加工设备自动化课件

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1、机机电工程学院工程学院第二章第二章 加工加工设备自自动化化加工加工设备自自动化的要求：化的要求：高效、精密、工序集中和具有一定的柔性高效、精密、工序集中和具有一定的柔性高效就是生高效就是生产率要达到一定高的水平；率要达到一定高的水平；精密即加工精度要求成品公差精密即加工精度要求成品公差带的分散度小，成品达到完全的分散度小，成品达到完全互装配，便于互装配，便于实现“准准时方式方式”的生的生产；可靠就是其可靠就是其设备已能达到极少故障；已能达到极少故障；工序集中就是一台工序集中就是一台设备实现多道工序；多道工序；柔性即可柔性即可实现多品种零件加工。多品种零件加工。第二章第二章加工加工设备设备自自动

2、动化加工化加工设备设备自自动动化的要求：化的要求：1机机电工程学院工程学院第一节 加工设备自动化概述一、加工设备自动化的意义提高生产效率，缩短辅助时间，改善工人的劳动条件和减轻工人的劳动强度。单台加工设备自动化能满足零件加工过程自动化的需要，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，是机械制造业向前发展的基础。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。第一第一节节加工加工设备设备自自动动化概述化概述2机机电工程学院工程学院二、自动化加工设备的生产率分析与分类 1生产率分析 当自动化加工设备连续生产时，加工一

3、个工件的工作循环时间 是由切削时间和空程辅助时间组成的，即因此，由工作循环时间所决定的生产率Q（件/min）：显然，为了提高生产率，必须同时减少 和 。（2-1）（2-2）二、自二、自动动化加工化加工设备设备的生的生产产率分析与分率分析与分类类因此，由工作循因此，由工作循环时间环时间所所3机机电工程学院工程学院 为进一步分析减少 和 之间的相互关系，将式（2-2）变换一下形式:式中 K理想的工艺生产率（2-3）为进为进一步分析减少一步分析减少和和之之间间的相互关系，将式（的相互关系，将式（2-24机机电工程学院工程学院图2-1生产率曲线tf1tf2tf3图图2-1生生产产率曲率曲线线tf1tf

4、2tf35机机电工程学院工程学院加工加工设备设备自自动动化化课课件件6机机电工程学院工程学院加工加工设备设备自自动动化化课课件件7机机电工程学院工程学院 1.实现加工设备自动化的途径：1）对半自动加工设备通过配置自动上下料装置以实现加工设备的完全自动化；2）对通用加工设备运用电气控制技术、数控技术等进行自动化改造；3）根据加工工件的特点和工艺要求设计制造专用的自动化加工设备，如组合机床等；4）采用数控加工设备，包括数控机床、加工中心等。1.实现实现加工加工设备设备自自动动化的途径：化的途径：8机机电工程学院工程学院2分类 适应不同生产率水平要求的自动化加工设备，主要有以下各类：（1）全（半）自

5、动单机 又分为单轴和多轴全（半）自动单机两类。（2）组合机床 （3）自动线（Transfer LineTL）（4）一般数控机床 （5）加工中心（MC）（6）柔性制造单元（FMC）2分分类类9机机电工程学院工程学院车铣钻组合机床单轴五刀精密凸轮自动机床车铣钻组车铣钻组合机床合机床单轴单轴五刀精密凸五刀精密凸轮轮自自动动机床机床10机机电工程学院工程学院组合机床自动线1组合机床自动线2组组合机床自合机床自动线动线1组组合机床自合机床自动线动线211机机电工程学院工程学院数控车床五轴加工中心数控数控车车床五床五轴轴加工中心加工中心12机机电工程学院工程学院立式加工中心柔性制造单元立式加工中心柔性制造

6、立式加工中心柔性制造单单元元13机机电工程学院工程学院柔性制造系统柔性制造系统中的托盘仓和搬运小车柔性制造系柔性制造系统统柔性制造系柔性制造系统统中的托中的托盘仓盘仓和搬运小和搬运小车车14机机电工程学院工程学院 切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在工具和工件的相对运动中，把工件上多余的材料层切除成切屑，使工件获得规定的几何形状、精度和表面质量的加工方法。影响切削加工生产率的相关因素：刀具、设备及工艺参数第二节 切削加工自动化切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在15机机电工程学院工程学院一、车削加工自动化一、车削加工

7、自动化 车削加工主要是通过车刀对随主轴一起旋转的工件的相对运动来完成金属切削工作的一种加工形式，其车削加工设备称之为车床，是所有机械加工设备中使用最早、应用最广和数量最多的设备。车削加工自动化：包括多个单元动作的自动化和工作循环的自动化。发展方向：单轴自动车床、数控车床、车削中心和车削柔性单元等。一、一、车车削加工自削加工自动动化化16机机电工程学院工程学院（1）单轴自动车床 单轴自动车床能按一定程序自动完成工作循环，主要用于棒料、盘料加工。一般采用凸轮和档块或数控系统自动控制刀架、主轴箱的运动和其他辅助运动。主要类型：n单轴纵切自动车床、n主轴箱固定型单轴自动车床、n单轴转塔自动车床n单轴横

8、切自动车床等几种类型。（1）单轴单轴自自动车动车床床17机机电工程学院工程学院图2-2NG-1014B型单轴纵切自动车床传动系统图1-1号纵向进给凸轮2-接料臂进给凸轮3-1、2号进给凸轮4-1、4号进给凸轮5-夹紧松开夹紧凸轮6-3号进给凸轮7-铣槽用凸轮8-挡料臂摆动凸轮9-螺纹附件进给凸轮图图2-2NG-1014B型型单轴纵单轴纵切自切自动车动车床床传动传动系系统图统图118机机电工程学院工程学院（2）数控车床 数控车床的主要特点如下：数控车床的主轴转速和进给速度高。数控车床具有高精度。数控车床能实现多种工序复合的全部加工。数控车床具有高柔性。数控车床的类型：通用型、卡盘型、排刀型、双主

