Организация и планирование машиностроительного производства

а) неразрывная цепь автоматически действующих производствен­ ных и вспомогательных устройств с непосредственной жесткой переда­ чей полуфабрикатов из одной позиции обработки в другую;

б) система гибко связанных отдельных звеньев, где каждое из звень­ ев представляет собой совершенно независимую машину, а каждая гиб­ кая связь между такими звеньями представляет собой агрегат в виде при­ емника-накопителя запаса полуфабрикатов и автоматического транспор­ тера-перегружателя;

в) система из гибко связанных отрезков цепи, в каждом из которых звенья связаны неразрывно и передача полуфабрикатов из позиции в по­ зицию производится непосредственно, гибкая же связь между отрезками цепи представляет собой приемник-накопитель с автоматически дейст­ вующим транспортером-перегружателем.

Допустимая степень неравенства (скорость расхода задела) усреднен­ ных темпов выпуска определяется периодом времени, через который бун­ кер пополняется некоторым количеством дополнительных полуфабрика­ тов для компенсации исходного задела до момента его возобновления. Это дополнительное количество полуфабрикатов называется компенси­ рующим заделом (ZK), а интервал его пополнения — периодом компен­

где тм, Тб — соответственно меньший и больший усредненный цикл; А — относительная допустимая величина неравенства усредненных тем­ пов выпуска с соседних участков линии (устанавливают на основе экспе­ риментальных и практических данных).

Разделение автоматической линии на участки с установлением между ними промежуточных бункеров позволяет в ряде случаев уменьшить про­ стои линии, однако это мероприятие не всегда эффективно, так как сопро­ вождается усложнением механизмов линии и не обеспечивает достаточ­ ной надежности ее в эксплуатации. Поэтому промежуточные бункеры нельзя рассматривать как главное средство борьбы с простоями линии. Весьма существенное значение в этом отношении имеет устранение са­ мих причин возникновения простоев путем совершенствования конст­ рукции оборудования и повышения его эксплуатационной надежности, правильного ухода за механизмами, профилактического ремонта и т.д.

Линии со сквозной транспортировкой просты и надежны в эксплуата­ ции, применяются главным образом для обработки изделий такой конфи­ гурации, которая позволяет поступательно скользить им по полозкам и оставаться неподвижными в процессе обработки. Автоматизация транс­

портировки сводится к проталкиванию изделий по полозкам на один шаг после каждого рабочего цикла станков. Линия состоит из одно- и двусто­ ронних агрегатных станков. Недостатком указанных линий являются зна­ чительные затраты времени на холостые ходы, так как перемещение, за­ жим, обработка и освобождение изделий совершаются последовательно. Следовательно, с точки зрения величины вспомогательного времени ав­ томатические линии со сквозной транспортировкой целесообразны при обработке изделий, требующих больших затрат машинного времени. Ли­ ния обслуживается двумя рабочими, один из которых в начале линии про­ изводит загрузку изделий, второй в конце линии — разгрузку или снятие готовых деталей.

Структура ритма автоматических линий со сквозной транспортиров­ кой изделий такова:

1)установка изделия (^„0;

2)транспортировка изделия на одну позицию вперед (Ц);

3)фиксация и зажим изделия

4)подвод рабочих инструментов (^стрО;

5)машинное время обработки (по главному технологическому про­

ходу) (tuam);

6)отвод рабочих инструментов (tHHCTP2);

7)снятие готовой детали

Таким образом, ритм работы R:

R = Ц + гтех„ .

Через каждый промежуток времени R с линии сходит обработанное изделие. Время пребывания каждого изделия в процессе обработки без учета потерь, не связанных с организационной структурой процесса:

Тпреб “ R * П ~ R (n p a 6 + П хол) ,

где Тпреб — Цикл обработки изделия, мин; п — количество рабочих и хо­ лостых ходов.

Количество деталей, одновременно находящихся в работе (Нп), равно количеству рабочих и холостых ходов линии:

Нп “ П — Праб + Пхол.

Линии с транспортировкой изделий подвесными приспособлениями являются более универсальными и используются для обработки изделий

круглого сечения с большим соотношением длины и диаметра (1/d > 5): изделие в процессе обработки вращается; транспортировка их произво­ дится подъемниками, перемещающимися по рельсам. Подъемники дей­ ствуют синхронно и связаны друг с другом так, что в горизонтальном на­ правлении они перемещаются на один шаг совместно. Обрабатываемые изделия сначала захватываются спускающимися захватами подъемни­ ков, затем освобождаются от зажимов станков, поднимаются подъемни­ ками, перемещаются на один шаг, спускаются и зажимаются на станках для обработки. Этот метод транспортировки довольно сложен и требует значительных затрат времени. Время транспортировки составляет боль­ шой удельный вес в общей длительности ритма, что приводит к потерям в использовании оборудования.

