При обработке на автоматической линии детали «Шток» технологический процесс дифференцируется на составные части, которые выполняются в разных позициях на разных станках. В процессе обработки – от заготовки к готовой продукции – изделие передается последовательно из позиции в позицию, где получает заданный объем технологического воздействия таким образом, что на каждой позиции выполняется лишь определенная часть обработки. При этом принятые методы, маршрут и режимы обработки, технологические базы и режущий инструмент должны обеспечить выполнение заданных требований качества (точность размеров, шероховатость поверхности и др.).
Число вариантов построения автоматической линии определяется диапазоном между минимальным и максимальным числом рабочих позиций в линии 
. Минимальное число позиций определяется технологическими возможностями оборудования, что используется. Максимальное число позиций лимитируется необходимостью удовлетворять требованиям качества и точности обработки.
При определении структуры автоматической линии необходимо проанализировать все возможные варианты и для анализа выбрать те, которые обеспечивают заданную производительность.
Разработка вариантов технологического процесса в автоматизированом производстве. На рисунке 2.1 приведен 1 вариант АЛ при q=7:
Вариант №1.
Рисунок 2.1 – Структурный вариант АЛ из 7 рабочих позиций
Лимитирующей позицией является чистовая обработка, для которой tр=3,67 мин. Производим укрупненный расчет цикловой производительности QЦ для данного варианта по формуле:
деталей/смена,
где tр(q) - время машинной обработки на лимитирующей позиции, мин;
- время несовмещенных вспомогательных ходов цикла;
Кисп=0,75 – ожидаемый коэффициент использования АЛ.
На рисунке 2.2 приведен 2 вариант АЛ при q=6:
Вариант №2
Рисунок 2.2 – Структурный вариант АЛ из 6 рабочих позиций со станками дублерами
Лимитирующей позицией является чистовая обработка с одной стороны детали, для которой tр=1,01 мин.
деталей/смена.
На рисунке 2.3 приведен 3 вариант АЛ при q=7:
Вариант №3
Рисунок 2.3 – Структурный вариант АЛ из 7 рабочих позиций со станками дублерами и многорезцовой головкой
Лимитирующей позицией является черновая обработка Æ70 при L=856 мм., для которой tр=0,95 мин.
деталей/смена.
Таким образом, вариант №2 и №3 обеспечивает заданную производительность АЛ, однако Qц>Qтреб.
Вариант №2
1. Станок – полуавтомат: фрезеровать торцы 1 и 14 (
),сверлить центровые отверстия (
).
2. Станок – полуавтомат: точить поверхности 6 (
), 3 (
).
3. Станок – полуавтомат: точить поверхности 6 (
), 3 (
); точить фаску 2 (
), 5 (
). точить канавки шириной 10 мм на поверхности 9.
4. Станок – полуавтомат: точить торец 7 (
); точить поверхности 10 (
), 12 (
).
5. Станок – полуавтомат: точить фаску 13 (), чистовое точение поверхности 12 (
), точить фаску 11 (), точение поверхности 10 (
), точить канавку 8 (
), точить фаску 9 (
).
6. Станок – агрегатный: сверление отверстий 19 (
); фрезерование шпоночного паза 18 (
).
Лимитирующей позицией является токарная операция 2, для которой 
мин (
деталей/смен).
Уточненный расчет полной производительности выполним по формуле:
,
где Кзаг=0.75 – коэффициент загрузки линии как характеристика технических и организационных условий ее эксплуатации;
- время несовмещенных вспомогательных ходов цикла;
∑tр – суммарные собственные внецикловые затраты (простой на единицу продукции), мин/шт.
Внецикловые затраты определяются по формуле:
,
где ∑tин – ожидаемые суммарные внецикловые затраты по инструменту;
∑tос – ожидаемые усредненные внецикловые затраты по оснащению.
Затраты времени из-за выхода из строя инструмента определяются по формуле:
,
где tр – машинное время выполнения составной операции конкретным инструментом, мин;
Т – нормативная стойкость инструмента, мин;
tз – время, необходимое для замены инструмента при его износе, мин;
tпр – средняя продолжительность простоев из-за случайных сбоев в работе и поломок инструмента, которые приходятся на период его стойкости, мин.
