一页上一页下一页下一页第二章机械制造装备设计方法2.1 2.1 机械制造装备设计的类型机械制造装备设计的类型 一、创新设计一、创新设计二、变形设计二、变形设计三、组合设计三、组合设计上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章第二章机械制造装备设计方法2.2 2.2 机械制造装备设计的方法机械制造装备设计的方法 一、机械制造装备设计的典型步骤一、机械制造装备设计的典型步骤二、系列化设计二、系列化设计三、模块化设计三、模块化设计上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、合理化工程四、合理化工程返回本章返回本章第二章机械制造装备设计方法产品规划阶段产品规划阶段需求分析需求分析调查研究调查研究预测预测可行性分析可行性分析编制设计任务书编制设计任务书方案设计阶段方案设计阶段对设计任务的抽象对设计任务的抽象建立功能结构建立功能结构 图图1寻求原理解与解决方法寻求原理解与解决方法初步设计方案的形成初步设计方案的形成 图图3初步设计方案的评价与筛选初步设计方案的评价与筛选退出退出下一页下一页返回本节返回本节 2.2.1 机械制造装备设计的典型步骤机械制造装备设计的典型步骤返回主页返回主页1、2、3、4、5、1、2、3、4、5、（一）一）（二）（二）第二章机械制造装备设计方法技术设计阶段技术设计阶段确定结构原理方案确定结构原理方案总体设计总体设计结构设计结构设计施工设计阶段施工设计阶段零件图设计零件图设计完善装备图完善装备图商品化设计商品化设计编制技术文档编制技术文档退出退出返回本节返回本节 2.2.1 机械制造装备设计的典型步骤机械制造装备设计的典型步骤返回主页返回主页1、2、3、1、2、3、4、（三）（三）（四）（四）下一页下一页第二章机械制造装备设计方法系列化设计的基本概念系列化设计的基本概念退出退出返回本节返回本节2.2.2 系列化设计系列化设计返回主页返回主页（一）（一）（二）（二） 系列化设计的优缺点系列化设计的优缺点（三）（三） 系列化设计的步骤系列化设计的步骤1、2、3、主参数和主要性能指标的确定主参数和主要性能指标的确定参数分级参数分级制定系列型谱制定系列型谱纵系列产品纵系列产品横系列产品横系列产品跨系列产品跨系列产品abc下一页下一页第二章机械制造装备设计方法模块化设计的基本概念：模块化设计的基本概念：退出退出返回本节返回本节2.2.3 模块化设计模块化设计返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）模块化设计的优缺点模块化设计的优缺点（三）（三）模块化设计的步骤模块化设计的步骤1、2、3、明确任务建立功能结构图图4 4、图图6 6合理确定产品的系列型谱和参数下一页下一页模块模块是具有一定功能的零件、组件或部件，模块上具有特定的联接表面和联接方法，以保证相互组合的互换性和精确度。模块化设计是模块化设计是提高产品质量、降低成本、加快设计进度、进行组合设计的重要途径。1、2、第二章机械制造装备设计方法退出退出返回本节返回本节2.2.4 合理化工程合理化工程返回主页返回主页进入下一节进入下一节合理化工程是一种管理哲理。合理化工程是一种管理哲理。合理化工程的主要目的是合理化工程的主要目的是采用先进的信息处理技术，进行产品结构的重组、产品设计开发过程的重组和设计/管理系统信息集成，尽可能减少产品零部件的类别数，从而缩短产品的开发周期，提高产品设计质量。1、2、第二章机械制造装备设计方法2.3 2.3 机械制造装备设计的评价机械制造装备设计的评价 一、技术经济评价一、技术经济评价二、可靠性评价二、可靠性评价三、人机工程学评价三、人机工程学评价上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、结构工艺性评价四、结构工艺性评价五、产品造型评价五、产品造型评价六、标准化评价六、标准化评价返回本章返回本章第二章机械制造装备设计方法建立目标系统和确定评价标准建立目标系统和确定评价标准退出退出返回本节返回本节2.3.1 技术经济评价技术经济评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）确定重要性系数确定重要性系数 图图7 7（四）（四）确定各设计方案的评价分数确定各设计方案的评价分数总权重值总权重值ZQj技术评价技术评价Tj经济评价经济评价Ej:经济评价是经济评价是理想生产成本CL与实际生产成本Cs之比,即:Ej=CL/Cs技术经济评价的步骤技术经济评价的步骤:（三）（三）（五）五）（七（七）（六）六）1、2、 通常理想成本CL应低于市场同类产品最低价的70%。经济评价Ej越大，代表经济效果越好，EjEj=1=1的方案经济上最理想。如经济评价值小于小于0.70.7，说明方案的实际生产成本大于市场同类产品的最低价，一般不予考虑。技术经济评价技术经济评价TEjTEj: :有两种计算方法有两种计算方法1、 当Tj和Ej的值相差不太悬殊时不太悬殊时，可用均值法计算Ej值：2、TEj = （ Tj+Ej）/2当Tj和Ej的值相差很悬殊时很悬殊时，建议用双曲线法计算Ej值：TEj = Tj+Ej下一页下一页第二章机械制造装备设计方法可靠性特征量可靠性特征量退出退出返回本节返回本节2.3.2 可靠性评价可靠性评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二） 可靠性预测可靠性预测下一页下一页产品可靠性指标产品可靠性指标可靠性可靠性维修性维修性有效性有效性耐久性耐久性安全性安全性可可靠靠度度可可靠靠寿寿命命累累积积失失效效概概率率失失效效率率平平均均寿寿命命平平均均修修复复时时间间修修复复率率维维修修度度极极限限有有效效度度平平均均有有效效度度瞬瞬时时有有效效度度可靠性指标的分配可靠性指标的分配（三）（三）第二章机械制造装备设计方法（一）人因素方面（一）人因素方面（二）机器因素方面（二）机器因素方面（三）环境因素方面（三）环境因素方面（四）人机系统方面（四）人机系统方面退出退出返回本节返回本节2.3.3 人机工程学评价人机工程学评价返回主页返回主页下一页下一页第二章机械制造装备设计方法加工工艺性加工工艺性装配工艺性装配工艺性退出退出返回本节返回本节2.3.4 结构工艺性评价结构工艺性评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）下一页下一页（三）（三）维修工艺性维修工艺性结构工艺性评价的目的是结构工艺性评价的目的是降低生产成本,缩短生产时间,提高产品质量。结构工艺性应从加工、装配、维修和运输等方面来评价。第二章机械制造装备设计方法产品造型设计产品造型设计产品色彩产品色彩退出退出返回本节返回本节2.3.5 产品造型评价产品造型评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）下一页下一页机械产品的造型的总原则是机械产品的造型的总原则是经济实用、美观大方。“经济”指的是造型成本低，并有助于提高产品的可靠性、寿命和人机界面。“实用”指的是实用操作方便、舒适、符合人体的生理和心理特征。1、尺度与比例、尺度与比例2、对称与均衡、对称与均衡3、安定与轻巧、安定与轻巧4、对比与调和、对比与调和5、过度与呼应、过度与呼应6、节奏与韵律、节奏与韵律7、重点与一般、重点与一般1、色调选择、色调选择2、配色方法、配色方法第二章机械制造装备设计方法标准化及其目的标准化及其目的标准分类标准分类退出退出返回本节返回本节2.3.6 标准化评价标准化评价返回主页返回主页（一）（一）（二）（二）进入下一章进入下一章（三）（三）企业标准体系结构企业标准体系结构 图图2222产品设计的标准化产品设计的标准化（四）（四）1、技术标准技术标准工作标准工作标准 图图21 21 管理管理标准标准2、3、1、2、3、4、企业标准的审查企业标准的审查设计文件的标准化审查设计文件的标准化审查工艺文件的标准化审查工艺文件的标准化审查工装设计文件的标准化审查工装设计文件的标准化审查第三章金属切削机床设计第三章第三章 金属切削机床设计金属切削机床设计 第一节第一节 概述概述第二节第二节 金属切削机床设计的基本理论金属切削机床设计的基本理论第三节第三节 金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计返返回回主主页页退出退出上一页上一页下一页下一页第四节第四节 主传动系主传动系设计设计第三章金属切削机床设计第三章第三章 金属切削机床设计金属切削机床设计 第五节第五节 进给传动系设计进给传动系设计第六节第六节 主轴部件设计主轴部件设计第七节第七节 支承件支承件设计设计返返回回主主页页退出退出上一页上一页下一页下一页第八节第八节 导轨导轨设计设计第三章金属切削机床设计第三章第三章 金属切削机床设计金属切削机床设计 第九节第九节 机床刀架和自动换刀装置设计机床刀架和自动换刀装置设计第十节第十节 机床控制系统设计机床控制系统设计返返回回主主页页退出退出上一页上一页下一页下一页第三章金属切削机床设计3.1 3.1 概述概述一、机床设计应满足的基本要求一、机床设计应满足的基本要求二、机床设计方法二、机床设计方法三、机床设计步骤三、机床设计步骤上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章第三章金属切削机床设计（一）工艺范围（一）工艺范围 （二）柔性（二）柔性（三）与物流系统的可亲性（三）与物流系统的可亲性 （四）刚度（四）刚度（五）精度（五）精度 （六）噪声（六）噪声（七）成产率和自动化（七）成产率和自动化 （八）成本（八）成本（九）生产周期（九）生产周期 （十）可靠性（十）可靠性（十一）造型与色彩（十一）造型与色彩退出退出返回本节返回本节3.1.1 机床设计应满足的基本要求机床设计应满足的基本要求返回主页返回主页下一页下一页第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节3.1.2 机床设计方法机床设计方法返回主页返回主页下一页下一页 （一）（一）机床设计机床设计正在向着“以系统为主的机床设计”方向发展，即在机床设计时要考虑它如何更好的适应FMS等先进制造系统的要求，例如要求具有时、空柔性，与物流的可亲性等等。（二）机床设计方法是（二）机床设计方法是根据其设计类型而定。通用机床采用系列化设计方法。系列中基型产品属创新设计类型，其他属变形设计类型。有些类型，如组合机床属组合设计类型。（三）（三）在创新设计类型中，机床总体方案的产生方法可采用分析式设计或创成式设计。分析式设计或创成式设计。第三章金属切削机床设计 （二）总体设计（二）总体设计退出退出返回本节返回本节3.1.3 机床设计步骤机床设计步骤返回主页返回主页进入下一节进入下一节 （三）（三） 结构设计结构设计 （一）确定结构原理方案（一）确定结构原理方案（六）（六） 定型设计定型设计（五）机床整机综合评价（五）机床整机综合评价 （四）工艺设计（四）工艺设计 第三章金属切削机床设计3.2 3.2 金属切削机床设计的基本理论金属切削机床设计的基本理论（一）（一）上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页机床的运动学原理机床的运动学原理机床运动学是研究、分机床运动学是研究、分析和实现机床期望的加析和实现机床期望的加工功能所需要的运动功工功能所需要的运动功能配置能配置返回本章返回本章第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页金属切削机床的基本功能金属切削机床的基本功能是提供切削加工所必须的运动和动力。其基本工作原理是：其基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。工件表面的形成方法工件表面的形成方法机床运动功能方案设计机床运动功能方案设计3.3.2 机床的运动功能设计机床的运动功能设计几何表面的形成原理图示几何表面的形成原理图示12a) 平面平面12b) 圆柱面圆柱面12c) 平面平面12d) 圆锥面圆锥面1母线母线2导线导线发生线的形成图示发生线的形成图示1fnn1.fn1n21a)c)b)fn1n2fd)e)a)点刃车刀车外圆柱面点刃车刀车外圆柱面 b)宽刃车刀车外圆柱面宽刃车刀车外圆柱面 c)砂轮磨外圆柱面砂轮磨外圆柱面 d)盘铣刀铣外圆柱面盘铣刀铣外圆柱面 e)滚齿加工滚齿加工第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节 工件表面的形成方法工件表面的形成方法返回主页返回主页下一页下一页几何表面的形成原理图示几何表面的形成原理图示发生线的形成图示发生线的形成图示发生线的形成：发生线的形成：1）轨迹法（描述法）轨迹法（描述法） 2）成型法（仿形法）成型法（仿形法） 3）相切法（旋切法）相切法（旋切法） 4）范成法（滚切法）范成法（滚切法）机床运动功能方案设计机床运动功能方案设计1.工艺分析工艺分析2.选取坐标系选取坐标系3.写出机床运动功能式写出机床运动功能式4.画出机床运动功能图画出机床运动功能图(例：滚齿机）例：滚齿机）5.