自动化生产线第一章绪论1

自动化生产线

指导教师郑欣荣教材：自动化制造系统参考书：生产过程自动化自动机械设计先进制造技术教室安排1～5周周二教502周五教6016～16周教1102第一章绪论

要求：通过本章教学，使大家了解生产过程自动化所研究的对象及作为自动化方面的专家必备的条件，了解自动化制造系统和自动化生产线的定义，清楚自动化制造系统的组成，各种自动化制造系统的基本形式、特点及适用范围，自动化制造系统的评价指标。一生产过程自动化概述生产过程自动化就是对自动化加以完善的过程。自动化方面的专家，不仅应当具有丰富的、关于各种结构和工艺过程的知识，而且应当具有自动机床构成的一般规律性，以及自动机床和自动线的分析和综合方法方面的知识。这里的分析和综合方法，是以生产率、可靠性和经济效果理论的科学原理为其基础的。1、生产过程概述

a.广义的生产过程

信息流物流b.狭义的生产过程外部信息人机功能合理分配的信息流控制系统自动储存自动搬送自动冷加工自动检验辅助过程自动化自动热处理能量流控制系统自动装配反馈信息成品和文档资料废料环境污染能源配套件资金原材料2生产过程自动化的需求例a杭汽发发动机缸盖加工b余姚长城精工卷尺切零自动线c杭州天元药业有限公司培养瓶倒冲装置d宁波爱文文具有限公司长尾夹自动装配线e膜式壁焊接自动线二自动化制造系统的定义、组成及类型1、定义自动化制造系统是由一定范围的被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、文档资料、废料和对环境的污染。2、自动化制造系统的组成：a、具有一定技术水平和决策能力的人；b、一定范围的被加工对象；c、信息流及其控制系统；d、能量流及其控制系统；e、物料流及物料处理系统。3、自动化制造系统的功能组成自动化制造系统机械加工自动化子系统储运自动化子系统辅助过程自动化子系统热处理过程自动化子系统质量控制自动化子系统系统控制自动化子系统毛坯制备自动化子系统装配过程自动化子系统高素质的人良好的组织管理三生产过程自动化的意义及

对自动化专家的要求1、生产过程自动化的意义a、提高生产率；b、缩短生产周期；c、提高产品质量；d、提高经济效益；e、降低劳动强度；f、有利于产品更新；g、提高劳动者的素质；h、带动相关技术的发展；i、体现一个国家的科技水平。2、作为一个自动化方面的专家必备的知识结构及应具备的素质A对自动化专家知识面的要求a.生产过程自动化的学科特点和体系生产过程自动化的学科特点为涉及学科范围广，呈多学科交叉状态。生产过程自动化的学科体系见下表：生产过程自动化的学科体系

自动化技术系统工程技术制造科学与技术生产过程自动化系统工程学工业工程技术经济学规划论电气工程运筹学自动控制理论环境保护学计算机科学生产管理质量控制工程设计与制造学信息科学材料科学人机工程学先进制造理论b、密切关注国际上自动化的发展动向，及时了解自动化最新的结构和配置方案，关注新工艺、新材料、新技术（制造、控制、管理）的发展动向。2、技能方面的要求：a、能熟练拟定工艺过程，以便作为设计自动机床和自动线的基础，同时要考虑到对产品所提出的特殊要求和工艺参数的稳定性，还要考虑到工序的分散和集中程度等；b、能按照数量和质量标准来分析工艺过程方案，并最终选出最佳工艺过程方案，选择必需的设备等；c、能按照经济准则，评价所提出的工艺过程方案和设备方案；d、能选择待设计设备的最佳自动化程度（手控机床，半自动机床，自动线，综合自动化系统等）；e、会选择和计算自动机床和自动线的原理方案，并使加工流水线的数目、工位数、工段数、中间料库的型式和容量、设备组合的型式以及配置型式的组合是最佳的；f、会选择控制系统的型式（挡铁控制，靠模控制，分配轴控制，程序控制及其他控制型式），编写拟订控制系统的技术任务书，并对方案的质量作出评价；g、能拟订特殊的、用于控制和检测的机构和装置的结构；h、能拟订执行辅助操作（空程操作），即执行供料、毛坯的定向、输送、夹紧和半成品贮存及其他辅助操作的机构和装置的结构；四自动化制造系统的特点、