9、轴型、棒料型以及一些专门化车床等。（2）数控）数控车车床数控床数控车车床的床的类类型：型：19机机电工程学院工程学院数控车床的主要动作自动化结构：1）刀架系统n转塔刀架n排刀架图2-4液压马达驱动转位的转塔刀架1-液压缸2-液压马达3-小齿轮4-中心齿轮5-中心轴6-弹簧7、8-齿盘9-编码器齿轮10-编码器数控数控车车床的主要床的主要动动作自作自动动化化结结构：构：图图2-4液液压马压马达达驱动转驱动转位的位的转转20机机电工程学院工程学院数控车床的主要动作自动化结构：1）刀架系统n转塔刀架n排刀架图2-5排刀架结构数控数控车车床的主要床的主要动动作自作自动动化化结结构：构：图图2-5排刀架

10、排刀架结结构构21机机电工程学院工程学院数控车床的主要动作自动化结构：2）数控车床机内测量装置工件机内测量刀具机内测量图2-6触发式测头测量系统及其测量典型过程a）测量系统b）测量典型过程数控数控车车床的主要床的主要动动作自作自动动化化结结构：构：图图2-6触触发发式式测头测测头测量系量系统统及及22机机电工程学院工程学院图2-8刀具机内测量刀尖分别触及测头的X面和Z面图2-7工件外径及内径的机内测量图图2-8刀具机内刀具机内测测量量图图2-7工件外径及内径的机内工件外径及内径的机内测测量量23机机电工程学院工程学院n（3）车削中心车削中心与数控卧式车床的区别：n车削中心的转塔刀架上带有能使刀

11、具旋转的动力刀座，n主轴具有按轮廓成形要求连续回转（不等速回转）运动n主轴具有连续精确分度的C 轴功能，并能与X轴或Z轴联动 车削中心除具有数控车床的特点，还发展出车磨中心、车铣中心等多工序复合加工的机床，有的还可以完成数控激光加工。当车削中心的主轴具有C 轴功能时，主轴便能够进行分度、定向，配合转塔刀架的动力刀座，则几乎所有的加工都可在一次装夹中完成。（3）车车削中心削中心24机机电工程学院工程学院图2-9C轴的机械传动示意图1-主轴2、5-轴承3-柱销4-蜗杆6-C轴箱体支轴7-齿形带8-电动机9-蜗轮双转台式五轴加工中心结构示意图图图2-9C轴轴的机械的机械传动传动示意示意图图1-主主轴

12、轴2、5-轴轴承承3-25机机电工程学院工程学院1）主轴定向机构和C 轴nC轴能控制主轴连续分度，同时与刀架的X 轴或Z轴联动来铣削各种曲线槽、车螺纹、车多边形等，也可定向停车。n当在工件规定部位上铣槽、钻孔或要求主轴定向停止时，车削中心必须具有主轴定向停止或C 轴功能，即通过位置控制使主轴在不同角度上定位。n主轴粗分度由主轴电动机分度转动完成，位置编码器装在与主轴相关的位置，最终定位依靠主轴后端的齿式分度盘和插销来完成C轴分度定位后，n定位后要有夹紧机构，以防止主轴转位。1）主）主轴轴定向机构和定向机构和C轴轴26机机电工程学院工程学院2）多主轴、双主轴和辅助主轴 多主轴的车削中心能在一台机

13、床上完成更多加工工序，缩短加工周期，提高工件精度。多主轴车削中心的各主要主轴的驱动功率和尺寸均相同，可分别称第1主轴、第2主轴、第3主轴。多主轴可分别加工一种工件的全部工序或分别加工多个工件。并列双主轴立式车削中心图2-11并列双主轴车削中心1、2-主要主轴3、6-转塔刀架4、5-辅助主轴2）多主）多主轴轴、双主、双主轴轴和和辅辅助主助主轴轴并列双主并列双主轴轴立式立式车车削中心削中心图图2-27机机电工程学院工程学院图2-10对置同轴线双主轴车削中心a）主轴移动式b）主轴固定式1-左主轴2-左转塔刀架3-右转塔刀架4-右主轴图图2-10对对置同置同轴线轴线双主双主轴车轴车削中心削中心a）主）

14、主轴轴移移动动式式b）28机机电工程学院工程学院德国DMG带12位刀架转塔的双主轴车削中心日本宫野BNJ系列双刀架双主轴车削中心德国德国DMG带带12位刀架位刀架转转塔的双主塔的双主轴车轴车削中心削中心日本日本宫宫野野BNJ系系29机机电工程学院工程学院二、钻铣削加工自动化二、钻铣削加工自动化1.钻削自动化钻削自动化的实现：普通钻床配备点位数控系统。其定位精度为0.020.1mm。n数控钻床结构形式：有立式、卧式、专门化以及钻削加工中心几种。n钻削加工中心的工艺：钻削为主，可完成钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹等加工，还兼有轻载荷铣削、镗削功能。n运动机构：工作台的X、Y 向运动和主轴的Z 向运

15、动通过步进电机自动进行外，还具有自动换刀装置。二、二、钻铣钻铣削加工自削加工自动动化化30机机电工程学院工程学院钻铣削加工中心a）b）钻铣钻铣削加工中心削加工中心a）b）31机机电工程学院工程学院2.铣削自动化铣削：通过回转多刃刀具对工件进行切削加工n应用：所有的机械制造及修理部门，一般用于粗加工及半精加工，有时也用于精加工。n加工对象：平面、沟槽、轮齿、螺纹、花键轴等外，还可加工比较复杂的型面。2.铣铣削自削自动动化化32机机电工程学院工程学院MIKRON高速铣削加工中心DMG高速加工中心MIKRON高速高速铣铣削加工中心削加工中心DMG高速加工中心高速加工中心33机机电工程学院工程学院三、

16、组合机床组合机床是一种按工件加工要求和加工过程设计和制造的专用机床。n特点：工序集中、生产率高、自动化程序较高、造价相对较低；专用性强、改装不方便。n自动化实现：通过数控技术n需求：一种是工艺的需要；另一种是在多工序加工或多品种加工时，为提高生产率而采用数控。n结构：利用数控单坐标、双坐标或三坐标滑台或模块、数控回转工作台等数控部件和普通通用部件混合所组成。三、三、组组合机床合机床34机机电工程学院工程学院图2-13三件并行加工活塞的数控车镗组合机床图图2-13三件并行加工活塞的数控三件并行加工活塞的数控车镗组车镗组合机床合机床35机机电工程学院工程学院四、加工中心 加工中心是备有刀库并能自动