绘制机床传动原理绘制机床传动原理图图第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页运动功能图形符号运动功能图形符号a)回转运动回转运动b)直线运动直线运动ZfBaYaCpCfW/CfYaZfBaCp/T第三章金属切削机床设计3.2 3.2 金属切削机床设计的基本理论金属切削机床设计的基本理论（二）（二）（三）（三）（四）（四）上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页（五）（五）（六）（六）3、1、6、5、2、4、精度精度运动精度运动精度传动精度传动精度定位精度定位精度工作精度工作精度几何精度几何精度精度保持性精度保持性刚度刚度抗振性抗振性热变形热变形噪声噪声返回本章返回本章第三章金属切削机床设计3.3 3.3 金属切削机床总体设计金属切削机床总体设计 一、机床系列型谱的制定一、机床系列型谱的制定二、机床的运动功能设置二、机床的运动功能设置三、机床总体结构方案设计三、机床总体结构方案设计上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、机床主要参数的设计四、机床主要参数的设计返回本章返回本章第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节3.3.1 机床系列型谱的制定机床系列型谱的制定返回主页返回主页下一页下一页中型卧式机床的简略系列型谱表中型卧式机床的简略系列型谱表 型式型式最大最大工件直径工件直径/mm万万 能能式式马马鞍鞍式式提提高高精精度度无无丝丝杠杠式式卡卡盘盘式式球球面面加加工工端端面面车车床床2503204005006308001000注：注： 基型，基型， 变型变型第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页（一）运动功能分配设计（一）运动功能分配设计（二）结构布局设计：（二）结构布局设计：立式、卧式、斜置式3.3.3 机床总体结构方案设计机床总体结构方案设计 （三）机床总体结构的概略形状与尺寸设计（三）机床总体结构的概略形状与尺寸设计设计的主要依据是：设计的主要依据是：机床总体结构布局设计阶段评价后所保留的机床总体结构布局形态图，驱动与传动设计结果，机床动力参数及加工空间尺寸参数，以及机床整机的刚度及精度分配。评价的主要因素有：评价的主要因素有：1）性能2）制造成本3）制造周期4）生产率5）与物流的可亲性6）外观造型7）机床总体结构方案设计修改与确定 第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页（一）主参数和尺寸参数（一）主参数和尺寸参数（二）运动参数（二）运动参数3.3.4 机床主要参数的设计机床主要参数的设计 机床的主要技术参数包括机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，基本参数可包括尺寸参数、运动参数和动力参数。 机床主参数是机床主参数是代表机床规格大小既反映机床最大工作能力的一种参数，有些机床还规定有第二主参数。 运动参数是指运动参数是指机床执行件如主轴、工作安装部件（工作台、刀架）的运动速度。主运动参数主运动参数：(1)最低（nmin）和最高（nmax)转速的确定（2）主轴转速数列呈等比级数规律分布，转数范围内的转数相对均匀损失率为： A= (n-nj)/n产生的最大转速相对损失为：A=(nj+1-nj)/ nj+1=1 - nj/nj+1 第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节3.3.4 机床主要参数的设计机床主要参数的设计 （三）动力参数（三）动力参数 （1）主电动机功率的确定（2）进给驱动电动机功率的确定（3）快速运动电动机功率的确定 金属切削机床实例课外资料金属切削机床实例课外资料第三章金属切削机床设计 3.4 3.4 主传动系设计主传动系设计 一、主传动系设计应满足的基本要求一、主传动系设计应满足的基本要求二、主传动系分类和传动方式二、主传动系分类和传动方式三、分极变速主传动系三、分极变速主传动系上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、无极变速主传动系四、无极变速主传动系返回本章返回本章五、数控机床主传动系五、数控机床主传动系 设计特点设计特点第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页3.4.1 主传动系设计应满足的基本要求主传动系设计应满足的基本要求 （一）（一） 满足机床使用性能要求满足机床使用性能要求（二）（二） 满足机床传递动力要求满足机床传递动力要求（三）（三） 满足机床工作性能的要求满足机床工作性能的要求（四）（四） 满足产品设计经济性的要求满足产品设计经济性的要求（五）（五） 维修调整方便，结构简单、合理，维修调整方便，结构简单、合理， 便于加工和装配。便于加工和装配。 第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.2 主传动系分类和传动方式主传动系分类和传动方式 主传动系一般由主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。（一）主传动系分类（一）主传动系分类 （1）按驱动主传动的电机类型：）按驱动主传动的电机类型： 交流电动机驱动、直流电动机驱动 （2）按传动装置类型：）按传动装置类型： 机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合 （3）按变速的连续性：）按变速的连续性： 分极变速传动、无极变速传动（二）主传动系的传动方式（二）主传动系的传动方式 集中传动方式集中传动方式：主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内。图图11 分离传动方式分离传动方式：主传动系中的大部分传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中。图图12第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （一）拟定转速图和结构式（一）拟定转速图和结构式 （1）转速图）转速图 在转速图中可以表示出传动轴的数目，传动轴之间的传动关系，主轴的各级转速值及其传动路线，各传动轴的转速分级和转速值，各传动副的传动比等。 设一中型卧室车床，其变速传动系设一中型卧室车床，其变速传动系 图图13 （2）结构式）结构式 变速组的级比变速组的级比是指主动轴上同一点传往被动轴相邻两传动线的比值，用表示。级比中的指数值称为指数，相当于上述相邻两传动线与被动轴交点之间相距的格数。第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （二）各变速组的变速范围及极限传动比（二）各变速组的变速范围及极限传动比 变速组中最大与最小传动比的比值，称为变速组中最大与最小传动比的比值，称为 该变速组的变速范围。即该变速组的变速范围。即： （i=0，1，2，j)在设计机床主传动系时，一般限制降速最小传动比最小传动比 直齿直齿圆柱齿轮的最大升速比最大升速比斜齿斜齿圆柱齿轮可取第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （三）主变速传动系设计的一般原则（三）主变速传动系设计的一般原则 （1）传动副前多后少的原则（2）传动顺序与扩大顺序相一致的原则（3）变速组的变速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速 第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （四）主变速传动系的几种特殊设计（四）主变速传动系的几种特殊设计（1）具有多速电动机的主变速传动系设计采用多速异步电机和其它方式联合使用，可以简化机床的机械结构，使用方便。多刀半自动车床的主变速传动系图和转速图多刀半自动车床的主变速传动系图和转速图/16（2）具有交换齿轮的变速传动系交换齿轮的变速组应设计成对称分布的。交换齿轮可用较少的齿轮，得到多级转速，变速箱结构大大简化。液压多刀半自动车床主变速传动系液压多刀半自动车床主变速传动系/17（3）采用公用齿轮的变速传动系采用公用齿轮可以减少齿轮的数目，简化结构，缩短轴向尺寸。铣床主变速传动系图铣床主变速传动系图/11第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （五）扩大传动系变速范围的方法（五）扩大传动系变速范围的方法（1）增加比变速组（2）采用背轮机构（3）采用双公比的传动系（4）采用分支传动 第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （六）齿轮齿数的确定（六）齿轮齿数的确定 对于定比传动的齿轮齿数和带轮直径，可依据机械设计手册推荐的方法确定。确定齿轮齿数时，选取合理的齿数和是很关键的。各队传动副的齿数和应该是相同的。齿轮的中心距取决于传递的扭矩。扭矩越大，中心矩越大。一般在主传动中，取最小齿轮齿数三联滑移齿轮的最大于此大齿数之间的齿数差应大于或等于4。齿轮齿数确定后，还应验算转速误差：式中：n-主轴实际转速n-主轴的标准转速-公比第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （七）计算转速（七）计算转速 （1）机床的功率扭转特性）机床的功率扭转特性 驱动直线运动工作台的这类机床的主运动属恒扭矩传动。如刨床的工作台。主运动是旋转运动的机床基本上是恒功率传动。如车床、铣床的主轴。主轴或各传动件传递全部功率的最低转速为它们的计算转速 （2）变速传动系中传动件计算转速的确定）变速传动系中传动件计算转速的确定 变速传动系中的传动件包括轴和齿轮，它们的计算转速可根据主轴的计算转速和转速图确定。确定的顺序是先定出主轴的计算转速，再顺次由后往前，定出各传动主轴的计算转速，然后再确定齿轮的计算转速。第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.3 分级变速主传动系分级变速主传动系 （八）变速箱内传动件的空间布置与计算（八）变速箱内传动件的空间布置与计算 （1）变速箱内各传动轴的空间布置）变速箱内各传动轴的空间布置 各传动轴是空间布置（卧式车床主轴箱横截面图卧式车床主轴箱横截面图/23，展开图展开图/24）各传动轴在一个铅直平面内 （卧式铣床变速箱卧式铣床变速箱/25） （2）变速箱内各传动轴的轴向固定）变速箱内各传动轴的轴向固定轴向固定的方法有： 一端固定一端固定/26、两端固定两端固定/27。 （3）各传动轴的估算和验算）各传动轴的估算和验算 按扭转刚度估算轴的直径按弯曲刚度验算轴的直径第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.4 无级变速主传动系无级变速主传动系 （一）无级变速装置的分类（一）无级变速装置的分类机床主传动中常采用的无级变速装置有三大类：变速电动机、机械无级变速装置、液压无级变速装置（二）无级变速主传动系设计原则（二）无级变速主传动系设计原则（1）尽量选择功率和扭矩特性符合传动系要求的无级变速装置。（2）无极变速系统装置单独使用时，其调速范围较小，满足不了要求，尤其是恒功率调速范围往往远小于机床实际需要的恒功率变速范围。第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点（一）主传动采用直流或交流电动机无级调速（一）主传动采用直流或交流电动机无级调速（1）直流电动机无级调速一般直流电动机恒扭矩调速范围较大，达30，甚至更大；而恒功率调速范围较小，仅能达到23。（2）交流电动机无级调速一般交流电动机体积小，转动惯性小，动态响应快；采用全封闭结构，具有空气强冷，保证高转速和较强的超载能力，具有很宽的调速范围。第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计在设计数控机床主传动时，必须考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速范围远大于电动机恒功率变速范围，所以在电动机于主轴之间要串联一个分级变速箱，以扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率切削对电动机的输出功率的要求。设计分级变速箱时，考虑机床结构的复杂程度，运转平稳性要求等因素，变速箱公比的选取有下列三种情况：第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 （1）取变速箱的公比等于电动机的恒功率调速范围，即=，功率特性图是连续的，无缺口和无重合。（2）若要简化变速箱结构，变速级数应少些，变速箱公比可取达于电动机的恒功率调速范围，即。图图31、32 第三章金属切削机床设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 3.4.5 数控机床主传动系设计特点数控机床主传动系设计特点（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的（二）数控机床驱动电动机和主轴功率特性的 匹配设计匹配设计 （3）如果数控机床为了恒线速切削需在运转中变速时，取变速公比小于电动机的恒功率变速范围，即20m/min v20m/min 图图5656 （1 1）内滚式镗套：）内滚式镗套：尺寸大，精度高，后导向 （2 2）外滚式镗套：）外滚式镗套：尺寸小，精度低，前导向 镗杆的螺旋导向：镗杆的螺旋导向： 镗孔直径大于镗套内径时，若镗刀在镗模外侧安 装，则需加引刀槽。