Рассматриваемые линии имеют одностороннее расположение обору­ дования; холостые ходы встречаются редко и главным образом за счет за­ грузочных позиций специальных или агрегатных многопозиционных станков.

Ритм этих линий состоит из следующих элементов:

1)опускание изделия подвесным приспособлением над каждым станком на уровень центров либо на зажимные приспособления;

2)закрепление изделия на станке;

3)пуск станков;

4)подвод инструментов;

5)машинное время обработки (по главному технологическому про­

ходу);

6)отвод инструмента в исходное положение;

7)захват изделия подвесными приспособлениями;

8)освобождение изделий;

9)подъем изделий подвесными приспособлениями на соответствую­ щую высоту;

10)горизонтальное перемещение изделий подвесными приспособле­

ниями.

Через каждый промежуток времени, равный R, с линии сходит обра­ ботанное изделие.

Так как указанные автоматические линии имеют загрузочный бункер, то время пребывания изделий в процессе определяется следующим обра­ зом. При периодической (по мере расхода всего запаса) полной загрузке питающего бункера заготовками — время нахождения в процессе 1-й де­

тали бункера Т = R(np»e + пхол + 1); 2-й детали бункера Т = R(np,6 + пх0„ + 2); предпоследней детали бункера Т = R(npa6 + пхол + п^п); последней детали бункера Т = R(np»6 + пхол + Пз»п + 1).

На основе арифметической прогрессии определяется среднее время нахождения одного изделия в процессе (T4Cp):

При загрузке АЛ по одному изделию (редко применяется) время на­ хождения каждого из них: Тц = R (пр»б + nx<UI + 1).

Среднее количество деталей, одновременно находящихся в процессе для первого случая, равно:

Н„ = Прав Чхол 1 Цип/ 2.

Емкость бункера следует выбирать такой, чтобы Тц.ср и Н„, а также за­ нятость рабочего были минимальными. Эти линии отличаются от линий

2) станки во время транспортировки выключаются, на транспорти­ ровку требуется больше времени; в R входят два дополнительных эле­ мента: пуск и остановки станка.

Автоматические линии с промежуточными бункерами создаются для обработки изделий небольших габаритов простой формы (шарики, роли­ ки и т.д.) или цилиндрических с отношением 1/d > 5. Изделия траспортируются по желобам, трубам или цепным транспортером, оборудование линии расположено в один ряд, изделия в процессе обработки вращают­ ся, имеют место холостые ходы за счет загрузочных позиций специаль­ ных многопозиционных станков, включенных в линию. Все элементы процесса, в том числе и загрузки изделий, автоматизированы.

Ритм этих автоматических линий состоит из следующих элементов:

1)установка изделия на станки;

2)закрепление изделий;

3)пуск станков;

4)подвод рабочих инструментов;

5)машинное время обработки (по главному технологическому пере­

ходу);

6)остановка станков;

7)отвод рабочих инструментов;

8)распределение изделий на станках;

9)транспортировка изделий на одну позицию вперед.

Транспортировка изделий на следующую рабочую позицию произво­ дится одновременно с другими элементами ритма и не влияет на его про­ должительность. Время нахождения изделия в процессе равно:

Тцхр зависит от выбранного ритма, загрузки питающего бункера; при загрузке изделий по 1 шт. Тцср -> min.

Недостатки указанных линий: громоздкость и конструктивная слож­ ность транспортно-загрузочного устройства, значительное увеличение

Потери, связанные с использованием автоматических линий, вызыва­ ются холостыми ходами, несовмещением транспортировки и других вспомогательных элементов процесса с tMaui, наладкой и подналадкой ин­ струментов, приспособлений, оборудования и плановым ремонтом по­ следних, простоями из-за неподачи заготовок и т.д.

Для АЛ с жесткой связью или участка линии с гибкой связью действи­ тельный фонд рабочего времени Ф равен:

Ф Тр + Тпр Тр + Тоб Тхех "+■ Т„„ + Торг»

где Тр — суммарное время работы; T„p — суммарное время простоев; Тоб— суммарное время восстановления оборудования; Т ^ ,— суммар­ ное время простоев при техническом обслуживании; Т„н— суммарное время простоев при переналадке; Торг — суммарное время простоев по организационным причинам.

Фонд времени АЛ с гибкой связью включает также наложенные про­ стои Тил.

Производительность автоматических линий. В практике эксплуа­ тации АЛ оценка их производительности определяется как среднее число изделий, обрабатываемых за определенное время. Для АЛ с жесткой свя­ зью номинальная (цикловая) производительность

QH = q/xH.

где тн — среднее время одного цикла работы оборудования (номиналь­ ный цикл); q — число изделий, изготовленных за один цикл.

