第3章 机械加工自动线3

2023/2/2武汉理工大学机电学院1/24三、自动线辅助设备1、工件输送装置2、贮料装置3、转位装置4、自动线夹具2023/2/2武汉理工大学机电学院2/242、贮料装置对贮料装置的要求（1）结构紧凑，在保证所要求的贮存量的条件下，使体积最小、占地面积最少。（2）结构简单可靠，如果贮料装置本身易出故障，就起不到应起的作用。2023/2/2武汉理工大学机电学院3/24两种工作方式：通过式：从一台机床送来的每一工件都从贮料器通过，再输送到下一机床。仓贮式：在贮料器的进出口有活门控制，将输料槽送来的工件分为两路。一条通向贮料器进口；一条直接通向下一台机床，直接供料

。（1）通用和专用机床自动线的贮料装置Z型贮料器进出口与输料槽相连

2023/2/2武汉理工大学机电学院4/24（2）组合机床自动线的贮料装置贮料库辅助输送带2023/2/2武汉理工大学机电学院5/24贮料库2023/2/2武汉理工大学机电学院6/24辅助输送带辅助输送带棘爪可回转180°2023/2/2武汉理工大学机电学院7/243、转位装置加工面加工面2023/2/2武汉理工大学机电学院8/24回转装置类型

绕水平轴回转装置（鼓轮）

回转装置类型绕垂直轴回转装置（转台）

复合回转装置2023/2/2武汉理工大学机电学院9/243.1绕垂直轴回转的转位装置（转台）

1、油缸2、转台3、轴承4、齿轮轴5、操纵杆6、挡铁7、行程开关2023/2/2武汉理工大学机电学院10/243.2绕水平轴回转的转位装置（鼓轮）1、鼓轮；2、齿圈；3、大齿轮；4、小齿轮；5、齿条；6、滚子；7、偏心轴；8、滚子；2023/2/2武汉理工大学机电学院11/244、自动线夹具固定式夹具随行夹具

夹具附属于每一加工工位，不随工件的输送而移动，或安装于机床的某一部件上，或安装于专用的夹具底座上。这类夹具亦分为两种类型，一种是用于钻、镗、铣、攻丝等加工的夹具，工件安装到夹具中以后在加工过程中固定不动；另一种是工件和夹具在加工时尚须作旋转运动。前者多用于箱体、壳体、盖、板等类型的零件加工或组合机床自动线中，后者多用于旋转体零件的车、磨、齿形加工等自动线中。

随行夹具适用于结构形状比较复杂的工件，这类工件缺少可靠的输送基面，在组合机床自动线上较难用步伐式输送带直接输送。此外，对于有色金属工件，如果在自动线中直接输送时其基面容易磨损，因而也须采用随行夹具。2023/2/2武汉理工大学机电学院12/244.1固定式夹具固定式夹具钻、镗、铣、攻丝等加工的夹具车、磨、齿形等加工的夹具2023/2/2武汉理工大学机电学院13/24(1)钻、镗、铣和攻丝加工用夹具

钻、镗、铣、攻丝等加工的夹具，工件安装到夹具中以后在加工过程中固定不动，多用于箱体、壳体、盖、板等类型的零件加工或组合机床自动线上。2023/2/2武汉理工大学机电学院14/242023/2/2武汉理工大学机电学院15/24(2)车、磨和齿形加工用夹具

在旋转体零件的车、磨和齿形加工等的自动线中，常采用顶尖、弹性夹头、心轴、自动卡盘和无心式夹具等来装夹工件。如果所加工的是形状特殊、要求定向装卸的工件，则还须采用主轴定向停车机构。2023/2/2武汉理工大学机电学院16/24梅花顶尖1、梅花齿爪盘2、弹簧2023/2/2武汉理工大学机电学院17/24拨爪顶尖