17、更换刀具对工件进行多工序集中加工的数控机床，能自动完成多工序集中加工例如车削中心、滚齿中心、磨削中心、铣镗加工中心等。1加工中心的特点、类型与适用范围 （1）适用范围广 （2）加工精度高 （3）生产率高 加工中心的类型：立式、卧式、五面、龙门等四种 其适用范围见表2-2四、加工中心四、加工中心36机机电工程学院工程学院类 型型布局型式布局型式特特 点点适用范适用范围立式加工中心 固定立柱型、移动立柱型 主轴支承跨距较小。占地面积较小，刚性低于卧式加工中心，刀库容量多为1640 中型零件，高度尺寸较小的零件加工，尤其是盖板类零件加工卧式加工中心 固定立柱型、移动立柱型 主轴及整机刚性强，镗铣加工

18、能力较强，加工精度较高，刀库容量多为4080 中、大型零件及工序复杂且精度较高的零件加工，通常用于箱体类零件加工五面加工中心 交换主轴头、回转主轴头、转换圆工作台 主轴或工作台可立、卧式兼容，并多方向加工而无需多次装夹工件，但编程较复杂，主轴或工作台刚性受到一定影响 具有多面、多方向或多坐标复杂型面的零件加工龙门加工中心 工作台移动型、龙门架移动型 由数控龙门铣镗床配备自动换刀装置、附件头库等组成。立柱、横梁构成龙门结构，纵向行程大，具有五面加工性能 大型、长型、复杂零件加工表2-2加工中心类型及适用范围类类型布局型式特型布局型式特点适用范点适用范围围立式加工中心立式加工中心固定立固定立37机

19、机电工程学院工程学院立式加工中心立式加工中心立式加工中心38机机电工程学院工程学院五面加工中心五面加工中心五面加工中心39机机电工程学院工程学院龙门式铣镗加工中心卧式铣镗加工中心龙门龙门式式铣镗铣镗加工中心卧式加工中心卧式铣镗铣镗加工中心加工中心40机机电工程学院工程学院 2加工中心的典型自动化机构 （1）自动换刀与刀库 加工中心的刀具存取方式有顺序方式和随机方式两种，刀具随机存取是最主要的方式。（2）触发式测头测量系统 主要用于加工循环中的测量。（3）刀具长度测量系统 用以检查刀具长度正确性以及刀具折断、破损现象，检测准确度为1mm。当发现不合格刀具时，测量系统会发出停车信号。2加工中心的典

20、型自加工中心的典型自动动化机构化机构41机机电工程学院工程学院加工中心刀具库自动换刀机构加工中心刀具加工中心刀具库库自自动换动换刀机构刀机构42机机电工程学院工程学院回转工作台对刀装置回回转转工作台工作台对对刀装置刀装置43机机电工程学院工程学院图2-14触发式测头测量系统原理图1-测杆端球2-触发式测头3-红外辐射信号4-接收器图2-15刀具长度测量系统示意图1-光源2-接收器3-立柱4-主轴上刀具图图2-14触触发发式式测头测测头测量系量系统统原理原理图图1-测测杆端球杆端球2-触触发发44机机电工程学院工程学院（4）回转工作台n回转工作台（数控工作台）是卧式加工中心实现B 轴运动的部件，

21、B轴的运动可作为分度运动或进给运动。回转工作台结构形式：n用于分度的回转工作台用鼠齿盘定位，分度前工作台抬起，使上下鼠齿盘分离，分度后落下定位，上下鼠齿盘啮合，实现机械刚性连接。n用于进给运动的回转工作台用伺服电机驱动，用回转式感应同步器检测及定位，并控制回转速度。（4）回）回转转工作台工作台45机机电工程学院工程学院第三节 金属板材成形加工自动化塑性成形是材料加工的主要方法之一。利用金塑性成形是材料加工的主要方法之一。利用金属材料延展性（即塑性属材料延展性（即塑性变形的能力），使其在由形的能力），使其在由设备给出的外力作用下于模具里成形出出的外力作用下于模具里成形出产品的一种材品的一种材料加

22、工方法。料加工方法。特点特点：高高产、优质、低耗、低耗 发展方向发展方向：数字化、自数字化、自动化、化、专业化、化、规模化、信模化、信息化。息化。主要分类主要分类：冲冲压、锻压两大两大类。第三第三节节金属板材成形加工自金属板材成形加工自动动化化塑性成形是材料加工的主塑性成形是材料加工的主46机机电工程学院工程学院一、冲压加工简介一、冲压加工简介 冲冲压是一种金属塑性加工方法，其坯料主要是板材、是一种金属塑性加工方法，其坯料主要是板材、带材、管材及其他型材，利用冲材、管材及其他型材，利用冲压设备通通过模具的作用，使之模具的作用，使之获得所需要的零件形状和尺寸。冲得所需要的零件形状和尺寸。冲压件的

23、重量件的重量轻、厚度薄、厚度薄、刚度好、度好、质量量稳定。定。n应用行业：应用行业：汽汽车、机械、家用、机械、家用电器、器、电机、机、仪表、航空航天、表、航空航天、兵器工兵器工业等；等；n冲压设备：冲压设备：主要有机械主要有机械压力机和液力机和液压机。机。其自其自动化水平直接影响冲化水平直接影响冲压工工艺的的稳定定实施，施，对保保证产品品质量、提高生量、提高生产效率和确保操作者人身安全，具有十分重效率和确保操作者人身安全，具有十分重要作用。要作用。一、冲一、冲压压加工加工简简介介47机机电工程学院工程学院n冲压工艺分类：冲压工艺分类：分离工序和成形工序分离工序和成形工序n分离工序分离工序是在冲

24、是在冲压过程中使冲程中使冲压件与坯料沿一定件与坯料沿一定的的轮廓廓线相互分离，同相互分离，同时冲冲压件分离断面的件分离断面的质量量也要也要满足一定的要求。足一定的要求。n分离工序分离工序又包含切断、落料、冲孔、切口、切又包含切断、落料、冲孔、切口、切边和剖切等。和剖切等。n成形工序成形工序是使冲是使冲压坯料在不破坏的条件下坯料在不破坏的条件下发生塑生塑性性变形，并形，并转化成所要求的成品形状，同化成所要求的成品形状，同时也也应满足尺寸公差等方面的要求。足尺寸公差等方面的要求。n成形工序成形工序又分又分为弯曲、拉深、成形等三大弯曲、拉深、成形等三大类。冲冲压压工工艺艺分分类类：48机机电工程学院

