自動化生產(chǎn)線第一章緒論1

自動化生產(chǎn)線

指導教師鄭欣榮教材：自動化制造系統(tǒng)參考書：生產(chǎn)過程自動化自動機械設計先進制造技術教室安排1～5周周二教502周五教6016～16周教1102第一章緒論

要求：通過本章教學，使大家了解生產(chǎn)過程自動化所研究的對象及作為自動化方面的專家必備的條件，了解自動化制造系統(tǒng)和自動化生產(chǎn)線的定義，清楚自動化制造系統(tǒng)的組成，各種自動化制造系統(tǒng)的基本形式、特點及適用范圍，自動化制造系統(tǒng)的評價指標。一生產(chǎn)過程自動化概述生產(chǎn)過程自動化就是對自動化加以完善的過程。自動化方面的專家，不僅應當具有豐富的、關于各種結構和工藝過程的知識，而且應當具有自動機床構成的一般規(guī)律性，以及自動機床和自動線的分析和綜合方法方面的知識。這里的分析和綜合方法，是以生產(chǎn)率、可靠性和經(jīng)濟效果理論的科學原理為其基礎的。1、生產(chǎn)過程概述

a.廣義的生產(chǎn)過程

信息流物流b.狹義的生產(chǎn)過程外部信息人機功能合理分配的信息流控制系統(tǒng)自動儲存自動搬送自動冷加工自動檢驗輔助過程自動化自動熱處理能量流控制系統(tǒng)自動裝配反饋信息成品和文檔資料廢料環(huán)境污染能源配套件資金原材料2生產(chǎn)過程自動化的需求例a杭汽發(fā)發(fā)動機缸蓋加工b余姚長城精工卷尺切零自動線c杭州天元藥業(yè)有限公司培養(yǎng)瓶倒沖裝置d寧波愛文文具有限公司長尾夾自動裝配線e膜式壁焊接自動線二自動化制造系統(tǒng)的定義、組成及類型1、定義自動化制造系統(tǒng)是由一定范圍的被加工對象、一定柔性和自動化水平的各種設備和高素質(zhì)的人組成的一個有機整體，它接受外部信息、能源、資金、配套件和原材料等，在人和計算機控制系統(tǒng)的共同作用下，實現(xiàn)一定程度的柔性自動化制造，最后輸出產(chǎn)品、文檔資料、廢料和對環(huán)境的污染。2、自動化制造系統(tǒng)的組成：a、具有一定技術水平和決策能力的人；b、一定范圍的被加工對象；c、信息流及其控制系統(tǒng)；d、能量流及其控制系統(tǒng)；e、物料流及物料處理系統(tǒng)。3、自動化制造系統(tǒng)的功能組成自動化制造系統(tǒng)機械加工自動化子系統(tǒng)儲運自動化子系統(tǒng)輔助過程自動化子系統(tǒng)熱處理過程自動化子系統(tǒng)質(zhì)量控制自動化子系統(tǒng)系統(tǒng)控制自動化子系統(tǒng)毛坯制備自動化子系統(tǒng)裝配過程自動化子系統(tǒng)高素質(zhì)的人良好的組織管理三生產(chǎn)過程自動化的意義及

對自動化專家的要求1、生產(chǎn)過程自動化的意義a、提高生產(chǎn)率；b、縮短生產(chǎn)周期；c、提高產(chǎn)品質(zhì)量；d、提高經(jīng)濟效益；e、降低勞動強度；f、有利于產(chǎn)品更新；g、提高勞動者的素質(zhì)；h、帶動相關技術的發(fā)展；i、體現(xiàn)一個國家的科技水平。2、作為一個自動化方面的專家必備的知識結構及應具備的素質(zhì)A對自動化專家知識面的要求a.生產(chǎn)過程自動化的學科特點和體系生產(chǎn)過程自動化的學科特點為涉及學科范圍廣，呈多學科交叉狀態(tài)。生產(chǎn)過程自動化的學科體系見下表：生產(chǎn)過程自動化的學科體系

