機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)之6-物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)-哈工大(威海)黃博課件

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)山東省現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療裝備高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室本課程主要講述內(nèi)容機(jī)械制造裝備及制造業(yè)動態(tài)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)典型部件設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)物流系統(tǒng)的意義物流（Logistic）據(jù)德國統(tǒng)計(jì)：生產(chǎn)周期中，工件有85%的時間處于等待狀態(tài)；5%的時間用于運(yùn)輸和檢測；10%的時間用于加工和調(diào)整。單純改進(jìn)加工過程，最多再縮短生產(chǎn)周期的3%——5%?？偨?jīng)營費(fèi)用中：20%——50%是物料搬運(yùn)費(fèi)用；合理物流可減至10%——30%。豐田公司提出“徹底排除生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)”過量生產(chǎn)的浪費(fèi)；等待的浪費(fèi)；搬運(yùn)的浪費(fèi)；加工本身的浪費(fèi)；庫存的浪費(fèi)動作的浪費(fèi)加工廢品的浪費(fèi)企業(yè)內(nèi)部物流系統(tǒng)——生產(chǎn)物流生產(chǎn)物流是生產(chǎn)用物料在空間和時間上的運(yùn)動過程，是生產(chǎn)系統(tǒng)的動態(tài)表現(xiàn)。既包括物料在空間上的布局；也包括時間上的組織。具體有：1、工廠布置：工廠范圍內(nèi)各生產(chǎn)手段的位置確定、各生產(chǎn)手段之間的銜接，以及實(shí)現(xiàn)這些生產(chǎn)手段的方式。2、工藝流程：即產(chǎn)品的技術(shù)加工過程。3、裝卸搬運(yùn)：是生產(chǎn)物流過程中發(fā)生頻率最高的物流活動。4、倉庫作業(yè)：用于生產(chǎn)過程中半成品、在制品短暫停留的場所。企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)類型企業(yè)生產(chǎn)物流——工藝特點(diǎn)對比項(xiàng)目型生產(chǎn)物流（飛機(jī)）連續(xù)型生產(chǎn)物流離散型生產(chǎn)物流含義在固定式生產(chǎn)中，當(dāng)物料進(jìn)入生產(chǎn)場地后，幾乎處于停止的“凝固”狀態(tài)在流程式生產(chǎn)中，物料均勻、連續(xù)地流動，不能中斷在加工裝配式生產(chǎn)中，產(chǎn)品生產(chǎn)的投入要素由許多可分離的零部件構(gòu)成，各零部的加工過程彼此獨(dú)立特點(diǎn)物料采購量大，供應(yīng)商多原材料、在制品占用大，無產(chǎn)成品占用物流在加工場地的方向不確定、加工變化極大物料需求與具體產(chǎn)品存在一一對應(yīng)的相關(guān)需求生產(chǎn)出的產(chǎn)品和使用的設(shè)備、工藝流程固定且標(biāo)準(zhǔn)化工序之間幾乎沒有在制品儲存制成的零件通過部件裝配和總裝配最后成為產(chǎn)品生產(chǎn)工藝離散各環(huán)節(jié)之間要求有一定的在制品儲備生產(chǎn)物流管理的重點(diǎn)按照項(xiàng)目的生命周期對每階段所需的物料在質(zhì)量、費(fèi)用及時間進(jìn)度等方面進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)劃和控制保證連續(xù)供應(yīng)物料和確保每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行在保證及時供料，零件、部件的加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確控制零部件的生產(chǎn)進(jìn)度，縮短生命周期企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)過程組織企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)過程組織空間組織工藝化方法按照不同的工藝性質(zhì)建立專業(yè)化生產(chǎn)單位，在工藝專業(yè)化的生產(chǎn)單位內(nèi)，集中著同種類型的生產(chǎn)設(shè)備和同工種的生產(chǎn)工人，每一個生產(chǎn)單位只完成同種工藝方法的加工或同種功能。