Дифференцируя общий объём обработки вала на число позиций (станков), можно сократить длительность рабочих ходов цикла. Переходы, основное время которых превышает 0,25 мин, необходимо расчленить на более мелкие. Максимальное число позиций 10 ограничивается невозможностью дробления фрезерования торцов на 2 станка.

Приведём технологическую схему обработки при восьми позиционном варианте (q=5):

I поз. – 0,45 мин: фрезерование торцов, центрование торцов;

II поз. – 0,466 мин: черновое точение шеек №1, №2, №3, №4, №5, №6

III поз. – 1,013 мин: чистовое точение шеек №1, №2, №3, №4, №5, №6;

IV поз. – 0,237 мин: прорезка канавок и точение фасок.;

V поз. – 0,6 мин: нарезание резьбы;

Таким образом, для обработки вала даже при простейшем построении однопоточной обработки и жёсткой межагрегатной связью автоматическую линию можно построить по 8 вариантам q=5…13.

Для выбора варианта структуры автоматической линии необходимо рассчитать производительность автоматической линии по формуле:

, шт/смену

где Р=1 – количество параллельных линий,

Т_О_max – время наиболее длительной операции,

t_X=0,25 мин – время холостых ходов,

∑С_i=0,12 мин/шт – ожидаемые внецикловые потери,

t_e=0,02 мин/шт –ожидаемые простои и внецикловые потери из-за

отказов устройств и механизмов,

n_y=1,2,3,4 – число участков,

w – коэффициент возрастания внецикловых потерь при различных вариантах количества участков.

Определим Q_АЛ для варианта q=5, n_y=1, Т_О_max=1,013 мин

шт/см.

Значения производительностей для других структурных вариантов сведём в таблицу 1.3 и рисунок 1.1.

Таблица 1.3 – Производительности автоматической линии

q	Tomax, мин	Qал, шт/смену
q	Tomax, мин	nу=1	nу=2	nу=3	nу=4
5	1,013	323,6682
6	0,6	440,367	458,0153	465,6577
7	0,513	469,2082
8	0,5	466,0194	494,8454	513,0398
9	0,46	475,2475	525,5091
10	0,45	470,5882	509,5541
11	0,367	501,5674
12	0,333	509,0138	566,706	593,3251	606,2137
13	1,013	516,129

Из задания требуемая производительность автоматической линии Q_АЛ(_min₎=395 шт/см, с увеличением до Q_max=513,5 шт/см. В данный диапазон попадает 2 структурных варианта:

Рисунок 1.1 Производительность автоматических линий обработки ступенчатого вала при различных структурных вариантах обработки

Рисунок 1.2 Конкурирующие структурные варианты построения автоматической линии обработки ступенчатого вала

2 Разработка автоматической линии

2.1 Выбор структурной схемы автоматической линии

Определим приведённые затраты для каждого из вариантов

где К_i – стоимость оборудования для i-го варианта, €,

С_i – годовые эксплуатационные затраты для i-го варианта, €,

Е_Н=0,15 – нормативный коэффициент эффективности

где С_АВТ=29000 у.е. - стоимость одного станка автомата,

С_НАК=4000 у.е. - стоимость накопителя,

С_ЗУ=2000 у.е. - стоимость загрузочного устройства,

С_ТС – стоимость транспортной системы,

у.е.,

где А – амортизационные отчисления, принимаем 12% от стоимости оборудования,

З_Р – затраты на текущий ремонт и межремонтное обслуживание, принимаем 7% от стоимости оборудования,

З_ПЛ– годовой фонд заработной платы рабочих при двухсменной работе,

С_ИН=4500 у.е. – годовые расходы на инструмент и электроэнергию.

у.е.,

Тогда приведённые затраты для первого варианта

у.е.

При сравнении все полученные значения приведённых затрат должны быть скорректированы на одинаковый выпуск продукции C_П_i*φ_i.

у.е.

Результаты вычисления приведённых затрат сводим в таблицу4.

