Відповіді на запитання до дек з дисципліни «Автоматизація виробництва»

1. Типи та види виробництва. Основні напрями його автоматизації. Поняття про машини-автомати.

Відмінність в програмі випуску виробів призвела до умовного розподілу виробництва на три типи: одиничне, серійне та масове.

Одиничне виробництво – виготовлення одиничних екземплярів продукції які не повторюється, або з малим об'ємом випуску, що аналогічно ознаці неповторюваності технологічного циклу в даному виробництві. Продукція одиничного виробництва – це вироби, що не мають широкого застосування (дослідні зразки машин, важкі преси тощо).

Серійне виробництво – періодичне технологічно безперервне виготовлення деякої кількості однакової продукції протягом тривалого проміжку календарного часу. Виробництво виробів здійснюється партіями.

Залежно від об'єму випуску цей тип виробництва підрозділяють на дрібно-, середньо- та крупносерійне. Прикладами продукції серійного виробництва можуть бути металоріжучі верстати, насоси, редуктори, що випускаються партіями, які періодично повторюються.

Масове виробництво – технологічно та організаційно безперервне виробництво вузької номенклатури виробів у великих об'ємах по незмінних кресленнях протягом тривалого часу, коли на більшості робочих місць виконується одна й та ж операція. Продукцією масового виробництва є автомобілі, трактори, електродвигуни тощо.

Віднесення виробництва до того або іншого типу визначається не тільки об'ємом випуску, але й особливостями самих виробів. Наприклад, виготовлення дослідних зразків наручного годинника в кількості декількох тисяч штук на рік представлятиме одиничне виробництво. В той же час виготовлення тепловозів при об'ємі випуску декількох штук можна вважати серійним виробництвом.

Про умовність розподілення виробництв на три типи свідчить й те, що зазвичай на одному й тому ж заводі, а нерідко в одному й тому ж цеху, одні вироби виготовляються одиницями, інші – партіями, що періодично повторюються, треті – безперервно.

Для визначення типу виробництва можна використовувати коефіцієнт закріплення операцій

де n_оп – кількість різних технологічних операцій, що підлягають виконанню на ділянці або в цеху протягом місяця;

М – число робочих місць відповідно ділянкці або цеху.

ДЕСТ рекомендує наступні значення коефіцієнтів закріплення операцій залежно від типів виробництва: для одиничного виробництва – понад 40; для дрібносерійного виробництва – від 20 до 40 включно; для середньосерійного виробництва – від 10 до 20 включно; для крупносерійного виробництва – від 1 до 10 включно; для масового виробництва – 1.

Наприклад, якщо на виробничій ділянці знаходиться 20 одиниць металоріжучого устаткування, а число операцій різних технологічних процесів, що виконуються на даній ділянці, рівне 60, то коефіцієнт закріплення операцій k_зо = 60 : 20 = 3, що означає крупносерійний тип виробництва.

Таким чином, тип виробництва з організаційної точки зору характеризується середнім числом операцій, що виконуються на одному робочому місці, це, у свою чергу, визначає ступінь спеціалізації та особливості використовуємого устаткування.

Залежно від галузі використання виробництво поділяється на два види: потокове та непотокове.

Потокове виробництво характеризується його безперервністю та рівномірністю.

У потоковому виробництві заготовка після завершення першої операції без затримки передається на другу операцію, потім на третю тощо, а виготовлена деталь відразу ж поступає на зборку. Таким чином, виготовлення деталей та зборка виробів знаходяться в постійному русі, причому швидкість цього руху підпорядкована такту випуску в певний проміжок часу.

Непотокове виробництво характеризується нерівномірним рухом напівфабрикату в процесі виготовлення виробу, тобто технологічний процес виготовлення виробу переривається внаслідок різної тривалості виконання операцій, а напівфабрикати накопичуються на робочих місцях та у складах. Зборку виробів починають лише за наявності на складах повних комплектів деталей. У непотоковому виробництві відсутній такт випуску, а виробничий процес регулюється графіком, складеним з урахуванням планових термінів та працемісткості виготовлення виробів.