如：鑄造廠、鍛造廠、熱處理廠。又如：將多種零件的類似加工工藝集中在一個區(qū)域；對象化把加工對象的全部或大部分工藝過程集中在一個生產(chǎn)單位中，組成以產(chǎn)品或零件、部件、零件組為對象的專業(yè)化生產(chǎn)單位。如：齒輪廠、曲軸廠、電機(jī)廠等。又如：某一個區(qū)域內(nèi)包含多種加工方法的機(jī)床，僅為特定對象服務(wù)。混合法其實(shí)有些類似于成組法的方法，將多個對象的相同工藝集中處理，盡量集中二者的優(yōu)點(diǎn)。企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)過程組織時間組織順序移動方式整批移動，管理工作簡單，會出現(xiàn)加工零件在工序上等待的現(xiàn)象，加工周期長，適宜批量不大和工序較短的零件加工。平行移動方式單件移動，由于前后道工序的加工時間不等，零件在工序之間仍會有等待和停頓，從而會使設(shè)備和工人發(fā)生停歇現(xiàn)象，并且這些停歇時間是分散的，不能使用；適宜產(chǎn)量大和工序同期化程度高的產(chǎn)品生產(chǎn)?；旌弦苿臃绞剑ㄆ叫许樞蛞苿樱﹥烧呓Y(jié)合,揚(yáng)長避短，保持每道工序連續(xù)進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)過程組織經(jīng)營計(jì)劃——針對全部產(chǎn)品線的長期計(jì)劃；綜合計(jì)劃——針對規(guī)格產(chǎn)品的中期計(jì)劃（6-18個月）（主）生產(chǎn)計(jì)劃——針對特定產(chǎn)品的中短期計(jì)劃（3-12個月）規(guī)劃的變量：改變能力；改變需求；具體策略：穩(wěn)定策略跟蹤策略混合策略企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)過程組織主生產(chǎn)計(jì)劃（MasterProductionSchedule）承上啟下保持與綜合計(jì)劃的一致性；驅(qū)動MRP計(jì)劃及其他計(jì)劃為客戶提供可靠的訂單交貨期或訂單承諾評估計(jì)劃變更的影響企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)過程組織物料需求計(jì)劃（MRPMaterialRequirementPlanning)MRP只是一個生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)；與企業(yè)管理有著密切聯(lián)系的財(cái)務(wù)、銷售和經(jīng)營規(guī)劃等脫節(jié)；MRPII（企業(yè)內(nèi)部的人、財(cái)、物）圍繞企業(yè)的基本經(jīng)營目標(biāo)，以計(jì)劃為核心，對企業(yè)各種制造資源進(jìn)行統(tǒng)一的計(jì)劃和控制，全面集成銷售、制造和財(cái)務(wù)管理功能，使企業(yè)的物流、信息流、資金流流動暢通的動態(tài)反饋系統(tǒng)。一般分為生產(chǎn)控制（計(jì)劃、制造）；物流管理（分銷、采購、庫存管理）；財(cái)務(wù)管理（帳務(wù)、成本、資金）三大子系統(tǒng)。ERP(EnterpriseResoursePlanning)擴(kuò)展了管理范圍，把客戶需求和企業(yè)內(nèi)部的制造活動以及供應(yīng)商的制造資源整合在一起，對供應(yīng)鏈上的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行有效管理。MRPII仍是ERP的主要組成部分；供應(yīng)鏈的所有環(huán)節(jié)有效管理，上升到對價值鏈的控制。企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)過程組織JIT準(zhǔn)時制生產(chǎn)（Just-In-Time）20世紀(jì)60年代豐田公司的生產(chǎn)管理系統(tǒng)；在正確的時間(RightTime)、正確的地點(diǎn)(RightPlace)做正確的事情(RightThing)；以期達(dá)到零庫存、無缺陷、低成本的理想生產(chǎn)模式。