加工設備自動化課件

第二章加工設備自動化加工設備自動化的要求：高效、精密、工序集中和具有一定的柔性高效就是生產率要達到一定高的水平；精密即加工精度要求成品公差帶的分散度小，成品達到完全互裝配，便于實現“準時方式”的生產；可靠就是其設備已能達到極少故障；工序集中就是一臺設備實現多道工序；柔性即可實現多品種零件加工。1第二章加工設備自動化加工設備自動化的要求：1第一節(jié)加工設備自動化概述一、加工設備自動化的意義提高生產效率，縮短輔助時間，改善工人的勞動條件和減輕工人的勞動強度。單臺加工設備自動化能滿足零件加工過程自動化的需要，為多機床管理創(chuàng)造了條件，是建立自動生產線和過渡到全盤自動化的必要前提，是機械制造業(yè)向前發(fā)展的基礎。加工設備的自動化是零件整個機械加工工藝過程自動化的基本問題之一，是機械制造廠實現零件加工自動化的基礎。2第一節(jié)加工設備自動化概述2二、自動化加工設備的生產率分析與分類

1．生產率分析當自動化加工設備連續(xù)生產時，加工一個工件的工作循環(huán)時間是由切削時間和空程輔助時間組成的，即因此，由工作循環(huán)時間所決定的生產率Q（件/min）：

顯然，為了提高生產率，必須同時減少和

。

（2-1）（2-2）3二、自動化加工設備的生產率分析與分類因此，由工作循環(huán)時間所

為進一步分析減少和之間的相互關系，將式（2-2）變換一下形式:式中K——理想的工藝生產率（2-3）4為進一步分析減少和之間的相互關系，將式（2-2圖2-1生產率曲線tf1tf2tf35圖2-1生產率曲線tf1tf2tf3566771.實現加工設備自動化的途徑：

1）對半自動加工設備通過配置自動上下料裝置以實現加工設備的完全自動化；

2）對通用加工設備運用電氣控制技術、數控技術等進行自動化改造；

3）根據加工工件的特點和工藝要求設計制造專用的自動化加工設備，如組合機床等；

4）采用數控加工設備，包括數控機床、加工中心等。81.實現加工設備自動化的途徑：8 2．分類

適應不同生產率水平要求的自動化加工設備，主要有以下各類：（1）全（半）自動單機又分為單軸和多軸全（半）自動單機兩類。（2）組合機床（3）自動線（TransferLine——TL）（4）一般數控機床（5）加工中心（MC）（6）柔性制造單元（FMC）9 2．分類9車銑鉆組合機床單軸五刀精密凸輪自動機床10車銑鉆組合機床單軸五刀精密凸輪自動機床10組合機床自動線1組合機床自動線211組合機床自動線1組合機床自動線211數控車床五軸加工中心12數控車床五軸加工中心12立式加工中心柔性制造單元13立式加工中心柔性制造單元13柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)中的托盤倉和搬運小車14柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)中的托盤倉和搬運小車14

切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在工具和工件的相對運動中，把工件上多余的材料層切除成切屑，使工件獲得規(guī)定的幾何形狀、精度和表面質量的加工方法。 影響切削加工生產率的相關因素：刀具、設備及工藝參數第二節(jié)切削加工自動化15 切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在一、車削加工自動化

車削加工主要是通過車刀對隨主軸一起旋轉的工件的相對運動來完成金屬切削工作的一種加工形式，其車削加工設備稱之為車床，是所有機械加工設備中使用最早、應用最廣和數量最多的設備。車削加工自動化：包括多個單元動作的自動化和工作循環(huán)的自動化。發(fā)展方向：單軸自動車床、數控車床、車削中心和車削柔性單元等。16一、車削加工自動化16（1）單軸自動車床

單軸自動車床能按一定程序自動完成工作循環(huán)，主要用于棒料、盤料加工。一般采用凸輪和檔塊或數控系統(tǒng)自動控制刀架、主軸箱的運動和其他輔助運動。主要類型：單軸縱切自動車床、主軸箱固定型單軸自動車床、單軸轉塔自動車床單軸橫切自動車床等幾種類型。17（1）單軸自動車床17圖2-2NG-1014B型單軸縱切自動車床傳動系統(tǒng)圖

1--1號縱向進給凸輪2--接料臂進給凸輪3--1、2號進給凸輪

4--1、4號進給凸輪5--夾緊松開夾緊凸輪6--3號進給凸輪

7--銑槽用凸輪8--擋料臂擺動凸輪9--螺紋附件進給凸輪18圖2-2NG-1014B型單軸縱切自動車床傳動系統(tǒng)圖

1（2）數控車床數控車床的主要特點如下：①數控車床的主軸轉速和進給速度高。②數控車床具有高精度。③數控車床能實現多種工序復合的全部加工。④數控車床具有高柔性。數控車床的類型：通用型、卡盤型、排刀型、雙主軸型、棒料型以及一些專門化車床等。19（2）數控車床數控車床的類型：19數控車床的主要動作自動化結構：1）刀架系統(tǒng)轉塔刀架排刀架圖2-4液壓馬達驅動轉位的轉塔刀架1-液壓缸2-液壓馬達3-小齒輪4-中心齒輪5-中心軸6-彈簧7、8-齒盤9-編碼器齒輪10-編碼器20數控車床的主要動作自動化結構：圖2-4液壓馬達驅動轉位的轉數控車床的主要動作自動化結構：1）刀架系統(tǒng)轉塔刀架排刀架圖2-5排刀架結構21數控車床的主要動作自動化結構：圖2-5排刀架結構21數控車床的主要動作自動化結構：2）數控車床機內測量裝置①工件機內測量②刀具機內測量圖2-6觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)及其測量典型過程a）測量系統(tǒng)

b）測量典型過程22數控車床的主要動作自動化結構：圖2-6觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)及圖2-8

刀具機內測量刀尖分別觸及測頭的X面和Z面圖2-7工件外徑及內徑的機內測量23圖2-8

刀具機內測量圖2-7工件外徑及內徑的機內測量2（3）車削中心車削中心與數控臥式車床的區(qū)別：車削中心的轉塔刀架上帶有能使刀具旋轉的動力刀座，主軸具有按輪廓成形要求連續(xù)回轉（不等速回轉）運動主軸具有連續(xù)精確分度的C軸功能，并能與X軸或Z軸聯動車削中心除具有數控車床的特點，還發(fā)展出車磨中心、車銑中心等多工序復合加工的機床，有的還可以完成數控激光加工。當車削中心的主軸具有C軸功能時，主軸便能夠進行分度、定向，配合轉塔刀架的動力刀座，則幾乎所有的加工都可在一次裝夾中完成。24（3）車削中心24圖2-9C軸的機械傳動示意圖

1-主軸2、5-軸承3-柱銷4-蝸桿6-C軸箱體支軸7-齒形帶8-電動機9-蝸輪雙轉臺式五軸加工中心結構示意圖25圖2-9C軸的機械傳動示意圖

1-主軸2、5-軸承3-1）主軸定向機構和C軸C軸能控制主軸連續(xù)分度，同時與刀架的X軸或Z軸聯動來銑削各種曲線槽、車螺紋、車多邊形等，也可定向停車。當在工件規(guī)定部位上銑槽、鉆孔或要求主軸定向停止時，車削中心必須具有主軸定向停止或C軸功能，即通過位置控制使主軸在不同角度上定位。主軸粗分度由主軸電動機分度轉動完成，位置編碼器裝在與主軸相關的位置，最終定位依靠主軸后端的齒式分度盤和插銷來完成C軸分度定位后，定位后要有夾緊機構，以防止主軸轉位。261）主軸定向機構和C軸26 2）多主軸、雙主軸和輔助主軸多主軸的車削中心能在一臺機床上完成更多加工工序，縮短加工周期，提高工件精度。多主軸車削中心的各主要主軸的驅動功率和尺寸均相同，可分別稱第1主軸、第2主軸、第3主軸……。多主軸可分別加工一種工件的全部工序或分別加工多個工件。并列雙主軸立式車削中心圖2-11