Кожен вид виробництва має свою галузь використання.

Потоковий вид організації виробництва зустрічається в масовому виробництві, а непотоковий властивий одиничному та серійному виробництвам.

Під автоматизацією виробничих процесів (АВП) розуміють комплекс технічних заходів щодо розробки нових прогресивних технологічних процесів та створення на їх основі високопродуктивного устаткування, що виконує всі основні та допоміжні операції по виготовленню виробів без безпосередньої участі людини.

АВП є комплексним конструктивно-технологічним та економічним завданням створення принципово нової техніки.

Автоматизації завжди передував процес механізації – часткова (первинна) автоматизація виробничих процесів на базі такого технологічного устаткування, яким керує оператор. Крім того, він здійснює контроль виробів, регулювання та налагодження устаткування, завантаження-вивантаження виробів, тобто допоміжні операції. Механізація може достатньо ефективно поєднуватися з автоматизацією конкретного виробництва, але саме АВП створює можливість забезпечення високої якості продукції при високій продуктивності її виготовлення.

Передбачається якісна та кількісна оцінки стану механізації та автоматизації виробничих процесів.

Найважливіший якісний показник – рівень автоматизації . Він визначається відношенням кількості автоматизованих операцій (переходів) n_авт до загальної кількості операцій (переходів), що виконуються на автоматі, лінії, ділянці n_заг:

Величина залежить від типу виробництва. Якщо в одиничному виробництві не перевищує 0,1 ...0,2, то в масовому вона становить 0,8...0,9.

Послідовність виконуваних автоматом запрограмованих дій називають робочим циклом.

Якщо для відновлення робочого циклу потрібне втручання робітника, то такий пристрій називають напівавтоматом.

Процес, устаткування або виробництво, що не вимагає присутності людини протягом певного проміжку часу для виконання ряду повторюваних робочих циклів, називають автоматичним.

Якщо частина процесу виконується автоматично, а інша частина вимагає присутності оператора, то такий процес називають автоматизованим.

Ступінь автоматизації виробничого процесу визначається необхідною часткою участі оператора в керуванні цим процесом. При повній автоматизації присутність людини протягом певного періоду часу взагалі не потрібна. Чим більше цей час, тим вище ступінь автоматизації.

Під безлюдним режимом роботи розуміють такий ступінь автоматизації, при якому верстат, виробнича ділянка, цех або весь завод може працювати автоматично протягом принаймні однієї виробничої зміни (8 г) при відсутності людини.

Технічні переваги автоматично керованих виробничих систем в порівнянні з аналогічними системами з ручним керуванням наступні: вища швидкодія, що дозволяє підвищувати швидкості протікання процесів, а отже, й продуктивність виробничого устаткування; вища та стабільніша якість керування процесами, що забезпечує високу якість продукції при більш економних витратах матеріалів та енергії; можливість роботи автоматів у важких, шкідливих та небезпечних для людини умовах; стабільність ритму роботи, можливість тривалої роботи без перерв внаслідок відсутності стомлюваності, властивій людині.

Економічні переваги, що досягаються при використанні автоматичних систем у виробництві, є наслідком технічних переваг. До них можна віднести можливість значного підвищення продуктивності праці; економічніше використання ресурсів (праці, матеріалів, енергії); вища та стабільніша якість продукції; скорочення періоду часу від початку проектування до отримання виробу; можливість розширення виробництва без збільшення трудових ресурсів.

Автоматизація виробництва дозволяє економічніше використовувати працю, матеріали, енергію. Автоматичне планування та оперативне керування виробництвом забезпечують оптимальні організаційні рішення, скорочують запаси незавершеного виробництва. Автоматичне регулювання процесу запобігає витратам внаслідок поломок інструменту та вимушених простоїв устаткування. Автоматизація проектування та виготовлення продукції з використанням ЕОМ дозволяє значно скоротити число паперових документів (креслень, схем, графіків тощо), необхідних в неавтоматизованому виробництві, складання, зберігання, передача та використання яких займає багато часу.

