Организация и планирование машиностроительного производства (произв

где Qnn — 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:

AQпл (Qnlim Qniim.баз)»

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 - ОпНт.баз) “> 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 же 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

Схема работы технологического ротора (ТР) приведена на рис. 2.20. ТР представляет собой цилиндр с размещенными на нем рабочими орга­ нами, каждый из которых представляет собой блок 4, объединяющий ин­ струмент для выполнения той или иной технологической операции, на­ пример блок с пуансоном и матрицей, который фиксируется в блокодержателе 5.

В зависимости от характера операции матрица может состоять из од­ ного, расположенного над заготовкой, инструмента (например, при че­ канке) или двух (например, при прессовании), находящихся над и под за­ готовкой. В первом случае ротор называют односторонним, во вто­ ром — двусторонним.

Вместе с главным валом 1 ротора вращаются и блоки 4 с инструмен­ том. При прохождении очередным блоком одной из позиций прямо на ходу в него вводится заготовка 6. Далее в течение одного оборота ротора осуществляется полный цикл технологической операции. Например, при высадке за один оборот ротора происходят подача заготовки, смыкание инструментахобственно высадка, размыкание штампа, выталкивание об­ работанной детали, снятие ее с ротора. При необходимости продолжения обработки деталь передается на следующий ротор, аналогичный перво­ му, но оснащенный блоками с инструментом, предназначенным для вы­ полнения другой технологической операции. И так до тех пор, пока де­ таль не будет полностью изготовлена или даже смонтирована в собирае­ мом на роторной линии узле. Инструмент совершает прямолинейное воз­ вратно-поступательное движение. Хвостовики 3 и 7,например пуансона и матрицы, движутся по копирам, расположенным на соосных ротору не­ подвижных дисках 2 и 8. Эти копиры и приводят инструмент в движение.

Наряду с рабочими (технологическими) роторами, в которых выпол­ няются собственно технологические операции, в линии (рис. 2.21) име­ ются транспортные роторы (ТрР), контролирующие параметры изделий и передающие их с одного рабочего ротора на другой с помощью специаль­ ных устройств в виде пружин или магнитных захватов.

Продолжительность технологических операций на каждом рабочем роторе может быть различной. Чтобы синхронизировать поток, на рото­ рах размещают разное число инструментов, т.е. увеличивают или умень­ шают шаг (расстояние между инструментами). В иных случаях делают роторы разного диаметра. Таким образом, на роторной линии удается осуществлять различные по характеру и длительности операции, объеди­ ненные в одном потоке, например штамповку и резание, термохимиче­ скую обработку и сварку, контроль размеров, сборку, упаковку.

К существенным достижениям в разработке АРЛ относятся:

— размещение инструмента и заготовок не в корпусе ротора, а в бло­ ках, смонтированных на втулочно-роликовой цепи, огибающей два рото-

| O Q Q

Рис. 2.21. Типовая компоновка технологических (РТ) и транспортных (ТрР) роторов в автоматической линии

ра и образующей как бы транспортный конвейер. В зоне первого ротора выполняются только производственные операции, например штамповка, в конце второго — выталкивание заготовки (детали); такое разделение операции позволило увеличить плотность потока при одновременном уменьшении габаритных размеров роторов;

—размещение цепей с блоками инструмента на разных уровнях (в разных плоскостях) позволяет в ряде случаев передавать заготовку от ин­ струмента к инструменту. Если это невозможно, в передаче заготовок участвует транспортный ротор;

—появились возможности на определенных участках потока устано­ вить роторы контроля, роторы смены инструмента, что позволяет значи­ тельно эффективнее контролировать геометрические и другие параметры всех без исключения изделий, а также, не останавливая линию, заменять блоки с неисправным инструментом, а при необходимости производить замену всех блоков, перестраивая на ходу АРКЛ на изготовление новой продукции;

—главное преимущество АРЛ и АРКЛ заключается в применении только прогрессивных, малоили безотходных технологий, высокопро­ изводительного, экономически целесообразного оборудования и техно-

Материал

a)

Рис. 2.22. Цепочка роторных линий (а) и схема расположения (б) технологи­ ческих и транспортных роторов, контрольных КМ, энергетических ЭНМ, кон- трольно-управляющих КУМ и логических ЛМ машин; БМЗ бункеры межли­ нейных запасов деталей

логической оснастки; коэффициент интенсивного использования каждо­ го ротора составляет более 90%.