并列雙主軸車削中心1、2-主要主軸

3、6-轉塔刀架

4、5-輔助主軸27 2）多主軸、雙主軸和輔助主軸并列雙主軸立式車削中心圖2-圖2-10

對置同軸線雙主軸車削中心

a）主軸移動式b）主軸固定式

1-左主軸2-左轉塔刀架3-右轉塔刀架4-右主軸28圖2-10

對置同軸線雙主軸車削中心

a）主軸移動式b）德國DMG帶12位刀架轉塔的雙主軸車削中心日本宮野BNJ系列雙刀架雙主軸車削中心29德國DMG帶12位刀架轉塔的雙主軸車削中心日本宮野BNJ系二、鉆銑削加工自動化1.鉆削自動化鉆削自動化的實現：普通鉆床配備點位數控系統(tǒng)。其定位精度為±0.02～0.1mm。數控鉆床結構形式：有立式、臥式、專門化以及鉆削加工中心幾種。鉆削加工中心的工藝：鉆削為主，可完成鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋等加工，還兼有輕載荷銑削、鏜削功能。運動機構：工作臺的X、Y向運動和主軸的Z向運動通過步進電機自動進行外，還具有自動換刀裝置。30二、鉆銑削加工自動化30鉆銑削加工中心a）b）31鉆銑削加工中心a）b）312.銑削自動化銑削：通過回轉多刃刀具對工件進行切削加工應用：所有的機械制造及修理部門，一般用于粗加工及半精加工，有時也用于精加工。加工對象：平面、溝槽、輪齒、螺紋、花鍵軸等外，還可加工比較復雜的型面。322.銑削自動化32MIKRON高速銑削加工中心DMG高速加工中心33MIKRON高速銑削加工中心DMG高速加工中心33三、組合機床組合機床是一種按工件加工要求和加工過程設計和制造的專用機床。特點：工序集中、生產率高、自動化程序較高、造價相對較低；專用性強、改裝不方便。自動化實現：通過數控技術需求：一種是工藝的需要；另一種是在多工序加工或多品種加工時，為提高生產率而采用數控。結構：利用數控單坐標、雙坐標或三坐標滑臺或模塊、數控回轉工作臺等數控部件和普通通用部件混合所組成。34三、組合機床34圖2-13三件并行加工活塞的數控車鏜組合機床35圖2-13三件并行加工活塞的數控車鏜組合機床35

四、加工中心 加工中心是備有刀庫并能自動更換刀具對工件進行多工序集中加工的數控機床，能自動完成多工序集中加工例如車削中心、滾齒中心、磨削中心、銑鏜加工中心等。1．加工中心的特點、類型與適用范圍（1）適用范圍廣（2）加工精度高（3）生產率高加工中心的類型：立式、臥式、五面、龍門等四種其適用范圍見表2-236 四、加工中心36類

型布局型式特

點適用范圍立式加工中心

固定立柱型、移動立柱型

主軸支承跨距較小。占地面積較小，剛性低于臥式加工中心，刀庫容量多為16～40

中型零件，高度尺寸較小的零件加工，尤其是蓋板類零件加工臥式加工中心

固定立柱型、移動立柱型

主軸及整機剛性強，鏜銑加工能力較強，加工精度較高，刀庫容量多為40～80

中、大型零件及工序復雜且精度較高的零件加工，通常用于箱體類零件加工五面加工中心

交換主軸頭、回轉主軸頭、轉換圓工作臺

主軸或工作臺可立、臥式兼容，并多方向加工而無需多次裝夾工件，但編程較復雜，主軸或工作臺剛性受到一定影響

具有多面、多方向或多坐標復雜型面的零件加工龍門加工中心

工作臺移動型、龍門架移動型

由數控龍門銑鏜床配備自動換刀裝置、附件頭庫等組成。立柱、橫梁構成龍門結構，縱向行程大，具有五面加工性能

大型、長型、復雜零件加工

表2-2加工中心類型及適用范圍37類

型布局型式特

點適用范圍立式加工中心

固定立立式加工中心38立式加工中心38五面加工中心39五面加工中心39龍門式銑鏜加工中心臥式銑鏜加工中心40龍門式銑鏜加工中心臥式銑鏜加工中心40 2．加工中心的典型自動化機構（1）自動換刀與刀庫 加工中心的刀具存取方式有順序方式和隨機方式兩種，刀具隨機存取是最主要的方式。（2）觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng) 主要用于加工循環(huán)中的測量。（3）刀具長度測量系統(tǒng) 用以檢查刀具長度正確性以及刀具折斷、破損現象，檢測準確度為±1mm。當發(fā)現不合格刀具時，測量系統(tǒng)會發(fā)出停車信號。41 2．加工中心的典型自動化機構41加工中心刀具庫自動換刀機構42加工中心刀具庫自動換刀機構42回轉工作臺對刀裝置43回轉工作臺對刀裝置43圖2-14觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)原理圖

1-測桿端球2-觸發(fā)式測頭3-紅外輻射信號4-接收器圖2-15刀具長度測量系統(tǒng)示意圖

1-光源2-接收器3-立柱4-主軸上刀具44圖2-14觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)原理圖

1-測桿端球2-觸發(fā)（4）回轉工作臺回轉工作臺（數控工作臺）是臥式加工中心實現B軸運動的部件，B軸的運動可作為分度運動或進給運動?；剞D工作臺結構形式：用于分度的回轉工作臺用鼠齒盤定位，分度前工作臺抬起，使上下鼠齒盤分離，分度后落下定位，上下鼠齒盤嚙合，實現機械剛性連接。用于進給運動的回轉工作臺用伺服電機驅動，用回轉式感應同步器檢測及定位，并控制回轉速度。45（4）回轉工作臺45第三節(jié)金屬板材成形加工自動化

塑性成形是材料加工的主要方法之一。利用金屬材料延展性（即塑性變形的能力），使其在由設備給出的外力作用下于模具里成形出產品的一種材料加工方法。特點：高產、優(yōu)質、低耗發(fā)展方向：數字化、自動化、專業(yè)化、規(guī)?；⑿畔⒒?。主要分類：沖壓、鍛壓兩大類。46第三節(jié)金屬板材成形加工自動化 塑性成形是材料加工的主一、沖壓加工簡介沖壓是一種金屬塑性加工方法，其坯料主要是板材、帶材、管材及其他型材，利用沖壓設備通過模具的作用，使之獲得所需要的零件形狀和尺寸。沖壓件的重量輕、厚度薄、剛度好、質量穩(wěn)定。應用行業(yè)：汽車、機械、家用電器、電機、儀表、航空航天、兵器工業(yè)等；沖壓設備：主要有機械壓力機和液壓機。其自動化水平直接影響沖壓工藝的穩(wěn)定實施，對保證產品質量、提高生產效率和確保操作者人身安全，具有十分重要作用。47一、沖壓加工簡介47沖壓工藝分類：分離工序和成形工序分離工序是在沖壓過程中使沖壓件與坯料沿一定的輪廓線相互分離，同時沖壓件分離斷面的質量也要滿足一定的要求。分離工序又包含切斷、落料、沖孔、切口、切邊和剖切等。成形工序是使沖壓坯料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，并轉化成所要求的成品形狀，同時也應滿足尺寸公差等方面的要求。成形工序又分為彎曲、拉深、成形等三大類。48沖壓工藝分類：48雙曲軸精密沖床高速沖床49雙曲軸精密沖床高速沖床49高效數控全自動沖壓生產線50高效數控全自動沖壓生產線50液壓機生產線51液壓機生產線51

