Розробка автоматичної роторної лінії складання деталей гідрозамка однобічного (стр. 2 из 17)
Для того щоб проаналізувати існуючі системи безперервної дії для складання виробів, необхідно розглянути шлях розвитку автоматизації і роторних ліній взагалі і зокрема стосовно до складального виробництва.
Перші автоматичні роторні лінії для металообробки були створені в СРСР наприкінці 40-х років [4,6-8], автоматичні роторно-конвеєрні лінії почали поширюватися з початку 70-х років. Безсумнівна заслуга в цьому належить колективові конструкторського бюро під керівництвом академіка Л.Н. Кошкіна, що створив наукові основи комплексної автоматизації виробництва на базі автоматичних роторних і роторно-конвеєрних ліній. Промислове використання цих ліній дозволяє в порівнянні з роздільним автоматичним устаткуванням підвищувати продуктивність у 3-6 разів, знижувати трудомісткість виготовлення виробів у 2-4 рази, скорочувати займані площі в 3-10 разів і зменшувати виробничий цикл виготовлення продукції в 10-20 разів.
У нашій країні перші роторні машини для металообробки були створені в 1938-1943 роках [9], а вже до середини 50-х років були розроблені й успішно впроваджені у виробництво автоматичні роторні лінії, що виконують одночасно 3-4 технологічні операції. Заміна існуючого у той час одноопераційного устаткування автоматичними роторними лініями забезпечила скорочення виробничих площ і робочої сили в 4-5 разів, а тривалості виробничого циклу й обсягу незавершеного виробництва в сотні разів.
Для кінця 50-х - початку 60-х років характерні становлення й інтенсивний розвиток загальнотеоретичних принципів комплексної автоматизації виробництва на основі широких наукових досліджень, розробки методів розрахунку і проектування автоматичних роторних машин і ліній [9]. В ці роки завершується перехід від створення окремих зразків роторних машин і ліній до розробки комплексно автоматизованих ділянок, цехів і цілих виробництв із замкнутим циклом виготовлення виробів.
До початку 80-х років Л.Н. Кошкін дійде висновку, що якісно нові і більш високі техніко-економічні показники властиві роторно-конвеєрним машинам і лініям, у яких інструмент відділений від виконавчих органів і розміщений у гнучких транспортних конвеєрах [5,8].
Отже, еволюція роторних машин і ліній наступна.
Роторні лінії - одна з вищих форм автоматизації технологічних процесів, тому що міжмашинне і внутрімашинне транспортування потоку оброблюваних деталей здійснюється безупинно, з постійною швидкістю, що дозволяє легко регулювати продуктивність і якість процесів складання (обробки).
Автоматизація виробничих процесів на базі автоматичних роторних і роторно-конвеєрних ліній полягає у впровадженні комплексу наукових і технічних заходів щодо розробки мінімального числа інтенсифікованих технологічних операцій і створенню на їхній основі високопродуктивного устаткування, що виконує основні технологічні і допоміжні операції без особистої участі людини, в автоматичному режимі.
Рівні автоматизації відрізняються ступенем охоплення основних і допоміжних операцій технологічного процесу. Проілюструємо рівні автоматизації на прикладі еволюції роторних автоматичних ліній.
Перший рівень автоматизації – автоматизація робочого циклу технологічної машини, тобто створення напівавтоматів і автоматів. На цьому етапі автоматизується одна технологічна операція складання (обробки, контролю), а також допоміжні процеси, безпосередньо зв'язані з виконанням основних технологічних операцій [4-8,29-32].
У машинобудівних галузях промисловості найбільш поширені технологічні машини й агрегати з автоматизованим робочим циклом. У цих автоматах робочі і холості ходи періодично повторюються, і за кожен робочий цикл видається один оброблений виріб (або порція).
Перспективні багатопозиційні, багатошпиндельні машини-автомати з диференціацією і концентрацією елементів технологічного процесу [4-8]. Автомати, що мають один технологічний ротор з безперервним обертанням головного вала і безперервним транспортуванням потоку деталей і інструментів, відомі давно. Вони широко використовуються при механічному таблетуванні порошків і ліків, пресуванні сінажу, закачуванню банок з консервируємимі продуктами, виробництві патронів і т.п. [29,32]. Цей вид роторних машин-автоматів характеризується рівнобіжним способом концентрації однойменних елементів диференційованого технологічного процесу, тобто на всіх позиціях роторної машини здійснюється ідентичний технологічний вплив інструмента або середовища на оброблювану деталь, при якому змінюються геометричні розміри або фізико-хімічні властивості деталі.