镗杆进入镗套时，导向槽进 入镗杆的键槽中，此时，镗刀与镗套的引刀槽对 正。第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.2 对刀装置对刀装置 （铣床、刨床铣床、刨床） 为调整刀具相对于工件的位置，可设置对刀装置。对刀块对刀面的位置应以定位元件的定位表面定位元件的定位表面来标注，该位置尺寸加塞尺厚度等于工件加工面与定位基准面间的尺寸。试切法对刀时，不用对刀块第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.5.3 分度装置分度装置作用：作用：工件上有按一定角度分布的相同表面，需要在一次定位夹紧后加工出来，此时，需要分度装置。斜面分度装置斜面分度装置/59第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.5.4 对定装置对定装置对定装置的作用：对定装置的作用：保证夹具相对于机床主轴或刀具、机床运动轨道有准确的位置和方向。第五章机床夹具设计5.6 5.6 可调整夹具的设计可调整夹具的设计 一、可调整夹具的特点一、可调整夹具的特点二、可调整夹具的调整方式二、可调整夹具的调整方式三、可调整夹具的设计三、可调整夹具的设计上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、成组夹具设计四、成组夹具设计返回本章返回本章第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.6.1 可调整夹具的特点可调整夹具的特点可调整夹具可调整夹具为几个零件的相同工序设计的，这些零件具有尺寸、结构和工艺相似的特点。成组夹具（专用可调整夹具）成组夹具（专用可调整夹具）专门为成组工艺中的一组零件设计的。（较专用一些)结构：结构：基础部分基础部分（夹具体，夹紧结构、操作机构等）可调整部分可调整部分（定位元件、导向元件和夹紧元件等） 可调整夹具可调整夹具/62/62第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.6.2 可调整夹具的调整方式可调整夹具的调整方式调节式：调节式：图图62 62 高度、径向；更换式：更换式：如上图中的钻套；更换组件；可更换定位板：联接孔位要一致综合式：综合式：上述两种方式兼而有之，取二者之长；组合式：组合式：适用工件品种少切批量较大的场用工件品种少切批量较大的场 合（同一夹具可加工不同零件）。合（同一夹具可加工不同零件）。 加工花键孔：用于3种零件第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.6.3 可调整夹具的设计可调整夹具的设计特殊性特殊性（1）按相似性原则相似性原则归组（结构、工艺、尺寸、 精度、定位基准面、夹紧方式、加工方式）；（2）总图设计总图设计：以组内最大和最小零件为依据；（3）精度计算精度计算：应满足组内精度最高零件的要求； （4）操作空间、材料性能操作空间、材料性能 ；（5）调整方便；调整方便；（6）编制调整卡。编制调整卡。第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.6.4 成组夹具设计成组夹具设计成组夹具成组夹具是在成组技术指导下，为实现成组工艺而设计的夹具。属于可调整夹具。其结构特点和调整方式与可调整夹具相同，设计基本一样。适适用的工件用的工件必须是同一个成组零件族的、并在同一生产单元内进行同一工序的加工。又称专用可调整夹具。 成组车床夹具成组车床夹具/65/65第五章机床夹具设计5.7 5.7 组合夹具的设计组合夹具的设计 上一页上一页未完待续未完待续退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章组合夹具组合夹具是根据被加工工件工艺要求，利用一套标准化的夹具元件进行组合而成的夹具。适用于单件、小批量生产，以及新产品试制。特点特点是灵活多变，万能性强，大大减少夹具的设计和制造工作量，但一次投入大，夹具往往体积较大，笨重。第五章机床夹具设计5.7 5.7 组合夹具的设计组合夹具的设计 上一页上一页未完待续未完待续退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章组合夹具：组合夹具：槽系组合夹具槽系组合夹具（图图6666）（各元件靠键槽、T形槽，由定位键定位，T形槽钉固定） 孔系组合夹具孔系组合夹具（各元件依靠孔、销配合来定位，由螺钉来固定）第五章机床夹具设计5.7 5.7 组合夹具的设计组合夹具的设计 上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章组合夹具组装过程组合夹具组装过程（1）熟悉技术资料（工序图、工序内容、要求）（2）设计组装方案（3）选件试装（检查构思合理性、修正）（4）连接、调整、固定（5）检查组装结果（6）试加工工件第五章机床夹具设计5.8 5.8 机床夹具设计步骤机床夹具设计步骤 一、机床专用夹具的设计步骤一、机床专用夹具的设计步骤二、夹具精度的验算二、夹具精度的验算三、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件三、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、高精度机床夹具设计四、高精度机床夹具设计返回本章返回本章第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.1 机床专用夹具的设计步骤机床专用夹具的设计步骤（一）准备工作（一）准备工作 （1） 明确工件的年生产纲领 ； （2）熟悉工件零件图和工序图 ； （3）了解本工序的加工内容。（二）总体方案的确定（二）总体方案的确定 （1）定位方案 ； （2）夹紧方案（力的作用点、方向、大小；机构）； （3）夹具总体形式 。（三）绘制夹具装配图（三）绘制夹具装配图 主视图按操作实际位置布置 三视图要清楚表达夹具工作原理与结构 （四）绘制夹具零件（非标准件）（四）绘制夹具零件（非标准件） 夹具设计过程示例夹具设计过程示例/69/69第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算影响位置精度的主要因素影响位置精度的主要因素：（1）工件在夹具中的安装误差:定位误差和夹紧误差（2）夹具在机床上对定误差（3）加工过程中出现的误差夹具精度验算夹具精度验算是指前两项，其和不大于工件允差的2/3为算合格。第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素： （1）定位误差主要是定位孔 与定位销 的间隙产生，最大间隙为0.05mm； （2）钻模板衬套中心与定们销中心距误差， 装配图标注尺寸为 ,误差为0.02mm; （3）钻套与衬套的配合间隙 ,由 可知 最大间隙为0.029mm; （4）钻套内与外圆的同轴度误差，对于标准钻套 ，精度较高，此项可以忽略。第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素： （5）钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心 距误差E，由下式求出 式中，e为刀具引偏量（mm），H为排屑空间，钻 套下端面与工件间的空间高度（mm），B为钻孔 （mm）， 为刀具与钻套间的最大间隙。 上述各量可参见上述各量可参见图图7070. . 第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素： （5）图图7070. . 该例中，设刀具与钻套的配合为 可知 =0.025mm;将H=30mm,h=12mm,B=18mm代 入，可求出e=0.038mm; 第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（一）验算中心距（一）验算中心距 影响此项精度的因素：影响此项精度的因素： （5）图图7070. . 由于上述各项都是按最大的误差计算，实际上各 项误差也不可能同时出现最大值，各误差方向也 很可能不一致，因此综合误差按概率法求和 该项误差略大于中心距允差0.1mm的2/3,勉强可 用。就减小定位和导向的配合间隙。 第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（二）验算两孔平行度精度（二）验算两孔平行度精度 工件要求 孔全长上允差0.05mm。 导致产生两孔平行度误差的因素有：导致产生两孔平行度误差的因素有： （1）设计基准与定位基准生命，没有基准转换误 差，但 配合间隙及孔与端面的垂直度 误差会产生基准位置误差，定位销轴中心与大头 孔中心的偏斜角 （rad）为 式中， 为 处最大间隙（mm）; 为定位销轴定位面长度（mm）. 第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.2 夹具精度的验算夹具精度的验算夹具精度验算实例，夹具精度验算实例，工件和夹具装配图工件和夹具装配图/69/69（二）验算两孔平行度精度（二）验算两孔平行度精度 工件要求 孔全长上允差0.05mm。 导致产生两孔平行度误差的因素有：导致产生两孔平行度误差的因素有： （2）定位销轴中心线对夹具底平面的垂直度 ， 图中没有注明。 （3）钻套孔中心与定位销轴的平行度 ，图中 标注为0.02mm, （4）刀具引偏量e产生的偏斜角 ，图图7070。 因此，总的平行度误差 合格。 第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.3 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件目的目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。（一）尺寸标注（一）尺寸标注（1）轮廓尺寸 ；（2）与机床的联系尺寸（安装）； （3）与刀具的联系尺寸 ；（4）配合尺寸、种类、精度 ；（5）各关键元件装配后的位置尺寸及公差。上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差1/3-1/10，最常用的是1/3。第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.8.3 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件（二）技术要求标注（二）技术要求标注（1）定位元件的定位表面间相互位置精度；（2）定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基 面间位置精度；（3）定位表面与导向元件工作面间的位置精度；（4）各导向元件工作面间的位置精度；（5）定位表面、导向工作面与检测基准的位置精度 。第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 5.8.4 高精度机床夹具的设计高精度机床夹具的设计高精度机床夹具高精度机床夹具设计也是按本节前述设计步骤进行，但更重视其高精度这一特点，为此应注意以下几个方面为此应注意以下几个方面：（1）定位方案要符合六点定位原理和保证本工序的技 术要求，减少定位误差；（2）提高夹具设计的技术要求；（3）提高对定精度；（4）提高定位的可靠性，减少夹紧力产生的工件和夹 具的变形；（5）高精度机床夹具应具有高刚度和高精度；（6）高精度机床夹具要求装配后整体精度高，设计中 有意识地对某些重要表面采用“合件加工”、“就地 加工”方法。第五章机床夹具设计5.9 5.9 典型机床夹具的设计要求典型机床夹具的设计要求 一、钻床夹具一、钻床夹具二、镗床夹具二、镗床夹具三、铣床夹具三、铣床夹具上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、车床夹具四、车床夹具返回本章返回本章第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.9.1 钻床夹具钻床夹具（一）钻模的结构型式（一）钻模的结构型式 固定式钻模 回转式钻模 翻转式钻模 盖板式钻模 滑柱式钻模（二）钻模板的型式（二）钻模板的型式 固定式 铰链式 分离式（盖板式） 悬挂式 可调式 （三）定位和定向（三）定位和定向 一般不设定位定向装置，只设固定位置 第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.9.2 镗床夹具镗床夹具（一）镗床导向支架的布置形式（一）镗床导向支架的布置形式 （1 1）单面前导向：）单面前导向： D60mm L/D1 通孔 （2 2）单面后导向：）单面后导向： D60mm 盲孔 LD 两种情况 （3 3）单面双导向）单面双导向 （4 4）双面单导向）双面单导向 L1.5D或同轴多个短孔第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.9.2 镗床夹具镗床夹具（二）设计注意事项（二）设计注意事项 （1）若先调刀后入镗模注意引刀问题（镗套） 若多刀加工同轴多孔注意引刀问题（毛孔） （2）镗模导向支架上不允许安装夹紧元件及其机构, 防止导向支架受力变形，影响加工孔的精度和孔系 位置精度。