Автоматизоване виробництво потребує більш кваліфікованого, технічно грамотного обслуговування. При цьому у значній мірі змінюється сам характер праці, пов'язаної з налаштуванням, ремонтом, програмуванням та організацією робіт в автоматизованому виробництві. Ця діяльність вимагає глибших та різносторонніх знань, різноманітніша та цікавіша.

Від рівня розвитку виробництва залежить прогрес всіх галузей промисловості. Тому підвищенню ефективності та рівня автоматизації виробництва повинна відводитися пріоритетна роль.

Автоматом називається самокеруюча робоча машина, яка при здійсненні технологічного процесу самостійно проводить всі робочі та холості ходи робочого циклу та потребує лише контролю і підналаштування.

Таким чином, конструктивною ознакою автомата є наявність повного комплекту механізмів робочих та холостих ходів, які здійснюють всі рухи робочого циклу, й механізмів керування, що координують їх роботу.

Механізми робочих та холостих ходів, що виконують окремі елементи робочого циклу, називаються цільовими механізмами.

Схема класифікації механізмів автомата наведена на рис. 1. Як і будь-яка робоча машина, автомат має руховий, передаточний та виконавчий механізми.

Проте якщо неавтоматизована машина має тільки механізми робочих ходів, виконавчий механізм автомата включає механізми холостих ходів та керування, кількість та найменування яких у кожному конкретному випадку визначаються технологічним призначенням, принципом дії, типом системи керування тощо.

Т ак, для токарний-револьверного автомата представленому на рис. 2 схема реалізується таким чином: 1 – револьверний супорт; 2 – передній поперечний супорт; 3 – задній поперечний супорт; 4 – механізм подачі прутка; 5 – механізм затиску; 6 – механізм реверсу шпинделя; 7– механізму повороту револьверної головки; 8 – механізм швидкого підведення та відведення револьверної головки; 9 – розподільний вал; 10 – допоміжний вал.

Рис. 1. Структурна схема механізмів автомата

Для багатопозиційного агрегатного верстата-автомата виконавчий механізм згідно схемі, представленій на рис. 2, включає наступні механізми: 1 – свердлильна силова головка; 2 – фрезерна силова головка; 3 – різьбонарізна силова головка; 4 – механізм завантаження; 5 – механізм затиску виробів в пристрої; 6 – механізм повороту столу; 7 – механізму фіксації стола; 8 – установочний силовий стіл; 9 – гідропанель керування циклом силової головки; 10 – система керування циклом верстата.

Ступінь автоматизації машини можна підвищити шляхом введення автоматичних механізмів і пристроїв для регулювання та стабілізації процесів обробки, контролю якості виробів, заміни і підналадки інструменту, прибирання відходів тощо.

Якщо робота цих механізмів не пов'язана безпосередньо з робочим циклом автомата, їх називають позацикловими механізмами.

Напівавтомат. Якщо в комплексі цільових механізмів автомата (див. рис. 2) відсутній один з основних його механізмів і цей елемент робочого циклу виконується вручну або за допомогою засобів механізації, то він є напівавтоматичною робочою машиною, тобто напівавтоматом називається машина, що працює з автоматичним циклом, для повторення якого потрібне втручання робітника. Операціями, що не автоматизуються, є найчастіше завантаження заготовок та знімання оброблених виробів, рідше – орієнтація виробів та їх затискання.

До напівавтоматів відносяться зубонарізні верстати. У них робітник проводить вручну завантаження та закріплення заготовок в шпинделі, після чого натисненням кнопки включає автоматичний цикл. Інструменти підводяться до виробу й виконують повний цикл нарізання всіх зубів; після обробки інструменти та механізми відводяться в початкове положення й верстат вимикається. При цьому знімають готовий виріб, закріплюють нову заготівку й цикл повторюється.