二、沖壓自動化實現的一般原則 實現沖壓自動化可以根據產品結構、生產條件、加工方式等情況采取不同的方式，一般有在通用壓力機上使用自動沖模、通用自動沖壓壓力機、專用自動沖壓壓力機以及沖壓自動線等幾種。選擇時應考慮下列因素：（1）安全生產（2）沖壓件批量（3）沖壓件結構（4）沖壓工藝方案（5）材料規(guī)格（6）壓力機型式52 二、沖壓自動化實現的一般原則 52沖壓自動化實現的一般途徑

沖壓件品種單一時，用自動沖模實現沖壓自動化較為適宜；品種較多時，在通用自動壓力機上用普通沖模自動化生產比較合理；批量很大時，要考慮以專用自動壓力機代替通用壓力機的可能性；大型沖壓件的自動化生產，往往以自動線的形式出現。53沖壓自動化實現的一般途徑 53三、沖壓設備的自動化裝置供料裝置送料裝置出料裝置廢料處理裝置接件裝置自動保護裝置54三、沖壓設備的自動化裝置54表2-3沖壓加工設備自動化裝置裝置名稱原材料工序件或工件卷料板料條料平件成形件供料（件）卷料架貯料、頂料、吸料、釋料和移料裝置、分離裝置貯件槽貯件斗校平裝置、潤滑裝置送料輥式、夾持式、鉤式、其他傳件裝置、定向和翻轉裝置、分配裝置出料（件）收料架取料裝置接件裝置廢料（工件）處理切料裝置理件裝置其他自動保護裝置55表2-3沖壓加工設備自動化裝置裝置名稱原材料工序件或工件卷供料裝置

供料裝置主要是為送料裝置做準備工作。不同的原材料（板料、條料、卷料）采用的供料裝置不盡相同。如板料（條料）供料裝置通常具有貯料、頂料、吸料、提料、移料和釋料等功能。卷料通過卷料架來實現供料，帶動力的卷料架具有開卷功能。56供料裝置 56送料裝置為沖壓做原材料的自動送進。常用的送料裝置有輥式和夾持式兩種。輥式又有單邊輥式和雙邊輥式送料兩種型式，應用較廣泛；夾持式送料易實現進給的微調，材料厚度變化及材料表面狀況對送料的影響小，材料送進時的張力較大。57送料裝置57廢料處理裝置主要是對卷料經沖壓后的廢料進行處理主要有兩種方法，即將廢料切斷或是將卷料重新卷繞。廢料切斷多數利用設在模具上的切刀進行，壓力機每一行程將廢料切斷一次，即廢料長度等于一個進給步距。58廢料處理裝置58接件裝置主要是令由沖壓模具中打出、頂出或推出的工件或工序件處于一定的位置，以便整理或輸送，保證操作安全。接件通過接件器在連桿、搖板、縮放、滑道、回轉等機構與壓力機滑塊的聯動作用下實現。自動保護裝置主要是對沖壓加工過程中的原材料、進給、出件等狀況進行監(jiān)視，在原材料使用不符合要求、沖壓進給狀態(tài)異常、出件非正常逸出等情況下發(fā)出信號，使壓力機迅速停機。通過有接觸點和無觸點式兩種傳感方式進行，前者主要通過機械方式使電觸頭動作，后者通過電磁感應、光電或β射線等取得信號。59接件裝置59四、自動沖模具有自動進給、自動出件等功能的沖模稱為自動沖模，一般在普通壓力機上使用。按照進給對象，自動沖?？煞譃樵牧献詣舆M給和工序件（包括落料平片）自動進給兩類。前者按進給機構形式又可分為輥式、夾持式和其他形式，其模具的自動進給部分與沖壓部分基本上是分開的；后者大都采用推板或回轉盤形式，其自動進給部分與沖壓部分難以分開。60四、自動沖模60圖2-16夾持式自動送料沖模

1-支架2-斜契3-滾輪4-螺桿5、6-送料夾持器7-導板8-滾柱9-定料夾持器10-下座板11-彈簧61圖2-16夾持式自動送料沖模

1-支架2-斜契3圖2-17

通用自動出件校平模

1-支架2、3-彈簧4-小滑塊5-撥桿6-鉤

7-滑板8-校平上模9-校平下模10-斜槽62圖2-17

通用自動出件校平模

1-支架2、3-彈簧五、先進沖壓自動化技術

大型沖壓設備的兩大發(fā)展趨勢：一是側重于柔性生產的高性能壓力機生產線配以自動化上下料機械手；具有占用資金少、通用性好、適用于多車型小批量生產的特點，滿足了生產中高檔轎車需要的高質量沖壓件的要求二是采用大型多工位壓力機。分類：1）機電一體化全自動壓力機技術2）單機聯線自動化沖壓生產線3）大型多工位壓力機63五、先進沖壓自動化技術分類：63關鍵技術：全自動換模系統(tǒng)重載負荷液壓潤滑技術觸摸屏技術高速高精度行程單元1）機電一體化全自動壓力機技術64關鍵技術：1）機電一體化全自動壓力機技術64汽車覆蓋件自動化沖壓生產工藝技術之一2）單機連線自動化沖壓生產線汽車覆蓋件沖壓成形組成：拆垛機、大型壓力機、3坐標工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位特點：高效化、優(yōu)質化、自動化、智能化、柔性化3）大型多工位壓力機65汽車覆蓋件自動化沖壓生產工藝技術之一2）單機連線自動化沖壓生齊二機床廠數控多工位壓力機66齊二機床廠數控多工位壓力機66上海舒勒壓力機67上海舒勒壓力機67齊二機床廠5000噸多工位壓力機68齊二機床廠5000噸多工位壓力機68機械加工自動線（簡稱自動線）是一組用運輸機構聯系起來的由多臺自動機床（或工位）、工件存放裝置以及統(tǒng)一自動控制裝置等組成的自動加工系統(tǒng)。在自動線的工作過程中，工件以一定的生產節(jié)拍，按照工藝順序自動地經過各個工位，不需要工人直接參與操作，自動地完成預定的加工內容。自動線的優(yōu)點與特點：能減輕工人的勞動強度，并大大地提高勞動生產率，減少設備布置面積，縮短生產周期，縮減輔助運輸工具，減少非生產性的工作量，建立嚴格的工作節(jié)奏，保證產品質量，加速流動資金的周轉和降低產品成本。加工對象通常是固定不變的，或在較小的范圍內變化，而且在改變加工品種時要花費許多時間進行人工調整。初始投資較多，適用于大批量的生產場合。

第四節(jié)機械加工自動線69機械加工自動線（簡稱自動線）是一組用運輸機構聯系起來的由多臺切削加工自動線組成工藝設備工件輸送系統(tǒng)控制和監(jiān)視系統(tǒng)檢測系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等組成各個系統(tǒng)中又包括各類設備和裝置。70切削加工自動線組成70表2-4切削加工自動線的組成71表2-4切削加工自動線的組成71切削加工自動線分類由于工件類型、工藝過程和生產率等的不同，自動線的結構和布局差異很大，但其基本組成部分都是大致相同的。切削加工自動線可以按多種方法分類。通用機床自動線組合機床自動線柔性自動線72切削加工自動線分類72表2-5切削加工自動線的類型、特點和應用

