機械制造裝備設計習題答案關慧貞

第七章習題與思考題答案7-1什么是機械加工生產(chǎn)線？它的主要組成類型及特點有哪些？答：機械加工生產(chǎn)線：在機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，對于一些加工工序較多的工件，為保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本，往往把加工裝備按照一定的順序依次排列，并用一些輸送裝置與輔助裝置將他們連接成一個整體，使之能夠完成工件的指定加工過程的生產(chǎn)作業(yè)線。機械加工生產(chǎn)線由加工裝備、工藝裝備、傳送裝備、輔助裝備和控制系統(tǒng)組成。7-2影響機械生產(chǎn)線工藝和結(jié)構(gòu)方案的主要因素是什么？答：影響機械生產(chǎn)線工藝和結(jié)構(gòu)方案的主要因素：1）工件幾何形狀及外形尺寸；2）工件的工藝及精度要求；3）工件材料；4）要求生產(chǎn)率；5）車間平面布置；6）裝料高度。7-3簡述機械加工生產(chǎn)線的設計內(nèi)容和流程？答：機械加工生產(chǎn)線的設計一般可分為準備工作階段、總體方案設計階段和結(jié)構(gòu)設計階段。主要流程如下：1）制定生產(chǎn)線工藝方案，繪制工序圖和加工示意圖；2）擬定全線的自動化控制方案；3）確定生產(chǎn)線的總體布局，繪制生產(chǎn)線的總聯(lián)系尺寸圖；4）繪制生產(chǎn)線的工作循環(huán)周期表；5）生產(chǎn)線通用加工裝備的選型和專用機床、組合機床的設計；6）生產(chǎn)線輸送裝置、輔助裝置的選型及設計；7）液壓、電氣等控制系統(tǒng)的設計；8）編制生產(chǎn)線的使用說明書及維修注意事項等。7-4在擬定自動線工藝方案時應著重考慮哪些方面的問題？如何解決這些問題？答：（1）工件工藝基準選擇:a、盡可能在生產(chǎn)線上采用統(tǒng)一的定位面，以利于保證加工精度，簡化生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)；b、盡可能采用已加工面作為定位基準；c、箱體類工件應盡可能采用“一面兩銷”定位方式，便于實現(xiàn)自動化，也容易做到全線采用統(tǒng)一的定位基面；d、定位基準應有利于實現(xiàn)多面加工，減少工件在生產(chǎn)線上的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，減少輔助設備數(shù)量，簡化生產(chǎn)線構(gòu)；e、在較長的生產(chǎn)線上加工材料較軟的工件時，其定位銷孔因多次定位將嚴重磨損，為了保證精度，可采用兩套定位孔，一套用于粗加工，另一套用于精加工；或采用較深的定位孔，粗加工用定位孔的一半深度，精加工用定位孔的全部深度；f、定位基準應使夾壓位置及夾緊簡單可靠。（2）工件輸送基準的選擇:a、形狀規(guī)則箱體類工件通常采用直接輸送方式，必要時可增加工藝凸臺；b、小型回轉(zhuǎn)類工件一般采取滾動或滑動輸送方式；c、盤、環(huán)類工件以端面作為輸送基準，采用板式輸送裝置輸送；d、對于一些外形不規(guī)則的工件，由于沒有合適的輸送基準，采用隨行夾具或托盤輸送。（3）生產(chǎn)線工藝流程的擬定:a、確定各表面的加工方法；b、劃分加工階段；c、確定工序集中和分散程度；d、安排工序順序。（4）選擇合理的切削用量:a、生產(chǎn)線刀具壽命的選擇原則；b、對加工時間較長、影響生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的工序，應盡量采用較大的切削用量以縮短加工時間；c、同一個的刀架或主軸箱上的刀具，確定合理的切削速度和每轉(zhuǎn)進給量使得各刀具具有大致相同的壽命；d、選擇復合刀具的切削用量時，應考慮到復合刀具各個部分的強度、壽命及工作要求。7-5簡述生產(chǎn)節(jié)拍平衡和生產(chǎn)線分段的意義及相應的措施。