自動化技術系統(tǒng)工程技術制造科學與技術生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)工程學工業(yè)工程技術經(jīng)濟學規(guī)劃論電氣工程運籌學自動控制理論環(huán)境保護學計算機科學生產(chǎn)管理質(zhì)量控制工程設計與制造學信息科學材料科學人機工程學先進制造理論b、密切關注國際上自動化的發(fā)展動向，及時了解自動化最新的結構和配置方案，關注新工藝、新材料、新技術（制造、控制、管理）的發(fā)展動向。2、技能方面的要求：a、能熟練擬定工藝過程，以便作為設計自動機床和自動線的基礎，同時要考慮到對產(chǎn)品所提出的特殊要求和工藝參數(shù)的穩(wěn)定性，還要考慮到工序的分散和集中程度等；b、能按照數(shù)量和質(zhì)量標準來分析工藝過程方案，并最終選出最佳工藝過程方案，選擇必需的設備等；c、能按照經(jīng)濟準則，評價所提出的工藝過程方案和設備方案；d、能選擇待設計設備的最佳自動化程度（手控機床，半自動機床，自動線，綜合自動化系統(tǒng)等）；e、會選擇和計算自動機床和自動線的原理方案，并使加工流水線的數(shù)目、工位數(shù)、工段數(shù)、中間料庫的型式和容量、設備組合的型式以及配置型式的組合是最佳的；f、會選擇控制系統(tǒng)的型式（擋鐵控制，靠模控制，分配軸控制，程序控制及其他控制型式），編寫擬訂控制系統(tǒng)的技術任務書，并對方案的質(zhì)量作出評價；g、能擬訂特殊的、用于控制和檢測的機構和裝置的結構；h、能擬訂執(zhí)行輔助操作（空程操作），即執(zhí)行供料、毛坯的定向、輸送、夾緊和半成品貯存及其他輔助操作的機構和裝置的結構；四自動化制造系統(tǒng)的特點、

