Автоматические поточные линии

 

Стремление технологов и организаторов производства осуществить производственный процесс без применения ручного труда привело к созданию автоматических поточных линий.

Автоматическая поточная линия — это система согласованно рабо­тающих и автоматически управляемых машин - орудий, транспортных и контрольных устройств, выполняющих в определенной последова­тельности операции по обработке, контролю и перемещению предме­тов (деталей) с операции на операцию вплоть до окончания обработки без участия рабочего.

В зависимости от характера обрабатываемых предметов, масштабов и длительности их выпуска автоматические линии можно подразделить на линии, предназначенные для выполнения:

1) части производственного процесса по обработке детали (изделия)
в пределах одной технологической стадии;

2) производственного процесса в целом по стадии;

3) процессов всех технологических стадий изготовления изделия от
заготовки до сборки.

В первом случае автоматические линии выполня­ют наиболее простые, но трудоемкие операции, которые поддаются расчленению на более простые, что позволяет использовать специаль­ные станки для выполнения каждой из них. Другие же, более сложные, операции выполняются на обычной линии с применением специаль­ного или универсального оборудования.

Линии второго типа предназначены для полного изготовления срав­нительно несложных стандартных деталей, выпускаемых в огромных количествах в течение многих лет, например втулок (роликов) цепей.

В третьем случае в общий автоматизированный поток объединяется ряд взаимосвязанных линий, образуя при этом автоматизированный цех или завод.

Примером такого автоматизированного предприятия яв­ляется цех карданных подшипников Московского подшипникового за­вода, рассчитанного на выпуск карданных подшипников в количестве 30 млн штук в год.

В машиностроении наибольшее распространение получили автома­тические станочные линии для механической обработки деталей в массо­вых количествах. Такие линии применяются для обработки конкретных деталей и включают станки и автоматы для выполнения технологиче­ских операций и все необходимые механизмы и устройства (для фикса­ции и зажима, поворота и разворота, загрузки, накопления заделов, удаления стружки), а также приборы для контроля и сортировки дета­лей и аппаратуру для дистанционного управления.

Автоматические станочные линии создаются как из специально скон­струированных и изготовленных станков, так и путем компоновки из серийно изготавливаемого оборудования (станков-автоматов, полуав­томатов, агрегатных станков и др.), оснащенного специальными до­полнительными агрегатами и механизмами, позволяющими работать в автоматическом режиме.

Оборудование линий первого вида изготавливается в единичных эк­земплярах, а потому обходится чрезвычайно дорого, хотя производительность таких линий в 3-4 раза выше, чем ли­ний, скомпонованных из серийного оборудования. По сравнению с неавтоматизированным производством производитель­ность труда на таких линиях возрастает в 8—10 раз, в 1,5-2 раза увели­чивается съем продукции с 1 м² производственной площади, а стоимость обработки детали снижается на 30-45 %.

Автоматические линии, создаваемые на базе серийного оборудова­ния путем его модернизации, агрегатирования, оснащения загрузочными и транспортными устройствами и специальными приспособлениями, дают меньшую экономию текущих затрат. Производительность труда повышается в 2-3 раза, а себестоимость обработки снижается на 10-20 % по сравнению с себестоимостью обработки на отдельных станках. Но зато стоимость такой линии в 3—4 раза меньше стоимости линии, соз­даваемой из специальных станков и агрегатов.

В серийном и крупносерийном производстве специальные автомати­ческие линии эффективны только в том случае, если они проектируются и изготавливаются для обработки группы конструктивно однородных деталей, например однотипных шестерен.

По характеру кинематической взаимосвязи станков и механизмов автоматические линии подразделяются на линии с жесткой, полужест­кой и гибкой связью.

На линиях с жесткой кинематической связью все станки и меха­низмы связываются в жесткую систему единым приводным межопе­рационным транспортом, осуществляющим принудительную передачу всех деталей с операции на операцию. Выход из строя одного станка влечет за собой остановку всей линии.

Линии с полужесткой и гибкой кинематической связью осна­щаются независимым межоперационным транспортом, позволяющим передавать детали с операции на операцию независимо одна от другой. После каждой операции (с гибкой связью) или группы их (с полужест­кой) установлено специальное устройство для накопления межопераци­онного задела (накопитель, бункер, магазин), за счет которого осуще­ствляется непрерывная работа последующих станков при остановке одного или группы их на предыдущей операции.

Линии с полужесткой и гибкой связью значительно дороже линий с жесткой связью, так как требуют больших дополнительных затрат на изготовление накопительных устройств и механизмов, на создание и хра­нение значительных заделов, но вместе с тем они уменьшают или полно­стью исключают потери от простоя из-за остановки отдельных станков, как это имеет место на линиях с жесткой связью.

Весьма эффективным направлением автоматизации массового про­изводства является применение роторных автоматических линий. Ротор представляет собой барабан, на периферии которого на равном расстоянии друг от друга расположены рабочие инструменты (смонтированные в быстросъемных блоках) и ра­бочие органы, сообщающие инструментам необходимые перемещения в процессе вращения ротора. В секторе I (питания) инстру­мент получает заготовку, в секторе II (рабочем) — совершает все дви­жения по обработке детали по заданным операциям, в секторе III (выдачи) обработанная деталь освобождается и удаляется либо переме­щается на транспортный ротор для передачи на следующий рабочий ротор для дальнейшей обработки. Сектор IVявляется нерабочим; в нем производится очистка, смазка, подналадка и смена инструмента. На рис. 5.17 показана схема развертки прессовой операции на простейшем рабочем роторе. В основу конструкции роторных автоматов положен принцип идеального потока, в котором инструмент движется вместе с деталью и обрабатывает ее при перемещении.

Длительность полного цикла обработки заготовки T_полн определяет­ся длиной пути обработки L _{п о} . от места загрузки заготовки до места вы­дачи детали с той же скоростью v _гр

(мин) (5.4)

 

Использование роторных линий обеспечивает сокращение длительно­сти цикла обработки по сравнению с отдельными автоматами нероторного типа в 10—15 раз, уменьшение межоперационного задела в 20-25 раз, увеличение производительности труда в 10-15 раз, намного снижает себестоимость обработки и потребность в производственных площадях.

Например, роторная линия по сборке клапанов аэрозольных упаковок при работе в две смены обеспечивает производительность 185 млн шт. в год. На такой линии заняты лишь четыре человека (по два в смену), тогда как при ручной сборке необходимо занять не менее 400 человек.

Оценивая эффективность и перспективы использования автомати­ческих линий, следует отметить, что линии, созданные из специальных необратимых элементов (станков, механизмов), крайне дороги, негиб­ки и экономически оправдываются лишь в случае их интенсивного ис­пользования в течение многих лет при изготовлении или обработке одних и тех же изделий (деталей) при огромных программах выпуска. Но высокие темпы научно-технического прогресса в машиностроении не предоставляют такой возможности.

Выход из этой сложной ситуации видится в следующем:

1) дальнейшее расчленение операций и изготовление собственными силами предприятий простейшего автоматизированного оборудования для их выполнения;

2) оснащение высокопроизводительного оборудования легко и бы­стро («в одно касание») заменяемой специальной оснасткой, что по­зволяет на одном и том же оборудовании обрабатывать различные детали небольшими партиями;

3) применение многооперационного оборудования, позволяющего выполнять различные операции в любой последовательности, без су­щественных затрат на переналадку.

Первые два направления широко и эффективно используются в мас­совом производстве, а третье направление в сочетании с использованием ЭВМ для управления станками явилось основой для создания нового вида техники, технологии и организации производства — гибких авто­матизированных производственных систем.