分類法類

型特

點應

用按工藝設備類型分類通用機床

自動線由自動化通用機床或經改裝的通用機床連成的自動線。建線周期短，收效快。

通常用于加工比較簡單的零件，特別是盤、軸、套、齒輪類零件的大量或批量生產組合機床

自動線由組合機床組成的自動線，生產率高，造價相對較低。專用性強，只能適應單一或幾種同類型工件的生產

主要適用于箱體類零件、畸形零件的大量生產，有時用于批量生產專用機床

自動線由專門設計制造的自動化機床組成或連接而成的自動線。生產率高，制造成本高，周期長

如專用拉床組成的拉削自動線；加工特殊材料和對加工有特殊要求（如加工石墨塊）的自動線轉子自動線用轉子機床，通過輸送轉子連成的自動線。生產率高，占地面積小

適用于加工工序簡單的小零件，在切削加工中應用很少，可用于小零件的車、鉆、銑、攻螺紋等工序。多用于沖壓、擠壓、壓延等加工，如軍工中的子彈及輕工小五金等行業(yè)（如自來水筆掛鉤的卷邊、壓彎）

73表2-5切削加工自動線的類型、特點和應用分類法類

型特表2-5切削加工自動線的類型、特點和應用

分類法類

型特

點應

用按工件外形和切削加工過程中工件運動狀態(tài)分類回轉體工件加工自動線

主要由自動化通用機床或經自動化改裝的普通機床（如車床、內外圓磨床、銑端面打中心孔機床、花鍵加工機床、齒輪加工機床）及專用機床連成或專門規(guī)劃設計制造組成

主要用于在切削加工過程中工件回轉的加工，如軸、盤、套、齒輪、環(huán)類零件的加工箱體、雜件加工自動線

主要由組合機床和專用機床組成

主要用于加工時工件不轉的工件和工序，如箱體及畸形件的鉆孔、鏜孔、銑削、攻螺紋等綜合加工自動線

線內裝有多種機床和設備，能完成一個工件從坯料到裝配前的全部加工工序，可減少工件的來回輸送及制品數量

適用于包括多種形式加工，如氣缸蓋綜合加工自動線（包括壓裝閥座及熱處理），軸類件綜合加工自動線（包括熱處理），剎車蹄片加工自動線（包括加工和鉚接非金屬摩擦材料層）

74表2-5切削加工自動線的類型、特點和應用分類法類

型特一.通用機床自動線在通用機床自動線上完成的典型工藝主要是各種車削、車螺紋、磨外圓、磨內孔、磨端面、銑端面、打中心孔、銑花鍵、拉花鍵孔、切削齒輪和鉆分布孔等。1.對自動線機床的要求穩(wěn)定可靠，較好的排屑與除屑裝置，較好的刀具使用壽命，穩(wěn)定可靠的工作循環(huán)，較大流量的切削液系統(tǒng)。可靠的電氣控制系統(tǒng)可靠地自動保護系統(tǒng)75一.通用機床自動線1.對自動線機床的要求75圖2-19自動線機床排列圖2.通用機床自動線的連線方法76圖2-19自動線機床排列圖2.通用機床自動線的連線方法76圖2-20順序分料示意圖

1-機床2-工件輸送系統(tǒng)77圖2-20順序分料示意圖77圖2-21按需分料示意圖

1-機床2-下料機械手3-上料機械手4-分路機構5-料道78圖2-21按需分料示意圖

1-機床2-下料機械手3-上

二、組合機床自動線 組合機床自動線是針對一個零件的全部加工要求和加工工序專門設計制成的由若干臺組合機床組成的自動生產線。它與通用機床自動線有許多不同點：如每臺機床的加工工藝都是指定的不作改變；工件的輸送方式除直接輸送外，還可利用隨行夾具進行輸送；線的規(guī)模較大，有的多達幾十臺機床；有比較完善的自動監(jiān)視和診斷系統(tǒng)，以提高其開動率等。組合機床自動線主要用于加工箱體類零件和畸形件，其數量占加工自動線總數的70%左右。1．組合機床自動線的分類及工件輸送形式2．組合機床自動線的布局79 二、組合機床自動線1．組合機床自動線的分類及工件輸送形式1．組合機床自動線的分類及工件輸送形式按工件輸送方式：直接輸送與間接輸送按輸送軌道形式：直線輸送與圓（橢圓）型軌道輸送；按輸送帶相對機床的配置形式：通過（機床）式輸送帶式和外移式（在機床前方）輸送帶式工件（隨行夾具）輸送運動的形式步伐式（同步）自由流動式（非同步）801．組合機床自動線的分類及工件輸送形式80表2-6組合機床自動線的布局形式

布局形式特

點應

用直線形

機床大多橫向縱列，工件輸送裝置從機床中穿過。機床可排列在輸送帶的兩側或一側。自動線按加工工藝分段，段間設有轉位裝置、翻轉裝置，使工件轉90°或翻轉180°。輸送裝置可每段用一個，或全線用一個（轉位時工件抬離輸送帶）。機床通常為臥式雙面、單面、立式、立臥復合式等。排屑系統(tǒng)比較簡單。自動線長時看管不方便。

各種大中小零件，應用較多，較普遍

采用外移式工件輸送帶時，可采用三面機床（臥式三面、立臥復合式三面），但在輸送帶與機床之間需要設往復輸送裝置或移動工作臺，輸送裝置比較復雜。還可以將回轉工作臺或鼓輪式多工位機床用外移式輸送帶連成自動線，縮短自動線的長度。

產量較小的場合。用于將現有三面機床改裝為自動線時，用于精加工必須采用三面機床時。多工位機床組成的自動線用于加工特別復雜的小零件

81表2-6組合機床自動線的布局形式布局形式特

布局形式特

點應

用折線形

自動線較長或受廠房面積及形狀限制時可采用直角形，匚形及弓形等布局。輸送帶通常從機床中間穿過。機床可排列在輸送帶的一側或兩側。在轉折處可作為轉位工位，而省去轉位裝置。但每一線段需用一個工件輸送裝置。轉折線段上可用作中間儲料庫

工序復雜，機床數較多時，布置地位受限制時，帶并行支線時常采用這種布局框

形

機床沿框形的內外兩側，或只沿其中的幾個線段布置，如果用隨行夾具，隨行夾具可以沿框形邊返回，而不需設立獨立的返回輸送帶。隨行夾具也可以從輸送帶上空返回，或沿機床一側的上空返回，成為立面或傾斜平面的框形布局。由上空返回時，還可以利用隨行夾具的自重滑移返回。這種上空返回方式可節(jié)省占地面積

一般用于多工段線及一些特殊場合，如加工部位為十字形。常用于隨行夾具自動線。隨行夾具由上空靠自重返回，主要用于工件或隨行夾具質量和外形尺寸不是很大的場合圓形環(huán)形橢圓形

與框形相似，但工件輸送帶比較簡單，一般用環(huán)形鏈條驅動，機床通常只布置于環(huán)的內側，使自動線敞開性好

非同步輸送自動線常采用這種布局形式。用于加工中小型零件，生產率較高，甚至達每小時幾百件

82布局形式特

點應

圖2-22

帶并行支線的自動線布局

1-機床2-合路機構3-回轉臺圖2-23帶三個并行工位的串聯機床自動線布局

A、B-并行加工工位83圖2-22

帶并行支線的自動線布局

1-機床2-合路機構圖2-24氣缸體兩端銑鉆組合機床自動線平面布置

C1～C5-機床01～18-工位號，工位號后的A、B、C為該工位動力部件典型組合機床自動線：由5臺組合機床及輔助裝置組成的氣缸箱體兩端銑鉆自動線84圖2-24氣缸體兩端銑鉆組合機床自動線平面布置