Среднее время одного цикла

где т„тех— среднее машинное время, затраченное непосредственно на формообразование с учетом врезания и выхода инструмента; т'„ — сред­ нее вспомогательное время, затрачиваемое на зажим и фиксацию загото­ вок или приспособлений-спутников, время перемещения заготовок с по­ зиции на позицию, быстрый подвод-отвод силовых органов; т°„— сред­ нее время ожидания срабатывания медленно работающих агрегатов в со­ ставе линии. На лимитирующей позиции АЛ (позиции, механизмы которой возвращаются в исходное положение последними) т°„ = 0.

Общая (цикловая) производительность АЛ

где Тф — средний фактический интервал времени между двумя последо­ вательно выполненными циклами с учетом простоев; Тоб, ттех, Торг— сред­ нее время простоев соответственно в связи с восстановлением работоспо­ собности оборудования, отнесенное к одному циклу; в связи с техниче­ ским обслуживанием, отнесенное к одному циклу; по организационным причинам, отнесенное к одному циклу; тпн — среднее время переналадки при переходе на обработку другой детали, отнесенное к одному циклу.

Возможность повышения производительности АЛ и уровень эксплуа­ тации комплексно оцениваются коэффициентом использования:

Производительность линии без учета простоев по организационным причинам и из-за переналадок рассчитывается с помощью коэффициента технического использования:

Цикловые затраты времени оценивают коэффициентом изменения цикла:

к и Тн.Пр / т н,

где тн.пр — номинальный цикл согласно проекту АЛ. Производительность АЛ с гибкой связью определяют по последней

единице оборудования в составе линии или в группе параллельно рабо­ тающего оборудования:

Qi„ = mq/Tj„,

где*(3пл — производительность по рассматриваемому варианту, шт/мин; Qrui.6a3 — производительность линии по базовому варианту, шт/мин.

При расположении лимитирующего участка на выходе линии измене­ ние производительности определяют по формуле:

AQrui “ (Qnlim ~ Qnlimf&O)

где Qniim — потенциальная производительность лимитирующего участка, шт/мин; Qniim баз — производительность лимитирующего участка в базо­ вом варианте, шт/мин.

Такой подход можно считать практически возможным и достовер­ ным, так как при расположении лимитирующего участка на выходе его производительность всегда равна производительности линии. При (Qniim- Qniim.eaa) -> 0 можно оценить, насколько эффективен выбранный вариант снижения потенциальной производительности станков (участ­ ков), расположенных до лимитирующего участка.

Организационно-технологические особенности роторных линий

Автоматическая роторная линия (АРЛ) представляет со­ бой совокупность технологических и транспортных роторов, установлен­ ных на одной станине и объединенных системами привода и управления. Технологический и транспортный роторы образуют роторный модуль, который можно встраивать в линию или изымать из нее в зависимости от того, вводится в процесс новая операция или отменяется. Так как с увели­ чением производительности технологических роторов возрастает расход энергии, предпочтителен многодвигательный вариант, в соответствии с которым каждый ротор имеет свой электродвигатель. В этом случае вра­ щение соседних роторов синхронизируется с помощью планетарных ре­ дукторов.

Автоматическая роторно-конвейерная линия (АРКЛ) выполняет те Хее технологические функции, что и роторная, но имеет принципиаль­ ное конструктивное отличие: предметы обработки и инструменты отде­ лены от исполнительных органов технологических роторов и размещены на гибких транспортных конвейерах.

Промышленное применение линий на базе АРЛ и АРКЛ позволяет по сравнению с раздельным автоматическим оборудованием повышать про­ изводительность в 3—6 раз, снижать трудоемкость изготовления изделий в 2 —4 раза, сокращать занимаемые площади в 3 —10 раз и уменьшать производственный цикл изготовления продукции в 10—20 раз. В каждом технологическом роторе концентрируются 20—40 последовательно вступающих в работу инструментов. Внутри линии инструменты и обра­

батываемые детали образуют непрерывно движущийся транспортно-тех­ нологический поток, в котором транспортные и технологические функ­ ции рабочих машин совмещены во времени. Режимы обработки и транс­ портирования на стадии проектирования выбираются в широком диапа­ зоне.

Роторный автомат — это рабочая машина, которая самостоятельно выполняет все рабочие и вспомогательные ходы, кроме операций налад­ ки и устранения отказов в работе. Конструктивным признаком автомата является наличие полного комплекта целевых механизмов, обеспечиваю­ щих выполнение рабочих и холостых ходов, необходимых для получения годных изделий.

Рабочий (технологический) ротор является основной структурной единицей АРЛ и АРКЛ.

Отличительная особенность АРЛ — совмещение транспортных и технологических функций; при этом регламентированный поток обраба­ тываемых деталей с постоянной скоростью проходит все технологиче­ ские операции (от заготовительных до сборочных и комплектующих).

Обычно АРЛ разделяют на участки

узлов и элементов технологиче- нологических и транспортных роторов

ского ротора ЛИНИИ.