25、工程学院双曲轴精密冲床高速冲床双曲双曲轴轴精密冲床精密冲床高速冲床高速冲床49机机电工程学院工程学院高效数控全自动冲压生产线高效数控全自高效数控全自动动冲冲压压生生产线产线50机机电工程学院工程学院液压机生产线液液压压机生机生产线产线51机机电工程学院工程学院二、冲压自动化实现的一般原则二、冲压自动化实现的一般原则 实现冲冲压自自动化可以根据化可以根据产品品结构、生构、生产条件、条件、加工方式等情况采取不同的方式，一般有在通用加工方式等情况采取不同的方式，一般有在通用压力机上使用力机上使用自动冲模、通用自动冲压压力机、专用自动冲模、通用自动冲压压力机、专用自动冲压压力机以及冲压自动线等几种自动

26、冲压压力机以及冲压自动线等几种。选择时应考考虑下列因素：下列因素：（1 1）安全生）安全生产 （2 2）冲）冲压件批量件批量 （3 3）冲）冲压件件结构构 （4 4）冲）冲压工工艺方案方案 （5 5）材料）材料规格格 （6 6）压力机型式力机型式二、冲二、冲压压自自动动化化实现实现的一般原的一般原则则52机机电工程学院工程学院冲压自动化实现的一般途径冲压自动化实现的一般途径n冲冲压件件品种品种单一一时，用，用自自动冲模冲模实现冲冲压自自动化化较为适宜；适宜；n品种品种较多多时，在通用自，在通用自动压力机上用力机上用普通冲普通冲模自模自动化化生生产比比较合理；合理；n批量很大批量很大时，要考，要

27、考虑以以专用自用自动压力机力机代替代替通用通用压力机的可能性；力机的可能性；n大型冲大型冲压件件的自的自动化生化生产，往往以，往往以自自动线的的形式出形式出现。冲冲压压自自动动化化实现实现的一般途径的一般途径53机机电工程学院工程学院三、冲压设备的自动化装置三、冲压设备的自动化装置n供料装置供料装置n送料装置送料装置n出料装置出料装置n废料料处理装置理装置n接件装置接件装置n自自动保保护装置装置三、冲三、冲压设备压设备的自的自动动化装置化装置54机机电工程学院工程学院表2-3 冲压加工设备自动化装置装置名装置名称称原材料原材料工序件或工件工序件或工件卷料卷料板料板料条料条料平件平件成形件成形件

28、供料供料（件）（件）卷料架卷料架贮料、料、顶料、吸料、料、吸料、释料料和移料装置、分离装置和移料装置、分离装置贮件槽件槽贮件斗件斗校平装置、校平装置、润滑装置滑装置送料送料辊式、式、夹持式、持式、钩式、其他式、其他传件装置、定向和翻件装置、定向和翻转装置、装置、分配装置分配装置出料出料（件）（件）收料架收料架取料装置取料装置接件装置接件装置废料料（工件）（工件）处理理切料装置切料装置理件装置理件装置其他其他自自动保保护装置装置表表2-3冲冲压压加工加工设备设备自自动动化装置装置名称原材料工序件或工件卷化装置装置名称原材料工序件或工件卷55机机电工程学院工程学院供料装置供料装置供料装置主要是供料

29、装置主要是为送料装置做准送料装置做准备工作。不同的工作。不同的原材料（板料、条料、卷料）采用的供料装置不原材料（板料、条料、卷料）采用的供料装置不尽相同。尽相同。如板料（条料）供料装置通常具有如板料（条料）供料装置通常具有贮料、料、顶料、料、吸料、提料、移料和吸料、提料、移料和释料等功能。料等功能。卷料通卷料通过卷料架来卷料架来实现供料，供料，带动力的卷料架具力的卷料架具有开卷功能。有开卷功能。供料装置供料装置56机机电工程学院工程学院送料装置送料装置n为冲冲压做原材料的自做原材料的自动送送进。n常用的送料装置有常用的送料装置有辊式和式和夹持式两种。持式两种。n辊式又有式又有单边辊式和双式和双

30、边辊式送料两种型式，式送料两种型式，应用用较广泛；广泛；n夹持式送料易持式送料易实现进给的微的微调，材料厚度，材料厚度变化及化及材料表面状况材料表面状况对送料的影响小，材料送送料的影响小，材料送进时的的张力力较大。大。送料装置送料装置57机机电工程学院工程学院废料处理装置废料处理装置n主要是主要是对卷料卷料经冲冲压后的后的废料料进行行处理理n主要有两种方法，即将主要有两种方法，即将废料料切断切断或是将卷料或是将卷料重新重新卷卷绕。n废料切断多数利用料切断多数利用设在模具上的切刀在模具上的切刀进行，行，压力力机每一行程将机每一行程将废料切断一次，即料切断一次，即废料料长度等于一度等于一个个进给步

31、距。步距。废废料料处处理装置理装置58机机电工程学院工程学院接件装置接件装置n主要是令由冲主要是令由冲压模具中打出、模具中打出、顶出或推出的工件或工序件出或推出的工件或工序件处于一定的位置，以便整理或于一定的位置，以便整理或输送，保送，保证操作安全。操作安全。n接件通接件通过接件器在接件器在连杆、杆、摇板、板、缩放、滑道、回放、滑道、回转等机构等机构与与压力机滑力机滑块的的联动作用下作用下实现。自动保护装置自动保护装置n主要是主要是对冲冲压加工加工过程中的原材料、程中的原材料、进给、出件等状况、出件等状况进行行监视，在原材料使用不符合要求、冲，在原材料使用不符合要求、冲压进给状状态异常、异常、

