第7章 生产物流系统设计

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1、机械制造装备设计机械制造装备设计第第7 7章章 生产物流系统设计生产物流系统设计27.17.27.3 物流系统基础知识物流系统基础知识机床上下料装置的设计机床上下料装置的设计 物料运输装置设计物料运输装置设计 本章分四个小节：本章分四个小节：7.4 自动化仓库设计自动化仓库设计3 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识 物流系统的意义物流系统的意义 物流是指物资实体的物理流动过程。物流的基本任务是完成物资(包括原材料、燃料、动力工具、半成品、零配件、成品等)的储存和运输。 2001年4月，中华人民共和国国家标准物流术语正式颁布，在充分吸收国内外物流研究成果的基础上，物流术语标准将物流定义为：

2、“物品从供应地向接收地的实体流动过程。根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实现有机结合。”4 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识 物流系统的意义物流系统的意义 物流按其业务目的可以分为：供应物流、生产物流、销售物流、回收物流和废弃物流。 根据物流活动的规模和范围，又可分为：社会宏观物流和企业物流。 一般地说将社会物质的包装、储运、调配（如物资调配、港口运输等系统）称为“大物流”，而将工厂布置和物料搬运等企业内活动发展而来的物流系统称为“小物流”。 5 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识 生产物流是指原材料、燃料、外购件投入生产后，经过下料

3、、发料、运送到各加工点和存储点。 一般来说，工件在制造系统的“通过时间”主要由四部分构成：即加工准备时间、加工时间、排队时间和运输时间。 其中，加工时间只占很小一部分，即工件在生产系统中大量无效的通过时间是导致在制品库存增加，从而引起系统效益降低的根本原因之一。 6 物流系统的结构物流系统的结构v 物流系统的水平结构 制造企业的物流系统由三个子系统组成：物料供应系统、生产过程物料搬运系统、成品运送系统。 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识经销商 / 批发商原材料.零部件输入半成品库存原材料半成品库存加 工零件装配整机安装包装.堆放成 品 库 存进货系统搬运系统出货系统生产物流退货物流供应

4、物流其它厂部件厂合作厂供应商销售商销售物流成 品 库 存成 品 出 货零 售 商库存信息7v 物流系统的垂直结构 从物流系统的层次结构来看，生产物流系统的体系结构可以分为决策层、管理层和控制层。决策层是指生产系统的物流规划；管理层是指生产物流调度、库存管理等；控制层指具体的动作管理研究。 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识8 物流系统的组织形式物流系统的组织形式v 制造业生产物流系统布置方式 制造业企业总体布置和各种生产设施、辅助设施的合理配置是企业物流合理化的前提，根据不同的生产要求，生产制造系统的物流布置采用不同的布置方式。 常用的布置方式有：按工艺原则布置、按成组原则布置、按项目布

5、置和按产品原则布置。 （1）按工艺原则布置 按工艺原则布置将将具有相同或类似工艺能力的机床集中在一起，这类布局方式中，机床大多采用通用型的，以适应不同零件的要求。 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识9 （2）按成组原则布置 依据成组技术原理，机床按照成组工艺分组，每一组设备可以用来生产一个零件族的零件。 （3）按产品原则布置 机床按照工艺要求的顺序排列，一个零件的生产过程被分解成若干个工序安排到每台机床上，工件在机床之间的移动通常依靠运输系统，也可通过手工搬运，主要是看生产批量的大小和投资规模，一般适宜于大批大量方式。 按照流水线的柔性来分，可以将其分为三种类型：1）单一产品线；2）成批

6、产品线；3）混合产品线。 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识10 （4）按项目布置 这类布局中，产品位置是固定不动的，所有的装备、材料、人员等都围绕产品进行布局，如飞机生产是采用这种布局，原因是产品太大或太重。这类布置的物料移动少、人员和设备的移动增加。 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识布置类型布置类型工艺原则布置工艺原则布置成组原则布置成组原则布置产品原则布置产品原则布置按项目布置按项目布置物流时间物流时间长长短短短短中中在制品库存量在制品库存量高高低低低低中中产品柔性产品柔性高高中中高高低低高高机器利用率机器利用率中中低低中中高高高高中中加工对象路径加工对象路径不固定不固定固