C1～C5表2-7氣缸體兩端面加工自動線機床特征及完成工序

機床工位動力部件動力部件型式和完成工序C1平面銑床04/05

04/05工位各有一個夾具，夾具能回轉180°，滑臺上的銑頭沿自動線縱向移動對缸體前后兩個端面進行粗銑和半精銑（利用中間位置擋鐵定位，實現兩次銑削）。銑刀刀盤直徑φ315mm，刀齒數50，轉數1250r/min，進給速度1650mm/minC2雙面鉆床0707A07B

雙工位十字滑臺，鉆缸體后端面各孔

單工位滑套動力頭，鉆主油道孔。采用ф15mm內冷麻花鉆頭鉆孔。轉數560r/min，進給量0.22mm/r，進給速度125mm/minC3單面鉆床0909B

三工位十字滑臺，分別用來鉆孔、鏜中間軸線法蘭孔和粗鏜中間軸線孔（采用剛性主軸加前導向）C4四面鉆床1111A11B11C11D

六工位回轉主軸箱，分別用來加工分電盤孔和緊固螺釘孔

滑套動力頭，用來加工斜油孔

滑套動力頭，從另一端鉆主油道孔

滑套動力頭，擴主油道堵蓋孔C5雙面鉆攻機床1313A13B

雙工位十字滑臺，鉆攻前端面各孔

雙工位十字滑臺，鉆攻后端面各孔

85表2-7氣缸體兩端面加工自動線機床特征及完成工序機床工位三、柔性自動線由原來專用機床組成的自動線改用數控機床或由數控操作的組合機床組成的柔性自動線。工藝基礎:成組技術。按照成組加工對象確定工藝過程，選擇適宜的數控加工設備和物料儲運系統(tǒng)。組成：①數控機床、專用機床及組合機床②托板（工件）輸送系統(tǒng)③控制系統(tǒng)。86三、柔性自動線86圖2-26回轉支架式換箱機床模塊

1-動力箱（固定）2-回轉支架（轉位）3-待換主軸箱4-滑臺1．FTL的加工設備加工對象：箱體類零件主要設備：數控組合機床、數控2坐標或3坐標加工坐標、轉塔機床、換箱機床及專用機床。87圖2-26回轉支架式換箱機床模塊

1-動力箱（固定）2-圖2-27數控2坐標和3坐標加工模塊

a）、b）2坐標加工模塊c）3坐標加工模塊數控2維工作臺88圖2-27數控2坐標和3坐標加工模塊

a）、b）2坐標加工圖2-28伺服電動機驅動的輸送帶傳動裝置

1-輸送帶2-大螺距滾珠絲杠3-輸送滑枕4-直流無刷伺服電動機2．FTL的工件輸送設備方式：直接輸送與托板輸送裝置：步伐式輸送帶同步輸送輥道與工業(yè)機器人異步輸送89圖2-28伺服電動機驅動的輸送帶傳動裝置

1-輸送帶2-3．FTL的控制設備加工設備的控制輸送設備的控制中間層次的控制系統(tǒng)的中央控制中央控制裝置微處理器的順序控制器微型計算機903．FTL的控制設備加工設備的控制90第二章加工設備自動化加工設備自動化的要求：高效、精密、工序集中和具有一定的柔性高效就是生產率要達到一定高的水平；精密即加工精度要求成品公差帶的分散度小，成品達到完全互裝配，便于實現“準時方式”的生產；可靠就是其設備已能達到極少故障；工序集中就是一臺設備實現多道工序；柔性即可實現多品種零件加工。91第二章加工設備自動化加工設備自動化的要求：1第一節(jié)加工設備自動化概述一、加工設備自動化的意義提高生產效率，縮短輔助時間，改善工人的勞動條件和減輕工人的勞動強度。單臺加工設備自動化能滿足零件加工過程自動化的需要，為多機床管理創(chuàng)造了條件，是建立自動生產線和過渡到全盤自動化的必要前提，是機械制造業(yè)向前發(fā)展的基礎。加工設備的自動化是零件整個機械加工工藝過程自動化的基本問題之一，是機械制造廠實現零件加工自動化的基礎。92第一節(jié)加工設備自動化概述2二、自動化加工設備的生產率分析與分類

1．生產率分析當自動化加工設備連續(xù)生產時，加工一個工件的工作循環(huán)時間是由切削時間和空程輔助時間組成的，即因此，由工作循環(huán)時間所決定的生產率Q（件/min）：

顯然，為了提高生產率，必須同時減少和

。

（2-1）（2-2）93二、自動化加工設備的生產率分析與分類因此，由工作循環(huán)時間所

為進一步分析減少和之間的相互關系，將式（2-2）變換一下形式:式中K——理想的工藝生產率（2-3）94為進一步分析減少和之間的相互關系，將式（2-2圖2-1生產率曲線tf1tf2tf395圖2-1生產率曲線tf1tf2tf359669771.實現加工設備自動化的途徑：

1）對半自動加工設備通過配置自動上下料裝置以實現加工設備的完全自動化；

2）對通用加工設備運用電氣控制技術、數控技術等進行自動化改造；

3）根據加工工件的特點和工藝要求設計制造專用的自動化加工設備，如組合機床等；

4）采用數控加工設備，包括數控機床、加工中心等。981.實現加工設備自動化的途徑：8 2．分類

適應不同生產率水平要求的自動化加工設備，主要有以下各類：（1）全（半）自動單機又分為單軸和多軸全（半）自動單機兩類。（2）組合機床（3）自動線（TransferLine——TL）（4）一般數控機床（5）加工中心（MC）（6）柔性制造單元（FMC）99 2．分類9車銑鉆組合機床單軸五刀精密凸輪自動機床100車銑鉆組合機床單軸五刀精密凸輪自動機床10組合機床自動線1組合機床自動線2101組合機床自動線1組合機床自動線211數控車床五軸加工中心102數控車床五軸加工中心12立式加工中心柔性制造單元103立式加工中心柔性制造單元13柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)中的托盤倉和搬運小車104柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)中的托盤倉和搬運小車14

切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在工具和工件的相對運動中，把工件上多余的材料層切除成切屑，使工件獲得規(guī)定的幾何形狀、精度和表面質量的加工方法。 影響切削加工生產率的相關因素：刀具、設備及工藝參數第二節(jié)切削加工自動化105 切削加工是使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在一、車削加工自動化

車削加工主要是通過車刀對隨主軸一起旋轉的工件的相對運動來完成金屬切削工作的一種加工形式，其車削加工設備稱之為車床，是所有機械加工設備中使用最早、應用最廣和數量最多的設備。車削加工自動化：包括多個單元動作的自動化和工作循環(huán)的自動化。發(fā)展方向：單軸自動車床、數控車床、車削中心和車削柔性單元等。106一、車削加工自動化16（1）單軸自動車床

單軸自動車床能按一定程序自動完成工作循環(huán)，主要用于棒料、盤料加工。一般采用凸輪和檔塊或數控系統(tǒng)自動控制刀架、主軸箱的運動和其他輔助運動。主要類型：單軸縱切自動車床、主軸箱固定型單軸自動車床、單軸轉塔自動車床單軸橫切自動車床等幾種類型。107（1）單軸自動車床17圖2-2NG-1014B型單軸縱切自動車床傳動系統(tǒng)圖

