第2章加工设备自动化
2020/11/25
第2章加工设备自动化
第二章 加工设备自动化
➢ 2.1 加工设备自动化的概念及特殊要求 ➢ 2.2 实现加工设备自动化的意义 ➢ 2.3 加工设备自动化的分类 ➢ 2.4 典型自动化加工设备 ➢ 2.5 自动化辅助设备
•注意：实现加工设备自动化的意义；实现加工 设备自动化的方法；自动化辅助设备
第2章加工设备自动化
§2.1 加工设备自动化的概念及特殊要求
一、加工设备自动化的概念：
是指在加工过程中所用的加工设备能够高效、精密、
可靠地自动进行加工，此外还应能进一步集中工序和具有一定
的柔性。（加工设备自动化主要是指实现了机床加工循环自动
化和实现了辅助工作自动化的加工设备。）
高效：生产率要达到一定高的水平；
第2章加工设备自动化
•§2.1 加工设备自动化的概念及特殊要求
3、高可靠性：
☆设备可靠性取决于设备元件的可靠性、元件的数量及联
接方式（串联和并联，串联一个元件失效会引起全线停车
，可把自动线分段，以提高整条自动线的可靠性和生产率
）
☆设备的可靠性取决于运行时的无故障水平及修理的合适
性，改进设备元件的结构，在设备运行时及时查明损坏系
序而专门设计制造的自动化机床。 ④采用通用机床进行自动化改造实现单机自动化
第2章加工设备自动化
•2、 机械加工自动线（刚性）
•
刚性自动化生产线是多工位生产过程，用工
件输送系统将各种自动化加工设备和辅助设备按一
定的顺序连接起来，在控制系统的作用下完成单个
零件加工的复杂大系统。
•
在刚性自动线上，被加工零件以一定的生产
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典型自动化制造系统对比
•
•10000 大
•1000
•自动线 •专用机床
•生产率提 高
零
件 批
•100
量
•10 小
•柔性制造生产线
•柔性制造系统 •柔性制造单元
•柔性增 大
•数控机床通用机床
•0
10
1001Leabharlann 00•少零件品种数
多
第2章加工设备自动化
一、普通机床和自动化机床
普通机床 工作行程运动是由机床来完成的，但空行程运
•立柱
•多轴箱 •动力箱
•立柱底座
•夹具
•滑台 •中间底座
•侧底座
✓组成部件：通用部件(动力头、滑台、侧底座、立柱、回 转工作台等)；专用部件(夹具、多轴箱、部分刀具等)。
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•1、单机自动化（刚性）
➢ 实现单机自动化的方法：
③采用专用机床实现单机自动化 专用机床是一种零件（或一组相似零件）的一个加工工
•§2.1 加工设备自动化的概念及特殊要求
2、高精度： 产品质量的好坏，是评价产品本身和自动加工系统是否
具有使用价值的重要标准。保证产品加工精度，防止工件 发生成批报废，是自动化加工设备工作的前提；
影响加工精度的因素： ✓由刀具尺寸磨损所引起的误差 ✓由系统弹性变形引起的加工误差 ✓切削用量对表面质量的影响 ✓机床的尺寸调整误差引起的加工误差
第二章 加工设备自动化
➢ 2.1 加工设备自动化的概念及特殊要求 ➢ 2.2 实现加工设备自动化的意义 ➢ 2.3 加工设备自动化的分类 ➢ 2.4 典型自动化加工设备 ➢ 2.5 自动化辅助设备
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•§2.4 典型自动化加工设备(制造系统)
•
•1、刚性半自动化单机 •单机自动
•一、刚性自动化 •2、刚性自动化单机 化(刚性)
动的全部或大部分则必须由工人来操作，此外工 人还需根据工件加工工艺的要求，发出相应的操 作指令，加工出所需形状和尺寸的工件，这类机 床必须在工人看管操作下才能完成加工过程。
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一、普通机床和自动化机床
自动化机床
如机床能自动完成所有工作行程和空行程运动， 并能根据加工工艺要求，自动地控制各运动的先 后顺序，以及控制各运动部件的位移量或运动轨 迹，即在没有工人直接参与的情况下，自动地按
•一、刚性自动化 •2、刚性自动化单机
自 • 设备及系统 •3、刚性自动线
动 化
•4、刚性综合自动化系统
制
•1、数控机床NC
造
系
•2、加工中心MC
统 •二、柔性自动化 •3、柔性制造单元FMC
• 设备及系统 •4、柔性制造线FML
•5、柔性制造系统FMS
•6、计算机集成制造系统CIMS
第2章加工设备自动化
系统所能满足新产品要求的程度来衡量；二是指系统适应
内部变化的能力，可采用在有干扰（如各种机器故障）情
况下系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望之比来衡
量。
多品种中小批量生产已是机械制造业生产形态的主流。
刚性：与少品种大批量生产相对应。
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第二章 加工设备自动化
➢ 2.1 加工设备自动化的概念及特殊要求 ➢ 2.2 实现加工设备自动化的意义 ➢ 2.3 加工设备自动化的分类 ➢ 2.4 典型自动化加工设备 ➢ 2.5 自动化辅助设备