适用范围及实现原则（一）自动化制造系统的基本形式、特点及适用范围1、自动化制造系统的基本形式

刚性半自动化单机刚性自动化单机刚性自动线刚性综合自动化系统一般数控机床加工中心混合成组制造单元分布式数控系统DNC柔性制造单元FMC柔性制造系统FMS柔性制造线FML计算机集成制造系统CIMS柔性自动化设备及系统刚性自动化设备及系统自动化制造系统（1）刚性半自动化单机除上下料外，机床可以自动的完成单个工艺过程的加工循环，这样的机床称为刚性半自动化单机。刚性半自动化单机实现的是加工自动化的最低层次，但是投资少、见效快，适用于产品品种变化范围和生产批量都较大的制造系统。缺点：调整工作量大，加工质量较差，工人劳动强度大。（2）刚性自动化单机在刚性半自动化单机的基础上增加自动上下料装置而形成的自动化机床称刚性自动化单机。刚性自动化单机常用于品种变化很小，但生产批量特别大的场合。特点：投资少、见效快，但通用性差，是大量生产最常见的加工设备。（3）刚性自动线刚性自动线（自动化生产线）：把机床按工艺顺序依次排列，用自动输送装置和其它辅助装置将它们联系起来，使之成为一个整体，并用液压或气动系统与电气控制系统将各个部分的动作联系起来，使其按照规定的程序自动地进行工作,使原料、毛坯或半成品（在装配时是零部件）根据控制系统要求，以一定节拍，按工艺顺序自动地经过各工位，完成预定的工艺过程，最后成为合乎设计要求的制品。这种自动工作的机床系统就称为刚性自动线。特点：具有统一的控制系统和严格的生产节拍，与自动化单机相比，结构复杂，完成的加工工序多，生产率很高。是少品种、大量生产必不可少的加工设备。优点：生产周期短，中间库存少，物料流程短，占地面积少，改善劳动条件，便于管理。缺点：投资大，系统调整周期长，更换产品不方便。（4）刚性综合自动化系统刚性综合自动化系统：包括零件制造、热处理、锻压、焊接、装配、检验、喷漆、甚至包装在内的自动化系统。优点：生产率极高，加工质量稳定，工人劳动强度低。缺点：结构复杂，投资强度大，建线周期长，更换产品困难。(5)一般数控机床数控机床分硬件数控与计算机数控两种。用于完成零件一个工序的自动化循环加工，常用于零件复杂程度不高，品种多变、批量中等的生产场合。(6)加工中心加工中心：在一般数控机床的基础上增加刀库和自动换刀装置而形成的一类更复杂、但用途更广，效率更高的数控机床。加工中心分铣削加工中心与车削加工中心。优点：工序集中、可以有效缩短调整时间和搬运时间，减少在制品库存，加工质量高。适用于零件复杂、工序多、生产批量中等的场合。（7）混合成组制造单元成组制造单元是采用成组技术原理布置加工设备，包括成组单机、成组单元和成组流水线。在成组制造单元中，数控设备与普通加工设备并存，各自发挥其最大的作用。（8）分布式数控系统(DNC)分布式数控系统(DNC)：采用一台计算机控制若干台CNC机床，它强调系统的计划调度和控制功能，对物流与刀具流的自动化并不要求，主要由操作人员完成。优点：系统结构简单，灵活性大、可靠性高、投资小，以软件取胜。（9）柔性制造单元(FMC)柔性制造单元：由1～3台计算机数控机床或加工中心所组成，单元中配备有某种形式的托盘交换装置或工业机器人，由单元计算机进行程序编制和分配、负荷平衡和作业计划控制。优点：占地面积小，系统结构不很复杂、成本较低、投资较小、可靠性较高、使用及维护均较简单。适用于品种变化不是很大，生产批量中等的生产规模。（10）柔性制造系统（FMS）柔性制造系统由四部分组成：两台以上的数控加工设备、一个自动化的物料及刀具储运系统、若干台辅助设备（如清洗机、测量机、排屑装置、冷却润滑装置等）和一个由多级计算机组成的控制和管理系统。FMS内有两类不同性质的运动，一类是系统的信息流；一类是系统的物料流，物料流受信息流的控制。优点：1、系统自动化程度高，可以减少机床操作人员。2、由于配有质量检测和反馈控制装置，零件的加工质量很高。3、工序集中，可以有效减少生产面积。4、与立体仓库相配合，可以实现24小时连续工作。5、由于集中作业，可以减少加工时间。6、易于和计算机管理信息系统、技术信息系统和质量信息系统结合形成更高级的自动化制造系统。缺点：1、系统投资大，投资回收期长。2、系统结构复杂，对操作人员的要求很高。3、系统结构复杂使得系统的可靠性较差。适用于品种变化不大，批量在200～2,500件的中等批量生产。（11）柔性制造线(FML)柔性制造线与柔性制造系统之间的界限也很模糊，两者的主要区别是前者象刚性自动线，具有一定的生产节拍，工件沿一定的方向顺序传送，后者则没有一定的生产节拍，工件输送方向也是随机性质。柔性制造线主要适用于品种变化不大的中批和大批量生产，线中的机床主要是多轴主轴箱的换箱式和转塔式加工中心。在工件变换以后，各机床的主轴箱可自动进行更换，同时掉入相应的数控程序，生产节拍也会作相应的调整。优点：柔性制造线具有刚性自动线的绝大部分优点，当批量不很大时，生产成本比刚性自动线低得多，当品种改变时，系统所需的调整时间又比刚性自动线少得多。缺点：建立系统的总费用比刚性自动线高得多。(12)计算机集成制造系统(CIMS)计算机集成制造系统是目前最高级别的自动化制造系统，它强调的主要是信息集成，而不是制造过程物流的自动化。它的主要特点是系统十分庞大，包括的内容很多，要在一个企业完全实现难度很大。（二）自动化制造系统的实现原则1产品设计方面：A通用化、系列化、标准化和模块化；B采用“面向制造设计”和“面向装配设计”技术；C尽可能采用多种先进的毛坯制备方法，如精密铸造、精密锻造、冷挤压、精密轧制等。2工艺技术方面：a、采用成组技术；b、采用柔性可重组的、高可靠性的和高质量的生产设备和工艺方法；c、少品种、