Определение рациональной структуры автоматической линии

2 Определение рациональной структуры автоматической линии

2.1 Расчет требуемой производительности автоматической линии

Ожидаемая производительность линии в условиях неавтоматизированного производства рассчитывается по формуле:

(шт./смену),

где  - машинное время выполняемых операций;

 - время выполнения холостых операций

Для рассчитываемой линии суммарное машинное время составляет:

Определим ожидаемую производительность для данного технологического процесса:

(шт./смену).

При проектировании автоматической линии необходимо учитывать, что максимальная производительность линии не должна превышать требуемую производительность больше чем на 15 %.Таким образом максимальная производительность для данной линии составляет:

(шт./смену).

Рассмотрим насколько вариантов компоновок автоматических линий.

При составлении линии из 12 станков расположенных по ходу технологического процесса получаем линию следующего вида (рис. 2.1)

Рисунок 2.1- Вариант компоновки оборудования автоматической линии

Для этой линии лимитирующим является время с. Тогда производительность такой линии составляет:

 (шт./смену).

Данное количество изделий не входит в диапазон допустимой производительности, по этому сократим лимитирующее время, добавив станок – дублер на последней операции технологического процесса (рис. 2.2).

Рисунок 2.2- Вариант компоновки оборудования автоматической линии

В данном варианте технологической линии лимитирующим временем является с. ,а производительность такой линии составляет:

 (шт./смену).

Производительность такой линии также не входит в требуемый диапазон производительности. Добавляем станки – дублеры на 7-й и 12-й операциях, получаем линию вида (рис. 2.3).

Рисунок 2.3- Вариант компоновки оборудования автоматической линии

Здесь лимитирующим временем является с, а производительность такой линии составляет:

 (шт./смену).

Так как данная линия снова не обеспечивает необходимую производительность, то введем дополнительные станки-дублеры на 2-й и 7-й операциях. Получим линию вида (рис. 2.4).

Рисунок 2.4- Вариант компоновки оборудования автоматической линии

Лимитирующим временем является такой линии составляет с. ,а производительность:

 (шт./смену).

Производительность такой линии удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям.

Для реализации данного технологического процесса возможно применение и другой компоновки оборудования, представленной на рис.11,1, при которой применяется дифференциация процессов вместо применения станков – дублеров (рис. 2.5).

Рисунок 2.5- Вариант компоновки оборудования автоматической линии

Проведя более глубокий анализ, определим, какой из двух последних вариантов компоновки является более экономически целесообразным.

2.2 Уточненный расчет производительности автоматической линии

Уточненный расчет полной производительности автоматической линии с жесткими межагрегатными связями проводится по формуле:

,

Где  - коэффициент загрузки линии, который характеризует условия эксплуатации (принимается в пределах 0,85-0,90);

 - время не совмещенных холостых ходов (в условиях дифференциации технологического процесса принимается );

 - время суммарных внецикловых потерь, определяется по формуле:

где  - ожидаемые внецикловые потери по инструменту;

 - ожидаемые внецикловвые потери по оборудованию.

Потери по инструменту вычисляются по формуле:

Сведем данные по всем инструментам в таблицу 2.1

Таблица 2.1-Расчет времени потерь по инструменту

№	инструмент
1	Комбинированное сверло Ø3	0,02	20	1+0,18	0,0012
2	Спиральное сверло Ø4	0,0385	20	1+0,18	0,0023
3	Спиральное сверло Ø4	0,0385	20	1+0,18	0,0023
4	Спиральное сверло Ø8	0,04	20	1+0,18	0,0024
5	Зенкер комбинированный Ø8	0,04	20	1+0,18	0,0024
6	Комбинированное сверло Ø5	0,015	20	1+0,18	0,0009
7	Комбинированное сверло Ø3	0,02	20	1+0,18	0,0012
8	Комбинированное сверло Ø5	0,01	20	1+0,18	0,0006
9	Спиральное сверло Ø8	0,045	35	1+0,18	0,0015
10	Спиральное сверло Ø8	0,045	35	1+0,18	0,0015
11	Спиральное сверло Ø8	0,045	35	1+0,18	0,0015
12	Зенкер комбинированный Ø10	0,02	35	1+0,18	0,0007
13	Развертка Ø10	0,02	35	1,5+0,18	0,0012
14	Концевая фреза Ø3	0,03	20	1+0,18	0,0018
15	Концевая фреза Ø2	0,2	20	1+0,18	0,0118

Общее время потерь по инструменту составляет:

Расчет внецикловых потерь по оборудованию проводится по формуле:

где  - среднее время простоев i-го нормализованного узла.