1--1號縱向進給凸輪2--接料臂進給凸輪3--1、2號進給凸輪

4--1、4號進給凸輪5--夾緊松開夾緊凸輪6--3號進給凸輪

7--銑槽用凸輪8--擋料臂擺動凸輪9--螺紋附件進給凸輪108圖2-2NG-1014B型單軸縱切自動車床傳動系統(tǒng)圖

1（2）數控車床數控車床的主要特點如下：①數控車床的主軸轉速和進給速度高。②數控車床具有高精度。③數控車床能實現多種工序復合的全部加工。④數控車床具有高柔性。數控車床的類型：通用型、卡盤型、排刀型、雙主軸型、棒料型以及一些專門化車床等。109（2）數控車床數控車床的類型：19數控車床的主要動作自動化結構：1）刀架系統(tǒng)轉塔刀架排刀架圖2-4液壓馬達驅動轉位的轉塔刀架1-液壓缸2-液壓馬達3-小齒輪4-中心齒輪5-中心軸6-彈簧7、8-齒盤9-編碼器齒輪10-編碼器110數控車床的主要動作自動化結構：圖2-4液壓馬達驅動轉位的轉數控車床的主要動作自動化結構：1）刀架系統(tǒng)轉塔刀架排刀架圖2-5排刀架結構111數控車床的主要動作自動化結構：圖2-5排刀架結構21數控車床的主要動作自動化結構：2）數控車床機內測量裝置①工件機內測量②刀具機內測量圖2-6觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)及其測量典型過程a）測量系統(tǒng)

b）測量典型過程112數控車床的主要動作自動化結構：圖2-6觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)及圖2-8

刀具機內測量刀尖分別觸及測頭的X面和Z面圖2-7工件外徑及內徑的機內測量113圖2-8

刀具機內測量圖2-7工件外徑及內徑的機內測量2（3）車削中心車削中心與數控臥式車床的區(qū)別：車削中心的轉塔刀架上帶有能使刀具旋轉的動力刀座，主軸具有按輪廓成形要求連續(xù)回轉（不等速回轉）運動主軸具有連續(xù)精確分度的C軸功能，并能與X軸或Z軸聯動車削中心除具有數控車床的特點，還發(fā)展出車磨中心、車銑中心等多工序復合加工的機床，有的還可以完成數控激光加工。當車削中心的主軸具有C軸功能時，主軸便能夠進行分度、定向，配合轉塔刀架的動力刀座，則幾乎所有的加工都可在一次裝夾中完成。114（3）車削中心24圖2-9C軸的機械傳動示意圖

1-主軸2、5-軸承3-柱銷4-蝸桿6-C軸箱體支軸7-齒形帶8-電動機9-蝸輪雙轉臺式五軸加工中心結構示意圖115圖2-9C軸的機械傳動示意圖

1-主軸2、5-軸承3-1）主軸定向機構和C軸C軸能控制主軸連續(xù)分度，同時與刀架的X軸或Z軸聯動來銑削各種曲線槽、車螺紋、車多邊形等，也可定向停車。當在工件規(guī)定部位上銑槽、鉆孔或要求主軸定向停止時，車削中心必須具有主軸定向停止或C軸功能，即通過位置控制使主軸在不同角度上定位。主軸粗分度由主軸電動機分度轉動完成，位置編碼器裝在與主軸相關的位置，最終定位依靠主軸后端的齒式分度盤和插銷來完成C軸分度定位后，定位后要有夾緊機構，以防止主軸轉位。1161）主軸定向機構和C軸26 2）多主軸、雙主軸和輔助主軸多主軸的車削中心能在一臺機床上完成更多加工工序，縮短加工周期，提高工件精度。多主軸車削中心的各主要主軸的驅動功率和尺寸均相同，可分別稱第1主軸、第2主軸、第3主軸……。多主軸可分別加工一種工件的全部工序或分別加工多個工件。并列雙主軸立式車削中心圖2-11

并列雙主軸車削中心1、2-主要主軸

3、6-轉塔刀架

4、5-輔助主軸117 2）多主軸、雙主軸和輔助主軸并列雙主軸立式車削中心圖2-圖2-10

對置同軸線雙主軸車削中心

a）主軸移動式b）主軸固定式

1-左主軸2-左轉塔刀架3-右轉塔刀架4-右主軸118圖2-10

對置同軸線雙主軸車削中心

a）主軸移動式b）德國DMG帶12位刀架轉塔的雙主軸車削中心日本宮野BNJ系列雙刀架雙主軸車削中心119德國DMG帶12位刀架轉塔的雙主軸車削中心日本宮野BNJ系二、鉆銑削加工自動化1.鉆削自動化鉆削自動化的實現：普通鉆床配備點位數控系統(tǒng)。其定位精度為±0.02～0.1mm。數控鉆床結構形式：有立式、臥式、專門化以及鉆削加工中心幾種。鉆削加工中心的工藝：鉆削為主，可完成鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋等加工，還兼有輕載荷銑削、鏜削功能。運動機構：工作臺的X、Y向運動和主軸的Z向運動通過步進電機自動進行外，還具有自動換刀裝置。120二、鉆銑削加工自動化30鉆銑削加工中心a）b）121鉆銑削加工中心a）b）312.銑削自動化銑削：通過回轉多刃刀具對工件進行切削加工應用：所有的機械制造及修理部門，一般用于粗加工及半精加工，有時也用于精加工。加工對象：平面、溝槽、輪齒、螺紋、花鍵軸等外，還可加工比較復雜的型面。1222.銑削自動化32MIKRON高速銑削加工中心DMG高速加工中心123MIKRON高速銑削加工中心DMG高速加工中心33三、組合機床組合機床是一種按工件加工要求和加工過程設計和制造的專用機床。特點：工序集中、生產率高、自動化程序較高、造價相對較低；專用性強、改裝不方便。自動化實現：通過數控技術需求：一種是工藝的需要；另一種是在多工序加工或多品種加工時，為提高生產率而采用數控。結構：利用數控單坐標、雙坐標或三坐標滑臺或模塊、數控回轉工作臺等數控部件和普通通用部件混合所組成。124三、組合機床34圖2-13三件并行加工活塞的數控車鏜組合機床125圖2-13三件并行加工活塞的數控車鏜組合機床35

四、加工中心 加工中心是備有刀庫并能自動更換刀具對工件進行多工序集中加工的數控機床，能自動完成多工序集中加工例如車削中心、滾齒中心、磨削中心、銑鏜加工中心等。1．加工中心的特點、類型與適用范圍（1）適用范圍廣（2）加工精度高（3）生產率高加工中心的類型：立式、臥式、五面、龍門等四種其適用范圍見表2-2126 四、加工中心36類

型布局型式特

點適用范圍立式加工中心

固定立柱型、移動立柱型

主軸支承跨距較小。占地面積較小，剛性低于臥式加工中心，刀庫容量多為16～40

中型零件，高度尺寸較小的零件加工，尤其是蓋板類零件加工臥式加工中心

固定立柱型、移動立柱型

主軸及整機剛性強，鏜銑加工能力較強，加工精度較高，刀庫容量多為40～80

中、大型零件及工序復雜且精度較高的零件加工，通常用于箱體類零件加工五面加工中心

交換主軸頭、回轉主軸頭、轉換圓工作臺

主軸或工作臺可立、臥式兼容，并多方向加工而無需多次裝夾工件，但編程較復雜，主軸或工作臺剛性受到一定影響

具有多面、多方向或多坐標復雜型面的零件加工龍門加工中心

工作臺移動型、龍門架移動型

由數控龍門銑鏜床配備自動換刀裝置、附件頭庫等組成。立柱、橫梁構成龍門結構，縱向行程大，具有五面加工性能

大型、長型、復雜零件加工

表2-2加工中心類型及適用范圍127類

型布局型式特

點適用范圍立式加工中心

固定立立式加工中心128立式加工中心38五面加工中心129五面加工中心39龍門式銑鏜加工中心臥式銑鏜加工中心130龍門式銑鏜加工中心臥式銑鏜加工中心40 2．加工中心的典型自動化機構（1）自動換刀與刀庫 加工中心的刀具存取方式有順序方式和隨機方式兩種，刀具隨機存取是最主要的方式。（2）觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng) 主要用于加工循環(huán)中的測量。（3）刀具長度測量系統(tǒng) 用以檢查刀具長度正確性以及刀具折斷、破損現象，檢測準確度為±1mm。當發(fā)現不合格刀具時，測量系統(tǒng)會發(fā)出停車信號。131 2．加工中心的典型自動化機構41加工中心刀具庫自動換刀機構132加工中心刀具庫自動換刀機構42回轉工作臺對刀裝置133回轉工作臺對刀裝置43圖2-14觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)原理圖

