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《自动化创造系统》大作业 作业名称： 轻便自行车车架自动化创造系统设计 姓 名： 学 号： 班 级： 轻便自行车车架自动化创造系统设计 1 需求分析 1.1 自动化创造系统是指在较少的人工直接或者间接干预下，将原材料加 工成零件或者将零件组装成产品，在加工过程中实现管理过程和工艺过程自 动化。本次课程作业的选题是设计中小批量自行车架的自动化生产线，主要是 设计对无缝钢管进行切割、焊接、修整、涂装等工艺在内的自动化创造单元，然 后进行后续的车轮等零件的装配、 调试。 因生产数量为中小批量， 所以选择较为 柔性的创造化系统。因现代自行车呈多样化、人性化发展，所以需要改进生产： (1) 增加生产效率; (2)提高生产质量; (3)走多元化发展路线; (4)将计 算机系统引入，进行智能化生产。 1.2 工厂对可行性论证时具有以下基础： (1) 工厂具有扎实基础 (2) 领导大力支持 (3) 市场需要 2 方案设计 2.1 车架身涂装 车架整体修整 车架焊接成形 无缝钢管 术 切割到所需尺 寸和相贯切割 部份构架弯曲 成形 2.2 零件工艺分析及工艺规程 2.2.1 零件特点 如下图所示： 车架可拆分成 9 个独立构件， 分组分类进行加工， 共有 3 根长直管编号为 1、 2、3 号， 2 根短直管编号为 4、5 号和 4 根弯管为 6 号。 车架示意图 零件原材料：不同直径的无缝钢管 生产纲领：中小批量 2.2.2 工艺内容 加工工艺有：切割、弯曲、焊接、修整、涂装等。 2.3 人机系统分析 由设计指导思想可知， 规划中的自动化创造系统应是一个以人为中心的适度 自动化系统，人的作用主要体现在以下几方面： 1) 装夹零件毛坯几存放在制品是由工人在平面仓库内进行的，还有对 4 物流子系统设计 零件毛坯质量、加工质量进行全面检查。 2) 本系统毛坯入线，工序与工序之间的重新调整，成品出线，均由人 工介入，需要配置好人机接口，生产调度也应考虑合理安排工人的劳动强度 和劳动量。 3) 对零件精度的检测，仅在加工单元只配置较简单的检测装置进行在 线测量，精确的检测主要靠人工离线进行。 4) 其它如切屑的清除与回收、 工件清洗等等也都采用人工干预的方法。 由于在自动化创造系统中融入了人的力量， 使系统的可靠性增强， 降低了资 金的投入，提高了系统的经济效益。 3 主要创造单元和创造设备 1) 切割单元 本单元的主要任务是将无缝钢管按要求切断成不同的尺寸， 并将部份管件进 行相贯线的切割，为下一个创造单元焊接做准备。 需要设备:普通数控切割机 3 台，等离子切割机 1 台 2)弯曲单元 本单元是和切割相贯线同时进行的，同样也是为下一步焊接做准备。 需要设备：数控弯管机 1 台 3)焊接单元 需要设备：焊接机器人 4)修整单元 本单元是采取的人工修整，故不需要专用设备。 5)涂装单元 涂装线工艺流程分为：前处理、喷粉涂装、加热固化。大批量之流水作业， 普通采取低温烘干，采用烘箱或者烘道。 需要设备：自动喷粉装置，烘干装置 缓 冲 存储 存储 物料系 统 物 流 系 统 自动化创造系统的物料包括工件 (含工件毛坯、 在制品和成品)、托盘、 夹具、 刀具和其他物品 (如切屑等)，物料运贮的管理包含物料的搬运、缓冲存储和 存储。 本创造系统中用到的搬运设备有传送带、 悬挂式输送链、 机械手等， 具体详 见系统布局图。 5 检测子系统设计 自动化创造系统的检测系统从功能角度可分为系统运行状态检测监控和加 工过程的检测监控。 运行状态检测监控功能主要是检测与采集自动化创造系统各基本组成部份 与系统运行状态的有关信息， 把这些信息处理后， 传送给监控计算机， 对异常情 况做出相应处理，保证系统的正常运行。 加工过程检测与功能主要是对零件加工精度的检测和加工过程中刀具的磨 损和破损的检测与监控。 所需设备：三坐标测量机，传感器，监控计算机 6 自动化控制系统设计 自动化创造系统的控制系统普通是递进控制结构， 各控制层次之间及与上级 控制系统之间存在着大量的信息交换。 单元 单元控制器 物流工作站 等离 子数 控切 割机 检测 工作 站 普通 数控 切割 机 焊机 机器 人 传送 带控 制器 输送 链控 制器 自动 喷涂 装置 自动 烘干 装置 数控 弯管 机 加工工作站 I/O 1 7 效益分析 该系统可实现车间——单元——工作站——设备生产计划的逐级分解、下达 和计划执行情况的逐级数据采集统计和反馈。能自动生成合理可行的生产作业计 划，减少了停工待料现象，使物料、工装到位准确率有极大提高。生产效率大为 提高，零件生产周期显著缩短，减少了车间在制品；稳定提高了产品质量。 参考文