第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.9.3 铣床夹具铣床夹具（一（一) )铣床夹具的类型铣床夹具的类型 根据进给方式，铣床夹具分为直线进给式、圆周 进给式和仿行进给式三类。 直线进给式：直线进给式：又有单工件、多工件之分，或单工 位、多工位之分。多用于中、小批量生产。 圆周进给式：圆周进给式：工作台同时安装多套相同的夹具， 或多套粗、精两种夹具。生产率较高，一般用于 大批量生产。 仿行进给式：仿行进给式：按进给方式又可分为直线进给仿行 和圆周进给仿行铣床夹具。 图图7676第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 5.9.3 铣床夹具铣床夹具（二）（二）注意事项注意事项 （1）断续切削，夹紧力大受力元件强度、刚 比较大 ； （2）设置对刀装置、定向键 ； （3）固定U形口T形口 。第五章机床夹具设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一章进入下一章 5.9.4 车床夹具车床夹具外圆定位外圆定位的卡盘、卡头；内孔定位内孔定位的各类心轴；中心孔定位中心孔定位的各类顶尖、拨盘。这些夹具比较简单，有些已经标准化、通用化。对非回转体工件对非回转体工件 ：（1）定心方式要与选用机床主轴端部结构相等 ；（2）夹紧力必需考虑充分，夹紧力有可靠自锁 ；（3）外形尽量呈圆柱形，重心靠近主轴 ；（4）注意动平衡（可设置配重）调整 ；（5）注意安全措施，不得有尖角和突出夹具体转盘外 径的部分。退出退出第六章第六章 物流系统设计物流系统设计第六章 物流系统设计返返回回主主页页第一节第一节 概述概述第二节第二节 机床上下料装置设计机床上下料装置设计第三节第三节 机床间工件传送装置的设计机床间工件传送装置的设计第四节第四节 自动化仓库设计自动化仓库设计第五节第五节 工厂物流系统的总体设计工厂物流系统的总体设计上一页上一页下一页下一页第六章物流系统设计 6.1 6.1 概述概述 一、一、 物流系统设计的意义物流系统设计的意义 二、现代物流系统的特点、基本构成二、现代物流系统的特点、基本构成 及功能及功能上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章三、物流系统设计应满足的要求三、物流系统设计应满足的要求第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.1.1 物流系统设计的意义物流系统设计的意义物流：物流：从原材料和毛坯进厂，经过储存、加工、装配、检验、包装，直至成品和废料出厂，在仓库、车间、工序之间流转、移动和储存的全部过程。向向生生产产组组织织和和管管理理要要效效益益：合理进行物流系统的设计可以在不增加或少增加投资的条件下，取得明显的技术经济效益。 第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.1.2 现代物流系统的特点、基本构成及功能现代物流系统的特点、基本构成及功能（一）现代物流系统的主要特点（一）现代物流系统的主要特点 物流系统担任运输、储存、装卸物料等任务。 （1）采用现代化的物流装备 （2）计算机管理 （3）系统化与集成化（二）现代物流系统的基本构成（二）现代物流系统的基本构成 （1）管理层有较高的智能 （2）控制层有较好的实时性 （3）执行层有较高的可靠性第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.1.2 现代物流系统的特点、基本构成及功能现代物流系统的特点、基本构成及功能（三）三）现代物流系统的功能现代物流系统的功能 （1）原材料和毛坯、外购件、在制品、产品、工 艺装备的储存及搬运存放有序，存取容易， 自动化 ； （2）设备的上下料自动化； （3）工序间在制品储存有序、合理 ； （4）工位间工件搬运及时、迅速 ； （5）物流装置调度、控制可变化、可优化 ； （6）物流监测、判别反应敏捷。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 6.1.3 物流系统设计应满足的要求物流系统设计应满足的要求（一）应可靠地、无损伤地、快速实现物料流动；（一）应可靠地、无损伤地、快速实现物料流动；（二）具有一定的柔性；（二）具有一定的柔性； （三）尽量缩短装卸工件的辅助时间及工序间流动路线；（三）尽量缩短装卸工件的辅助时间及工序间流动路线；（四）尽量减少在制品积压；（四）尽量减少在制品积压；（五）合理的物料（毛坯、在制品、产品）储存量。（五）合理的物料（毛坯、在制品、产品）储存量。第六章物流系统设计6.2 6.2 机床上下料装置设计机床上下料装置设计 一、机床上下料装置的设计原则一、机床上下料装置的设计原则二、料仓式上料装置二、料仓式上料装置三、料斗式上料装置三、料斗式上料装置上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、上下料机械手四、上下料机械手返回本章返回本章第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.1 机床上下料的设计原则机床上下料的设计原则机床的上下料机床的上下料是指将毛坯送到正确的加工位置及将加工好的工件从机床上取下的过程。按自动化程度：按自动化程度：人工上下料装置（单件小批生产或 大型的或外形复杂的工件） 自动上下料装置（大批大量生产，如 料仓式、料斗式、上下料机械手或机 器人等）（1）上下料时间要符合生产节拍的要求；（2）上下料工作平稳，尽量减少冲击，避免使工件产 生变形或损坏；（3）上下料装置结构简单，工作可靠，维护方便；（4）有一定的适用范围，尽可能满足多种需求。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.2 料仓式上料装置料仓式上料装置 （一）功用和组成（一）功用和组成 功用功用: :当单件毛坯的尺寸较大，而且形状比较复 杂难于自动定向时，可采用料仓上料机构。适用 于加工时间较长的零件。用在大量和批量生产中。 组成组成：料仓、隔料器、上料器、上料杆、下料杆 等部分。 料仓上料装置简图料仓上料装置简图/1/1第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 6.2.2 料仓式上料装置料仓式上料装置 （二）料仓（二）料仓 作用作用是储存毛坯。 大小大小取决于毛坯的尺寸及工作循环的长短。按照毛坯在料仓中的送进方法，按照毛坯在料仓中的送进方法，将料仓分为两类，即靠毛坯的自重送进和强制送进。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.2 料仓式上料装置料仓式上料装置 （二）料仓（二）料仓 （1）靠毛坯自重送进的料仓）靠毛坯自重送进的料仓直线式、曲线式、螺旋式、管式、料斗式、料斗料箱式（2）强制送进的料仓）强制送进的料仓 重锤式、弹簧式、摩擦式、链式、圆盘式当毛坯质量太轻，不能保证靠自重可靠地落在上料器中，或毛坯形状复杂，不便靠自重送进，采用强制送进的料仓。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.2 料仓式上料装置料仓式上料装置 （三）隔料器（三）隔料器（三）隔料器（三）隔料器 作用：作用：作用：作用：把待加工的毛坯从料仓中的许多毛坯中隔离出来，使其自动进入上料器；或由隔料器直接将其送到加工位置。由上料器兼作隔料器、杆式隔料器、鼓轮式隔料器第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.2 料仓式上料装置料仓式上料装置 （四）上料器（四）上料器 作用：作用：把毛坯从料仓送到机床加工位置料仓兼作上料器、槽式上料器、圆盘式上料器、由机床的部件和专门的接收器来充当上料器图图5第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.2 料仓式上料装置料仓式上料装置 （五）上料杆和卸料杆（五）上料杆和卸料杆 上料杆作用：上料杆作用：将毛坯件推入加工位置。 两种方式：两种方式：采用挡块来限制毛坯送进的位置； 依靠上料杆的行程使毛坯顶到所要求的位置。 卸料杆作用：卸料杆作用：将加工好的工件推出加工位置。 两种类型：两种类型：带弹簧的和固定长度的卸料杆。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.3 料斗式上料装置料斗式上料装置（一）功用和组成（一）功用和组成 料斗式与料仓式的不同：料斗式与料仓式的不同：后者只是将已定向好的工件 由储料器向机床供料，而前者则可对储料器中杂乱的 工件进行自动定向整理再送给机床。 组成：组成：装料机构、储料机构组成。 装料机构由装料机构由料斗、搅动器、定向器、剔除器、分路器 、送料槽、减速器等组成。 储料机构储料机构由隔料器、上料器等组成。 第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.3 料斗式上料装置料斗式上料装置（二）料斗（二）料斗 料斗：料斗：工件在料斗中完成定向，并依次送到出 口处，有时需加搅动器或剔除器。 搅动器：搅动器：防止工件进入送料器时产生阻塞。 定向器：定向器：矫正工件位置，剔除位置不正确工件。 剔除器：剔除器：剔除从料斗到送料槽中一些位置不正 确的工件。 振动式料斗振动式料斗/9/9自动定向方法自动定向方法第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.3 料斗式上料装置料斗式上料装置（三）送料槽（三）送料槽 送料槽要求送料槽要求工件能顺利流畅稳速移动，不能发 生阻塞或滞留现象，因此要认真考虑其倾斜角 度和弯曲的大小。 基本形式基本形式：矩形、槽形、V形、圆形、双轨式、 单轨式、直立的笼形、滚到式 图图13 13 第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.2.3 料斗式上料装置料斗式上料装置（四）减速器（四）减速器 作用：作用：防止工件移动速度过大造成机件或工件因碰撞而损坏。（五）分路器（五）分路器 作用：作用：把运动的工件分为两路或多路，分别送 到各机床一料斗多机床 分路器的结构形式分路器的结构形式 /15/15第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 6.2.4 上下料机械手上下料机械手机械手机械手是按照程序要求实现抓取和搬运工作，或完成某些劳动作业的机械自动化装置。按其安放位置分为按其安放位置分为：内装式、附装式和单置万能式。按其是否移动分为按其是否移动分为：固定式和行走式。工业机器人在这里仅用于上下料，它当然比焊接、喷漆机器人的功能要求要简单一些。图图1616、2121第六章物流系统设计 6.3 6.3 机床间工件传送装置的设计机床间工件传送装置的设计 一、托盘及托盘交换器一、托盘及托盘交换器 二、随行夹具二、随行夹具上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章三、传送装置三、传送装置第六章物流系统设计 6.3 6.3 机床间工件传送装置的设计机床间工件传送装置的设计 四、有轨运行小车四、有轨运行小车 五、无轨运行小车五、无轨运行小车上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章六、随行工作台站六、随行工作台站第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.1 托盘及托盘交换器托盘及托盘交换器机床间的工件传递和运送装置主要有：机床间的工件传递和运送装置主要有：托盘、随行夹具、各种传送装置、有轨小车和无轨小车等。托盘交换器托盘交换器是机床和传送装备之间的桥梁和接口。不仅起到连接作用，还可以暂时存储工件，起到防止物流系统阻塞的缓冲作用。回转式托盘交换器回转式托盘交换器有两位、四位和多位。 八工位回转式托盘交换器八工位回转式托盘交换器/22/22 第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.2 随行夹具随行夹具随行夹具：随行夹具：用于结构复杂或较软的有色金属工件。返回方式：返回方式：上方返回、下方返回、水平返回三种。水平返回的随行夹具水平返回的随行夹具/27第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 6.3.3 传送装备传送装备传送装备传送装备不仅起到将各物流站、加工单元、装配单元衔接起来的作用，而且具有物料的暂存和缓冲功能。常见的传送装备有常见的传送装备有滚到式、链式、悬挂式等。（一）滚道式传送机（一）滚道式传送机 图图28 结构简单，使用广泛。滚道可以是无动力的，货物由人力推动。