2023/2/2武汉理工大学机电学院18/24液压自动卡盘1、盘体；2、球形传动机构；3、杠杆；4、卡爪；5、拉杆；6、拉管；2023/2/2武汉理工大学机电学院19/244.2随行夹具

随行夹具适用于结构形状比较复杂的工件，这类工件缺少可靠的输送基面，在组合机床自动线上较难用步伐式输送带直接输送。此外，对于有色金属工件，如果在自动线中直接输送时其基面容易磨损，因而也须采用随行夹具。2023/2/2武汉理工大学机电学院20/24转向器壳体自动线上的随行夹具

1、钢板；2、定位滚子；3、螺母；4、螺杆；5、螺母；6、螺杆齿条；7、齿轮；8、V形压板；2023/2/2武汉理工大学机电学院21/24活塞自动线的随行夹具

1、随行夹具板；2、定位销；3、定位套；4、盖子。2023/2/2武汉理工大学机电学院22/24叉子耳自动线的随行夹具示意图

2023/2/2武汉理工大学机电学院23/24设计随行夹具的注意事项（1）由于采用随行夹具使工件的定位尺寸链环节增加，从而使定位误差增加，为了保证加工精度，应对随行夹具提出较高的精度要求。对于加工精度要求很高的工件，又必须采用随行夹具时，应当认真分析能否保证加工精度，必要时应提高工件定位基面和随行夹具的精度要求。（2）由于随行夹具常年累月在自动线中循环使用，而且在许多情况下随行夹具的输送基面就是定位基面，因此必须注意尽可能减小其磨损。一般可以采用下列一些办法：在随行夹具的底面上镶装淬硬钢或耐磨金属以作输送基面；采用滚道输送，或在随行夹具的底面上安装滚子；将随行夹具上的输送基面与定位基面分开，避免定位基面磨损。2023/2/2武汉理工大学机电学院24/24（3）工件在随行夹具上的夹压方式，目前大多采用螺纹自锁夹紧机构。因为这类夹压机构简单，在输送过程中不易松压，并可以采用机械、气动或液压扳手实行目动化操作。在少数情况下，也有采用液压夹紧的。这时，应注意密封的可靠性，以防在工作过程中因泄漏而产生松压的现象。（4）随行夹具在固定夹具上的夹压，多采用钩形压板的方式，在加工工位上，是由四个钩形压板将随行夹具的底板压紧在固定夹具上的。这种方式，敞开性好，便于调整及观察工作，而且钩形压板还有防止随行夹具在插销定位时可能被顶起的作用。但由于夹紧机构设在夹具的底座内，故设计时要充分注意维修的方便。2023/2/2武汉理工大学机电学院25/8四、自动线技术经济分析1、自动线的生产率和负荷率2、自动线的劳动生产率3、自动线寿命、折旧及总投资4、自动线年工序工艺成本5、自动线技术经济指标2023/2/2武汉理工大学机电学院26/82、自动线的劳动生产率（件/人年）指每人每年生产零件的件数，按下式计算年产量辅助工人系数生产工人数(不包括辅助工人数)2023/2/2武汉理工大学机电学院27/83、自动线寿命、折旧系数设备寿命有三种计算法：

自然寿命：指自动线设备，由新到旧一直使用到不能用而报废的小时数。技术寿命：由于技术的发展，需用生产效能高的设备来代替现有设备而使之报废前的工作小时数。实际寿命：自动线上的设备不是由于以上两种的情况，而是由于加工对象产品改型，设备停止使用而报废前的工作小时数。