答：生產(chǎn)節(jié)拍平衡的意義：對生產(chǎn)的全部工序進行平均化，調(diào)整各作業(yè)負荷，以使個作業(yè)時間盡可能相近，通過平衡生產(chǎn)線，可以提高操作者及設備工裝的工作效率；減少單間產(chǎn)品的工時消耗，降低成本；減少工序的在制品，真正實現(xiàn)有序流動；可以在平衡的生產(chǎn)線基礎上實現(xiàn)單元生成，提高生產(chǎn)應變能力，應對市場變化。生產(chǎn)節(jié)拍平衡的措施:1）評估優(yōu)化限制性工序，改善作業(yè)；2）作業(yè)轉(zhuǎn)移、分解與合并；3）采用新的工藝方法，提高工序節(jié)拍；4）增加順序加工工位；5）實現(xiàn)多件并行加工，提高單件的工序節(jié)拍；6）在同一工位上增加同時加工工件的數(shù)目。生產(chǎn)線分段的意義：平衡生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，縮短限制性工序的工時;使得各工段在相鄰工段停產(chǎn)的情況下還能獨立運行一段時間，提高生產(chǎn)線的設備利用率；減少工件熱變形和內(nèi)應力對后續(xù)工序的影響。生產(chǎn)線分段措施:1）采用轉(zhuǎn)位或翻轉(zhuǎn)裝置，分段獨立傳送；2）對限制性工序單獨組成工段；3）對工位數(shù)多生產(chǎn)線進行分段，并在相鄰段之間設立儲料庫;4）對加工精度要求較高工件，在粗加工后下線，在儲料庫內(nèi)存放一定的時間。7-6提高生產(chǎn)線可靠性的主要手段有哪些？答：提高生產(chǎn)線可靠性的主要手段：1）采用高可靠性的元器件；2）提高尋找故障和排除故障的速度；3）重要的和加工精度要求高的工位采用并聯(lián)排列，易于出故障的電路和電氣元器件采用并聯(lián)連接，還有采用容錯技術和自診斷技術相結(jié)合，自動查找故障并自動轉(zhuǎn)換至并聯(lián)元器件和電路上運行，也可由人工轉(zhuǎn)換至并聯(lián)的工位繼續(xù)運行，這樣都將大大節(jié)省故障停機時間；4）把生產(chǎn)線分成若干段，采用柔性連接，則每段組成的元器件數(shù)將大量減少，可提高生產(chǎn)線的可靠性；5）加強管理，克服由于技術工作和組織管理不完善所造成的生產(chǎn)線停機時間。7-7簡述組合機床的組成類型、特點及配置形式？答：組合機床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件為基礎，配以少量按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具而組成的一種高效專用機床。通用部件是組成組合機床的基礎，用來實現(xiàn)機床切削和進給運動的通用部件為動力部件。用以安裝動力部件的通用部件為支承部件。組合機床具有如下特點:1）主要用于棱體類零件和雜件的孔面加工；2）生產(chǎn)效率高；3）加工精度穩(wěn)定；4）研制周期短，便于設計、制造和使用維護，成本低；5）自動化程度高，勞動強度低；6）配置靈活。大型組合機床的配置形式:（1）具有固定式夾具的單工位組合機床的配置形式有以下幾種：1）臥式組合機床（動力箱水平安裝）；2）立式組合機床（動力箱垂直安裝）；3）傾斜式組合機床（動力箱傾斜安裝）；4）復合式組合機床（動力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。（2）具有移動式夾具的（多工位）組合機床的配置形式有以下幾種：1）具有移動工作臺的機床；2）具有回轉(zhuǎn)工作臺的機床；3）鼓輪式機床；4）中央立柱式機床。（3）磚塔主軸式組合機床的配置形式有以下幾種：1）轉(zhuǎn)塔式主軸箱只實現(xiàn)切削運動，被加工零件安裝在滑臺上，由滑臺實現(xiàn)進給運動；2）磚塔式主軸箱安裝在滑臺上，轉(zhuǎn)塔式主軸箱既能實現(xiàn)切削主運動又實現(xiàn)進給運動。小型組合機床的配置形式：單工位配置形式、多工位配置形式。7-8組合機床總體設計的內(nèi)容有哪些？答：組合機床總體設計主要是繪制“三圖一卡”，就是針對具體的零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床總聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。