У роторних машинах можна реалізувати [4-8,29,32] принцип послідовної дії, відповідно до якого різнойменні елементи технологічного процесу концентруються на робочих позиціях ротора відповідно до технологічного маршруту складання (обробки, контролю). Виріб, переданий послідовно, за кожен оборот ротора, з однієї робочої позиції на іншу, поступово одержує запрограмований обсяг технологічних впливів.
У роторних машинах паралельно-послідовної дії [4-8,29-32] мається ряд рівнобіжних потоків обробки, у кожнім з яких технологічний процес диференційований по робочих позиціях.
На першому рівні автоматизації технологічні машини-автомати й агрегати утворюють незалежні модулі, тому об'єднання їх у виробничі системи представляє визначені труднощі. Міжверстатне транспортування деталей, нагромадження заділів, поділ або з'єднання потоків деталей при їхній передачі на чергову операцію складання (обробки, контролю) здійснюється вручну або за допомогою засобів механізації [4-25].
Другий рівень автоматизації - автоматизація системи машин, створення автоматичних ліній. На цьому рівні автоматизації технічні рішення виходять за рамки конкретних технологічних операцій, охоплюючи весь технологічний процес, що являє собою сукупність операцій одержання конструкційних матеріалів, їхньої обробки, складання і контролю деталей, складальних одиниць, виробів у цілому. У цьому випадку повинні бути автоматизовані процеси, безпосередньо з технологією обробки не зв'язані: доставка до машин деталей, матеріалів, середовищ, міжверстатне транспортування, нагромадження міжопераційних заділів, видалення відходів і т.п.
Автоматична роторна лінія - система роторних автоматів, розташованих у технологічній послідовності, об'єднаних автоматичними механізмами і пристроями для транспортування деталей, поділи і з'єднання їхніх потоків, нагромадження заділів, зміни орієнтації деталей, видалення відходів, а також системою керування. Усередині лінії інструменти й оброблювані деталі утворюють безупинно рухаючий транспортно-технологічний потік, у якому транспортні і технологічні функції сполучені за часом. Типова структурна схема автоматичної роторної лінії представлена на рис.1.1.
Типова автоматична роторна лінія [4-10] складається із сукупності транспортних 1 і технологічних 2 роторів. Предмет обробки 3 за допомогою транспортних роторів 1 після завершення операції обробки на одному з технологічних роторів 2 передається на наступний технологічний ротор.
Рисунок 1.1 – Типова автоматична роторна лінія.
Відмінна риса автоматичної роторної лінії - сполучення транспортних і технологічних функцій; при цьому регламентований потік оброблюваних деталей з постійною швидкістю проходить усі технологічні операції (від заготівельних до складальних і комплектуючих). Звичайно автоматичні роторні лінії поділяють на ділянки по 3...10 технологічних операцій (роторів), між якими встановлюють бункери міжагрегатних (міжучасткових) запасів деталей. На кожній ділянці автоматичної роторної лінії існує жорсткий міжагрегатний зв'язок, при якому технологічні ротори й агрегати за допомогою транспортних засобів (перештовхувачів, перевантажувачів, транспортних роторів і ланцюгів) блокуються воєдино і працюють у єдиному ритмі. Підвищення надійності і збільшення продуктивності автоматичної роторної лінії при незмінних технологічних процесах і конструкціях роторних автоматів досягають структурним ускладненням ліній - розподілом їх на ділянки (секції) з установкою міжучасткових накопичувачів деталей.
Третій рівень автоматизації - комплексна автоматизація систем машин і агрегатів, створення автоматизованих і автоматичних ділянок, цехів і заводів [4-12,17,21,23]. Автоматизація цього рівня охоплює сукупність технологічних процесів на ділянці або в цеху з відповідним ускладненням функцій транспортування деталей і складання виробів, подачі до автоматичних ліній запасних інструментів і відновлення обробних середовищ, видалення відходів виробництва й особливо автоматичного керування і регулювання.
Аналіз існуючих автоматичних роторних ліній складання показав, що найбільш поширеними і відносно простими є ті лінії, у яких на вхід звичайно подається набір (комплект) деталей або виробів, хоча це зменшує число струменів роторної лінії і знижує продуктивність на виході роторних машин у порівнянні з продуктивністю першого ротора. Більш різноманітні схеми характерні для складання (монтажу) [6], при якому на вхід лінії подається потік базових деталей, поділюваний на U струменів, а деталі, що збираються, надходять у технологічно встановленій послідовності. Деталі різної номенклатури можуть подаватися також поштучно або порціями (наприклад, при виготовленні армованих виробів із пластмас).
Рисунок 1.2 – Принципова схема роторних машин для складання:
Uвх, Uвих – число вхідних і вихідних потоків роторнихмашин;
Un – число струменів складальних роторів