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.3 传送装备传送装备（一）滚道式传送机（一）滚道式传送机 机动滚道多种实施方案机动滚道多种实施方案： （1）每个滚子都配备一个电动机和一个减速机，单独驱动。（2）每个滚子轴上装两个链轮。（3）用一根链条通过张紧轮驱动所有滚子。（4）在滚子底下布置一条胶带，依靠摩擦力作用驱动。（5）用一根纵向的通轴，通过扭成8字形的传送带驱动所有滚子。图图32 轨道输送机可以直线传送，还可以改变传送方式。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.3 传送装备传送装备（二）链式传送机（二）链式传送机 图图34 最简单的链式传送机由两根套筒滚子链条组成。用链条和托板组成的链板传送机上一种广泛使用的连续传送机械。（三）悬挂式传送机（三）悬挂式传送机主要用于在制品的暂存。另外尤其适合于批量产品的喷漆。 自动上料自动上料/37第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.4 有轨运输小车有轨运输小车自动运输小车：自动运输小车：用于机床间传送物料。采用有轨运输小车的是生产系统（RGV）。 图图38RGVRGV沿直线导轨运动：由直流或交流司服电动机驱动；沿直线导轨运动：由直流或交流司服电动机驱动； 由中央计算机、光电装置、接近由中央计算机、光电装置、接近 开关等控制。开关等控制。RGVRGV优点：优点：可传送大（重）件，速度快，控制系统简单 ，成本低。 缺点缺点：改变路线比较困难，适于运输路线固定不变 的生产系统 。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.5 无轨运输小车无轨运输小车无轨运输小车（无轨运输小车（AGVAGV）是指装备有电磁或光学自动引导装置，能够沿既定的引导路径行使，具有小车编成与停车选择装置、安全保护以及各种运载功能的运输小车。 图图3939第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.5 无轨运输小车无轨运输小车（一）（一）AGVAGV的构成的构成 （1 1）车体：）车体：车架、减速器、车轮等组成。 （2 2）电源和充电装置：）电源和充电装置：24V或48V的蓄电池配有充电 装置。 （3 3）驱动装置：）驱动装置：电动机、减速器、制动器、车轮、 速度控制器等部分组成。 （4 4）转向装置：）转向装置：铰轴转向式、差动转向式。 （5 5）车上控制装置：）车上控制装置：通过通信系统实现小车的监控。 （6 6）通信装置：）通信装置：连续方式和分散方式。 （7 7）安全装置：）安全装置：接触式和非接触式两类保护装置。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.5 无轨运输小车无轨运输小车（二）（二）AGVAGV的导航方式的导航方式（1 1）车外固定路径引导方式）车外固定路径引导方式：电磁引导（图图4242） 、光学引导、磁带引导。（2 2）自主引导方式）自主引导方式：行使路径轨迹推算导向法、惯性 导航、环境映射法导航、激光导航（图图4343）、其 它导航方式。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.3.5 无轨运输小车无轨运输小车（三）（三）AGVAGV设计时应满足的功能设计时应满足的功能 （1 1）行走功能）行走功能 （2 2）控制功能）控制功能 （3 3）安全功能）安全功能 （4 4）随行工作台的自动装卸）随行工作台的自动装卸第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 6.3.6 随行工作台站随行工作台站随行工作台站随行工作台站是介于制造单元与自动运输小车之间的装置，在制造系统中起过渡作用，也是物流中的一个环节。功能：功能： （1）存放从自动运输小车送来的随行工作台，图中L。（2）随行工作台在存放站上有自动转移功能，根据系统 的指令，可将随行工作台移至缓冲的位置U。（3）当随行工作台移至工作位置时（图中A），工业机器 人可对随行工作台上夹持的工件进行装卸。第六章物流系统设计6.4 6.4 自动化仓库设计自动化仓库设计 一、自动化仓库的类型一、自动化仓库的类型二、自动化仓库的构成二、自动化仓库的构成三、自动化仓库的运行原理三、自动化仓库的运行原理上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、自动化仓库的规划与设计四、自动化仓库的规划与设计返回本章返回本章第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.4.1 自动化仓库的类型自动化仓库的类型自动化仓库自动化仓库是指采用多层货架，在不直接进行人工处理的情况下能够自动地存储和取出物料的系统。又称立体仓库又称立体仓库，使物流系统的物资调节和物流中心。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.4.1 自动化仓库的类型自动化仓库的类型（一）按建筑形式（一）按建筑形式分为整体式和分离式 （二）按货架构造形式（二）按货架构造形式分为单元货格式、贯通式 （重力式货架仓库重力式货架仓库/47/47）、水平循环式和垂直循环式。 ( (三）按自动化仓库与生产联系的紧密程度三）按自动化仓库与生产联系的紧密程度分为独立型、 半紧密型和紧密型仓库（四）按所起作用（四）按所起作用分为生产型仓库和流通型仓库 自动仓储系统课外资料自动仓储系统课外资料第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.4.2 自动化仓库的构成自动化仓库的构成（一）土建设施：（一）土建设施：厂方和配套设施。（二）机械装备：（二）机械装备：多层货架、托盘和货箱、搬运装 备、存取货装备、安全保护装置、出入库装 卸站等。（三）电气设备：（三）电气设备：检测、信息识别、控制、通信、 监控调度、计算机管理、图像显示等装置。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.4.3 自动化仓库的运行管理自动化仓库的运行管理图示为四层货架的自动化仓库图示为四层货架的自动化仓库/59/59，现介绍其工作过程工作过程：（一）（一）堆垛机停在巷道起始位置，待入库的货物已放 置在出入库装卸站上，由堆垛机的货叉将其取 到装卸托盘上。（二）（二）计算机控制堆垛机在巷道行走，装卸托盘沿堆 垛机铅直导轨升降，自动寻址向存入仓位进行。（三）（三）装卸托盘到达存入仓库前，即图中第四列第四层 ，装卸托盘上的货叉将托盘上的货物送进存入仓 位。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.4.3 自动化仓库的运行管理自动化仓库的运行管理四层货架的自动化仓库四层货架的自动化仓库/59/59，现介绍其工作过程工作过程：（四（四) )堆垛机进行到第五列第二层，到达调出仓位， 货叉将该仓位中的货物取出，放在装卸托盘上。（五）（五）堆垛机带着取出的货物返回起始位置，货叉将货 物从装卸托盘送到出入库装卸站。 重复上述动作，直至暂无货物调入调出的指令，堆垛机就近停在某一位置待命。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.4.4 自动化仓库的规划与设计自动化仓库的规划与设计规划与设计步骤：规划与设计步骤：（一）分析和准备阶段（一）分析和准备阶段（二）确定货物单元形式及规格（二）确定货物单元形式及规格（三）确定自动化仓库的形式、作业方式和机械装（三）确定自动化仓库的形式、作业方式和机械装 备参数备参数（四）立体仓库的结构尺寸（四）立体仓库的结构尺寸 根据单元货物规格确定货架整体尺寸和仓库根据单元货物规格确定货架整体尺寸和仓库 内部布置。内部布置。 （1）确定货位尺寸和仓库总体尺寸 （2）确定仓库的整体布置第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 6.4.4 自动化仓库的规划与设计自动化仓库的规划与设计规划与设计步骤：规划与设计步骤：（五）确定工艺流程，核算仓库工作能力（五）确定工艺流程，核算仓库工作能力 （1）立体仓库的存取模式：单作业模式和复 合作业模式 （2）出、入库作业周期的核算（六）提出对土建及公用工程的设计要求（六）提出对土建及公用工程的设计要求（七）选定控制方式（七）选定控制方式（八）选择仓库管理方式（八）选择仓库管理方式（九）提出自动化装备的技术参数和配置（九）提出自动化装备的技术参数和配置（十）方案评价及仿真（十）方案评价及仿真第六章物流系统设计6.5 6.5 工厂物流系统的总体设计工厂物流系统的总体设计 一、资料的收集和分析阶段一、资料的收集和分析阶段二、工厂总体布局设计二、工厂总体布局设计三、车间布局设计三、车间布局设计上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、物流搬运装备的选择四、物流搬运装备的选择返回本章返回本章第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.5.1 资料的收集和分析阶段资料的收集和分析阶段总体规划与设计一般要解决的四个问题：总体规划与设计一般要解决的四个问题：厂区规划；车间工位的合理布局；合理确定库存量；选择合理的搬运装备。资料的收集和分析阶段主要包括：资料的收集和分析阶段主要包括：（一）工厂的产品分析（二）了解工厂所在地的自然条件（三）确定工厂未来的发展趋势 工厂物流示意图工厂物流示意图/60/60第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 6.5.2 工厂总体布局设计工厂总体布局设计（一）工厂总体布局应满足的要求（一）工厂总体布局应满足的要求 （1 1）符合工艺规程）符合工艺规程 基本模式基本模式：按功能规划厂区、采用系统布 局设计模式 （2 2）适应工厂内外运输要求）适应工厂内外运输要求 （3 3）合理用地）合理用地 合理确定道路宽度和建筑物的间距，力求 总体布局疏密得当；组成联合厂房或多层 ；适当预留发展用地。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.5.2 工厂总体布局设计工厂总体布局设计（一）工厂总体布局应满足的要求（一）工厂总体布局应满足的要求 （4 4）善于利用自然条件）善于利用自然条件 良好的自然通风和采光条件；避开隐患，规划 好厂区设施位置。 （5 5）安全和环境保护）安全和环境保护 安全卫生规范；车间布局在下风侧；厂区绿化 及美化环境配置，精密车间远离振源和污染源。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.5.2 工厂总体布局设计工厂总体布局设计（二）工厂总体布局设计的基本步骤（二）工厂总体布局设计的基本步骤（1）产品工艺过程分析 （2）作业单位之间的物流关系分析 （3）作业单位之间的非物流关系分析（4）作业单位之间的综合相互关系分析（5）绘制各单位的位置相关图 （6）建立各作业单位的面积相关图 （7）工厂总体平面图的形成 图图6565（8）方案评价（加权因素法和费用对比法）第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.5.3 车间布局设计车间布局设计车间设计包括：车间设计包括：工艺设计工艺设计确定加工零件所需的机床、 工夹量具、刀具等物流系统的设计物流系统的设计工位的配置第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.5.3 车间布局设计车间布局设计（一）车间布局设计的一般原则（一）车间布局设计的一般原则 （1）有车间生产纲领和生产类型，确定生产组织和 装备布局形式； （2）工艺流程流畅，物料搬运短捷方便，避免往返 交叉； （3）充分利用建筑物的空间； （4）对所有组成部分进行合理规划和配置； （5）为工人创造安全、舒适的工作环境； （6）具备一定的适应生产变化的柔性功能。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.5.3 车间布局设计车间布局设计（二）车间装备布局的基本形式（二）车间装备布局的基本形式 装备布局形式取决于生产类型和生产组织形式。 分为：分为： （1）产品原则布局 （2）工艺原则布局 （3）成组原则布局 （4）固定工位式布局（三）车间物流形式（三）车间物流形式 选择物流形式的重要因素重要因素是入口和出口的位置，同 时还要考虑外部运输条件、建筑物的轮廓尺寸、通 道位置等因素。 五种基本形式五种基本形式/66/66：直线形、L形、U形、环形、S形 第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 6.5.3 车间布局设计车间布局设计（四）车间物流设计的基本步骤（四）车间物流设计的基本步骤（1）明确车间产品的生产纲领、品种、协作关系、生 产辅助系统及产品加工周期，同时应明确运进、 运出车间物料的品种和数量；（2）确定原材料、毛坯、零件、总成的装载单元及装 载方式，并做到标准化；（3）确定工序间、生产线间、车间之间运输的各种物 料的品种、数量以及运输方式；（4）确定物流系统所涉及仓库、零件和毛坯存放等所 需面积；（5）设计出详细的车间物流系统，绘制车间物流图。