рассмотрим вариант компоновки данной линии с применением станков-дублеров. Данные по потерям времени по оборудования сводим в таблицу 2.2

Таблица 2.2- Расчет времени потерь по оборудованию для 1-го варианта схемы компоновки

Наименование позиции	Наименование механизма	Время простоя на 100 мин. Работы  мин	Время работы j – го нормализованного узла  мин	Простои конкретных механизмов мин.
1	2	3	4	5
1. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,02	0,0001
	2. Механизм фиксации	0,01	0,02	0,000002
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25	0,02	0,00005
	4. Кондукторная втулка	0,03	0,02	0,000006
	5.Электрооборудование	1,43	0,02	0,00029
	6. Система охлаждения	0,4	0,02	0,00008
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,02	0,000048
2. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53*2	0,077	0,0008
	2. Механизм фиксации	0,01*2	0,077	0,0000154
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25*2	0,077	0,00038
	4. Кондукторная втулка	0,03*2	0,077	0,000046
	5.Электрооборудование	1,43*2	0,077	0,0022
	6. Система охлаждения	0,4*2	0,077	0,0006
	7. Транспортер стружки.	0,24*2	0,077	0,00036
3. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,015	0,000079
	2. Механизм фиксации	0,01	0,015	0,0000015
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25	0,015	0,000038
	4. Кондукторная втулка	0,03	0,015	0,0000045
	5.Электрооборудование	1,43	0,015	0,00022
	6. Система охлаждения	0,4	0,015	0,00006
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,015	0,000036
4. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,02	0,0001
	2. Механизм фиксации	0,01	0,02	0,000002
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25	0,02	0,00005
	4. Кондукторная втулка	0,03	0,02	0,000006
	5.Электрооборудование	1,43	0,02	0,00029
	6. Система охлаждения	0,4	0,02	0,00008
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,02	0,000048
5. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,04	0,00021
	2. Механизм фиксации	0,01	0,04	0,000004
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25	0,04	0,0001
	4. Кондукторная втулка	0,03	0,04	0,000012
	5.Электрооборудование	1,43	0,04	0,00057
	6. Система охлаждения	0,4	0,04	0,0,00016
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,04	0,000096
6. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,04	0,00021
	2. Механизм фиксации	0,01	0,04	0,000004
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25	0,04	0,0001
	4. Кондукторная втулка	0,03	0,04	0,000012
	5.Электрооборудование	1,43	0,04	0,00057
	6. Система охлаждения	0,4	0,04	0,0,00016
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,04	0,000096
7. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53*3	0,13	0,0021
	2. Механизм фиксации	0,01*3	0,13	0,000039
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25*3	0,13	0,00099
	4. Кондукторная втулка	0,03*3	0,13	0,000117
	5.Электрооборудование	1,43*3	0,13	0,0057
	6. Система охлаждения	0,16*3	0,13	0,0006
	7. Транспортер стружки.	0,24*3	0,13	0,0009
8. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,01	0,0000053
	2. Механизм фиксации	0,01	0,01	0,000001
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25	0,01	0,000025
	4. Кондукторная втулка	0,03	0,01	0,000003
	5.Электрооборудование	1,43	0,01	0,00014
	6. Система охлаждения	0,4	0,01	0,00004
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,01	0,000024
9. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,02	0,0001
	2. Механизм фиксации	0,01	0,02	0,000002
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25	0,02	0,00005
	4. Кондукторная втулка	0,03	0,02	0,000006
	5.Электрооборудование	1,43	0,02	0,00029
	6. Система охлаждения	0,4	0,02	0,00008
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,02	0,000048
10. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,02	0,0001
	2. Механизм фиксации	0,01	0,02	0,000002
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25	0,02	0,00005
	4. Кондукторная втулка	0,03	0,02	0,000006
	5.Электрооборудование	1,43	0,02	0,00029
	6. Система охлаждения	0,4	0,02	0,00008
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,02	0,000048
11. Фрезерная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,03	0,00016
	2. Механизм фиксации со сложным зажимным приспособлением	0,05	0,03	0,000015
	3.Механизм подачи		0,03	0,000072
	4. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,18	0,03	0,000054
	5.Электрооборудование	0,5	0,03	0,00015
	6. Система охлаждения	0,08	0,03	0,000024
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,03	0,000072
12. Фрезерная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53*3	0,2	0,0033
	2. Механизм фиксации со сложным зажимным приспособлением	0,05*3	0,2	0,0003
	3. механизм подачи	0,24*3	0,2	0,00144
	4. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,1*38	0,2	0,00108
	5.Электрооборудование	0,5*3	0,2	0,003
	6. Система охлаждения	0,08*3	0,2	0,00048
	7. Транспортер стружки.	0,24*3	0,2	0,00144

