Расчет требуемой производительности автоматической линии

При обработке на автоматической линии детали «Шток» технологический процесс дифференцируется на составные части, которые выполняются в разных позициях на разных станках. В процессе обработки – от заготовки к готовой продукции – изделие передается последовательно из позиции в позицию, где получает заданный объем технологического воздействия таким образом, что на каждой позиции выполняется лишь определенная часть обработки. При этом принятые методы, маршрут и режимы обработки, технологические базы и режущий инструмент должны обеспечить выполнение заданных требований качества (точность размеров, шероховатость поверхности и др.).

Число вариантов построения автоматической линии определяется диапазоном между минимальным и максимальным числом рабочих позиций в линии . Минимальное число позиций определяется технологическими возможностями оборудования, что используется. Максимальное число позиций лимитируется необходимостью удовлетворять требованиям качества и точности обработки.

При определении структуры автоматической линии необходимо проанализировать все возможные варианты и для анализа выбрать те, которые обеспечивают заданную производительность.

Разработка вариантов технологического процесса в автоматизированом производстве. На рисунке 2.1 приведен 1 вариант АЛ при q=7:

 

Вариант №1.

 

Рисунок 2.1 – Структурный вариант АЛ из 7 рабочих позиций

 

Лимитирующей позицией является чистовая обработка, для которой t_р=3,67 мин. Производим укрупненный расчет цикловой производительности Q_Ц для данного варианта по формуле:

 

деталей/смена,

 

где t_р(q) - время машинной обработки на лимитирующей позиции, мин;

 - время несовмещенных вспомогательных ходов цикла;

 К_исп=0,75 – ожидаемый коэффициент использования АЛ.

На рисунке 2.2 приведен 2 вариант АЛ при q=6:

 

Вариант №2

 

Рисунок 2.2 – Структурный вариант АЛ из 6 рабочих позиций со станками дублерами

Лимитирующей позицией является чистовая обработка с одной стороны детали, для которой t_р=1,01 мин.

 

деталей/смена.

 

На рисунке 2.3 приведен 3 вариант АЛ при q=7:

Вариант №3

 

Рисунок 2.3 – Структурный вариант АЛ из 7 рабочих позиций со станками дублерами и многорезцовой головкой

 

Лимитирующей позицией является черновая обработка Æ70 при L=856 мм., для которой t_р=0,95 мин.

 

деталей/смена.

 

Таким образом, вариант №2 и №3 обеспечивает заданную производительность АЛ, однако Q_ц>Q_треб.

 

Вариант №2

 

1. Станок – полуавтомат: фрезеровать торцы 1 и 14 ( ),сверлить центровые отверстия ( ).

2. Станок – полуавтомат: точить поверхности 6 ( ), 3 ( ). 

3. Станок – полуавтомат: точить поверхности 6 ( ), 3 ( ); точить фаску 2 ( ), 5 ( ). точить канавки шириной 10 мм на поверхности 9.

4. Станок – полуавтомат: точить торец 7 ( ); точить поверхности 10 ( ), 12 ( ).

5. Станок – полуавтомат: точить фаску 13 ( ), чистовое точение поверхности 12 ( ), точить фаску 11 ( ), точение поверхности 10 ( ), точить канавку 8 ( ), точить фаску 9 ( ).

6. Станок – агрегатный: сверление отверстий 19 ( ); фрезерование шпоночного паза 18 ( ).

 

Лимитирующей позицией является токарная операция 2, для которой  мин ( деталей/смен).

Уточненный расчет полной производительности выполним по формуле:

 

,

 

где К_заг=0.75 – коэффициент загрузки линии как характеристика технических и организационных условий ее эксплуатации;

 - время несовмещенных вспомогательных ходов цикла;

∑t_р – суммарные собственные внецикловые затраты (простой на единицу продукции), мин/шт.