第六章物流系统设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一章进入下一章 6.5.4 物流搬运装备的选择物流搬运装备的选择正确选择搬运装备正确选择搬运装备是提高搬运效率、降低搬运成本的重要措施。根据物料形状、移动距离、搬运流量、搬运方式进行选根据物料形状、移动距离、搬运流量、搬运方式进行选择，择，如下;（1）适用于短距离和低物流量的简单传送装备短距离和低物流量的简单传送装备，如叉 车、电瓶车、传送滚道等。（2）适用于短距离和高物流量的复杂传送装备短距离和高物流量的复杂传送装备，如搬 运机械手或机器人等。（3）适用于长距离和低物流量的简单运输设备长距离和低物流量的简单运输设备，如汽 车等运输车辆。（4）适用于长距离和高物流量的复杂运输装备长距离和高物流量的复杂运输装备，如火 车、船舶等。退出退出第七章第七章 机械加工生产线总体设计机械加工生产线总体设计第七章 机械加工生产线总体设计返返回回主主页页第一节第一节 概述概述第二节第二节 生产线工艺方案设计生产线工艺方案设计第三节第三节 生产线专用机床的总体生产线专用机床的总体设计设计第四节第四节 机械加工生产线的总体布局设计机械加工生产线的总体布局设计第五节第五节 柔性制造系统柔性制造系统上一页上一页下一页下一页第七章机械加工生产线总体设计 7.1 7.1 概述概述 一、机械加工生产线及其基本组成一、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三、机械加工生产线总体设计应考虑的 主要因素主要因素上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、机械加工生产线总体四、机械加工生产线总体 设计的内容及步骤设计的内容及步骤返回本章返回本章第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.1.1 机械加工生产线及其基本组成机械加工生产线及其基本组成机械加工生产线：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。 图图1 1 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.1.2 机械加工生产线的类型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。（一）单一产品固定节拍生产线（一）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。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.1.2 机械加工生产线的类型机械加工生产线的类型（二）单一产品非固定节拍生产线（二）单一产品非固定节拍生产线（1）生产线由专用制造装备组成，产品是大量生产类型，投资强度少于第一类生产线。（2）缩短工件在工序间的搬运路线，节省辅助时间。（3）生产线上各设备的工作周期不一样。（4）各设备的工作节拍不一样，需要储料装置。（5）生产线各设备间工件的传输没有固定的节拍。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.1.2 机械加工生产线的类型机械加工生产线的类型（三）成组产品可调整生产线（三）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。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.1.2 机械加工生产线的类型机械加工生产线的类型（四）柔性制造生产线（四）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。（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。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页7.1.3 机械加工生产线总体设计应考虑的主要因素机械加工生产线总体设计应考虑的主要因素（一）工件的几何形状，总体特征、材质、毛（一）工件的几何形状，总体特征、材质、毛 坯状况及工艺要求坯状况及工艺要求（二）生产纲领（二）生产纲领（三）使用条件（三）使用条件（四）装备制造厂的制造能力（四）装备制造厂的制造能力第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 7.1.4 机械加工生产线总体设计的内容及步骤机械加工生产线总体设计的内容及步骤（一）生产线工艺方案的制订（二）全线自动化方案的拟订（三）生产线通用装备的选型和提出专用机床的设 计任务书（四）生产线物流传送装备的选型和提出专用物流 传送装备的设计任务书（五）生产线辅助装备的选型和提出专用辅助设备 的设计任务书（六）生产线总体布局设计，绘制生产线的总联系 尺寸图（七）绘制生产线周期表第七章机械加工生产线总体设计 7.2 7.2 生产线工艺方案设计生产线工艺方案设计 一、生产线工艺方案的制订一、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二、生产节拍的平衡和生产线的分段三、机床设备的选型三、机床设备的选型上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、生产线的技术经济四、生产线的技术经济 性能评价性能评价返回本章返回本章第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（一）分析被加工工件的要求以及生产线建设的现场（一）分析被加工工件的要求以及生产线建设的现场 条件条件 毛坯、工艺、发展、空间、动力（电、气、油 ）、经验（二）生产类型的确定（工业企业生产专业化的分类）（二）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。 取决于产品的年生产纲领、加工周期。（三）确定毛坯类型（三）确定毛坯类型经技术经济分析确定经技术经济分析确定 铸件、锻件、型材第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（四）工件传送方式的确定（四）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，甚至于加辅助支承。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（五）工件定位基面选择（五）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）采用两个垂直面及一个定位销定位时，定位 销应为菱形。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（六）工件传送基面的选择（六）工件传送基面的选择 （1）箱体类工件传送基面的选择）箱体类工件传送基面的选择 直接传送和间接传送两种直接传送和间接传送两种 （2）回转体类工件传送基面的选择）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）盘、环类工件和外形不规则工件传送 基面的选择基面的选择第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（七）确定各表面的加工工艺（七）确定各表面的加工工艺（七）确定各表面的加工工艺（七）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 面粗糙度要求、加工部位的结构特征、生产类型等。 （1 1）大平面加工：）大平面加工：精度/表面粗糙度 铣、粗铣精铣、粗铣半精铣精铣 （2 2）孔加工：）孔加工：实体加工：钻扩铰 毛坯有预孔（D1630） 铰尺寸精度高，位置精度、直线度校正低； 精镗位置精度、直线度高。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（七）确定各表面的加工工艺（七）确定各表面的加工工艺（七）确定各表面的加工工艺（七）确定各表面的加工工艺 （3 3）深孔加工：）深孔加工： 难点排泻、刀具冷却、轴线易歪斜。 定期推出/阶梯孔/中空钻头/工件回转/ 断屑槽 （4 4）螺纹加工：）螺纹加工： 普通：钻底孔倒角攻螺纹 高精度：钻孔扩至底孔直径倒角攻螺纹 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（八）选择合理的切削用量（八）选择合理的切削用量 （1)生产线刀具寿命的选择原则 较多考虑的原则是换刀不占用或少占用上班时间。 （2）加工时间长、影响生产线生产节拍的工序，尽量 采用较大的切削用量，以缩短加工时间。 （3）注意刀具的转速，确定合理的切削速度和进给量 ，使刀具具有大致相同的寿命。 （4）考虑刀具各部分强度、寿命及其工作要求。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（九）划分加工阶段（九）划分加工阶段 粗加工半精加工精加工 好处好处：（1）减少热变性，内应力变性的影响； （2）避免粗加工振动对精加工影响； （3）精加工设备精度保持有利。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（十）确定工序集中和分散程度（十）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； （2）相互间位置精度要求高的表面的精加工易集中 完成； （3）要注意工件的刚性； （4）要合理安排粗、精加工工序； （5）要保证机床调整，使用方便，工作可靠。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.1 生产线工艺方案的制订生产线工艺方案的制订（十一）安排工序顺序（原则）（十一）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； （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）通常攻丝工序放在最后。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段生产节拍的平衡和生产线的分段（一）生产节拍的平衡（一）生产节拍的平衡 生产线的生产节拍计算式： 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； 为复杂系数，一 般取0.650.85；N为生产线加工工件的年生产纲领（ 件数/年）； 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）； 为备品率； 为废品率。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段生产节拍的平衡和生产线的分段（一）生产节拍的平衡（一）生产节拍的平衡 实现节拍平衡采取的措施实现节拍平衡采取的措施: : （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。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.2 生产节拍的平衡和生产线的分段生产节拍的平衡和生产线的分段（二）生产线的分段（二）生产线的分段 生产线属于以下情况往往需要分段：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。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.3 机床设备的选型机床设备的选型所选机床设备，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。取决于取决于技术经济论证。 通常：通常：大量生产条件下组合机床；生产批量不大而品种繁多选柔性加工机床。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.4 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价生产线的工作可靠性、生产率和经济效益是设计和建造生产线时首先应该考虑和要协调解决的问题，也是评价生产线优劣的主要指标。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.4 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价（一）生产线的工作可靠性：（一）生产线的工作可靠性：在给定的生产纲领所决定 的规模下，在生产线规定的全部使用期限内，连 续生产合格产品的工作能力。 提高可靠性和效率的措施：提高可靠性和效率的措施： （1）提高寻找故障和排除故障的速度。 （2）重要工位并联排列，易出故障的器件并联连 接。 （3）加强管理，克服生产线停机时间。