2023/2/2武汉理工大学机电学院28/8折旧系数

自动线都规定有一定的寿命期(年)，其寿命期的倒数，就是折旧系数。我国组合机床自动线的寿命期定为7～10年。～0.143之间。

寿命期2023/2/2武汉理工大学机电学院29/8自动线总投资

自动线设备投资额

自动线工艺装备投资额

因自动线建成而使原生产该产品的设备、工装报废及其它损失费用

未列入以上三项的有关费用

2023/2/2武汉理工大学机电学院30/84、自动线年工序工艺成本年度生产工人人工费用

年度耗电费

年度厂房折旧维修费

年度设备维修费

年度工艺装备折旧费

年度设备折旧费

2023/2/2武汉理工大学机电学院31/85、自动线技术经济指标1生产能力(件／年)2工作制度(班)3生产节拍(分钟／件)4设备数量(台)5工人数(人／每班)6设备生产率(件／台·年)7劳动生产率(件／人·年)8加工费用(元／件)9生产面积(米2)10总功率(千瓦)11固定投资(万元)

2023/2/2武汉理工大学机电学院32五、典型机械加工自动线1箱体类零件自动线：如发动机缸体、缸盖、变速箱体等；2轴类零件自动线：如曲轴、凸轮轴、传动轴、齿轮轴等；3盘套类零件自动线：如车轮、齿轮、活塞、活塞环等；4叉臂类零件自动线：如连杆、传动叉、拨叉等。2023/2/2武汉理工大学机电学院331、箱体零件加工自动线

毛坯在送到自动线之前，预先把定位基面4和1、前后端面2和3以及缸体底面4上的两个定位销孔加工好，然后再送入自动线。零件材料：HT200此段自动线完成的工作：在气缸体的前端面上钻纵向润滑油道孔，攻丝以及镗凸轮轴轴承孔和曲轴轴承孔。2023/2/2武汉理工大学机电学院342023/2/2武汉理工大学机电学院35定位方式

工件的定位采用“一面两销”的定位方式，并采用液压缸从气缸体顶面夹紧。

润滑油道孔较深，采用从两面多个工位顺序加工，以满足生产节拍的要求。

2023/2/2武汉理工大学机电学院36工艺过程第I工位：从两端分别钻削纵向润滑油道孔至Φ14.3×132mm；第Ⅱ工位：继续钻油道孔至Φ13.5×261mm，同时粗扩第一挡凸轮轴轴承孔；第Ⅲ工位：仍然钻削油道孔至Φ12.5×388mm，继续扩凸轮轴轴承的其余各挡孔和粗镗第一个曲轴轴承座凹槽孔；第Ⅳ工位：从一面将油道孔钻通，并钻出两端面上的全部紧固螺纹底孔。第Ⅴ工位：对各紧固螺纹孔进行攻丝。2023/2/2武汉理工大学机电学院37加工示意图2023/2/2武汉理工大学机电学院38加工示意图（续）2023/2/2武汉理工大学机电学院39自动线的工作循环1)输送带前进，将气缸体送至加工位置。2)插入定位销，然后夹紧工件。3)动力头快速趋近工件。4)动力头工作进给，同时输送带返回原位。5)加工完毕，动力头快速返回。6)夹紧液压缸松开，定位销回退。2023/2/2武汉理工大学机电学院40自动线总体布局图2023/2/2武汉理工大学机电学院41自动线工艺设备

该自动线的工艺设备是采用组合机床，它由8个ZA494～ZA498型标准液压钻削动力头和3个攻丝动力头组成。全线共有63根主轴，完成钻、扩、镗孔和攻丝工作。输送装置采用一条棘爪式双拉杆步伐式输送带，液压驱动，其动作、速度与整个生产节拍相配合。2023/2/2武汉理工大学机电学院42固定式夹具双工位，同时夹压两个工件。动作过程是：工件由输送带的棘爪送到滑板6上，并准确地停在定位销2的上方，然后定位销在拨杆1推动下插入工件的定位销孔内，拨杆1的摆动由单独的液压缸驱动，接着液压缸5在控制阀的作用下使压块4夹紧工件。然后输送带返回，动力头开始加工。2023/2/2武汉理工大学机电学院43组合机床和自动线的技术发展

自动线节拍时间tj

进一步缩短；缩短自动线的节拍主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。2023/2/2武汉理工大学机电学院44(2)组合机床柔性化进