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•§2.2 加工设备自动化的意义
• 加工设备的加工过程自动化
•↓
•提高
• ↓辅助时间
•产品质量
•？ • ↓
• ↑生产率 • 改善工人的劳动条件
• 减轻工人的劳动强度。
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•§2.2 加工设备自动化的意义
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。 单台加工设备的自动化能较好地满足零件加工过 程中某个或几个工序的加工半自动化和自动化的需 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，是机械制造业更 进一步向前发展的基础。
自 • 设备及系统 •3、刚性自动线
•刚性自动
动 化
•4、刚性综合自动化系统线
制
•1、数控机床NC
造 系
•2、加工中心MC
•NC和MC
统 •二、柔性自动化 •3、柔性制造单元FMC •FMC
• 设备及系统 •4、柔性制造线FML •FML
•5、柔性制造系统FMS •FMS
•6、计算机集成制造系统CIMS
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•1、单机自动化（刚性）
➢ 实现单机自动化的方法：
②采用组合机床实现单机自动化
组合机床一般适用于箱体类和杂件类（如发动机连杆
）零件的平面、各种孔和孔系的加工自动化。组合机床是
一种由通用化零、部件为基础设计和制造的专用机床，一
般只能对一种或一组工件进行加工，往往能在同一台机床
上对工件进行多面、多孔和多工位加工，加工工序可高度
•▲在落后的工艺基础上，减小切削时间能有效提高生产率
•▲•当 减少到一定程度时，必须提高机床的自动化程度，即减少空程辅助时 间
•▲•在相对落后的工艺基础上（即 很大的情况下），实现机床自动化（即 •减小 ），生产率的提高是有限的，为了取得良好的效果，应当在先进 •的工艺基础上实现机床自动化
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•功用和运动特点 • 功用 能对工件进行多刀、多面、多工位同时加工；完成钻孔、 扩孔、镗孔、攻丝、铣削、车端面等切削工序和焊接、热处理、测 量、装配、清洗等非切削工序。 • 运动特点 组合机床由机械传动实现刀具的旋转主运动，由机 械或液压传动实现刀具或工作台的直线进给运动。
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组合机床的组成
精密：加工精度高（精度稳定性高），成品可以达到完全互换
装配，不必再分组选配；
可靠：设备故障率低，除班间休息之外可以达到常年不停生产
，利用班间休息时间计划换刀；
集中工序：在一台设备或一个自动化加工系统中完成一个工件
由毛坯到总装前的全部工序；
柔性：适应产品的更换。
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•§2.1 加工设备自动化的概念及特殊要求
第2章加工设备自动化
第二章 加工设备自动化
➢ 2.1 加工设备自动化的概念及特殊要求 ➢ 2.2 实现加工设备自动化的意义 ➢ 2.3 加工设备自动化的分类 ➢ 2.4 典型自动化加工设备 ➢ 2.5 自动化辅助设备
第2章加工设备自动化
•§2.3 自动化加工设备(制造系统)的分类
•
•1、刚性半自动化单机
件（如凸轮或靠模），适应不同零件的加工，适用于大批
量多品种生产。
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单轴自动车床
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多轴自动车床
多轴自动车床
第2章加工设备自动化
节拍，顺序通过各个工作位置，自动完成零件预定
的全部加工过程和部分检测过程。
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自动线生产的特征
• (1) 工作地专业化程度高，在自动线上固定地生产 一种或几种工件，而在每个工作地上固定完成一 道或几道工序。
• (2) 生产具有明显的节奏性, 即按照节拍进行生产 所谓节拍是指自动线上出产相邻两件制品的时间 间隔。
机床靠模加工
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自动化机床的自动和半自动之分
✓ 自动机床——在一个工作循环结束后，能自动卸下 加工完的工件，装上待加工的坯件，并继续进行同 样的工作循环，直至装在机床上的一批坯件加工完 为止；
✓ 半自动机床——能自动地完成除上料和卸工件以外 的一切切削和辅助运动的机床。——需人工装卸自 动循环的实现；
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