Значение tз и tпр для разных типов инструментов занесены в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Расчет времени потерь по инструменту
| № Опер. | Инструмент |  , мин.
|  , мин.
| ( +  ),
мин.
|  , мин.
|
| Торцевая фреза | 0,62 | 7,12 | 0,025 | ||
| Сверло центровочное Р6М5 | 0,12 | 1,18 | 0,00944 | ||
| Резец упорный проходной Т5К10 | 2,85 | 1,7 | 0,08075 | ||
| Резец упорный проходной Т5К10 | 0,18 | 1,7 | 0,0051 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 3,42 | 3,18 | 0,18126 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,22 | 3,18 | 0,01166 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,008 | 3,18 | 0,000424 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,022 | 3,18 | 0,001166 | ||
| Резец отогнутый Т5К10 | 0,036 | 1,7 | 0,00136 | ||
| Резец упорный проходной Т5К10 | 0,253 | 1,7 | 0,00717 | ||
| Резец упорный проходной Т5К10 | 0,12 | 1,7 | 0,0034 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,008 | 3,18 | 0,0004 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,11 | 3,18 | 0,00583 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,008 | 3,18 | 0,0004 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,16 | 3,18 | 0,00848 | ||
| Резец канавочный Т15К6 | 0,019 | 3,18 | 0,001007 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,004 | 3,18 | 0,000212 | ||
| Сверло Р6М5 | 0,52 | 1,18 | 0,012272 | ||
| Пальцевая фреза | 0,45 | 5,12 | 0,0288 | ||
 =
| 0,384131 |
Расчет ожидаемых внецикловых затрат по оборудованию (для одной позиции) tос производим по формуле:
tос 
,
где tп – средняя продолжительность простоев j-го нормализованного узла, который входит в состав оснащения конкретной позиции;
tр – время работы j-го нормализованного узла при выпуске единицы продукции;
k – общее количество нормализованных узлов в оснащении конкретной позиции.
Расчет потерь по оборудованию первого варианта занесены в таблицу 2.2:
Таблица 2.2 – Расчет потерь по оборудованию первого варианта
| Наименова-ние позиции | Наименование механизмов | Время простоев на 100 мин. работы  , мин.
| Время работы
j– го нормализованного узла  , мин.
| Простои конкретных механизмов
 , мин.
|
| 1 Фрезерно-центровальная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Фрезерная бабка 3. Сверлильная бабка 4. Узел поперечных подач 5. Узел продольных подач 6. Гидравлическое оборудование 7. Электрооборудование 8. Система охлаждения 9. Транспортер стружки | 0,55 0,04*2 0,06*2 0,07*2 0,06*2 0,17 0,50 0,08*4 0,24 | 0,74 0,62 0,12 0,62 0,12 0,74 0,74 0,74 0,74 | 0,00407 0,000496 0,000144 0,000868 0,000144 0,001258 0,0037 0,02368 0,001776 |
| 0,036136 | |||
| 2 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизм-ом фиксации и приводом враще-ния 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08*3 0,24 | 3,03 3,03 3,03 3,03 3,03 3,03 3,03 | 0,016665 0,005454 0,001818 0,005151 0,019695 0,002424 0,007272 |
| 0,063327*3 | |||
| 3 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08*4 0,24 | 3,67 3,67 0,03 3,64 3,67 3,67 3,67 3,67 | 0,020185 0,006606 0,000021 0,002184 0,006239 0,023855 0,011744 0,008808 |
| 0,079642*4 | |||
| 4 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24 | 0,409 0,409 0,036 0,273 0,409 0,409 0,409 0,409 | 0,0022495 0,0007362 0,0000252 0,0001638 0,0006953 0,0026585 0,0003272 0,0009816 |
| 0,0078373 | |||
| 4 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24 | 0,309 0,309 0,039 0,27 0,309 0,309 0,309 0,309 | 0,0016995 0,0005562 0,0000273 0,000162 0,0005253 0,0020085 0,0002472 0,0007416 |
| 0,0059676 | |||
| 4 Агрегатная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Силовая головка для фрезерования 3. Силовая головка для сверления 4. Силовой стол с гидроприводом 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 7. Транспортер стружки | 0,53 0,25 0,18 0,24 0,17 0,65 0,08*2 0,24 | 0,52 0,45 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 | 0,002756 0,0001755 0,000936 0,001248 0,000884 0,00338 0,000832 0,001248 |
| 0,0114595 | |||
| 0,5580791 |
Таким образом:
(мин).
