Уровни автоматизации и их отличительные признаки

Линии для групповой обработки  характеризуются возможностью обработки  двух-трех однотипных деталей без  переналадки оснастки и оборудования.

4. Области применения  линий циклического и непрерывного  действия

По принципу работы линии  разделяются на две группы Первую группу представляют линии циклического действия. Дня этях линий характерна периодичность перемещения объекта производства по линии и цикличность работы, когда все элементы цикла

(установка, обработка, снятие и транспортировка детали) выполняются последовательно один за другим, не перекрываясь по времени. Производительность линии циклического действия ограничивается из-за потерь на холостые ходы. Однако эти линии имеют большие технологические возможности, так как позволяют обрабатывать самые разнообразные детали и собирать разные агрегаты машин (двигатели, редукторы, фильтры и т.д.). Поэтому основной парк автоматических линий в машиностроении -- это линии циклического действия.

Вторая группа линий по принципу действия -- это линии непрерывного действия. В этих линиях объект производства перемещается непрерывно, и во время  перемещения выполняются рабочие  ходы. Таким образом сводятся к  минимуму внутрицикловые потери и обеспечивается высокая производительность.

Линии непрерывного действия создаются на базе роторных машин, и  их часто называют роторными линиями. Различают рабочие (технологические), загрузочные и транспортные роторы. Рабочий ротор представляет собой  непрерывно вращающийся стол 2. По периферии  стола 2 устанавливаются объекты  производства 3. Над столом 2 располагаются  инструментальные блоки 1 в строгом  соответствии с объектом производства. Инструментальные блоки / вращаются  синхронно со столом 2 и в рабочей  зоне ротора под действием неподвижного копира 4 получают технологические (рабочие) движения, в результате которых на рабочем роторе выполняются технологические  операции.

Возможность разместить на одном рабочем роторе большое  «число инструментальных блоков, выполняющих  одну и ту же операцию, позволяет  линии работать с высокой степенью концентрации операций и, следовательно, с высокой производительностью.

Линии непрерывного действия компонуются из рабочих роторов, связанных между собой транспортными  роторами. На каждом рабочем роторе выполняется одна операция. Объект производства последовательно перемещается от одного рабочего ротора к другому  и таким образом проходит весь технологический процесс. Производительность рабочего ротора определяется промежутком  времени Т₁между двумя выходами объектов с ротора:

Где ; l -- расстояние между соседними инструментальными

блоками; v -- скорость перемещения инструментальных блоков. Кроме высокой производительности роторные линии обладают еще одним важным достоинством. Они позволяют объединить операции с различной продолжительностью без изменения производительности всей линии.

При этом изменяются размеры  рабочих роторов и число инструментальных блоков. Действительно,

где R -- радиус рабочего ротора; ц -- угол между соседними инструментальными блоками (рад).

Чем больше продолжительность  операции, тем больше R и меньше ц. Таким образом, произведение Rц может оставаться неизменным.

Вместе с тем роторные линии имеют ряд существенных недостатков, которые ограничивают область их применения. Основной недостаток связан с низкими технологическими возможностями этих линий. Инструментальные блоки совершают простые возвратно-поступательные движения, что позволяет выполнять  только простейшие операции (прошивку, резку, дозировку, пайку и т.д.).

Так как число рабочих  роторов определяется числом операций технологического процесса, роторные линии очень громоздкие и требуют  достаточно больших производственных площадей.

Ограниченные технологические  возможности роторных линий не позволяют  применять их для обработки деталей  сложной формы, больших размеров и с большим числом операций. Поэтому  такие линии нашли в основном применение в пищевой, оборонной, электротехнической промышленности при изготовлении простых  изделий без снятия стружки, методами штамповки, выдавливания, пайки, дозировки  материала, для сборки и контроля, когда технологический процесс  состоит из небольшого числа (до 8) простых  операций.

5. Устройства обеспечивающие  гибкую связь между участками  линий

По виду связи между  позициями различают линии с  жесткой и гибкой связью.

Отличительным признаком  линии с жесткой связью является то, что объект производства непосредственно  перемешается от одной позиции к  другой. На рисунке показана схема  такой линии с шаговым транспортером. Штанга транспортера 2 совершает возвратно-поступательные движения и обеспечивает шаговое  перемещение заготовок с помощью  толкающих элементов («собачек») 5 по направляющим 4. На рисунке б показана условная схема этой же линии, которой  удобно пользоваться на практике.