凡是超出生產(chǎn)所絕對必要的最少的設(shè)備、材料、零件和工作時間的部分都是浪費(fèi)?？窗骞芾硐到y(tǒng)是JIT生產(chǎn)現(xiàn)場控制技術(shù)的核心，利用看板技術(shù)控制生產(chǎn)和物流，可達(dá)到準(zhǔn)時生產(chǎn)的目的。企業(yè)生產(chǎn)物流——生產(chǎn)過程組織MRP與JIT對比理念不同——MRP承認(rèn)現(xiàn)狀，不期望改變現(xiàn)有管理，將庫存視為資產(chǎn)，平衡能力與需求；JIT改變現(xiàn)狀，消除浪費(fèi)。執(zhí)行側(cè)重不同——MRP關(guān)注計(jì)劃，解決的是復(fù)雜情況下的計(jì)劃與規(guī)劃問題；JIT注重執(zhí)行，解決的是執(zhí)行過程的簡化與柔性問題。生產(chǎn)和控制方式不同：MRP是推式系統(tǒng)，適用于離散制造；JIT是拉式系統(tǒng)，適用于重復(fù)制造。JIT（系統(tǒng)對需求的同步反應(yīng)）MRP(以庫存供應(yīng))庫存一項(xiàng)負(fù)債，目標(biāo)：零庫存。一項(xiàng)資產(chǎn)，合適的庫存保證“安全”批量滿足需求即可，可能是頻繁的小批量由規(guī)模經(jīng)濟(jì)決定啟動成本降低啟動成本，需要有迅速的生產(chǎn)轉(zhuǎn)換不做優(yōu)先考慮供應(yīng)商緊密合作伙伴，視供應(yīng)商為工廠的延伸。貨源多元化，供應(yīng)商競爭來實(shí)現(xiàn)最低價格質(zhì)量零缺陷允許缺陷，避免質(zhì)量要求過高的額外成本設(shè)備維護(hù)保護(hù)性維護(hù)，停產(chǎn)會危機(jī)下游生產(chǎn)并不重要企業(yè)生產(chǎn)物流——廠房布置東風(fēng)汽車公司前身是70年代開始建設(shè)的第二汽車制造廠，位于湖北省十堰市。22個專業(yè)廠分布于十堰市各山坳內(nèi)，布局十分分散，東西距離近30公里。沒有考慮大物流量生產(chǎn)所必需遵循的“移動距離最小原則”，在生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)中沒有進(jìn)行正確的物流分析，工廠布置分散，22專業(yè)廠分散在山坳。由于零件工藝線路長，專業(yè)廠相互之間復(fù)雜的協(xié)作關(guān)系，加上廠房車間地域上的分散，東風(fēng)公司的生產(chǎn)組織極其復(fù)雜，物流始終是壓在企業(yè)肩上的一個重?fù)?dān)。十堰基地也給東風(fēng)汽車公司的后續(xù)發(fā)展帶來障礙，公司不得不另址規(guī)劃其載重車和轎車的生產(chǎn)廠址，不過，通過總結(jié)教訓(xùn)和學(xué)習(xí)，從襄樊到武漢，公司工廠布置與設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。企業(yè)生產(chǎn)物流——廠房布置基本原始資料產(chǎn)品（Product）產(chǎn)量（Quality）工藝過程（Route）輔助部門（Service）時間安排（time)物流分析工藝過程圖從至圖作業(yè)單位相互關(guān)系A(chǔ)bsolutelyNecessary)EspeciallyImportantImportantOrdinaryUnimportantX(不能接近）企業(yè)生產(chǎn)物流——廠房布置作業(yè)單位物流相關(guān)表作業(yè)單位的非物流相關(guān)表作業(yè)單位位置相關(guān)圖企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)機(jī)床上下料裝置（工件自動裝卸裝置）將待加工工件送到機(jī)床上的加工位置；將已加工工件從加工位置取下至流水線或碼垛。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)上下料裝置的設(shè)計(jì)原則符合生產(chǎn)節(jié)拍要求，提高生產(chǎn)率；力求平穩(wěn)，減少沖擊，保證工件不變形或損壞；簡單可靠，維護(hù)方便。一定適應(yīng)范圍，盡量滿足多種工件上下料要求。