设备时序图的绘制方法

机械工程文萃 08-09 613

前言：

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在方案说明书中常用C/T来作为设备性能参数，说明设备的生产能力。C/T是指设备完成一个完整动作周期所需要的时间，设备的理论C/T是通过时序图的分析得到的。（不是简单的把机构各个动作完成的时间简单相加。）

基本概念

（1）时序：时序包含设备各机构动作名称及动作顺序、起止时间。

（2）时序图：用来描述设备的动作过程包括动作顺序和动作周期的图表。时序图分析是机械设计非常重要且常用基本技术，既是分析设备C/T的重要方法也是程序控制软件编写的主要依据。客户关注设备产能时，一般会问到依据是什么，时序图就是设备理论产能的依据，所以在方案说明书中一般都要有时序图分析这一项。

时序图的画法并没有统一的标准，有多种画法，常用的有坐标法和表格法。

时序图的画法 - 坐标法：

图形由横轴和纵轴组成。

横轴为时间，单位是秒。一般按最短的动作时间周期进行分格，假设最短动作时间周期在0.2秒左右，将横轴划分为0.2秒/格。

纵轴一般为动作名称。要求动作分解细化且完整，同一动作只出现一次；动作名称的排序，以机构实际动作的先后自下往上排列，紧密关联的动作名称连续排列。

时序图区采用类似高低电平的表示方式，上横线表示运动状态，下横线表示停止状态，横线长短表示间隔时间。可以简单理解为上一动作启动多长时间后下一动作启动。

举例：利用气缸做一个简易的机械手，将物体从A点夹持搬运到B点，A、B两点间的距离为300毫米，Z向行程是30毫米，利用时序图分析其C/T。

时序图绘制步骤

（1）结构示意图

在结构示意图中标注每个运动机构的名称。如图1。

（2）动作分解：

将机构动作进行分解，动作和动作顺序标识出来。便于检查动作有无遗漏、动作顺序是否正确。

如图2，此图可在纸上徒手绘制。

（3）时序图绘制：

坐标法一般采用CAD进行绘制比较方便，图纸空间足够大，时间可以划分得很细和精准。如图3，图中序号可不标出。

（4）从图中可以看出，机械手的C/T为2.4 秒。

也可简化为如下图。

坐标法的其它绘制方法

同样采用坐标法，我们将纵轴动作名称改为机构名称，同一机构名称出现一次，按机构第一次动作的先后自下往上排列，上横线表示动作，下横线表示停止动作及保持之前的机构状态。如图4。

同样从图中可以看出机械手的C/T为2.4 秒。

图3和图4相比较，图3动作比较清晰，有利于控制程序的编写，每一个动作对应电磁阀的一个线圈。缺点是机构动作较多时绘制起来比较复杂。图4看起来比图3简洁不少，每一行代表一个机构的完整的动作周期，比较适合机构多、动作较复杂的设备。两种方法虽然图形有差异，绘制时序图的思路一样。

从单一动作来看，有运动和静止两种状态；从机构位置来看有前进、后退、停止三种状态（也可表述为伸出、缩回、停止；上升、下降、停止等）。

在图4方法的基础上，下横线、上横线分别表示机构状态改变前后，包含改变过程及维持改变后的状态。横线的长短表示状态改变的时间及维持状态的时间。如本例下横线分别表示纵向气缸缩回及缩回状态、夹爪气缸打开及打开状态、横移气缸缩回及缩回状态，上横线表示气缸伸出及伸出状态、夹爪气缸夹紧及夹紧状态、横移气缸伸出及伸出状态。如图5，图中序号可不标出。

此方法绘制时序图可以很容易看出机构处于什么状态，方便写控制程序时了解动作启动时间及保持时间。但动作过程的时间长短不直观，绘制时比较容易出错。

坐标法绘制时序图比较直观，方式多样灵活，可精准绘制。缺点是制作相对比较麻烦，尤其是修改不是很方便，如增减动作或调整时间周期，与之相关连的动作全部要作调整。

时序图的绘制方法 - 表格法：

利用Excel表格来描述设备动作时序的一种方法。列分为动作名称、动作时长、时序图等。与坐标法一样，动作名称需要分解细化完整，同一动作只出现一次。动作名称的排序，以机构实际动作的先后自上往下排列。

动作周期列直接填写完成动作的时间，以秒为单位。时序图部分每列代表最小动作周期，涂色来表示动作及时间长短。

将上例按表格法绘制时序图，如图6。

与坐标法一样，也有对应的两种表示方法，这里省略。

表格法制作起来比较容易，修改起来也比较方便。比较适合在方案阶段快速制作时序图。也比较适合大型项目的时序图绘制，如图7。

通过时序分析可以得到C/T，可以很容易发现动作完成耗时最长的工位，我们称之为瓶颈工位（站）。

要提高设备的产能，重点要缩短瓶颈工位的C/T，可以通过功能分解、组合、增加工位等措施来完成。

功能分解，将在一个工位完成的工序分解到两个或多个工位去完成。

功能组合，调整产品的生产工序，对各工站的时间进行调整分配和时间平衡。