32、出件非正常逸出等情况下出件非正常逸出等情况下发出信号，使出信号，使压力机迅速停机。力机迅速停机。n通通过有接触点和无触点式两种有接触点和无触点式两种传感方式感方式进行，前者主要通行，前者主要通过机械方式使机械方式使电触触头动作，后者通作，后者通过电磁感磁感应、光、光电或或射射线等取得信号。等取得信号。接件装置接件装置59机机电工程学院工程学院四、自动冲模四、自动冲模n具有自具有自动进给、自、自动出件等功能的冲模称出件等功能的冲模称为自自动冲模，一冲模，一般在普通般在普通压力机上使用。力机上使用。n按照按照进给对象，自象，自动冲模可分冲模可分为原材料自原材料自动进给和和工序件工序件（包括落料平片

33、）自（包括落料平片）自动进给两两类。n前者按前者按进给机构形式又可分机构形式又可分为辊式、式、夹持式和其他形式持式和其他形式，其模具的自其模具的自动进给部分与冲部分与冲压部分基本上是分开的；部分基本上是分开的；n后者大都采用后者大都采用推板或回推板或回转盘形式，其自形式，其自动进给部分与冲部分与冲压部分部分难以分开。以分开。四、自四、自动动冲模冲模60机机电工程学院工程学院图图2-16夹持式自动夹持式自动送料冲模送料冲模1-支架支架2-斜契斜契3-滚滚轮轮4-螺杆螺杆5、6-送送料夹持器料夹持器7-导板导板8-滚柱滚柱9-定料夹持器定料夹持器10-下座板下座板11-弹簧弹簧图图2-16夹夹持式

34、自持式自动动送料冲模送料冲模1-支架支架2-斜契斜契361机机电工程学院工程学院图图2-17通用自动出通用自动出件校平模件校平模1-支架支架2、3-弹簧弹簧4-小滑块小滑块5-拨杆拨杆6-钩钩7-滑板滑板8-校平上模校平上模9-校平下模校平下模10-斜槽斜槽图图2-17通用自通用自动动出件校平模出件校平模1-支架支架2、3-弹弹簧簧62机机电工程学院工程学院五、先进冲压自动化技术五、先进冲压自动化技术 大型冲大型冲压设备的两大的两大发展展趋势：n一是一是侧重于柔性生重于柔性生产的高性能的高性能压力机生力机生产线配以自配以自动化上化上下料机械手；下料机械手；n具有占用具有占用资金少、通用性好、适

35、用于多金少、通用性好、适用于多车型小批量生型小批量生产的的特点，特点，满足了生足了生产中高档中高档轿车需要的高需要的高质量冲量冲压件的要求件的要求n二是采用大型多工位二是采用大型多工位压力机。力机。分类分类：1 1）机）机电一体化全自一体化全自动压力机技力机技术 2 2）单机机联线自自动化冲化冲压生生产线 3 3）大型多工位）大型多工位压力机力机五、先五、先进进冲冲压压自自动动化技化技术术分分类类：63机机电工程学院工程学院关键技术：关键技术：n全自动换模系统全自动换模系统n重载负荷液压润滑技术重载负荷液压润滑技术n触摸屏技术触摸屏技术n高速高精度行程单元高速高精度行程单元1 1）机电一体化全

36、自动压力机技术）机电一体化全自动压力机技术 关关键键技技术术：1）机）机电电一体化全自一体化全自动压动压力机技力机技术术64机机电工程学院工程学院汽车覆盖件自动化冲压生产工艺技术之一汽车覆盖件自动化冲压生产工艺技术之一2 2）单机连线自动化冲压生产线）单机连线自动化冲压生产线 汽车覆盖件冲压成形汽车覆盖件冲压成形n组成：组成：拆垛机、大型压力机、拆垛机、大型压力机、3坐标工件传送系统和坐标工件传送系统和码垛工位码垛工位n特点：特点：高效化、优质化、自动化、智能化、柔性化高效化、优质化、自动化、智能化、柔性化3 3）大型多工位压力机）大型多工位压力机汽汽车车覆盖件自覆盖件自动动化冲化冲压压生生产

37、产工工艺艺技技术术之一之一2）单单机机连线连线自自动动化冲化冲压压生生65机机电工程学院工程学院齐二机床厂数控多工位压力机齐二机床厂数控多工位压力机齐齐二机床厂数控多工位二机床厂数控多工位压压力机力机66机机电工程学院工程学院上海舒勒压力机上海舒勒压力机上海舒勒上海舒勒压压力机力机67机机电工程学院工程学院齐二机床厂齐二机床厂5000吨多工位压力机吨多工位压力机齐齐二机床厂二机床厂5000吨多工位吨多工位压压力机力机68机机电工程学院工程学院n机械加工自机械加工自动线（简称自称自动线）是一）是一组用运用运输机构机构联系起来的由系起来的由多台自多台自动机床（或工位）、工件存放装置以及机床（或工位

38、）、工件存放装置以及统一自一自动控制装置控制装置等等组成的自成的自动加工系加工系统。在自。在自动线的工作的工作过程中，工件以一定的程中，工件以一定的生生产节拍，按照工拍，按照工艺顺序自序自动地地经过各个工位，不需要工人直接各个工位，不需要工人直接参与操作，自参与操作，自动地完成地完成预定的加工内容。定的加工内容。自动线的优点与特点：自动线的优点与特点：n能减能减轻工人的工人的劳动强度，并大大地提高度，并大大地提高劳动生生产率，减少率，减少设备布布置面置面积，缩短生短生产周期，周期，缩减减辅助运助运输工具，减少非生工具，减少非生产性的工性的工作量，建立作量，建立严格的工作格的工作节奏，保奏，保证

39、产品品质量，加速流量，加速流动资金的周金的周转和降低和降低产品成本。品成本。n加工加工对象通常是固定不象通常是固定不变的，或在的，或在较小的范小的范围内内变化，而且在改化，而且在改变加工品种加工品种时要花要花费许多多时间进行人工行人工调整。整。n初始投初始投资较多，适用于大批量的生多，适用于大批量的生产场合。合。第四第四节 机械加工自机械加工自动线机械加工自机械加工自动线动线（简简称自称自动线动线）是一）是一组组用运用运输输机构机构联联系起来的由多台系起来的由多台69机机电工程学院工程学院切削加工自动线组成切削加工自动线组成n工工艺设备n工件工件输送系送系统n控制和控制和监视系系统n检测系系统