Тогда производительность такой линии будет составлять:

шт./смену

Как видно по расчетам, производительность такой линии не удовлетворяет заданной производительности. Дальнейшее увеличение числа оборудования для повышения производительности будет экономически нецелесообразным, поэтому данный вариант компоновки линии из расчетов исключаем.

Рассмотрим теперь схему линии с многопозиционными станками. Сведем данные по станкам в таблицу 2.3.

Таблица 2.3- Расчет времени потерь по оборудованию для 1-го варианта схемы компоновки

Наименование позиции	Наименование механизма	Время простоя на 100 мин. Работы  мин	Время работы j – го нормализованного узла  мин	Простои конкретных механизмов мин.
1	2	3	4	5
1. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,04	0,0002
	2. Поворотный стол	0,1	0,04	0,00005
	3. Механизм фиксации	0,01*6	0,04	0,00024
	4. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25*6	0,04	0,0006
	5. Кондукторная втулка	0,03*6	0,04	0,00072
	6.Электрооборудование	1,43	0,04	0,00057
	7. Система охлаждения	0,4	0,04	0,00016
	8. Транспортер стружки.	0,24	0,04	0,000096
2. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,02	0,00011
	2. Поворотный стол	0,1	0,02	0,00002
	3. Механизм фиксации	0,01*4	0,02	0,0000008
	4. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25*4	0,02	0,00020
	5. Кондукторная втулка	0,03*4	0,02	0,000024
	6.Электрооборудование	1,43	0,02	0,00029
	7. Система охлаждения	0,16	0,02	0,00002
	8. Транспортер стружки.	0,24	0,02	0,000048
3. Сверлильная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,04	0,00011
	2. Поворотный стол	0,1	0,04	0,00004
	3. Механизм фиксации	0,01*6	0,04	0,000024
	4. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,25*6	0,04	0,0006
	5. Кондукторная втулка	0,03*6	0,04	0,000072
	6.Электрооборудование	1,43	0,04	0,00057
	7. Система охлаждения	0,4	0,04	0,00016
	8. Транспортер стружки.	0,24	0,04	0,000096
4. Фрезерная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53	0,03	0,00016
	2. Механизм фиксации со сложным зажимным приспособлением	0,05	0,03	0,000015
	3. Механизм подачи	0,24	0,03	0,000072
	4. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,18	0,03	0,000054
	5.Электрооборудование	0,5	0,03	0,00015
	6. Система охлаждения	0,08	0,03	0,000024
	7. Транспортер стружки.	0,24	0,03	0,000072
5. Фрезерная	1.Узел подачи и зажатия заготовки	0,53*3	0,067	0,0011
	2. Механизм фиксации со сложным зажимным приспособлением	0,05*3	0,067	0,0001
	3. Механизм подачи	0,24*3	0,067	0,00048
	3. Самодействующая гидравлическая силовая головка	0,18*3	0,067	0,00036
	6.Электрооборудование	0,5*3	0,067	0,001
	7. Система охлаждения	0,08*3	0,067	0,00016
	8. Транспортер стружки.	0,24*3	0,067	0,00048

Тогда производительность такой линии будет составлять:

 шт./смену

Для увеличения производительности разобьем линию на участки. В этом случае производительность рассчитывается по формуле:

 (шт./смену).

Принимаем количество участков равным  (W=1), тогда:

 шт./смену.

Принимаем количество участков равным  (W=1,1), тогда:

 шт./смену.

Принимаем количество участков равным  (W=1,15), тогда:

 шт./смену.

Последняя производительность удовлетворяет требуемой, значит линия делится на три участка. Так как потери по оборудованию в пределах участков должны быть приблизительно равны, то целесообразно накопители установит после 1-го и 4-го станков.