Жесткая связь между позициями  обусловливает согласованность  по времени (синхронность) работы машин. Либо все заготовки одновременно обрабатываются, либо одновременно все  транспортируются. Поэтому эти линии  часто называют синхронными линиями.

Линии с жесткой связью компактны, просты в управлении, имеют  низкую стоимость. Однако они эффективны, только если станкоемкость позиций примерно одинакова и число позиций небольшое (8... 12

Основным недостатком  линий с жесткой связью является их низкая надежность, так как при  отказе одной позиции простаивает  вся линия. Это снижает ее производительность

где t_ц - время цикла в мин; - коэффициент технического использования линии; - удельная длительность простоев i-й позиции линии по техническим причинам; например, если B_i=0,002, то на 1000 мин работы линии в среднем за год приходится 2 мин простоя по техническим причинам; n - число позицій линии; - время простоев i-й позиции линии, отнесённое к одному циклу; t_прi - суммарное время простоев i-й позиции линии по техническим причинам за период наблюдения за линией (смену, неделю, месяц, год); N - число изделий, которое за время простоев могло сойти с линии.

Коэффициент технического использования  з_т.и характеризует техническое состояние и надежность линии. Если з_т.и =0,8, то это означает, что линия 20% рабочего времени простаивает по техническим причинам (ремонт, техническое обслуживание).

Стремление повысить надежность линии привело к созданию линии  с гибкой связью. Гибкость связи  на линии достигается установкой накопителей между позициями  и участками. Накопителями называют специальные устройства - емкости  для размещения заготовок. Основное значение накопителей - локализовать отказы, предотвратить остановку линии.

Схема линии, в которой  накопители устанавливаются после  каждой позиции. Применение накопителей  делает работу соседних позиций на определенное время независимой. Емкость  накопителей зависит от размеров заготовки, времени цикла и надежности соседних позиций (участков):

,

где Еср - средняя емкость накопителя; К - коэффициент запаса, в зависимости от размеров заготовки принимающий значения 1,5…5,0; ф_в - среднее время восстановления позиции (мин), определяемое опытным путем.

Обычно емкости накопителей  обеспечивают бесперебойную работу линии в случае отказа в течении  нескольких часов. Вместе с тем накопители существенно усложняют линию, повышают её стоимость, требуют дополнительных производственных площадей. Поэтому  экономически целесообразно устанавливать  накопители между участками которые  образуют линию с комбинированной  связью.

Деление линии на участки  является важной задачей при её проектировании, от решения которой зависит фактическая  производительность и экономическая  эффективность линии.

Производительность линии, состоящей из т участков, определяется соотношением

п -- число позиций ј-го участка; у = 1,1... 1,5 -- коэффициент влияния простоев ј-го участка на выпускающий участок. Зависит от емкости накопителя, количества и надежности участков.

Коэффициент влияния г  вводится в расчет производительности в связи с тем, что емкости  накопителей ограничены и для  устранения отказов требуется определенное время ф_в. Практика эксплуатации автоматических линий и теория их надежности показывают, что наиболее эффективно делить линии на 2--3 участка. Дальнейшее увеличение т малоэффективно и может быть экономически неоправданным. При этом, чем ниже надежность линии, чем больше позиций она имеет, тем выше эффективность деления линии на участки.

По принципу действия и  влиянию на работу линии различают  накопители тупиковые и сквозные. Тупиковый накопитель 1 работает на прием или выдачу заготовок только в случаях отказов соседних участков, /и //. Тупиковые накопители обычно устанавливаются  между участками с низкой надежностью, станкоемкости которых примерно одинаковы.

Сквозной накопитель 2 работает постоянно в режимах приема, выдачи, свободного пропуска заготовок. Помимо своей основной задачи этот накопитель может в определенной степени  нивелировать различную станкоемкость соседних участков // и III. Сквозной накопитель также используют для изменения ориентации заготовок.

6. Виды спутниковых линий  и области их применения

По способу баирования заготовок различают спутниковые и бесспутниковые линии.

Бесспутниковые линии позволяют обрабатывать заготовки, транспортировка, ориентация и установка которых на линии не вызывает технических трудностей. К таким заготовкам относятся валы, диски, которые имеют оси или плоскости симметрии и потому хорошо сохраняют устойчивость при транспортировке.