40、和和辅助系助系统等等组成成n各个系各个系统中又包括各中又包括各类设备和装置。和装置。切削加工自切削加工自动线组动线组成成70机机电工程学院工程学院表表2-4切削加切削加工自动线工自动线的组成的组成表表2-4切削加工自切削加工自动线动线的的组组成成71机机电工程学院工程学院切削加工自动线分类切削加工自动线分类n由于工件由于工件类型、工型、工艺过程和生程和生产率等的不同，自率等的不同，自动线的的结构和布局差异很大，但其基本构和布局差异很大，但其基本组成部分都是大致相同的。成部分都是大致相同的。切削加工自切削加工自动线可以按多种方法分可以按多种方法分类。n通用机床自动线通用机床自动线n组合机床自动线

41、组合机床自动线n柔性自动线柔性自动线切削加工自切削加工自动线动线分分类类72机机电工程学院工程学院表表2-5切削加工自动线的类型、特点和应用切削加工自动线的类型、特点和应用分分类法法类 型型特特 点点应 用用按工按工艺设备类型分型分类通用机床通用机床自自动线由自由自动化通用机床或化通用机床或经改改装的通用机床装的通用机床连成的自成的自动线。建。建线周期短，收效快。周期短，收效快。通常用于加工比通常用于加工比较简单的零件，的零件，特特别是是盘、轴、套、套、齿轮类零件零件的大量或批量生的大量或批量生产组合机床合机床自自动线由由组合机床合机床组成的自成的自动线，生生产率高，造价相率高，造价相对较低。

42、低。专用性用性强强，只能适，只能适应单一一或几种同或几种同类型工件的生型工件的生产 主要适用于箱体主要适用于箱体类零件、畸形零件、畸形零件的大量生零件的大量生产，有，有时用于批量用于批量生生产专用机床用机床自自动线由由专门设计制造的自制造的自动化化机床机床组成或成或连接而成的自接而成的自动线。生。生产率高，制造成率高，制造成本高，周期本高，周期长 如如专用拉床用拉床组成的拉削自成的拉削自动线；加工特殊材料和加工特殊材料和对加工有特殊要加工有特殊要求（如加工石墨求（如加工石墨块）的自）的自动线转子自子自动线用用转子机床，通子机床，通过输送送转子子连成的自成的自动线。生。生产率率高，占地面高，占地

43、面积小小 适用于加工工序适用于加工工序简单的小零件，在的小零件，在切削加工中切削加工中应用很少，可用于小零件用很少，可用于小零件的的车、钻、铣、攻螺、攻螺纹等工序。多用等工序。多用于冲于冲压、挤压、压延等加工，如延等加工，如军工工中的子中的子弹及及轻工小五金等行工小五金等行业（如自（如自来水笔挂来水笔挂钩的卷的卷边、压弯）弯）表表2-5切削加工自切削加工自动线动线的的类类型、特点和型、特点和应应用分用分类类法法类类型特型特73机机电工程学院工程学院表表2-5切削加工自动线的类型、特点和应用切削加工自动线的类型、特点和应用分分类法法类 型型特特 点点应 用用按工件按工件外形和外形和切削加切削加工

44、工过程程中工件中工件运运动状状态分分类回回转体体工件加工件加工自工自动线 主要由自主要由自动化通用机床或化通用机床或经自自动化改装的普通机床（如化改装的普通机床（如车床、床、内外内外圆磨床、磨床、铣端面打中心孔端面打中心孔机床、花机床、花键加工机床、加工机床、齿轮加加工机床）及工机床）及专用机床用机床连成或成或专门规划划设计制造制造组成成 主要用于在切削加工主要用于在切削加工过程中程中工件回工件回转的加工，如的加工，如轴、盘、套、套、齿轮、环类零件的加工零件的加工箱体、箱体、杂件加件加工自工自动线 主要由主要由组合机床和合机床和专用机床用机床组成成 主要用于加工主要用于加工时工件不工件不转的的

45、工件和工序，如箱体及畸形件工件和工序，如箱体及畸形件的的钻孔、孔、镗孔、孔、铣削、攻螺削、攻螺纹等等综合加工自合加工自动线 线内装有多种机床和内装有多种机床和设备，能，能完成一个工件从坯料到装配前完成一个工件从坯料到装配前的全部加工工序，可减少工件的全部加工工序，可减少工件的来回的来回输送及制品数量送及制品数量 适用于包括多种形式加工，适用于包括多种形式加工，如气缸盖如气缸盖综合加工自合加工自动线（包（包括括压装装阀座及座及热处理），理），轴类件件综合加工自合加工自动线（包括（包括热处理），刹理），刹车蹄片加工自蹄片加工自动线（包括加工和（包括加工和铆接非金属摩擦接非金属摩擦材料材料层）表表2

46、-5切削加工自切削加工自动线动线的的类类型、特点和型、特点和应应用分用分类类法法类类型特型特74机机电工程学院工程学院一一.通用机床自动线通用机床自动线 在通用机床自在通用机床自动线上完成的典型工上完成的典型工艺主要是各种主要是各种车削、削、车螺螺纹、磨外、磨外圆、磨内孔、磨端面、磨内孔、磨端面、铣端面、打中心孔、端面、打中心孔、铣花花键、拉花、拉花键孔、切削孔、切削齿轮和和钻分布孔等。分布孔等。1.1.对自动线机床的要求对自动线机床的要求n稳定可靠，定可靠，较好的排屑与除屑装置，好的排屑与除屑装置，较好的刀具使用寿命，好的刀具使用寿命，稳定可靠的工作循定可靠的工作循环，较大流量的切削液系大流

47、量的切削液系统。n可靠的可靠的电气控制系气控制系统n可靠地自可靠地自动保保护系系统一一.通用机床自通用机床自动线动线1.对对自自动线动线机床的要求机床的要求75机机电工程学院工程学院图图2-19自动线机床排列图自动线机床排列图2.通用机床通用机床自动线的连自动线的连线方法线方法图图2-19自自动线动线机床排列机床排列图图2.通用机床自通用机床自动线动线的的连线连线方法方法76机机电工程学院工程学院图图2-20顺序分料示意图顺序分料示意图1-机床机床2-工件输送系统工件输送系统图图2-20顺顺序分料示意序分料示意图图77机机电工程学院工程学院图图2-21按需分料示意图按需分料示意图1-机床机床2