Внецикловые затраты определяются по формуле:

 

,

 

где ∑t_ин – ожидаемые суммарные внецикловые затраты по инструменту;

∑t_ос – ожидаемые усредненные внецикловые затраты по оснащению.

Затраты времени из-за выхода из строя инструмента определяются по формуле:

 

,

 

где t_р – машинное время выполнения составной операции конкретным инструментом, мин;

Т – нормативная стойкость инструмента, мин;

t_з – время, необходимое для замены инструмента при его износе, мин;

t_пр – средняя продолжительность простоев из-за случайных сбоев в работе и поломок инструмента, которые приходятся на период его стойкости, мин.

Значение t_з и t_пр для разных типов инструментов занесены в таблицу 2.1.

 

Таблица 2.1 – Расчет времени потерь по инструменту

№ Опер.	Инструмент	, мин.	, мин.	( + ), мин.	, мин.
1	Торцевая фреза	0,62	180	7,12	0,025
2	Сверло центровочное Р6М5	0,12	15	1,18	0,00944
3	Резец упорный проходной Т5К10	2,85	60	1,7	0,08075
4	Резец упорный проходной Т5К10	0,18	60	1,7	0,0051
5	Резец упорный проходной Т15К6	3,42	60	3,18	0,18126
6	Резец упорный проходной Т15К6	0,22	60	3,18	0,01166
7	Резец упорный проходной Т15К6	0,008	60	3,18	0,000424
8	Резец упорный проходной Т15К6	0,022	60	3,18	0,001166
9	Резец отогнутый Т5К10	0,036	45	1,7	0,00136
10	Резец упорный проходной Т5К10	0,253	60	1,7	0,00717
11	Резец упорный проходной Т5К10	0,12	60	1,7	0,0034
12	Резец упорный проходной Т15К6	0,008	60	3,18	0,0004
13	Резец упорный проходной Т15К6	0,11	30	3,18	0,00583
14	Резец упорный проходной Т15К6	0,008	60	3,18	0,0004
15	Резец упорный проходной Т15К6	0,16	60	3,18	0,00848
16	Резец канавочный Т15К6	0,019	60	3,18	0,001007
17	Резец упорный проходной Т15К6	0,004	60	3,18	0,000212
18	Сверло Р6М5	0,52	50	1,18	0,012272
19	Пальцевая фреза	0,45	80	5,12	0,0288
=					0,384131

 

Расчет ожидаемых внецикловых затрат по оборудованию (для одной позиции) t_ос производим по формуле:

 

t_ос ,

 

где t_п – средняя продолжительность простоев j-го нормализованного узла, который входит в состав оснащения конкретной позиции;

t_р – время работы j-го нормализованного узла при выпуске единицы продукции;

k – общее количество нормализованных узлов в оснащении конкретной позиции.

Расчет потерь по оборудованию первого варианта занесены в таблицу 2.2:

 