7-9簡述機械加工生產(chǎn)線的總體布局形式及特點。答：機械加工生產(chǎn)線的總體布局形式由生產(chǎn)類型、工件結(jié)構(gòu)形式、工件傳送方式、車間條件、工藝過程和生產(chǎn)綱領等因素決定。布局形式主要有：1）直接傳送方式：這種輸送方式是工件由輸送裝置直接輸送，依次輸送到各工位，輸送基面就是工件的某一表面。2）帶隨行夾具方式：帶隨行夾具方式生產(chǎn)線中，一類方式是將工件安裝在隨行夾具上，輸送線將隨行夾具依次輸送到各工位。另一類方式是由中央立柱帶隨行夾具，這種方式適用于同時實現(xiàn)工件兩個側(cè)面及頂面加工的場合，在裝卸工位裝上工件后，隨行夾具帶著工件繞生產(chǎn)線一周便可完成工件三個面的加工3）懸掛傳送方式：主要適用外形復雜及沒有合適傳送基準的工件及軸類零件，結(jié)構(gòu)簡單，適用于生產(chǎn)節(jié)拍較長的生產(chǎn)線，只適用于尺寸較小、形狀較復雜的工件。4）生產(chǎn)線的連接方式：（1）剛性連接其特點是生產(chǎn)線中沒有儲料裝置，工件輸送有嚴格的節(jié)奏性，如某一工位出現(xiàn)故障，將影響到全線；（2）柔性連接生產(chǎn)線中設有儲料裝置，當某臺設備因故停歇時，其余各臺機床仍可繼續(xù)工作一段時間，在這段時間故障可進行故障排除，避免全線停產(chǎn)。7-10簡述柔性制造系統(tǒng)的概念、組成及類型。答：柔性制造系統(tǒng)（FMS）是一個以網(wǎng)絡為基礎、面向車間的開放式集成制造系統(tǒng)，是實現(xiàn)CIMS的基礎。組成：1）加工子系統(tǒng)2）物流子系統(tǒng)3）控制子系統(tǒng)類型：柔性制造裝置（FMU）、柔性加工單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、柔性生產(chǎn)線（FML）7-11柔性制造系統(tǒng)的規(guī)劃內(nèi)容、目標是什么？答：柔性制造系統(tǒng)規(guī)劃的內(nèi)容：物料流、加工工位、控制系統(tǒng)、組織管理。物料流包括傳送方式及布置、時間特性；加工工位包括機床選擇、利用率；控制系統(tǒng)包括計算機選擇、控制軟件；組織管理包括人員培訓、數(shù)據(jù)采集與處理。柔性制造系統(tǒng)的目標：以最少的投資來實現(xiàn)高生產(chǎn)率的多品種加工和降低制造成本。7-12柔性制造系統(tǒng)對機床的配置要求是什么？答：柔性制造系統(tǒng)對機床的配置要求：兼顧對生產(chǎn)率和柔性的要求，也要考慮系統(tǒng)的可靠性和機床的負荷率。7-13FMS各獨立工位及其配置原則是什么？答：（1）機械加工工位：機械加工工位是指對工件進行切削加工（或其他形式的機械加工）的地點，泛指機床，一條FMS中機床的數(shù)量應根據(jù)各類被加工零件的生產(chǎn)綱領及工序時間來確定。（2）裝卸工位：裝卸工位是指在托盤上裝卸夾具和工件的地點，它是工件進入、退出FMS的界面。裝卸工位的數(shù)目取決于FMS的規(guī)模及工件進入和退出系統(tǒng)的頻率；一條FMS可設置一個或多個裝卸工位，裝卸工作臺至地面的高度應便于操作者在托盤上裝卸夾具及工件；操作人員在裝卸工件或夾具時，為了防止托盤被自動引導小車取走而造成危險，一般在它們之間設置自動開啟式防護閘門或其他安全防護裝置。（3）檢查工位：檢查工位是指對完工或部分完工的工件進行測量或檢驗的地點。在FMS中，檢測系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)一起往往作為單元層之下的獨立工作站層而存在，以便于FMS采用模塊化的方式設計與制造。（4）清洗工位：清洗工位是指對托盤（含夾具及工件）進行自動沖洗和清除滯留在其上的切屑的工位。對于設置在線監(jiān)測工位的FMS，往往亦設置清洗工位。當FMS中的機床本身具備沖洗切屑的功能時，可不單獨設置清洗工位。7-14FMS總體平面布局的原則和形式是什么？答：幽：a、有利于提高加工精度；b、排屑方便，便于盛切屑小車推出系統(tǒng)或設置排屑自動輸送溝；c、