48、-下料机械手下料机械手3-上料机械手上料机械手4-分路机构分路机构5-料道料道图图2-21按需分料示意按需分料示意图图1-机床机床2-下料机械手下料机械手3-上上78机机电工程学院工程学院二、组合机床自动线 组合机床自动线是针对一个零件的全部加工要求和加工工序专门设计制成的由若干台组合机床组成的自动生产线。它与通用机床自动线有许多不同点：如每台机床的加工工艺都是指定的不作改变；工件的输送方式除直接输送外，还可利用随行夹具进行输送；线的规模较大，有的多达几十台机床；有比较完善的自动监视和诊断系统，以提高其开动率等。组合机床自动线主要用于加工箱体类零件和畸形件，其数量占加工自动线总数的70%左右。

49、1组合机床自动线的分类及工件输送形式 2组合机床自动线的布局 二、二、组组合机床自合机床自动线动线1组组合机床自合机床自动线动线的分的分类类及工件及工件输输送形式送形式79机机电工程学院工程学院1组合机床自动线的分类及工件输送形式 n按工件输送方式：直接输送与间接输送按工件输送方式：直接输送与间接输送n按输送轨道形式：直线输送与圆（椭圆）型轨道输送；按输送轨道形式：直线输送与圆（椭圆）型轨道输送；n按输送带相对机床的配置形式：通过（机床）式输送带式和按输送带相对机床的配置形式：通过（机床）式输送带式和 外移式（在机床前方）输送带式外移式（在机床前方）输送带式工件（随行夹具）输送运动的形式n步伐

50、式（同步）步伐式（同步）n自由流动式（非同步）自由流动式（非同步）1组组合机床自合机床自动线动线的分的分类类及工件及工件输输送形式送形式80机机电工程学院工程学院表表2-6组合机床自动线的布局形式组合机床自动线的布局形式布局形式布局形式特特点点应应用用直线形直线形机床大多横向纵列，工件输送装置从机床机床大多横向纵列，工件输送装置从机床中穿过。机床可排列在输送带的两侧或一中穿过。机床可排列在输送带的两侧或一侧。自动线按加工工艺分段，段间设有转侧。自动线按加工工艺分段，段间设有转位装置、翻转装置，使工件转位装置、翻转装置，使工件转90或翻转或翻转180。输送装置可每段用一个，或全线用。输送装置可每

51、段用一个，或全线用一个（转位时工件抬离输送带）。机床通一个（转位时工件抬离输送带）。机床通常为卧式双面、单面、立式、立卧复合式常为卧式双面、单面、立式、立卧复合式等。排屑系统比较简单。自动线长时看管等。排屑系统比较简单。自动线长时看管不方便。不方便。各种大中小零件，应用各种大中小零件，应用较多，较普遍较多，较普遍采用外移式工件输送带时，可采用三面机采用外移式工件输送带时，可采用三面机床（卧式三面、立卧复合式三面），但在床（卧式三面、立卧复合式三面），但在输送带与机床之间需要设往复输送装置或输送带与机床之间需要设往复输送装置或移动工作台，输送装置比较复杂。还可以移动工作台，输送装置比较复杂。还可

52、以将回转工作台或鼓轮式多工位机床用外移将回转工作台或鼓轮式多工位机床用外移式输送带连成自动线，缩短自动线的长度。式输送带连成自动线，缩短自动线的长度。产量较小的场合。用于产量较小的场合。用于将现有三面机床改装为将现有三面机床改装为自动线时，用于精加工自动线时，用于精加工必须采用三面机床时。必须采用三面机床时。多工位机床组成的自动多工位机床组成的自动线用于加工特别复杂的线用于加工特别复杂的小零件小零件表表2-6组组合机床自合机床自动线动线的布局形式布局形式特的布局形式布局形式特81机机电工程学院工程学院布局形式布局形式特特点点应应用用折线形折线形自动线较长或受厂房面积及形状限制时可自动线较长或受

53、厂房面积及形状限制时可采用直角形，匚形及弓形等布局。输送带通采用直角形，匚形及弓形等布局。输送带通常从机床中间穿过。机床可排列在输送带的常从机床中间穿过。机床可排列在输送带的一侧或两侧。在转折处可作为转位工位，而一侧或两侧。在转折处可作为转位工位，而省去转位装置。但每一线段需用一个工件输省去转位装置。但每一线段需用一个工件输送装置。转折线段上可用作中间储料库送装置。转折线段上可用作中间储料库工序复杂，机床数较多时，工序复杂，机床数较多时，布置地位受限制时，带并行布置地位受限制时，带并行支线时常采用这种布局支线时常采用这种布局框框形形机床沿框形的内外两侧，或只沿其中的几机床沿框形的内外两侧，或只

54、沿其中的几个线段布置，如果用随行夹具，随行夹具可个线段布置，如果用随行夹具，随行夹具可以沿框形边返回，而不需设立独立的返回输以沿框形边返回，而不需设立独立的返回输送带。随行夹具也可以从输送带上空返回，送带。随行夹具也可以从输送带上空返回，或沿机床一侧的上空返回，成为立面或倾斜或沿机床一侧的上空返回，成为立面或倾斜平面的框形布局。由上空返回时，还可以利平面的框形布局。由上空返回时，还可以利用随行夹具的自重滑移返回。这种上空返回用随行夹具的自重滑移返回。这种上空返回方式可节省占地面积方式可节省占地面积一般用于多工段线及一些一般用于多工段线及一些特殊场合，如加工部位为十特殊场合，如加工部位为十字形。

55、常用于随行夹具自动字形。常用于随行夹具自动线。随行夹具由上空靠自重线。随行夹具由上空靠自重返回，主要用于工件或随行返回，主要用于工件或随行夹具质量和外形尺寸不是很夹具质量和外形尺寸不是很大的场合大的场合圆形圆形环形环形椭圆形椭圆形与框形相似，但工件输送带比较简单，一与框形相似，但工件输送带比较简单，一般用环形链条驱动，机床通常只布置于环的般用环形链条驱动，机床通常只布置于环的内侧，使自动线敞开性好内侧，使自动线敞开性好非同步输送自动线常采用非同步输送自动线常采用这种布局形式。用于加工中这种布局形式。用于加工中小型零件，生产率较高，甚小型零件，生产率较高，甚至达每小时几百件至达每小时几百件布局形