Таблица 2.2 – Расчет потерь по оборудованию первого варианта

Наименова-ние позиции	Наименование механизмов	Время простоев на 100 мин. работы , мин.	Время работы  j– го нормализованного узла , мин.	Простои конкретных механизмов , мин.
1 Фрезерно-центровальная	1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Фрезерная бабка 3. Сверлильная бабка 4. Узел поперечных подач 5. Узел продольных подач 6. Гидравлическое оборудование 7. Электрооборудование 8. Система охлаждения 9. Транспортер стружки	0,55 0,04*2 0,06*2 0,07*2 0,06*2 0,17 0,50 0,08*4 0,24	0,74 0,62 0,12 0,62 0,12 0,74 0,74 0,74 0,74	0,00407 0,000496 0,000144 0,000868 0,000144 0,001258 0,0037 0,02368 0,001776
				0,036136
2 Токарная	1.  Узел подачи и зажима заготовки 2.  Шпиндельный блок с механизм-ом фиксации и приводом враще-ния 3.  Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки	0,55     0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08*3 0,24	3,03     3,03 0 3,03 3,03 3,03 3,03 3,03	0,016665     0,005454 0 0,001818 0,005151 0,019695 0,002424 0,007272
				0,063327*3
3 Токарная	1.  Узел подачи и зажима заготовки 2.  Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния 3.  Узел поперечных суппортов 4.  Узел продольных суппортов 5.  Гидравлическое оборудование 6.  Электрооборудование 7.  Система охлаждения 8.  Транспортер стружки	0,55     0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08*4 0,24	3,67     3,67 0,03 3,64 3,67 3,67 3,67 3,67	0,020185     0,006606 0,000021 0,002184 0,006239 0,023855 0,011744 0,008808
				0,079642*4
4 Токарная	1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки	0,55     0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24	0,409     0,409 0,036 0,273 0,409 0,409 0,409 0,409	0,0022495     0,0007362 0,0000252 0,0001638 0,0006953 0,0026585 0,0003272 0,0009816
				0,0078373
4 Токарная	1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки	0,55     0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24	0,309     0,309 0,039 0,27 0,309 0,309 0,309 0,309	0,0016995     0,0005562 0,0000273 0,000162 0,0005253 0,0020085 0,0002472 0,0007416
				0,0059676
4 Агрегатная	1. Узел подачи и зажима заготовки 2.  Силовая головка для фрезерования 3. Силовая головка для сверления 4.  Силовой стол с гидроприводом 5.  Гидравлическое оборудование 6.  Электрооборудование 7.  Система охлаждения 7. Транспортер стружки	0,53   0,25 0,18 0,24 0,17 0,65 0,08*2 0,24	0,52   0,45 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52	0,002756   0,0001755 0,000936 0,001248 0,000884 0,00338 0,000832 0,001248
				0,0114595
				0,5580791

Таким образом:

 

 (мин).

 

Производительность данного варианта:

 

 деталей/смену.

 

Как видно по расчетам, производительность такой системы удовлетворяет заданной производительности.

 

Вариант №3

 

1. Станок – полуавтомат: фрезеровать торцы 1 и 14 ( ),сверлить центровые отверстия ( ).

2.  Станок – полуавтомат: точить поверхность 6 ( ).

3. Станок – полуавтомат: точить поверхность 3 ( ).

4. Станок – двухсторонний гидрокопировальный полуавтомат: чистовое точение поверхностей 6 ( ), 3 ( ); точить фаску 2 ( ), 5 ( ).

5. Станок – полуавтомат: точить торец 7 ( ); точить поверхности 10 ( ), 12 ( ).

6. Станок – полуавтомат: точить фаску 13 ( ), чистовое точение поверхности 12 ( ), точить фаску 11 ( ), точение поверхности 10 ( ), точить канавку 8 ( ), точить фаску 9 ( ).

7. Станок – агрегатный: сверление отверстий 19 ( ); фрезерование шпоночного паза 18 ( ).

Значение t_з и t_пр для разных типов инструментов занесены в таблицу 2.3.

 

Таблица 2.3 – Расчет времени потерь по инструменту

№ Опер.	Инструмент	, мин.	, мин.	( + ), мин.	, мин.
1	Торцевая фреза	0,62	180	7,12	0,025
2	Сверло центровочное Р6М5	0,12	15	1,18	0,00944
3	Резец упорный проходной Т5К10	0,95	60	2,3	0,0364167
4	Резец упорный проходной Т5К10	0,18	60	1,7	0,0051
5	Резец упорный проходной Т15К6	3,42	60	3,18	0,18126
6	Резец упорный проходной Т15К6	0,22	60	3,18	0,01166
7	Резец упорный проходной Т15К6	0,008	60	3,18	0,000424
8	Резец упорный проходной Т15К6	0,022	60	3,18	0,001166
9	Резец отогнутый Т5К10	0,036	45	1,7	0,00136
10	Резец упорный проходной Т5К10	0,253	60	1,7	0,00717
11	Резец упорный проходной Т5К10	0,12	60	1,7	0,0034
12	Резец упорный проходной Т15К6	0,008	60	3,18	0,0004
13	Резец упорный проходной Т15К6	0,11	30	3,18	0,00583
14	Резец упорный проходной Т15К6	0,008	60	3,18	0,0004
15	Резец упорный проходной Т15К6	0,16	60	3,18	0,00848
16	Резец канавочный Т15К6	0,019	60	3,18	0,001007
17	Резец упорный проходной Т15К6	0,004	60	3,18	0,000212
18	Сверло Р6М5	0,52	50	1,18	0,012272
19	Пальцевая фреза	0,45	80	5,12	0,0288
=					0,3397977