適用范圍及實現(xiàn)原則（一）自動化制造系統(tǒng)的基本形式、特點及適用范圍1、自動化制造系統(tǒng)的基本形式

剛性半自動化單機剛性自動化單機剛性自動線剛性綜合自動化系統(tǒng)一般數(shù)控機床加工中心混合成組制造單元分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC柔性制造單元FMC柔性制造系統(tǒng)FMS柔性制造線FML計算機集成制造系統(tǒng)CIMS柔性自動化設備及系統(tǒng)剛性自動化設備及系統(tǒng)自動化制造系統(tǒng)（1）剛性半自動化單機除上下料外，機床可以自動的完成單個工藝過程的加工循環(huán)，這樣的機床稱為剛性半自動化單機。剛性半自動化單機實現(xiàn)的是加工自動化的最低層次，但是投資少、見效快，適用于產(chǎn)品品種變化范圍和生產(chǎn)批量都較大的制造系統(tǒng)。缺點：調(diào)整工作量大，加工質(zhì)量較差，工人勞動強度大。（2）剛性自動化單機在剛性半自動化單機的基礎上增加自動上下料裝置而形成的自動化機床稱剛性自動化單機。剛性自動化單機常用于品種變化很小，但生產(chǎn)批量特別大的場合。特點：投資少、見效快，但通用性差，是大量生產(chǎn)最常見的加工設備。（3）剛性自動線剛性自動線（自動化生產(chǎn)線）：把機床按工藝順序依次排列，用自動輸送裝置和其它輔助裝置將它們聯(lián)系起來，使之成為一個整體，并用液壓或氣動系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)將各個部分的動作聯(lián)系起來，使其按照規(guī)定的程序自動地進行工作,使原料、毛坯或半成品（在裝配時是零部件）根據(jù)控制系統(tǒng)要求，以一定節(jié)拍，按工藝順序自動地經(jīng)過各工位，完成預定的工藝過程，最后成為合乎設計要求的制品。這種自動工作的機床系統(tǒng)就稱為剛性自動線。特點：具有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)和嚴格的生產(chǎn)節(jié)拍，與自動化單機相比，結構復雜，完成的加工工序多，生產(chǎn)率很高。是少品種、大量生產(chǎn)必不可少的加工設備。優(yōu)點：生產(chǎn)周期短，中間庫存少，物料流程短，占地面積少，改善勞動條件，便于管理。缺點：投資大，系統(tǒng)調(diào)整周期長，更換產(chǎn)品不方便。（4）剛性綜合自動化系統(tǒng)剛性綜合自動化系統(tǒng)：包括零件制造、熱處理、鍛壓、焊接、裝配、檢驗、噴漆、甚至包裝在內(nèi)的自動化系統(tǒng)。優(yōu)點：生產(chǎn)率極高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動強度低。缺點：結構復雜，投資強度大，建線周期長，更換產(chǎn)品困難。(5)一般數(shù)控機床數(shù)控機床分硬件數(shù)控與計算機數(shù)控兩種。用于完成零件一個工序的自動化循環(huán)加工，常用于零件復雜程度不高，品種多變、批量中等的生產(chǎn)場合。(6)加工中心加工中心：在一般數(shù)控機床的基礎上增加刀庫和自動換刀裝置而形成的一類更復雜、但用途更廣，效率更高的數(shù)控機床。加工中心分銑削加工中心與車削加工中心。優(yōu)點：工序集中、可以有效縮短調(diào)整時間和搬運時間，減少在制品庫存，加工質(zhì)量高。適用于零件復雜、工序多、生產(chǎn)批量中等的場合。（7）混合成組制造單元成組制造單元是采用成組技術原理布置加工設備，包括成組單機、成組單元和成組流水線。在成組制造單元中，數(shù)控設備與普通加工設備并存，各自發(fā)揮其最大的作用。（8）分布式數(shù)控系統(tǒng)(DNC)分布式數(shù)控系統(tǒng)(DNC)：采用一臺計算機控制若干臺CNC機床，它強調(diào)系統(tǒng)的計劃調(diào)度和控制功能，對物流與刀具流的自動化并不要求，主要由操作人員完成。優(yōu)點：系統(tǒng)結構簡單，靈活性大、可靠性高、投資小，以軟件取勝。（9）柔性制造單元(FMC)柔性制造單元：由1～3臺計算機數(shù)控機床或加工中心所組成，單元中配備有某種形式的托盤交換裝置或工業(yè)機器人，由單元計算機進行程序編制和分配、負荷平衡和作業(yè)計劃控制。優(yōu)點：占地面積小，系統(tǒng)結構不很復雜、成本較低、投資較小、可靠性較高、使用及維護均較簡單。適用于品種變化不是很大，生產(chǎn)批量中等的生產(chǎn)規(guī)模。（10）柔性制造系統(tǒng)（FMS）柔性制造系統(tǒng)由四部分組成：兩臺以上的數(shù)控加工設備、一個自動化的物料及刀具儲運系統(tǒng)、若干臺輔助設備（如清洗機、測量機、排屑裝置、冷卻潤滑裝置等）和一個由多級計算機組成的控制和管理系統(tǒng)。FMS內(nèi)有兩類不同性質(zhì)的運動，一類是系統(tǒng)的信息流；一類是系統(tǒng)的物料流，物料流受信息流的控制。優(yōu)點：1、系統(tǒng)自動化程度高，可以減少機床操作人員。2、由于配有質(zhì)量檢測和反饋控制裝置，零件的加工質(zhì)量很高。3、工序集中，可以有效減少生產(chǎn)面積。4、與立體倉庫相配合，可以實現(xiàn)24小時連續(xù)工作。5、由于集中作業(yè)，可以減少加工時間。6、易于和計算機管理信息系統(tǒng)、技術信息系統(tǒng)和質(zhì)量信息系統(tǒng)結合形成更高級的自動化制造系統(tǒng)。缺點：1、系統(tǒng)投資大，投資回收期長。2、系統(tǒng)結構復雜，對操作人員的要求很高。3、系統(tǒng)結構復雜使得系統(tǒng)的可靠性較差。適用于品種變化不大，批量在200～2,500件的中等批量生產(chǎn)。（11）柔性制造線(FML)柔性制造線與柔性制造系統(tǒng)之間的界限也很模糊，兩者的主要區(qū)別是前者象剛性自動線，具有一定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件沿一定的方向順序傳送，后者則沒有一定的生產(chǎn)節(jié)拍，工件輸送方向也是隨機性質(zhì)。柔性制造線主要適用于品種變化不大的中批和大批量生產(chǎn)，線中的機床主要是多軸主軸箱的換箱式和轉(zhuǎn)塔式加工中心。在工件變換以后，各機床的主軸箱可自動進行更換，同時掉入相應的數(shù)控程序，生產(chǎn)節(jié)拍也會作相應的調(diào)整。優(yōu)點：柔性制造線具有剛性自動線的絕大部分優(yōu)點，當批量不很大時，生產(chǎn)成本比剛性自動線低得多，當品種改變時，系統(tǒng)所需的調(diào)整時間又比剛性自動線少得多。缺點：建立系統(tǒng)的總費用比剛性自動線高得多。(12)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)計算機集成制造系統(tǒng)是目前最高級別的自動化制造系統(tǒng)，它強調(diào)的主要是信息集成，而不是制造過程物流的自動化。它的主要特點是系統(tǒng)十分龐大，包括的內(nèi)容很多，要在一個企業(yè)完全實現(xiàn)難度很大。（二）自動化制造系統(tǒng)的實現(xiàn)原則1產(chǎn)品設計方面：A通用化、系列化、標準化和模塊化；B采用“面向制造設計”和“面向裝配設計”技術；C盡可能采用多種先進的毛坯制備方法，如精密鑄造、精密鍛造、冷擠壓、精密軋制等。2工藝技術方面：a、采用成組技術；b、采用柔性可重組的、高可靠性的和高質(zhì)量的生產(chǎn)設備和工藝方法；c、少品種、