Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

51 

1

2

3

4

5

6

7

Р1

Р2

Р3

Р4

Р5

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Коэффициент 

синхронизации

Номенклатура

Станки

Рис.7. Диаграмма коэффициентов синхронизации на массиве 7 (изделий) 



 5 (станков) 

4. КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ МАССОВОГО 

И КРУПНОСЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА 

4.1. Технологические автоматические машины 

Высокая серийность и ограниченность номенклатуры массового и крупно-

серийного производства определяет предпочтительное применение высокопро-
изводительных  автоматических и полуавтоматических  машин с  жесткой  логи-
кой управления. 

Автомат – машина, которая неоднократно осуществляет технологический 

цикл без участия человека, т. е. автоматически. 

Если автомат представляет собой металлорежущий станок, то на нем, как 

минимум,  автоматически  выполняются:  1)  ввод  заготовок  в  рабочую  зону,  их 
ориентация, установка и закрепление; 2) обработка; 3) вспомогательные движе-
ния рабочих органов (холостые перемещения суппортов, столов, салазок, бабок 
и т. п.); 4) снятие обработанных изделий и 5) удаление отходов (стружки) из зо-
ны обработки.  

Человек  осуществляет  наладку  автомата,  заполнение  заготовками  и  мате-

риалами  загрузочных  устройств,  периодический  контроль  обработки,  под-
наладку, а также смену инструмента. 

На  автоматах  отдельных  типов  контроль  обработки,  подналадка,  а  также 

смена инструмента могут также выполняться автоматически. 

52 

Полуавтомат отличается от автомата тем, что он автоматически выполня-

ет  только  один  рабочий  цикл  и  для  его  повторения  требуется  вмешательство 
рабочего. Например, металлорежущие полуавтоматы не имеют автоматической 
загрузки и рабочий должен в каждом цикле снимать детали и устанавливать за-
готовки вручную. 

4.2. Движение предметов и инструмента в технологической машине 

По характеру движения предметов и инструмента различают технологиче-

ские машины дискретного, непрерывного и квазинепрерывного действия, кото-
рые относят к трем классам (табл. 14) [10]. 

I класс – машины дискретного действия, которые требуют остановки изде-

лия на рабочей позиции на период выполнения рабочего процесса (обычные то-
карные,  сверлильные,  фрезерные  и  другие  станки,  контрольные  и  сборочные 
автоматы и т. п.); 

II класс – машины непрерывного действия, в которых орудия труда непо-

движны, а предмет труда безостановочно движется (бесцентровошлифовальные 
станки при шлифовании на проход, станки или приспособления для непрерыв-
ного фрезерования, некоторые типы контрольных и сборочных автоматов и т. 
п.); 

III  класс  –  машины  непрерывного  действия,  в  которых  перемещается  как 

предмет  труда,  так  и  орудие  труда,  т.  е.  изделие  и  инструмент;  в  дальнейшем 
мы их будем называть квазинепрерывными.  

                                                                                                                                 Таблица 14 

Классификация технологических машин по характеру движения [10] 

Транспортное 

движение 

Характер основных движений и класс машин 

 Инструмент 

Деталь 

Нет 

Нет 

Дискретные 

Нет 

Есть 

Непрерывные 

53 

Есть 

Есть 

Квазинепрерывные 

 
Производительность машины I класса определяется формулой: 
 

Ц

1

Т

Q



.                                                      (49) 

Тр

о

З

Х

Р

Ц

t

t

t

t

t

Т











,                                         (50) 

 
где t

Р

 – время рабочих ходов; t

Х

 – время холостых ходов (возврат инструмента); 

t

З

 – время фиксации и зажима; t

О

 – время освобождения; t

Тр

 – время транспор-

тирования. 

Производительность  машины  I  класса  ограничивается  временем  техноло-

гического цикла и может быть увеличена либо за счет его уменьшения, либо за 
счет увеличения числа рабочих позиций. 

Производительность машины II класса определяется формулой: 
 

a

l

V

Q





T

,                                                    (51) 

где V

Т

 — скорость технологического движения подачи; 

l — размер детали, измеренный в направлении движения; 
a — расстояние между двумя изделиями. 

Производительность  машин  II  класса  не  ограничивается  временем  техно-

логического цикла, а зависит лишь от скорости подачи, совпадающей со скоро-
стью транспортирования, размера изделия и конструктивного размера а. В ма-
шинах II класса составляющие штучного времени перекрываются, следователь-
но, производительность этих машин значительно выше. 

Производительность машин III класса определяется по формуле: 
  

a

l

V

Q





Tр

,                                                     (52) 

где V

Тр

 — скорость транспортного движения. 