56、式特布局形式特点点应应82机机电工程学院工程学院图图2-22带并行支线的自动线布局带并行支线的自动线布局1-机床机床2-合路机构合路机构3-回转台回转台图图2-23带三个并行工位的串联机床自动线布局带三个并行工位的串联机床自动线布局A、B-并行加工工位并行加工工位图图2-22带带并行支并行支线线的自的自动线动线布局布局1-机床机床2-合路机构合路机构83机机电工程学院工程学院图图2-24气缸体两端铣钻组合机床自动线平面布置气缸体两端铣钻组合机床自动线平面布置C1C5-机床机床0118-工位号，工位号后的工位号，工位号后的A、B、C为该工位动力部件为该工位动力部件典型组合机床自动线：典型组合机床

57、自动线：由由5台组合机床及辅助装置组成的气缸箱体两端铣钻自动线台组合机床及辅助装置组成的气缸箱体两端铣钻自动线图图2-24气缸体两端气缸体两端铣钻组铣钻组合机床自合机床自动线动线平面布置平面布置C1C584机机电工程学院工程学院表表2-7气缸体两端面加工自动线机床特征及完成工序气缸体两端面加工自动线机床特征及完成工序机床机床工位工位动力部件力部件动力部件型式和完成工序力部件型式和完成工序C1C1平面平面铣床床04/004/05 5 04/05 04/05工位各有一个工位各有一个夹具，具，夹具能回具能回转180180，滑台上，滑台上的的铣头沿自沿自动线纵向移向移动对缸体前后两个端面缸体前后两个端

58、面进行粗行粗铣和半精和半精铣（利用中（利用中间位置位置挡铁定位，定位，实现两次两次铣削）。削）。铣刀刀刀刀盘直径直径315mm315mm，刀，刀齿数数5050，转数数1250r/min1250r/min，进给速度速度1650mm/min1650mm/minC2C2双面双面钻床床070707A07A07B07B 双工位十字滑台，双工位十字滑台，钻缸体后端面各孔缸体后端面各孔 单工位滑套工位滑套动力力头，钻主油道孔。采用主油道孔。采用15mm15mm内冷麻内冷麻花花钻头钻孔。孔。转数数560r/min560r/min，进给量量0.22mm/r0.22mm/r，进给速速度度125mm/min125m

59、m/minC3C3单面面钻床床090909B09B 三工位十字滑台，分三工位十字滑台，分别用来用来钻孔、孔、镗中中间轴线法法兰孔孔和粗和粗镗中中间轴线孔（采用孔（采用刚性主性主轴加前加前导向）向）C4C4四面四面钻床床111111A11A11B11B11C11C11D11D 六工位回六工位回转主主轴箱，分箱，分别用来加工分用来加工分电盘孔和孔和紧固螺固螺钉孔孔 滑套滑套动力力头，用来加工斜油孔，用来加工斜油孔 滑套滑套动力力头，从另一端，从另一端钻主油道孔主油道孔 滑套滑套动力力头，扩主油道堵盖孔主油道堵盖孔C5C5双面双面钻攻机床攻机床131313A13A13B13B 双工位十字滑台，双工位

60、十字滑台，钻攻前端面各孔攻前端面各孔 双工位十字滑台，双工位十字滑台，钻攻后端面各孔攻后端面各孔表表2-7气缸体两端面加工自气缸体两端面加工自动线动线机床特征及完成工序机床工位机床特征及完成工序机床工位85机机电工程学院工程学院三、柔性自动线n由原来由原来专用机床用机床组成的自成的自动线改用数控机床或由改用数控机床或由数控操作的数控操作的组合机床合机床组成的柔性自成的柔性自动线。n工工艺基基础:成组技术成组技术。n按照成按照成组加工加工对象确定工象确定工艺过程，程，选择适宜的数适宜的数控加工控加工设备和物料和物料储运系运系统。n组成：成：数控机床、数控机床、专用机床及用机床及组合机床合机床 托

61、板（工件）托板（工件）输送系送系统 控制系控制系统。三、柔性自三、柔性自动线动线86机机电工程学院工程学院图图2-26回转支架式换箱机床模块回转支架式换箱机床模块1-动力箱（固定）动力箱（固定）2-回转支架（转位）回转支架（转位）3-待换主轴箱待换主轴箱4-滑台滑台1FTL的加工设备n加工对象：箱体类零件加工对象：箱体类零件n主要设备：数控组合机床、数控主要设备：数控组合机床、数控 2 2坐标或坐标或3 3坐标加工坐标、坐标加工坐标、转塔机床、换箱机床及专用机床。转塔机床、换箱机床及专用机床。图图2-26回回转转支架式支架式换换箱机床模箱机床模块块1-动动力箱（固定）力箱（固定）2-87机机电

62、工程学院工程学院图图2-27数控数控2坐标和坐标和3坐标加工模块坐标加工模块a）、）、b）2坐标加工模块坐标加工模块c）3坐标加工模块坐标加工模块数控数控2维工作台维工作台图图2-27数控数控2坐坐标标和和3坐坐标标加工模加工模块块a）、）、b）2坐坐标标加工加工88机机电工程学院工程学院图2-28伺服电动机驱动的输送带传动装置1-输送带2-大螺距滚珠丝杠3-输送滑枕4-直流无刷伺服电动机2FTL的工件输送设备方式：直接输送与托板输送方式：直接输送与托板输送装置：步伐式输送带同步输送装置：步伐式输送带同步输送辊道与工业机器人异步输送辊道与工业机器人异步输送图图2-28伺服伺服电动电动机机驱动驱动的的输输送送带传动带传动装置装置1-输输送送带带2-89机机电工程学院工程学院3FTL的控制设备 n加工设备的控制加工设备的控制n输送设备的控制输送设备的控制n中间层次的控制中间层次的控制n系统的中央控制系统的中央控制中央控制装置中央控制装置n微处理器的顺序控制器微处理器的顺序控制器n微型计算机微型计算机3FTL的控制的控制设备设备加工加工设备设备的控制的控制90