機(jī)床上下料裝置的分類企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)液體上量企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)料倉式上料機(jī)構(gòu)一種半自動的上料裝置，其特點(diǎn)是不能使工件自動定向，需要人工定時將一批工件按照一定的方向和位置，順序排列在料倉中，然后由送料機(jī)構(gòu)將工件逐個送到機(jī)床夾具中去。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)料倉——貯存工件（自重式、外力式）自重式：直線式、曲線式、螺旋式、料斗式、料斗-料箱式等；外力式：彈簧式、摩擦帶式、鏈?zhǔn)?、圓盤式等。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)攪動器工件在斗式料倉中整齊排列堆積時，常常會在內(nèi)部互相擠住而形成“拱橋”，使得工件被卡住不能下落。為了保證上料裝置能夠連續(xù)地正常工作，常在這種料倉中設(shè)置攪動器，用以破壞“拱橋”。a波紋或齒紋b擺動杠桿式c擺動杠桿加菱形攪動器d擺動凸塊攪動器e電磁振動攪動器企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)輸料槽將工件從料倉輸送到上料機(jī)構(gòu)中，有時還兼有貯料的作用。按其外部形狀分，有直線型、曲線形和螺旋型等型式；按工件運(yùn)動狀態(tài)分，有滾道式、滑道式、輥道式等。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)隔料器控制從輸料槽（或料倉）進(jìn)入送料器的工件數(shù)量。有時隔料器的作用兼由送料器來完成。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)上料機(jī)構(gòu)1工件2輸料槽3推料缸4送料盤5頂尖6頂尖氣缸7下料工位8棘爪9棘輪10棘爪氣缸企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)料斗式上料機(jī)構(gòu)自動化的上料裝置，適用于工件外形比較簡單、體積和重量都比較小，而且生產(chǎn)節(jié)拍短、要求頻繁上料的場合工人將單個工件成批地任意倒進(jìn)料斗后，定向機(jī)構(gòu)能自動定向，使之按規(guī)定的方位整齊排列，并按一定的生產(chǎn)節(jié)拍送到機(jī)床夾具中去。沒有完成定向的工件在出口處被分離送回料斗重新定向。有：料斗（圖葉輪式）、定向裝置、輸料槽、減速器、分路器等企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)振動式料斗螺旋送料槽1倒錐形筒底2工件向四周跑板簧4使筒扭振電磁13、15上下振導(dǎo)向軸7使料斗7傳動結(jié)合片簧4扭振彈簧8隔振還需要定向裝置多種多樣。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)圖直槽式的振動上料裝置

1—料槽2—工件3—彈簧片4—電磁鐵5—基座企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)定向裝置抓取法運(yùn)動的定向機(jī)構(gòu)抓取工件的某些表面，如孔、凹槽等，使之從成堆的雜亂工件中分離出來并定向排列。常用的定向機(jī)構(gòu)有桿、銷、鉤子等，適用于帶孔的套狀、碗狀和環(huán)狀零件。

裝著銷4的鏈帶1在連續(xù)運(yùn)動時，堆放在料斗3中的工件被銷子4掛住后被帶向上，順次進(jìn)入輸料槽5。當(dāng)輸料槽中料充滿后，鏈帶1上的銷子仍帶著工件向輸料槽中擠入，于是輸料槽彎曲部分的彈簧蓋門被壓開，多余的工件落入另外的料箱中。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)槽隙定向的料斗裝置用專門的定向機(jī)構(gòu)攪動工件，使工件在不停的運(yùn)動中落進(jìn)溝槽或縫隙實(shí)現(xiàn)定向。定向機(jī)構(gòu)可以作直線往復(fù)運(yùn)動、擺動運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。這一類料斗可用于螺釘、螺帽、片狀、圓環(huán)以及各種帶頭部的工件。1側(cè)蓋板；2聯(lián)接板；3雙軌式料槽；4滑塊；5曲柄；6連桿；7摩擦離合器；8皮帶輪；9料斗；10剔除器。