Таблица 4 – Приведённые затраты

q	ny	Q	С_ТС	K	С	С_П	φ1	С_П
6	1	440,367	6600	192600	53574	82464	1,165	96065,4
6	2	458,015	9600	199600	54904	84844	1,120	95029,5
6	3	465,658	12600	206600	56234	87224	1,102	96091,9
8	1	466,019	7800	255800	65582	103952	1,101	114431,7
7	1	469,208	7200	224200	59578	93208	1,093	101907,2
10	1	470,588	9000	319000	77590	125440	1,090	136745,3
9	1	475,248	8400	287400	71586	114696	1,079	123807,2
8	2	494,845	10800	262800	66912	106332	1,037	110233,0
11	1	501,567	9600	350600	83594	136184	1,023	139288,1
12	1	509,014	10200	382200	89598	146928	1,008	148078,6
10	2	509,554	12000	326000	78920	127820	1,007	128684,4
8	4	513,040	16800	276800	69572	111092	1,000	111083,4

Наиболее оптимальный вариантом является Q_АЛ1=469,208 шт/см, q=7, ny=1, Т_Omax=0,513 мин.

Автоматическая линия представляет собой группу станков, расположенных по ходу технологического процесса, связанных между собой транспортной системой и имеющих единую систему управления.

По виду передачи изделий от станка к станку принимаем автоматическую линию с боковым (фронтальным) транспортированием.

По расположению оборудования автоматическая линия незамкнутая с жёсткой связью. Все станки работают в одном такте. Транспортная система проходит через все рабочие позиции, во время обработки детали снимаются с транспортёра, фиксируются и зажимаются на базовых поверхностях.

2.2 Выбор и компоновка технологического оборудования

В соответствии с разработанным технологическим процессом выбираем следующее технологическое оборудование автоматической линии:

Обработка торцов и центрование: двухсторонний фрезерно-центровальный станок модели 6С230 со следующими основными характеристиками:

Наибольший диаметр вала 60 мм;

Наибольшая длинна вала 160 мм;

Частота вращения шпинделя 125-1250 мин^-1;

Мощность электродвигателя 4,2 кВт;

Габариты (ДхШхВ) 1400х2160х3200 мм;

Масса 4,2 т.

Обработка шеек вала, точение фасок прорезка канавок: и нарезание резьбы, одношпиндельный токарно-револьверный автомат модели МЕ226С1:

Наибольший диаметр вала 60 мм;

Наибольшая длинна вала 200 мм;

Частота вращения шпинделя 33-2000 мин^-1;

Мощность электродвигателя 5,5 кВт;

Габарит (ДхШхВ) 2200х1250х1850 мм;

Масса 3,2 т.

2.3 Выбор и компоновка транспортных средств

Для проектируемой автоматической линии с параллельной работой и фронтальным расположением оборудования необходимы механические подъёмники, которые будут осуществлять загрузку и выгрузку заготовок и деталей, а так же отводящий конвейер для перемещения деталей между позициями.

Автоматические подъёмники прерывистого действия широко применяются в транспортных системах автоматических линий. В процессе транспортировки в подъёмниках детали могут ориентироваться для загрузки на станок в определённом направлении. Выбираем подъёмник модели КК5А.

Диаметр транспортируемых валов до 80 мм;

Наибольшая длинна валов 160 мм;

Тип привода пневматический;

Регулирование скорости бесступенчатое;

Скорость движения:

Каретки 10 м/мин;

Кассеты загрузки/выгрузки 12 м/мин;

Габариты (ДхШхВ) 1250х900х1900 мм;

Масса 800 кг.

Отводящие конвейеры обеспечивают непрерывное принудительное перемещение заготовок или деталей по фронту автоматической линии с распределением их между параллельно работающими станками и сбором обработанных деталей.

2.4 Выбор методов и средств контроля

Наибольшие требования по точности получаемого вала предъявляются к диаметрам шеек, а также к геометрической точности цилиндрических поверхностей вала. В связи с этим принимаем в качестве измерительной станции КА-60:

Контролируемые параметры – наружный диаметр, конусность, бочкообразность;

Диапазон размеров контролируемых деталей:

По диаметру 5…60 мм;

По длине 100…200 мм;

Предельно допустимая погрешность измерений автомата 0,2 мкм;

Тип преобразователей оптикоэлектронный;

Производительность 1500 шт/час;

Мощность электродвигателя 2,5 кВт;

Габариты (ДхШхВ) 1300х1000х1680 мм.

2.5 Составление циклограммы работы автоматической линии

Транспортирование изделий между рабочими позициями осуществляется отводящим конвейером. Определим время на перемещения изделия: