Автоматических линий

 

В условиях крупносерийного и массового производства основной формой автоматизации производственного процесса является внедрение автоматических поточных линий. Такие линии представляют собой комплекс автоматически управляемых технологических агрегатов, транспортных устройств и контрольно-измерительного оборудования, согласованно работающих и изготавливающих продукцию по единому ритму. Роль рабочего на автоматической линии сводится лишь к общему наблюдению за ее рабо­той, наладке и подналадке отдельных механизмов, а иногда - к подаче заготовки на первую операцию и снятию гото­вого изделия на последней операции. Это позволяет рабочему одновременно управлять значительным числом машин и механизмов.

В зависимости от характера обрабатываемых предметов труда, объемов и длительности их выпуска, принято выделять следующие типы автоматических линий:

1. линии, предназначенные для выполнения части производственного процесса по изготовлению изделий в пределах одной технологической стадии;

2. линии, предназначенные для выполнения всего производственного процесса в целом в пределах одной технологической стадии;

3. линии, обеспечивающие выполнение всех технологических стадий изготовления изделия от заготовки до окончательной сборки.

Линии первого типа являются лишь частью общей поточной линии по изготовлению того или иного изделия. Они выполняют наиболее простые, но, вместе с тем, трудоемкие операции, поддающиеся разделению на отдельные технологические переходы, что позволяет использовать для их реализации специальные технологические агрегаты. Другие же, более сложные операции для изготавливаемых изделий выполняются на обычных рабочих местах общей поточной линии с применением специального или универсального оборудования. Примером линий данного типа могут служить линии по производству сложных шестерен, на которых все операции токарной обработки выполняются на локальной автоматической линии, а остальные операции – на отдельных станках.

Линии второго типа предназначены для полного изготовления относительно несложных стандартных деталей, выпускаемых в больших количествах и предназначенных для последующего укомплектования более сложных стандартных изделий. Примером линий данного типа являются линии по изготовлению роликов для приводных цепей, линии по изготовлению пружин и т.д.

В третьем случае в общий автоматизированный поток объединяется ряд взаимосвязанных линий, образуя при этом комплексно-автоматизированный цех или завод. Примером таких сложных автоматических линий являются линии по изготовлению подшипников.

В зависимости от характера кинематической связи между технологическими агрегатами, автоматические линии принято подразделять на линии с жесткой, полужесткой и гибкой связью (рис. 8.2.1).

На линиях с жесткой кинематической связью все станки и механизмы связываются в жесткую систему единым межоперационным транспортом, осуществляющим в соответствии с заданным ритмом одновременную принудительную передачу всех деталей с операции на операцию. Линии данного типа являются наименее дорогостоящими, однако имеют ряд существенных недостатков, основными из которых являются минимальная степень гибкости, необходимость равенства или кратности штучного времени выполнения всех операций линии и необходимость остановки всей линии в случае поломки любого из станков.

Линии с полужесткой и гибкой кинематической связью оснащаются независимым межоперационным транспортом, позволяющим передавать детали с операции на операцию независимо одна от другой. На таких линиях после каждой операции (гибкая связь) или их группы (полужесткая связь) устанавливаются специальные устройства для накопления межоперационного задела (т.е. частично обработанных деталей), за счет которого обеспечивается непрерывная работа станков на последующих операциях при временной остановке одного или нескольких из них на предыдущих операциях. Линии данных типов являются более дорогостоящими по отношению к линиям с жесткой связью, поскольку, во-первых, требуют дополнительных затрат на создание и обслуживание накопительных устройств и механизмов, а во-вторых, - вызывают дополнительные расходы, связанные с формированием и хранением межоперационных заделов. Вместе с тем, такие линии исключают потери от простоев из-за остановки отдельных технологических агрегатов и, что более важно, - имеют существенно большую гибкость, позволяющую относительно быстро изменять номенклатуру изготавливаемых на них изделий и оперативно менять технологические режимы выполнения отдельных операций.

 

Рис. 8.2.1. Основные кинематические схемы автоматических линий

 

Основными параметрами, характеризующими эффективность работы автоматических линий, являются показатели производительности, основными из которых являются:

· технологическая производительность

· цикловая производительность

· потенциальная производительность

· фактическая производительность

Расчет всех показателей производительности выполняется для наиболее трудоемких операций технологического процесса.

Технологическая производительность автоматической линии характеризует возможное число ее полных рабочих ходов в единицу времени и определяется по формуле:

 

;

(8.2.1)

где t_м – машинное время непосредственной обработки детали, т.е. время рабочих ходов станков линии или т.н. основное время (t_о), мин.

 

Цикловая производительность автоматической линии характеризует возможное число полных рабочих циклов технологического агрегата в единицу времени, т.е. учитывает помимо машинного времени также и время выполнения вспомогательных операций (время установки и закрепления заготовок на станке, время снятия изделия со станка, время холостых движений рабочих инструментов и т.д.):

 

;

(8.2.2)

 

где Т_ц – продолжительность одного рабочего цикла линии, мин.

t_в – время выполнения вспомогательных операций при обработке одной детали, мин.

 

Показатели технологической и цикловой производительности являются эталонными значениями, поскольку рассчитываются для таких условий производства, при которых линия работает непрерывно. В реальности же периоды непрерывной работы чередуются с простоями линии, которые в зависимости от своей природы делятся на режимные и организационно-технические.

Режимные простои линии являются объективно необходимыми и связаны с ее ремонтом, техническим обслуживанием и выполнением наладочных операций.

Простои же по организационно-техническим причинам являются действительными потерями времени и могут быть связаны с появлением брака на предыдущей стадии производства, неявкой рабочих, обслуживающих линию, перебоями в поставках материалов и т.д.

С учетом простоев двух видов показатель цикловой производительности линии может быть скорректирован, в результате чего могут быть установлены показатели потенциальной и фактической производительности линии:

 

;

(8.2.3)

 

;

(8.2.4)

 

где t^р_пр – удельное время режимных простоев линии, мин.;

t^р_пр – удельное время простоев линии по организационно-техническим причинам, мин.

 

Соотношение различных показателей производительности линии позволяют рассчитать коэффициенты ее технического и общего использования.

 

;

(8.2.5)

 

;

(8.2.6)

 

В современной промышленности широкое распространение получила одна из разновидностей автоматических производственных линий, называемая роторными линиями. Отличительной особенностью линий данного типа является то, что в них обрабатываемые предметы труда вместе с воздействующими на них рабочими инструментами в ходе технологического процесса перемещаются по дугам окружности специальных технических устройств, называемых роторами.

Конструктивно роторные линии состоят из двух основных элементов – транспортных и рабочих роторов. Каждый из таких элементов представляет собой дисковую кинематическую систему, по периметру которой располагаются заготовки изготавливаемых деталей. Транспортные роторы обеспечивают перемещение предметов труда от одного рабочего механизма к другому. Рабочие же роторы обеспечивают непосредственное выполнение технологических операций.

Рабочие роторы, в свою очередь, состоят из двух частей: несущей и исполнительной. Несущая часть служит для фиксации предметов труда в процессе их обработки, а исполнительная часть обеспечивает непосредственное рабочее движение инструментов и оснастки.

Транспортные и рабочие роторы имеют общий привод, обеспечивающий их синхронное вращение через равные промежутки времени, называемые ритмом линии.

Эффективность роторных линий проявляется в сокращении потребности в производственных площадях, росте производительности линии и в увеличении ее гибкости, которая достигается за счет того, что с одной установки на такой линии можно обрабатывать несколько конструктивно схожих видов продукции.

Оценка эффективности роторных линий осуществляется по показателям производительности, расчет которых выполняется с учетом количества изделий, одновременно обрабатываемых за один рабочий цикл:

 

;

(8.2.7)

 

;

(8.2.8)

 

;

(8.2.9)

 

;

(8.2.10)

 

Роторные линии чаще всего используются на операциях узловой сборки, упаковки, расфасовки продукции и т.д.