На рис. 2.22, а представлена в общем виде гибкая система роторных машин, предназначенная для выполнения всех операций технологическо­ го процесса. Система состоит из отдельных подсистем АРЛ. Число техно­ логических операций, выполняемых на АРЛ, обусловлено спецификой и требованиями принятого технологического процесса. Между соседними АРЛ устанавливают бункеры межлинейных запасов объектов обработки.

Структурная схема каждой АРЛ, представленная на рис. 2.22, б, включает:

— технологические (рабочие) машины, выполняющие обработку пу­ тем воздействия инструмента или среды на объект обработки, при обра­ ботке могут быть изменены как геометрические параметры, так и физи­

ко-химические свойства объектов;

— транспортные машины, осуществляющие передачу, изменение ориентации и плотности потока объектов обработки, ^

— контрольные машины, обеспечивающие сплошной или выбороч­

ный контроль объектов обработки;

— энергетические машины, предназначенные для прео разования энергии и движений, создания технологических сред и полей,

Таблица 2.5. Классификация технологических роторов (ТР)

Выбор компоновочной схемы АРЛ имеет большое значение при опре­ делении ее стоимости, затрат на монтаж, эксплуатационных расходов и оценке удобства обслуживания. При этом необходимо решить следую­ щие задачи:

• выбор оптимального числа гнезд или инструментальных блоков в технологических роторах и числа роторов в линии;

•выбор способа передачи обрабатываемых деталей между роторами

иконструкций транспортных устройств;

•рациональное размещение технологических и транспортных рото­ ров с учетом условий ремонта, обслуживания, технологической совмес­

тимости и конструктивной целесообразности;

• разделение технологического процесса на группы, соответствую­ щие участкам линий, с учетом возможности обеспечения максимального коэффициента технического использования каждого участка линии;

• выбор места размещения, объема, условий хранения и транспорти­ рования межучастковых заделов обрабатываемых деталей;

• технико-экономическое обоснование вариантов компоновок АРЛ. При выборе компоновки автоматических линий на базе роторных и

роторно-конвейерных машин необходимо определить: тип технологиче­ ской машины, входящей в автоматическую линию; тип, конструкцию и место установки транспортно-питающих и передающих устройств в ав­ томатической линии; тип привода технологических и транспортных дви­ жений; тип и конструкцию станин и т.д.

Опыт показал, что наиболее рациональным является применение АРЛ для изготовления малогабаритных изделий простой формы, напри­ мер круглого сечения, когда для осуществления технологических опера­ ций и переходов инструменту достаточно сообщить возвратно-поступа­ тельное и вращательное движение или когда технологическая обработка осуществляется перемещением рабочей среды (нагрев, окраска, напыле­ ние и т.п.) в направлении непрерывно движущегося потока деталей. Наи­ менее целесообразно применение АРЛ при обработке резанием, так как в этом случае требуется высокая жесткость системы привода рабочего дви­ жения при низкой надежности технологического процесса. Особенно ра­ ционально применение АРЛ в следующих случаях:

— при производстве штампованных деталей в машино- и приборо­ строительной, электро- и радиотехнической, автотракторной и других от­ раслях промышленности, в которых обработка давлением перемежается с термической и химической обработкой, операциями сборки и контроля, т.е. когда в структуре технологического процесса сочетаются различные по физической сущности операции;