1-測桿端球2-觸發(fā)式測頭3-紅外輻射信號4-接收器圖2-15刀具長度測量系統(tǒng)示意圖

1-光源2-接收器3-立柱4-主軸上刀具134圖2-14觸發(fā)式測頭測量系統(tǒng)原理圖

1-測桿端球2-觸發(fā)（4）回轉工作臺回轉工作臺（數控工作臺）是臥式加工中心實現B軸運動的部件，B軸的運動可作為分度運動或進給運動。回轉工作臺結構形式：用于分度的回轉工作臺用鼠齒盤定位，分度前工作臺抬起，使上下鼠齒盤分離，分度后落下定位，上下鼠齒盤嚙合，實現機械剛性連接。用于進給運動的回轉工作臺用伺服電機驅動，用回轉式感應同步器檢測及定位，并控制回轉速度。135（4）回轉工作臺45第三節(jié)金屬板材成形加工自動化

塑性成形是材料加工的主要方法之一。利用金屬材料延展性（即塑性變形的能力），使其在由設備給出的外力作用下于模具里成形出產品的一種材料加工方法。特點：高產、優(yōu)質、低耗發(fā)展方向：數字化、自動化、專業(yè)化、規(guī)?；⑿畔⒒?。主要分類：沖壓、鍛壓兩大類。136第三節(jié)金屬板材成形加工自動化 塑性成形是材料加工的主一、沖壓加工簡介沖壓是一種金屬塑性加工方法，其坯料主要是板材、帶材、管材及其他型材，利用沖壓設備通過模具的作用，使之獲得所需要的零件形狀和尺寸。沖壓件的重量輕、厚度薄、剛度好、質量穩(wěn)定。應用行業(yè)：汽車、機械、家用電器、電機、儀表、航空航天、兵器工業(yè)等；沖壓設備：主要有機械壓力機和液壓機。其自動化水平直接影響沖壓工藝的穩(wěn)定實施，對保證產品質量、提高生產效率和確保操作者人身安全，具有十分重要作用。137一、沖壓加工簡介47沖壓工藝分類：分離工序和成形工序分離工序是在沖壓過程中使沖壓件與坯料沿一定的輪廓線相互分離，同時沖壓件分離斷面的質量也要滿足一定的要求。分離工序又包含切斷、落料、沖孔、切口、切邊和剖切等。成形工序是使沖壓坯料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，并轉化成所要求的成品形狀，同時也應滿足尺寸公差等方面的要求。成形工序又分為彎曲、拉深、成形等三大類。138沖壓工藝分類：48雙曲軸精密沖床高速沖床139雙曲軸精密沖床高速沖床49高效數控全自動沖壓生產線140高效數控全自動沖壓生產線50液壓機生產線141液壓機生產線51

二、沖壓自動化實現的一般原則 實現沖壓自動化可以根據產品結構、生產條件、加工方式等情況采取不同的方式，一般有在通用壓力機上使用自動沖模、通用自動沖壓壓力機、專用自動沖壓壓力機以及沖壓自動線等幾種。選擇時應考慮下列因素：（1）安全生產（2）沖壓件批量（3）沖壓件結構（4）沖壓工藝方案（5）材料規(guī)格（6）壓力機型式142 二、沖壓自動化實現的一般原則 52沖壓自動化實現的一般途徑

沖壓件品種單一時，用自動沖模實現沖壓自動化較為適宜；品種較多時，在通用自動壓力機上用普通沖模自動化生產比較合理；批量很大時，要考慮以專用自動壓力機代替通用壓力機的可能性；大型沖壓件的自動化生產，往往以自動線的形式出現。143沖壓自動化實現的一般途徑 53三、沖壓設備的自動化裝置供料裝置送料裝置出料裝置廢料處理裝置接件裝置自動保護裝置144三、沖壓設備的自動化裝置54表2-3沖壓加工設備自動化裝置裝置名稱原材料工序件或工件卷料板料條料平件成形件供料（件）卷料架貯料、頂料、吸料、釋料和移料裝置、分離裝置貯件槽貯件斗校平裝置、潤滑裝置送料輥式、夾持式、鉤式、其他傳件裝置、定向和翻轉裝置、分配裝置出料（件）收料架取料裝置接件裝置廢料（工件）處理切料裝置理件裝置其他自動保護裝置145表2-3沖壓加工設備自動化裝置裝置名稱原材料工序件或工件卷供料裝置

供料裝置主要是為送料裝置做準備工作。不同的原材料（板料、條料、卷料）采用的供料裝置不盡相同。如板料（條料）供料裝置通常具有貯料、頂料、吸料、提料、移料和釋料等功能。卷料通過卷料架來實現供料，帶動力的卷料架具有開卷功能。146供料裝置 56送料裝置為沖壓做原材料的自動送進。常用的送料裝置有輥式和夾持式兩種。輥式又有單邊輥式和雙邊輥式送料兩種型式，應用較廣泛；夾持式送料易實現進給的微調，材料厚度變化及材料表面狀況對送料的影響小，材料送進時的張力較大。147送料裝置57廢料處理裝置主要是對卷料經沖壓后的廢料進行處理主要有兩種方法，即將廢料切斷或是將卷料重新卷繞。廢料切斷多數利用設在模具上的切刀進行，壓力機每一行程將廢料切斷一次，即廢料長度等于一個進給步距。148廢料處理裝置58接件裝置主要是令由沖壓模具中打出、頂出或推出的工件或工序件處于一定的位置，以便整理或輸送，保證操作安全。接件通過接件器在連桿、搖板、縮放、滑道、回轉等機構與壓力機滑塊的聯動作用下實現。自動保護裝置主要是對沖壓加工過程中的原材料、進給、出件等狀況進行監(jiān)視，在原材料使用不符合要求、沖壓進給狀態(tài)異常、出件非正常逸出等情況下發(fā)出信號，使壓力機迅速停機。通過有接觸點和無觸點式兩種傳感方式進行，前者主要通過機械方式使電觸頭動作，后者通過電磁感應、光電或β射線等取得信號。149接件裝置59四、自動沖模具有自動進給、自動出件等功能的沖模稱為自動沖模，一般在普通壓力機上使用。按照進給對象，自動沖?？煞譃樵牧献詣舆M給和工序件（包括落料平片）自動進給兩類。前者按進給機構形式又可分為輥式、夾持式和其他形式，其模具的自動進給部分與沖壓部分基本上是分開的；后者大都采用推板或回轉盤形式，其自動進給部分與沖壓部分難以分開。150四、自動沖模60圖2-16夾持式自動送料沖模