7、定固定固定固定无路径无路径单位产品成本单位产品成本高高较低较低低低高高设备投资规模设备投资规模小小中中大大11v 精益生产方式物流系统布置 （1）U型布置的加工生产线 按照零部件工艺的要求，将所需要的机器设备串连在一起，布置成U型生产单元，并在此基础上，将几个U型生产单元结合在一起，连接成一个整合的生产线。 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识12 （2）总装配线布置 对于整个工厂物流布局而言，总装配生产线与其他部装生产线、零部件加工在布局上呈“河流水系”状分布。 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识13 生产物流的特点生产物流的特点 （1）生产物流是生产工艺的一个组成部分。 （2）生

8、产物流有非常强的“成本中心”的作用。 （3）生产物流是专业化很强的“定制”物流。 （4）生产物流是小规模的精益物流。 7.1 物流系统基础知识物流系统基础知识14 机床上下料装置是将待加工工件送到机床上的加工位置和将已加工工件从加工位置取下的自动或半自动机械装置，又称工件自动装卸装置。 机床上下料装置类型机床上下料装置类型 根据毛坯形式的不同，上下料装置一般可分为三种类型：（1）带状料上料装置（2）棒状料上料装置（3）单件毛坯上料装置 按照毛坯形状、大小及其工作特点的不向，上料装置又可分为料仓式、料斗式以及机械手上料等不同类型。 7.2 机床上下料装置的设计机床上下料装置的设计15 7.2 机

9、床上下料装置的设计机床上下料装置的设计 料仓式上料装置料仓式上料装置 当工件毛坯的尺寸较大，而且形状复杂难以自动定向时，可采用料仓式上料装置。这时需工人或专门的定向装置不断地将单件毛坯以一定方位装入料仓，然后再由料仓送料机构自动地将单件毛坯从料仓取出送到机床上。 料仓式上料装置主要应用于大批量生产，所运送的毛坯可以是锻件、铸件或由棒料加工成的毛坯件及半成品。 料仓式上料装置主要由料仓、上料器、隔料器、分路器和合路器组成。16v 料仓 料仓的作用是储存毛坯，由于工件的传送方式的不同，可分为靠工件自重送料和用外力强制送料的料仓。 （1）靠工件自重送料的料仓 这类料仓不需要动力装置，结构简单紧凑，但

10、送料速度不能调节，不能向上送料，送料距离较短。它分为槽式、斗式和管式料仓三种。 1）槽式料仓的基本类型： 按工件运动特性可分为滑动式和滚动式；按料仓形状可分为直线型和曲线型；按料仓结构又可分为开式或闭式。 7.2 机床上下料装置的设计机床上下料装置的设计17 2）斗式料仓 槽式料仓的一个缺点是储料数量有限，而斗式料仓占地较小，储料较多，因此得到广泛应用。工件在斗式料仓中整齐排列堆积时，常常会在内部互相挤住而形成“拱桥”，使得工件被卡住不能下落。为了保证上料装置能够连续地正常工作，常在这种料仓中设置搅动器，用以破坏“拱挢”。 7.2 机床上下料装置的设计机床上下料装置的设计(a) 杠杆式杠杆式

11、(b) 凸轮式凸轮式 (c) 电磁振动式电磁振动式 (d) 棘齿式棘齿式1-消除器消除器; 2-料仓料仓; 3-工件工件18 3）管式料仓 管式料仓有柔性和刚性之分，柔性管式料仓用弹簧钢丝绕成，可以弯曲变形，用于连接有相对运动的部件。根据需要，管式料仓可以设置成直立管式，也可以设置成弯管型式。 在设计或选用管子时，应使料管内径大于工件外径的1/101/17，弯曲管道的最小曲率半径要保证不卡住工件。此外，直径较大的管式料他，可在管壁开观察槽，以观察工件下落情况，及时排除卡住、挤塞等故障。 7.2 机床上下料装置的设计机床上下料装置的设计19 （2）用外力强制送料的料仓 这类料仓的送料速度可以根据