什么是刚性自动化

刚性自动化是在机械化的基础上形成的，这种自动化的控制系统主要是靠凸轮．挡块．分配轴．弹簧等机构来实现的。它包括各种自动化机床(如单轴纵切自动车床、单轴转塔自动车床、多轴自动车床等)、自动生产线(刚性制造系统)等。

刚性自动化的特点

刚性自动化的特点是：能显著提高劳动生产效率，改善劳动条件，产品质量稳定可靠，大量生产条件下降低了产品的成本。但是刚性自动化的过程控制主要靠硬件，不能轻易变更，只能用于固定产品的大量生产，而对于品种多、批量小的零件生产是不适用的。

刚性自动化的内容

刚性自动化，产生于20世纪20年代，在机械化的基础上形成的。这种自动化的控制系统主要靠凸轮、挡块、分配轴、弹簧等机构来实现的。包括各种自动及半自动机床、组合机床、机械手、自动生产线等。其优点是能够显著提高生产率，减小工人的劳动强度，节省劳动力，保证制造质量，降低生产成本，适于大批量生产。但是，刚性自动化的控制程序不能轻易变更，只适用于固定产品的大量生产，不适于多品种、小批量生产的自动化。

(一)自动机床

自动机床不仅而能够自动完成工作循环，并能自动重复，包括自动完成上下料工作。具有自动工作循环，但一个工件自动加工完成以后，需要人工装卸工件，即不能重复工作循环的机床，成为半自动机床。大多数自动和半自动机床采用机械凸轮、挡块控制的自动控制系统，这种系统一般为开环时间控制系统。投资少，工作稳定可靠，使用寿命长，但调整工作量大，加工质量较差，工人的劳动强度也大。

(二)组合机床

组合机床是由按系列化、标准化原则设计的通用部件和按被加工工件的形状、工艺要求而设计的专用部件所组合而成的高效专用机床。组合机床是结合了通用机床和专用机床的特点，以通用部件为基础，配以少量按加工特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具组成的机床。组合机床既具有专用机床生产效率高，结构简单的特点，又具有通用机床的适用性强，能适应加工对象变化的特点。当加工对象变化时，组合机床可部分或全部改装，但它的通用部件可重新使用或配换，再按零件加工要求设计制造少量专用部件，又组成一台具有新的功能的组合机床。

(三)自动生产线加工

自动生产线加工方式广泛采用专用自动机床、组合机床和运输工件的装置，并组成生产线。生产线要有严格的生产节拍，即根据年产量计算出来的每一台产品所允许的生产时间，还应有重要工序的自动监控、故障停机报警等装置，生产率很高。与自动机床相比，它的结构复杂，完成的加工工序多，所以生产率也很高，是少品种、大批量生产必不可少的加工装备，适用于大批量生产类型。刚性自动线可以有效缩短生产周期，取消半成品的中间库存，缩短物料流程，减少生产面积，改善劳动条件，便于管理等优点。主要缺点是投资大，系统调整周期长，更换产品不方便。

1．自动生产线的组成

自动生产线简称自动线，它由若干台组合机床、工件传输系统和控制系统等所组成，具有严格的加工顺序和生产节拍，是一种专用的零件自动生产线，即刚性自动生产线，如图1所示。
为了使工件在自动生产线上能进行多面加工，一方面采用多面组合机床，如双面卧式组合机床、三面卧式组合机床、立卧三面组合机床(一立两卧)，以及带一定角度的斜台组合机床等；另一方面在机床之间配置转台和鼓轮，转台使工件绕垂直轴转位，鼓轮使工件绕水平轴转位，图2中，7为平斜双面卧式组合机床，8为双面卧式组合机床，9为转台，3为鼓轮。

通常，自动线的物流传输大多采用液压传动，从传动来说还是比较方便的。

2．自动生产线的设计要点

1)生产节拍

自动生产线有严格的节拍，它是自动生产线设计的主要依据之一，要根据产品的生产纲领来计算自动生产线的生产节拍，必须按节拍来拟订零件的工艺过程，安排工序、工位、工步和走刀，加工过程中，工序时间过短或过长(超过节拍)就意味着整个自动生产线的不平衡，会严重影响生产率，需要改进。

2)全线分段

自动生产线在工作时，如果某一环节出现故障就会影响全线的正常工作，自动线会被迫停工。因此对于一些容易出故障的关键设备，可在其旁设置储料装置，存储一定数量的合格工序间工件，以便当该设备出现问题时能维持一定时间的正常生产运行，在这段时间内进行故障排除。对于比较长的自动线，在设计时，按工艺可将其分成若干段，每段设备数不等，大约6台～10台左右，每段之间配置储料装置，便于分段维修，以免因故障造成全线停工而带来的重大损失。

3)定位和安装

在自动生产线上加工时，多采用单一基准原则，工件在机床夹具上直接进行定位夹紧。若工件不能用单一基准，则可将工件安装在随行夹具(又称托盘或托板)上，工件连同随行夹具一起在自动线上传输，由随行夹具在机床上进行单一基准的定位夹紧，这样使得全线的传输装置结构简单。但要制造若干套随行夹具。

4)结构布局形式

自动生产线的结构布局形式应考虑零件工艺过程、机床数量、厂房面积大小和形状等因素，有直线形、折线形、框形和环形等；机床既可排列在线的一边，即单面排列，也可排列在线的二边，即双面排列。

3．自动生产线的应用

早在20世纪30年代的汽车工业，由于是大量生产，在生产中大量使用了零件生产流水线的形式，逐渐形成自动生产线的形式，以后在拖拉机、轴承等制造业中应用十分广泛。我国在1957年建成的第一汽车制造厂的发动机车间，有了第一条汽缸加工自动生产线，到了60年代中期，我国自行建设的第二汽车制造厂中就有了一百多条自动生产线。

由于自动生产线仅适用于大批量生产，从而限制了其应用范围，但直至现在，在大批量生产中，自动生产线仍是主要的有效的生产形式之一。