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)型孔選取法定向定向機(jī)構(gòu)上一定形狀和尺寸的孔穴對工件進(jìn)行篩選，只有位置和截面相應(yīng)于型孔的工件，才能落入孔中而獲得定向。這種定向機(jī)構(gòu)大多都作連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。重心偏移法定向一些在軸線方向重心偏移的工件或人為使之偏移。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床上下料裝置設(shè)計(jì)通過各種擋板和缺口實(shí)現(xiàn)定向還要讀懂書上的圖企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床間輸送工件工件輸送裝置它將被加工工件從一個工位傳送到下一工位，為保證自動線按生產(chǎn)節(jié)拍連續(xù)地工作提供條件，并從結(jié)構(gòu)上把自動線的各臺自動機(jī)床聯(lián)系成為一個整體。帶式輸送系統(tǒng)一種利用連續(xù)運(yùn)動且具有撓性的輸送帶來輸送物料的輸送系統(tǒng)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)是以鏈條作為牽引和承載體輸送物料。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床間輸送工件工件輸送裝置（續(xù)）步伐式輸送裝置組合機(jī)床自動線上典型的工件輸送裝置。在加工箱體類零件的自動線以及帶隨行夾具的自動線中，使用非常普遍。功用：它能完成向前輸送和向后退回的往復(fù)動作,實(shí)現(xiàn)工件單向輸送。棘爪式輸送裝置當(dāng)輸送帶向前運(yùn)動時，棘爪就推動工件移動一個步距；當(dāng)輸送帶回程時，棘爪被工件壓下，于是繞銷軸回轉(zhuǎn)而將彈簧拉伸，并從工件下面滑過，待退出工件之后，棘爪又復(fù)抬起。企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床間輸送工件回轉(zhuǎn)式輸送1.輸送擺桿；2.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；3.回轉(zhuǎn)接頭；4.活塞桿5.油缸；6.緩沖器；7.支承滾輪；企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床間輸送工件輥?zhàn)虞斔蜔o動力&有動力懸掛輸送車間內(nèi)成件物料的空中輸送由牽引件、滑架小車、吊具、軌道、張緊裝置、驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)向裝置和安全裝置等組成企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床間輸送工件有軌導(dǎo)向小車（RailGuidedVehicle，簡稱RGV）依靠鋪設(shè)在地面上的軌道進(jìn)行導(dǎo)向并運(yùn)送工件的輸送系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：RGV具有移動速度大，加速性能好，承載能力大的。缺點(diǎn)：軌道不宜改動，柔性差，車間空間利用率低，噪聲高。地面軌道空間軌道企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床間輸送工件柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem-FMS）

一般由三部分組成：（1）加工系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床，加工中心或FMC及清洗測量等輔助設(shè)備。（2）儲運(yùn)系統(tǒng)完成工件原材料運(yùn)儲、刀具運(yùn)儲（3）控制和管理系統(tǒng)運(yùn)動控制、刀具管理、質(zhì)量控制及網(wǎng)絡(luò)通訊。其配套物流系統(tǒng)1.直線型輸送形式(右）

2.環(huán)型輸送形式3.網(wǎng)絡(luò)型輸送形式4.機(jī)器人為中心（下）企業(yè)生產(chǎn)物流——機(jī)床間輸送工件托盤及托盤交換器在FMS中，工件一般安裝在組合夾具上，而組合夾具又被安裝在托盤上，因而托盤是工件和夾具的承載體。當(dāng)工件在機(jī)床上加工時，托盤成為機(jī)床工作臺并支撐工件；運(yùn)輸時,托盤又承載著工件和夾具在機(jī)床之間進(jìn)行傳送。托盤的上表面：有便