Расчет потерь по оборудованию третьего варианта занесены в таблицу 2.4:

 

Таблица 2.4 – Расчет потерь по оборудованию третьего варианта

Наименование позиции	Наименование механизмов	Время простоев на 100 мин. работы , мин.	Время работы j–го нормализованного узла , мин.	Простои конкретных механизмов , мин.
1Фрезерно-центровальная	1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Фрезерная бабка 3. Сверлильная бабка 4. Узел поперечных подач 5. Узел продольных подач 6. Гидравлическое оборудование 7. Электрооборудование 8. Система охлаждения  9. Транспортер стружки	0,55 0,04*2 0,06*2 0,07*2 0,06*2 0,17 0,50 0,08*4 0,24	0,74 0,62 0,12 0,62 0,12 0,74 0,74 0,74 0,74	0,00407 0,000496 0,000144 0,000868 0,000144 0,001258 0,0037 0,02368 0,001776
				0,036136
2 Токарная	1.  Узел подачи и зажима заготовки 2.  Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3.  Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки	0,55     0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24	0,95     0,95 0 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95	0,005225     0,00171 0 0,00057 0,001615 0,006175 0,00076 0,00228
				0,018335
2 Токарная	1.  Узел подачи и зажима заготовки 2.  Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3.  Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки	0,55     0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24	0,18     0,18 0 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18	0,00099     0,000324 0 0,000108 0,000306 0,00117 0,000144 0,000432
				0,003474
3 Токарная	1.  Узел подачи и зажима заготовки 2.  Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3.  Узел поперечных суппортов 4.  Узел продольных суппортов 5.  Гидравлическое оборудование 6.  Электрооборудование 7.  Система охлаждения 8.  Транспортер стружки	0,55   0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08*4 0,24	3,67   3,67 0,03 3,64 3,67 3,67 3,67 3,67	0,020185   0,006606 0,000021 0,002184 0,006239 0,023855 0,011744 0,008808
				0,079642*4
4 Токарная	1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки	0,55     0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24	0,409     0,409 0,036 0,273 0,409 0,409 0,409 0,409	0,0022495     0,0007362 0,0000252 0,0001638 0,0006953 0,0026585 0,0003272 0,0009816
				0,0078373
4 Токарная	1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки	0,55   0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24	0,309   0,309 0,039 0,27 0,309 0,309 0,309 0,309	0,0016995   0,0005562 0,0000273 0,000162 0,0005253 0,0020085 0,0002472 0,0007416
				0,0059676
4 Агрегатная	1. Узел подачи и зажима заготовки 2.  Силовая головка для фрезерования 3. Силовая головка для сверления 4.  Силовой стол с гидроприводом 5.  Гидравлическое оборудование 6.  Электрооборудование 7.  Система охлаждения  8. Транспортер стружки	0,53 0,25   0,18 0,24 0,17 0,65 0,08*2 0,24	0,52 0,45   0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52	0,002756 0,0001755   0,000936 0,001248 0,000884 0,00338 0,000832 0,001248
				0,0114595
				0,3996101

 

Таким образом:

 

 мин.

Производительность данного варианта:

 деталей/смену;

Как видно по расчетам, производительность такой системы удовлетворяет заданной производительности.