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.2.4 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价（二）生产线的生产率（二）生产线的生产率 （1 1）生产线生产率的分析）生产线生产率的分析 生产线在正常运行并处于连续加工时，生产 一个工件的工作循环时间就是生产节拍生产节拍。 由生产线工作循环时间所决定的生产率称为 生产线的循环生产率生产线的循环生产率。 停顿原因：停顿原因：调整和更换刀具或工具；生产线 组成的器件、设备、装置和仪器仪表等的故 障；组织管理不善；生产出的工件不符合技 术要求；多品种生产线上，更换加工对象的 调整。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.2.4 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价（二）生产线的生产率（二）生产线的生产率 （2 2）生产线生产率和可靠性的关系）生产线生产率和可靠性的关系 随机性 取决于生产线的工作循环周期，故障强度， 发现和排除故障的持续时间。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 7.2.4 生产线的技术经济性能评价生产线的技术经济性能评价（三）生产线的经济效益分析（三）生产线的经济效益分析 经济效益的分析和比较的基本原则是将几个不同 技术方案的有关经济指标加以比较。 一般进行比较性的计算：一般进行比较性的计算： （1）产品年生产成本比较法 （2）产品单件成本比较法第七章机械加工生产线总体设计 7.3 7.3 生产线专用机床的总体设计生产线专用机床的总体设计 一、概述一、概述 二、被加工零件工序图二、被加工零件工序图上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章三、加工示意图三、加工示意图第七章机械加工生产线总体设计 7.3 7.3 生产线专用机床的总体设计生产线专用机床的总体设计 四、动力部件的选择四、动力部件的选择 五、机床总联系尺寸图五、机床总联系尺寸图上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章六、生产率计算卡的编制六、生产率计算卡的编制第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.3.1 概述概述加工设备加工设备：通用机床、数控机床、专用机床。通用、数控通用、数控机床都有定型有定型产品，专用专用机床则没有没有，需要根据所加工零件的工艺要求专门设计。工艺装备：工艺装备：通用的自动机床和半自动机床 经自动化改造的通用机床 专用机床第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.1 概述概述组合机床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。总体设计工作：总体设计工作：被加工零件工序图、加工示意 图、机床联系尺寸图和生产率 计算卡等。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.2 被加工零件工序图被加工零件工序图（一）被加工零件工序图的功用（一）被加工零件工序图的功用 根据选定的工艺方案，表示在本机床或生产线上完成的工序内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹紧部位，以及工件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图样。它是在原零件图的基础上以突出本机床或生产线加工内容，辅以必要的文字说明绘制的。它是专用机床设计的主要依据，也是制造使用时检验和调整机床的重要技术文件。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.2 被加工零件工序图被加工零件工序图（二）工件工序图表达的内容（二）工件工序图表达的内容 （1）加工零件是毛坯，需标明毛坯种类、精度和 加工余量；如为半成品，应标明已加工部位、尺 寸和以达到的技术要求。 （2）定位基准、辅助支承和夹紧部位及方向，以 及它们与主要加工部位之间的尺寸和精度；以进 行夹具设计。 （3）零件的加工部位、尺寸和精度、表面粗糙度 、位置尺寸和技术要求。 （4）被加工零件的名称及编号、材料、硬度、质 量等。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.3.2 被加工零件工序图被加工零件工序图（三）被加工零件工序图的绘制（三）被加工零件工序图的绘制（三）被加工零件工序图的绘制（三）被加工零件工序图的绘制（1）用细实线画出被加工零件的形状和轮 廓尺寸，以及与机床、夹具设计有关 的部位和尺寸。（2）用粗实线画出本机床上的加工部位， 并标出本道工序加工表面的尺寸、精 度、表面粗糙度、位置尺寸及精度和 技术要求。（3）标注加工用定位基准、夹紧部位和夹 紧方向及表面粗糙度等。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.2 被加工零件工序图被加工零件工序图（三）被加工零件工序图的绘制（三）被加工零件工序图的绘制（4）注明被加工零件的名称、编号、材料 、硬度、质量、被加工部位的加工余 量。（5）绘制工序图，按全线或工段绘制，并 表示出与传送设备有关的图形，尺寸 及精度要求。（6）必要的文字说明。 图图2 2：汽车变速箱体，加工表面包括两个端面以及端面上所有孔；定位采用底面和底面上的两个定位销孔。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.3 加工示意图加工示意图（一）（一）加工示意图的作用加工示意图的作用 加工示意图加工示意图是根据生产率要求和工序图要求而 拟定的机床工艺方案，是刀具、辅具的示意图 ，是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱 等部件设计的重要依据，是机床布局和机床性 能的原始要求，是机床试车前对刀和调整的技 术资料。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.3 加工示意图加工示意图（二）（二）加工示意图表示的内容加工示意图表示的内容（1）加工部位结构尺寸、精度及分布情况； （2）刀具、刀杆及其与主轴的连接结构； （3）导向结构以及大镗杆的托架结构； （4）上述各类结构的联系尺寸、配合尺寸及必要的配合 精度；（5）切削用量； （6）工作循环及工作行程； （7）多工位机床的工位区别以及逐个工位的上述内容； （8）工件名称、材料、加工余量、冷却润滑及是否需要 让刀等；（9）工件加工部位向示图，并在向示图上编出孔号。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.3.3 加工示意图加工示意图（三）加工示意图的绘制方法（三）加工示意图的绘制方法 多轴箱的主轴结构多轴箱的主轴结构：钻头、接杆和主轴。 （1）按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。 （2）根据工件加工要求及选定的加工方法确定刀具 、导向套或托架的形式、位置及尺寸，选择主 轴和刀杆。 图图4 4 （3）同一工位、统一加工面，加工相同结构、尺寸 和精度加工表面的主轴结构是相同的，画一根 即可。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.3 加工示意图加工示意图（三）加工示意图的绘制方法（三）加工示意图的绘制方法 （4）对一些标准的通用结构，可以不剖视。 （5)标注必要的尺寸。 （6）确定动力部件的工作循环。 （7）工作形成长度的确定。 （8）最后在加工示意图上标注必要的说明。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.4 动力部件的选择动力部件的选择动力部件动力部件应根据具体加工零件的加工工艺、机床配置形式、使用条件等因素考虑，主要是动力祥和动力滑台的选择。应考虑以下问题：应考虑以下问题：（1）切削功率（2）进给力（3）进给速度（4）行程（5）动力滑台的导轨形式（“矩-矩”和“矩-山”型）第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.5 机床总联系尺寸图机床总联系尺寸图（一）机床总联系尺寸图的作用（一）机床总联系尺寸图的作用 表明了机床的形式和布局，规定各部件的轮 廓尺寸及相互间的装配关系和运动关系，是 开展各部件设计的依据。（二）机床总联系尺寸图表示的内容（二）机床总联系尺寸图表示的内容 （1）机床的布局形式 （2）通用部件的型号和规格 （3）主要专用部件的轮廓尺寸 （4）工件几个部件的主要联系尺寸及运动尺寸 （5）电动机功率第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.5 机床总联系尺寸图机床总联系尺寸图（三）机床总联系尺寸图中主要联系尺寸的确定（三）机床总联系尺寸图中主要联系尺寸的确定 （1）装料高度尺寸的确定 （2）夹具轮廓尺寸的确定 （3）中间底座尺寸的确定 （4）主轴箱轮廓尺寸的确定 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.5 机床总联系尺寸图机床总联系尺寸图（四）机床总联系尺寸图的绘制方法与步骤（四）机床总联系尺寸图的绘制方法与步骤 图图8 8 （1）纵向和高度方向尺寸基准线的确定 （2）纵向尺寸的确定 （3）确定高度方向尺寸 （4）画左视图 （5）表示运动部件的终点和原始状态以及运动过 程中的情况 （6）标注 （7）画出各运动部件的工作循环图第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.3.6 生产率计算卡的编制生产率计算卡的编制（一）生产率计算卡的作用（一）生产率计算卡的作用 生产率计算卡生产率计算卡是反映机床工作循环过程 及每一过程所用时间，切削过程所选择 的切削用量，机床生产率和负荷率，同 时反应所设计机床的自动化程度。通过 生产率计算卡的编制可以分析所制定的 机床方案，是否能满足生产要求及使用 是否合理。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.3.6 生产率计算卡的编制生产率计算卡的编制（二）生产率和负荷率的计算方法（二）生产率和负荷率的计算方法 （1 1）单件作业时间）单件作业时间T T作作 单件作业时间单件作业时间T T作（作（minmin）是指机床加工一个工 件所消耗的机动时间与辅助时间之和： T T作作T T机机T T辅辅 （minmin） T机L1/vf1 L1工作进给行程 vf1工作进给速度 T T辅辅= =t1+t2+t3+t4t1+t2+t3+t4 t1空行程时间（快进快退） t2死挡铁停留时间（主轴10转） t3工作台转位时间（0.1min） t4装卸工件时间（0.51.5min） 对多动力头机床：对多动力头机床： 选T机T辅时间最长的动力头作为计算基础第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 7.3.6 生产率计算卡的编制生产率计算卡的编制（二）生产率和负荷率的计算方法（二）生产率和负荷率的计算方法（二）生产率和负荷率的计算方法（二）生产率和负荷率的计算方法 （2 2 2 2）机床理想生产率）机床理想生产率）机床理想生产率）机床理想生产率Q0Q0Q0Q0与实际生产率与实际生产率与实际生产率与实际生产率Q1Q1Q1Q1 Q0 Q060/ T60/ T作作 ( (件件/ /小时小时) ) Q1Q1N/K NN/K N年生产纲领年生产纲领 KK全年有效工作时间全年有效工作时间 K=8K=8（3653655225227 7）mkmk 机床负荷率机床负荷率= Q1/ Q0= Q1/ Q0 若若Q0 Q1 Q011 必须修改机床设计方案，提高生产率或采用多必须修改机床设计方案，提高生产率或采用多 台机床并行工作台机床并行工作 （3 3 3 3）生产率计算卡的一般格式）生产率计算卡的一般格式）生产率计算卡的一般格式）生产率计算卡的一般格式（见表（见表7-17-1）第七章机械加工生产线总体设计 7.4 7.4 机械加工生产线的总体布局设计机械加工生产线的总体布局设计 一、生产线的工件传送装备一、生产线的工件传送装备二、生产线总体布局设计二、生产线总体布局设计三、生产线总体联系尺寸图三、生产线总体联系尺寸图上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页四、机械加工生产线其它四、机械加工生产线其它 装备的选择与配置装备的选择与配置返回本章返回本章第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.4.1 生产线的工件传送装置生产线的工件传送装置机械加工生产线总体布局机械加工生产线总体布局是指组成生产线的机床、辅助装备以及联结这些装备的工件传送装备的布置形式和联接方式。