Бесспутниковые линии могут быть с жесткой и гибкой связью, циклического и непрерывного действия, с боковым или верхним расположением транспорта.

Стремление автоматизировать обработку деталей сложной формы, неудобных для транспортировки  и установки, привело к созданию спутниковой линии. На этих линиях заготовки  устанавливаются в специальные  приспособления -- спутники. Спутник  перемещается с заготовкой по всей линии, фиксируется и закрепляется вместе с заготовкой на рабочих позициях. При этом заготовка не меняет своего положения относительно спутника.

Спутниковые линии, как правило, работают с жесткой связью, имеют  сквозное расположение транспорта и  циклический принцип действия. На спутниковых линиях удобно и эффективно применять агрегатное технологическое  оборудование. Агрегатное оборудование компактно, имеет высокую ремонтопригодность и позволяет вести обработку  в различных направлениях (сверху, снизу, под углом) с высокой степенью концентрации операций. Основу агрегатного  оборудования составляют силовые головки. На спутниковых линиях наибольшее применение находят силовые головки с  гидравлическим механизмом подачи.

Схема гидравлической головки  АМО «ЗиЛ». От электродвигателя 1 через ременную передачу 11 и редуктор 2 вращение перелается шпинделю 3. Последний размещается внутри пиноли 4, которая одновременно являете штоком гидроцилиндра 5 механизма подачи.

Привод подачи головки  осуществляется от насоса 10 переменной производительности. Автоматическое изменение  производительности насоса производится за счет изменения угла наклона качающейся плиты 8, которая контактирует с плунжерами 7 и 9 насоса. Изменение угла поворота дросселя 6 регулирует давление масла  под плунжерами, и тем самым  задается производительность насоса в  соответствии с необходимой величиной  подачи пиноли со шпинделем.

Основным недостатком  агрегатного оборудования является недостаточная жесткость силовых  головок, что снижает их способ-юность вести обработку с высокой  точностью и большой мощностью. Низкая жесткость обусловлена большим  количеством соединений (стыков) агрегатов  при сборке оборудования. Поэтому  агрегатное оборудование рекомендуется  применять в основном на операциях  сверления, развертывания, растачивания, нарезания резьбы отверстий небольшого диаметра, мелкого фрезерования, т.е. в тех случаях, когда не требуется  больших усилий обработки.

Компоновка спутниковых  линий во многом определяется способом возврата спутников на исходную позицию. Наиболее распространен вариант, при  котором транспортер возврата спутников  имеет боковое расположение относительно рабочего транспортера. Схему такой  линии для обработки отверстий  корпусной детали.

Схема с боковым расположением  транспортера возврата спутников не имеет ограничений для установки  оборудования, что дает возможность  вести обработку детали в любых  направлениях. Схема удобна для обслуживания, может применяться для крупных  деталей и технологических процессов  с большим числом позиций, например для обработки картеров мостов автомобилей, корпусов редукторов, блоков цилиндров  двигателей и других деталей. Одним  словом, схема имеет большие технологические  возможности. Ее основной недостаток -- потребность в больших производственных площадях.

Спутниковые линии, как правило, имеют сквозное расположение транспортера, когда транспортер проходит через  рабочие зоны оборудования. В этом случае транспортер работает в более  тяжелых условиях по сравнению с  боковым или верхним расположением  рабочего транспортера, так как находится  пол влиянием нагрузок, вибрации и  отходов (стружки, охлаждающей дикости, пыли, грязи). Поэтому сквозной транспортер  должен отвечать повышенным требованиям  эксплуатационной надежности.

Помимо своей основной функции сквозной транспортер принимает  участие в фиксации и закреплении  спутников на рабочих позициях линии. Это существенно усложняет конструкцию  транспортера, повышает его стоимость  и ставит техническую задачу обеспечения  точности установки спутников.

Способ с верхним расположением  транспортера возврата спутников встречается  значительно реже. После обработки  на линии деталь вместе со спутником  перегружателем 2 поднимается и выталкивается  на транспортер возврата спутников 7, который представляет собой наклонный  рольганг. По рольгангу с помощью  перегружателя 7 спутник опускается на позицию разгрузки-загрузки. На этой позиции готовая деталь снимается  со спутника, а в спутник устанавливается  очередная заготовка. Несмотря на экономию производственных площадей, такая схема  крайне неудобна в обслуживании, громоздка  для технологических процессов  с большим числом позиций и  вносит существенные ограничения в  установку оборудования.