1-支架2-斜契3-滾輪4-螺桿5、6-送料夾持器7-導板8-滾柱9-定料夾持器10-下座板11-彈簧151圖2-16夾持式自動送料沖模

1-支架2-斜契3圖2-17

通用自動出件校平模

1-支架2、3-彈簧4-小滑塊5-撥桿6-鉤

7-滑板8-校平上模9-校平下模10-斜槽152圖2-17

通用自動出件校平模

1-支架2、3-彈簧五、先進沖壓自動化技術

大型沖壓設備的兩大發(fā)展趨勢：一是側重于柔性生產的高性能壓力機生產線配以自動化上下料機械手；具有占用資金少、通用性好、適用于多車型小批量生產的特點，滿足了生產中高檔轎車需要的高質量沖壓件的要求二是采用大型多工位壓力機。分類：1）機電一體化全自動壓力機技術2）單機聯線自動化沖壓生產線3）大型多工位壓力機153五、先進沖壓自動化技術分類：63關鍵技術：全自動換模系統(tǒng)重載負荷液壓潤滑技術觸摸屏技術高速高精度行程單元1）機電一體化全自動壓力機技術154關鍵技術：1）機電一體化全自動壓力機技術64汽車覆蓋件自動化沖壓生產工藝技術之一2）單機連線自動化沖壓生產線汽車覆蓋件沖壓成形組成：拆垛機、大型壓力機、3坐標工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位特點：高效化、優(yōu)質化、自動化、智能化、柔性化3）大型多工位壓力機155汽車覆蓋件自動化沖壓生產工藝技術之一2）單機連線自動化沖壓生齊二機床廠數控多工位壓力機156齊二機床廠數控多工位壓力機66上海舒勒壓力機157上海舒勒壓力機67齊二機床廠5000噸多工位壓力機158齊二機床廠5000噸多工位壓力機68機械加工自動線（簡稱自動線）是一組用運輸機構聯系起來的由多臺自動機床（或工位）、工件存放裝置以及統(tǒng)一自動控制裝置等組成的自動加工系統(tǒng)。在自動線的工作過程中，工件以一定的生產節(jié)拍，按照工藝順序自動地經過各個工位，不需要工人直接參與操作，自動地完成預定的加工內容。自動線的優(yōu)點與特點：能減輕工人的勞動強度，并大大地提高勞動生產率，減少設備布置面積，縮短生產周期，縮減輔助運輸工具，減少非生產性的工作量，建立嚴格的工作節(jié)奏，保證產品質量，加速流動資金的周轉和降低產品成本。加工對象通常是固定不變的，或在較小的范圍內變化，而且在改變加工品種時要花費許多時間進行人工調整。初始投資較多，適用于大批量的生產場合。

第四節(jié)機械加工自動線159機械加工自動線（簡稱自動線）是一組用運輸機構聯系起來的由多臺切削加工自動線組成工藝設備工件輸送系統(tǒng)控制和監(jiān)視系統(tǒng)檢測系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等組成各個系統(tǒng)中又包括各類設備和裝置。160切削加工自動線組成70表2-4切削加工自動線的組成161表2-4切削加工自動線的組成71切削加工自動線分類由于工件類型、工藝過程和生產率等的不同，自動線的結構和布局差異很大，但其基本組成部分都是大致相同的。切削加工自動線可以按多種方法分類。通用機床自動線組合機床自動線柔性自動線162切削加工自動線分類72表2-5切削加工自動線的類型、特點和應用

分類法類

型特

點應

用按工藝設備類型分類通用機床

自動線由自動化通用機床或經改裝的通用機床連成的自動線。建線周期短，收效快。

通常用于加工比較簡單的零件，特別是盤、軸、套、齒輪類零件的大量或批量生產組合機床

自動線由組合機床組成的自動線，生產率高，造價相對較低。專用性強，只能適應單一或幾種同類型工件的生產

主要適用于箱體類零件、畸形零件的大量生產，有時用于批量生產專用機床

自動線由專門設計制造的自動化機床組成或連接而成的自動線。生產率高，制造成本高，周期長

如專用拉床組成的拉削自動線；加工特殊材料和對加工有特殊要求（如加工石墨塊）的自動線轉子自動線用轉子機床，通過輸送轉子連成的自動線。生產率高，占地面積小

適用于加工工序簡單的小零件，在切削加工中應用很少，可用于小零件的車、鉆、銑、攻螺紋等工序。多用于沖壓、擠壓、壓延等加工，如軍工中的子彈及輕工小五金等行業(yè)（如自來水筆掛鉤的卷邊、壓彎）

163表2-5切削加工自動線的類型、特點和應用分類法類

型特表2-5切削加工自動線的類型、特點和應用

分類法類

型特

點應

用按工件外形和切削加工過程中工件運動狀態(tài)分類回轉體工件加工自動線

主要由自動化通用機床或經自動化改裝的普通機床（如車床、內外圓磨床、銑端面打中心孔機床、花鍵加工機床、齒輪加工機床）及專用機床連成或專門規(guī)劃設計制造組成

主要用于在切削加工過程中工件回轉的加工，如軸、盤、套、齒輪、環(huán)類零件的加工箱體、雜件加工自動線

主要由組合機床和專用機床組成

主要用于加工時工件不轉的工件和工序，如箱體及畸形件的鉆孔、鏜孔、銑削、攻螺紋等綜合加工自動線

線內裝有多種機床和設備，能完成一個工件從坯料到裝配前的全部加工工序，可減少工件的來回輸送及制品數量

適用于包括多種形式加工，如氣缸蓋綜合加工自動線（包括壓裝閥座及熱處理），軸類件綜合加工自動線（包括熱處理），剎車蹄片加工自動線（包括加工和鉚接非金屬摩擦材料層）

164表2-5切削加工自動線的類型、特點和應用分類法類

型特一.通用機床自動線在通用機床自動線上完成的典型工藝主要是各種車削、車螺紋、磨外圓、磨內孔、磨端面、銑端面、打中心孔、銑花鍵、拉花鍵孔、切削齒輪和鉆分布孔等。1.對自動線機床的要求穩(wěn)定可靠，較好的排屑與除屑裝置，較好的刀具使用壽命，穩(wěn)定可靠的工作循環(huán)，較大流量的切削液系統(tǒng)?？煽康碾姎饪刂葡到y(tǒng)可靠地自動保護系統(tǒng)165一.通用機床自動線1.對自動線機床的要求75圖2-19自動線機床排列圖2.通用機床自動線的連線方法166圖2-19自動線機床排列圖2.通用機床自動線的連線方法76圖2-20順序分料示意圖

1-機床2-工件輸送系統(tǒng)167圖2-20順序分料示意圖77圖2-21按需分料示意圖

1-機床2-下料機械手3-上料機械手4-分路機構5-料道168圖2-21按需分料示意圖

1-機床2-下料機械手3-上

二、組合機床自動線 組合機床自動線是針對一個零件的全部加工要求和加工工序專門設計制成的由若干臺組合機床組成的自動生產線。它與通用機床自動線有許多不同點：如每臺機床的加工工藝都是指定的不作改變；工件的輸送方式除直接輸送外，還可利用隨行夾具進行輸送；線的規(guī)模較大，有的多達幾十臺機床；有比較完善的自動監(jiān)視和診斷系統(tǒng)，以提高其開動率等。組合機床自動線主要用于加工箱體類零件和畸形件，其數量占加工自動線總數的70%左右。1．組合機床自動線的分類及工件輸送形式2．組合機床自動線的布局169 二、組合機床自動線1．組合機床自動線的分類及工件輸送形式1．組合機床自動線的分類及工件輸送形式按