工件传送装备工件传送装备是将被加工工件从一个工位传送到下一个工位。生产线的总体布局和结构形式往往取决于工件的输送方式。（一）工件传送装备应满足的基本要求（一）工件传送装备应满足的基本要求 （1）结构简单、工作可靠、便于布置 （2）传输速度高 （3）工作精度要满足定位要求 （4）保持工件预定的方位 （5）与生产线的总体布局和结构型式响适应第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.4.1 生产线的工件传送装置生产线的工件传送装置（二）常用工件传送装备的类型、特点及应用范围（二）常用工件传送装备的类型、特点及应用范围 （1 1）送料槽和送料道：）送料槽和送料道：工件自重传送和强制传送。 （2 2）步伐式传送装备：）步伐式传送装备：可以采用机械、气压或液压 驱动，常见的有棘爪步伐式、回转步伐式及抬起步 伐式。 （3 3）转位装备：）转位装备：要求转位时间短，转位精度高，工 件送入转位装置和从转位装置送出的方位应分别与 上、下工段工件的传送方位一致。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.4.2 生产线总体布局形式生产线总体布局形式由生产类型、工件结构形式、工件传送方式、车间条件、生产类型、工件结构形式、工件传送方式、车间条件、工艺过程和生产纲领工艺过程和生产纲领等因素决定。（一）直接传送方式（一）直接传送方式 直线通过式（图图9 9）、折线通过式（图图1010、1111）、 并联支线形（图图1212）、框形（图图1313）、 非通过式（二）带随行夹具方式（二）带随行夹具方式 将工件安装在随行夹具上，传送线将随行夹具依次 传送到各工位。 返回方式：返回方式：水平返回、上方返回和下方返回。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.4.2 生产线总体布局形式生产线总体布局形式（三）悬挂传送方式（三）悬挂传送方式 图图1616 主要适用主要适用外形复杂及没有合适传送基准的工件及轴 类零件，且只是尺寸较小、形状复杂的工件。 特点：特点：结构简单，适用于生产节拍较长的生产线。（四）生产线的连接方式（四）生产线的连接方式 （1 1）刚性联接：）刚性联接：传送装置将生产线联结成一个整体 ，用同一节奏把工件从一个工位传到另一个工位。 （2 2）柔性联接）柔性联接：没有储料装置的生产线。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.4.3 生产线总体联系尺寸图生产线总体联系尺寸图需要确定的尺寸：需要确定的尺寸：（1）机床间距（2）传送步距t的确定 （3）装料高度的确定（4）转位台联系尺寸的确定 用来改变工件的加工表面。（5）传送带驱动装置联系尺寸 图图2020（6）生产线内各装备之间距离尺寸的确定 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页进入下一节进入下一节 7.4.4 机械加工生产线其它装备的选择与配置机械加工生产线其它装备的选择与配置（1 1）传送带驱动装置的布置）传送带驱动装置的布置 （2 2）小螺纹孔加工检查装置）小螺纹孔加工检查装置（3 3）精加工工序的自动检测装置）精加工工序的自动检测装置 （4 4）装卸工位控制机构）装卸工位控制机构（5 5）毛坯检查装置）毛坯检查装置 （6 6）液压站、电器柜及管路布置）液压站、电器柜及管路布置（7 7）桥梯、操纵台和工具台的布置）桥梯、操纵台和工具台的布置第七章机械加工生产线总体设计 7.5 7.5 柔性制造系统柔性制造系统 一、概述一、概述 二、柔性制造系统的规划二、柔性制造系统的规划上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章三、三、FMS总体设计总体设计第七章机械加工生产线总体设计 7.5 7.5 柔性制造系统柔性制造系统 四、四、FMS各独立工位及其配置原则各独立工位及其配置原则 五、五、FMS的物料储运系统及其配置的物料储运系统及其配置上一页上一页下一页下一页退出退出返返回回主主页页返回本章返回本章六、柔性制造系统实例六、柔性制造系统实例第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.1 概述概述（一）（一）FMSFMS的概念的概念 柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）是一个以网络为基础、 面向车间的开放式集成制造系统，是实现 CIMS的基础，它具有CAD、数控编程、分布式 数控、工夹具管理、数据采集和质量管理等 功能，它能根据制造任务和生产环境的变化 迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生 产。 柔性制造生产线课外资料柔性制造生产线课外资料第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.1 概述概述（二）（二）FMSFMS的组成的组成 图图2222 （1 1）加工子系统：）加工子系统：加工装备、辅助装备、工艺装备。 （2 2）物流子系统）物流子系统: :物料储存、传送和搬运。物料指工 件和刀具。 典型的物流过程：典型的物流过程：工件流，刀具流。 （3 3）控制子系统：）控制子系统：过程控制、过程监视。 上述为三种基本组成，还包括FMS的管理、操作与调 整维护及编程等工作。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.1 概述概述（三）柔性制造系统的类型（三）柔性制造系统的类型 根据所含机床的数量、机床结构的不同，可将柔性制 造系统分为柔性制造装置（柔性制造装置（FMUFMU）、）、柔性加工单元（柔性加工单元（ FMCFMC）、）、柔性制造系统（柔性制造系统（FMSFMS）、）、柔性生产线（柔性生产线（FPLFPL）：）： （1）柔性制造装置是以一台加工中心为主的系统。 （2）柔性加工单元有多种配置形式，至少有一台加工 中心、托盘库、自动托盘交换站和刀具交换装置。 （3）柔性制造系统是通过一个自动化传输系统和计算 机控制系统，把FMC、数控加工装备、检测装备等各单 元联接起来，完成不同品种与规格的自动传输和加工。 （4）柔性加工生产线与传统生产线不同。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.2 柔性制造系统的规划柔性制造系统的规划（一）规划的系统方法（一）规划的系统方法 系统的规划，首先应明确包含哪些内容、 要达到的目标。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.2 柔性制造系统的规划柔性制造系统的规划（二）柔性制造系统的基本参数（二）柔性制造系统的基本参数 （1）柔性制造系统的规摸 （2）柔性制造系统的运行时间 （3）工件的类型 （4）工件的尺寸类型第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.2 柔性制造系统的规划柔性制造系统的规划（三）机床的选择与配置（三）机床的选择与配置 （1 1）FMSFMS对机床的要求：对机床的要求：工序集中、高柔性、高生 产率和易控制性。 （2 2）选择机床的原则）选择机床的原则 机床种类和数量的确定机床种类和数量的确定/28/28 （3 3）FMSFMS的机床配置形式的机床配置形式（四）确定加工过程的自动化程度（四）确定加工过程的自动化程度 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.2 柔性制造系统的规划柔性制造系统的规划（五）确定物流系统的自动化程度（五）确定物流系统的自动化程度 （1）物流系统和机床应有相同的或相近的自动化 水平。 （2）机床现有的灵活性不应被物流系统所削弱。 （3）加工能力不应由于物流系统而降低。 （4）物流路线应尽可能短。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.3 FMS总体设计总体设计（一）（一）FMSFMS总体设计应考虑的问题总体设计应考虑的问题 （1）柔性制造系统的柔性 （2）柔性制造系统的利用率 （3）柔性制造系统切削参数 （4）精度 （5）柔性制造系统的工艺流程 （6）其它工序的安排第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.5.3 FMS总体设计总体设计（二）总体设计程序（二）总体设计程序 （1 1）估计选定工件的加工工作量）估计选定工件的加工工作量 选定在FMS上拟加工的工件品种和产量； 为选定工件设计装夹方法，尽量减少装夹次数； 制定每种工件的详细工艺流程； 确定适当的切削参数； 计算工件加工周期及刀具利用率； 估计几种装备的总体方案。 第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.3 FMS总体设计总体设计（二）总体设计程序（二）总体设计程序 （2 2）设计几种装备的总体方案）设计几种装备的总体方案 选择每台机床具体厂家的型号； 估算达到生产目标所必需的最少主轴数或机床 的台数； 修正机床数量； 增添物料传送系统、清洗工位和其它非机械加 工装备； 装备和物料系统的总体布局； 从多种备选的总体设计方案中优选最佳方案。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.3 FMS总体设计总体设计（三）（三）FMSFMS总体平面布局的形式总体平面布局的形式 （1 1）基于装备之间关系的平面布局）基于装备之间关系的平面布局 随机布局、功能布局、模块布局和单元布局。 （2 2）基于物料传送路径的平面布局）基于物料传送路径的平面布局 直线形布局、环形布局、网络形等。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.4 FMS各独立工位及其配置原则各独立工位及其配置原则工位的设置工位的设置与柔性制造系统的规模、类型与功能需求有关。（一）机械加工工位：（一）机械加工工位：对工件进行切削加工的 地点，一般泛指机床。 加工中心的精度加工中心的精度包括工作台和主轴移动 的直线度、定位精度、重复精度以及主 轴回转精度等。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.4 FMS各独立工位及其配置原则各独立工位及其配置原则（二）装卸工位（二）装卸工位：在托盘上装卸夹具和工件的地点， 它是工件进入、退出FMS的界面。（三）检测工位：（三）检测工位：对完工或部分完工的工件进行测量 或检验的地点。（四）清洗工位：（四）清洗工位：对托盘进行自动冲洗和清除滞留在 其上的切屑的地点。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.5 FMS的物料储运系统及其配置的物料储运系统及其配置FMSFMS的物料的物料是指工件（含托盘和夹具）和刀具（含刀具柄部）。（一）工件搬运系统（一）工件搬运系统：工件经工件装卸站进入或退出系统以及在系统内的传送过程。（二）托盘：（二）托盘：安装夹具及工件的底板，由自动引导小车将它运送到指定工位或托盘缓冲站。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页未完待续未完待续 7.5.5 FMS的物料储运系统及其配置的物料储运系统及其配置（三）（三）FMSFMS的夹具设计原则的夹具设计原则 （1）夹具的每个定位面向对加工中心的坐 标原点都应有高的尺寸精度； （2）应能在短时间内重组成适合被加工零 件所需的夹具； （3）零件数要少，零件强度、刚度要高； （4）加压方法方便、合理，有能将工件托 起一定高度的装置；第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.5 FMS的物料储运系统及其配置的物料储运系统及其配置（三）（三）FMSFMS的夹具设计原则的夹具设计原则 （5）尽可能便于工序集中，提高加工精度； （6）夹具设计时防止与机床发生空间干涉； （7）切屑能顺利地从夹具和托盘上被切削液冲 走； （8）尽可能在一个夹具上装夹多个或多种工件， 提高机床利用率和减少夹具种类。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.5 FMS的物料储运系统及其配置的物料储运系统及其配置（四）刀具搬运系统：（四）刀具搬运系统：刀具经刀具进出站进入或退 出系统以及在系统内的运输过程。（五）托盘缓冲站（五）托盘缓冲站：FMS系统内工件暂存地点。（六）中央刀库：（六）中央刀库：FMS系统内刀具的存放点，是独 立于机床的公共刀库。（七）立体仓库：（七）立体仓库：毛坯、半成品和成品零件的存放 地点。第七章 机械加工生产线总体设计退出退出返回本节返回本节返回主页返回主页下一页下一页 7.5.6 柔性制造系统实例柔性制造系统实例（一）实例（一）实例1 1 图图3030 该系统可以昼夜不停地在8台机床上加工40 多种不同的箱体类灰铸铁零件。 （二）实例（二）实例2 2 图图3131 这是一个典型的柔性制造系统，由加工中心 、自动引导小车、立体仓库、堆垛机、交换 站、监测和清洗装备以及压装设备组成。 返回主页返回主页