В машинах III класса скорости транспортного и технологического движе-

ния  независимы друг  от  друга,  поэтому  производительность  теоретически  мо-

54 

жет быть сколь угодно высокой. Но технологические скорости определяют раз-
меры  лини,  так  как  технологический  путь  должен  иметь  длину,  достаточную 
для выполнения всей обработки, а это может сделать машину весьма громозд-
кой. 

Рассматривая типы машин по признаку непрерывности процесса, не следу-

ет  упускать  из  вида  точность  обработки,  что  особенно  важно  для  металлоре-
жущего оборудования. К ним предъявляются особые требования по жесткости, 
отсутствию  вибраций  и  т.  п.  Эти  требования  не  могут  быть  выдержаны,  если 
инструментальный  узел  и  изделие  находятся  в  движении.  Значит,  машины  III 
класса  могут  применяться  для  выполнения  процессов,  к  которым  не  предъяв-
ляются высокие требования к точности обработки. 

Большую  точность  обеспечивают  машины  II  класса,  т.  е.  машины  непре-

рывного действия с неподвижным инструментом, так как при сохранении весь-
ма прогрессивного принципа непрерывности и сравнительно высокой произво-
дительности они имеют неподвижный инструмент, а значит, могут давать вы-
сокую точность обработки.  

Наивысшую точность и качество поверхностей дают машины дискретного 

действия. 

4.3. Автоматические линии, их структура и компоновка  

Автоматическая линия – система автоматически управляемых машин, ме-

ханизмов, вспомогательного и подъемно-транспортного оборудования, которая 
в определенной последовательности и с определенным тактом производит про-
дукцию.  

Основной  признак  АЛ  –  технологические  и  транспортные  движения  про-

изводятся силами неживой природы без участия человека. Участие человека в 
выполнении  отдельных  операций  характеризуется  степенью  автоматизации 
процесса, и в этом случае линия считается автоматизированной. 

В  зависимости  от  назначения,  степени  автоматизации  и  условий  работы 

линии имеют различную структуру и конструктивное исполнение. 

По  типу  встроенных  в  линию  станков  различают:  линии  станков  общего 

назначения, линии агрегатных станков, линии специальных станков, комбини-
рованные и роторные. 

По  расположению  оборудования  АЛ  бывают  замкнутые  и  незамкнутые. 

Замкнутые линии характеризуются общим местом загрузки заготовок и выгруз-
ки изделий. В незамкнутых линиях эти места разнесены. 

Поток предметов в АЛ организуется в трех основных вариантах: 

1)  жесткая подача предметов – станки сблокированы транспортной системой, и 

сбой одного станка или системы приводит к простою всей линии; 

2)  гибкая подача предметов – станки соединены с транспортной системой через 

накопители, которые при сбоях отдельных станков или системы поставляют 
предметы работающим станкам; 

3)  комбинированная  подача  предметов  –  станки  сблокированы  транспортной 

системой в небольшие группы, а между группами установлены накопители, 

55 

которые питают линию при сбое станков или системы в отдельных группах.  

Рис.8. Компоновка автоматических линий [10] 

Количество и объем накопителей определяется из условия бесперебойной 

работы линии - накопители должны обеспечить устранение сбоя оборудования 
без  остановки  линии.  Необходимое  время  работы  накопителя  без  подзагрузки 
определяется по ремонтным нормам или хронометражем ремонтных операций. 

Конфигурация линий может быть любой и определяется планом производ-

ственных  помещений,  принципом  доступности  мест  обслуживания,  пожарной 
безопасностью, эргономическими и санитарно-техническими нормами.  

Обработка  деталей  в  АЛ  может  быть  последовательной,  параллельной  и 

последовательно-параллельной.  Участки  параллельных  потоков  позволяют  со-
кратить время отдельных длительных операций. 

4.4. Транспортировка и ориентация предметов 

в автоматических линиях 

Перемещение предметов в АЛ производится механизмами, которые отно-

сятся к следующим группам: магазины, бункеры - ориентаторы, транспортеры. 

Внедрение  устройств  каждой  группы  определяет  этапы  автоматизации 

технологических линий. 

1 этап автоматизации – применение магазинных загрузочных устройств с 

ручной ориентацией предметов.  

Магазин  –  устройство  для  ручной  ориентации  предметов,  их  хранения  и 

подачи в позицию предоперационного базирования. Основные узлы магазина – 
накопитель и питатель.  

Накопитель – предназначен для хранения и подачи к питателю предвари-

тельно  ориентированных  предметов.  Накопители  выполняют  в  виде:  лотков, 
кассет, столов, решеток, цепей, каруселей, винтов, спиралей и т.п. Предметы в 
магазинах ориентируют ручной укладкой.