Производительность данного варианта:
деталей/смену.
Как видно по расчетам, производительность такой системы удовлетворяет заданной производительности.
Вариант №3
1. Станок – полуавтомат: фрезеровать торцы 1 и 14 (
),сверлить центровые отверстия (
).
2. Станок – полуавтомат: точить поверхность 6 (
).
3. Станок – полуавтомат: точить поверхность 3 (
).
4. Станок – двухсторонний гидрокопировальный полуавтомат: чистовое точение поверхностей 6 (), 3 (
); точить фаску 2 (
), 5 (
).
5. Станок – полуавтомат: точить торец 7 (
); точить поверхности 10 (
), 12 (
).
6. Станок – полуавтомат: точить фаску 13 (
), чистовое точение поверхности 12 (
), точить фаску 11 (), точение поверхности 10 (
), точить канавку 8 (
), точить фаску 9 (
).
7. Станок – агрегатный: сверление отверстий 19 (
); фрезерование шпоночного паза 18 (
).
Значение tз и tпр для разных типов инструментов занесены в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Расчет времени потерь по инструменту
| № Опер. | Инструмент | , мин.
|  , мин.
| ( +  ),
мин.
|  , мин.
|
| Торцевая фреза | 0,62 | 7,12 | 0,025 | ||
| Сверло центровочное Р6М5 | 0,12 | 1,18 | 0,00944 | ||
| Резец упорный проходной Т5К10 | 0,95 | 2,3 | 0,0364167 | ||
| Резец упорный проходной Т5К10 | 0,18 | 1,7 | 0,0051 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 3,42 | 3,18 | 0,18126 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,22 | 3,18 | 0,01166 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,008 | 3,18 | 0,000424 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,022 | 3,18 | 0,001166 | ||
| Резец отогнутый Т5К10 | 0,036 | 1,7 | 0,00136 | ||
| Резец упорный проходной Т5К10 | 0,253 | 1,7 | 0,00717 | ||
| Резец упорный проходной Т5К10 | 0,12 | 1,7 | 0,0034 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,008 | 3,18 | 0,0004 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,11 | 3,18 | 0,00583 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,008 | 3,18 | 0,0004 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,16 | 3,18 | 0,00848 | ||
| Резец канавочный Т15К6 | 0,019 | 3,18 | 0,001007 | ||
| Резец упорный проходной Т15К6 | 0,004 | 3,18 | 0,000212 | ||
| Сверло Р6М5 | 0,52 | 1,18 | 0,012272 | ||
| Пальцевая фреза | 0,45 | 5,12 | 0,0288 | ||
 =
| 0,3397977 |
Расчет потерь по оборудованию третьего варианта занесены в таблицу 2.4:
Таблица 2.4 – Расчет потерь по оборудованию третьего варианта
| Наименование позиции | Наименование механизмов | Время простоев на 100 мин. работы , мин.
| Время работы j–го нормализованного узла  , мин.
| Простои конкретных механизмов
, мин.
|
| 1Фрезерно-центровальная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Фрезерная бабка 3. Сверлильная бабка 4. Узел поперечных подач 5. Узел продольных подач 6. Гидравлическое оборудование 7. Электрооборудование 8. Система охлаждения 9. Транспортер стружки | 0,55 0,04*2 0,06*2 0,07*2 0,06*2 0,17 0,50 0,08*4 0,24 | 0,74 0,62 0,12 0,62 0,12 0,74 0,74 0,74 0,74 | 0,00407 0,000496 0,000144 0,000868 0,000144 0,001258 0,0037 0,02368 0,001776 |
| 0,036136 | |||
| 2 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24 | 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 | 0,005225 0,00171 0,00057 0,001615 0,006175 0,00076 0,00228 |
| 0,018335 | |||
| 2 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24 | 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 | 0,00099 0,000324 0,000108 0,000306 0,00117 0,000144 0,000432 |
| 0,003474 | |||
| 3 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08*4 0,24 | 3,67 3,67 0,03 3,64 3,67 3,67 3,67 3,67 | 0,020185 0,006606 0,000021 0,002184 0,006239 0,023855 0,011744 0,008808 |
| 0,079642*4 | |||
| 4 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24 | 0,409 0,409 0,036 0,273 0,409 0,409 0,409 0,409 | 0,0022495 0,0007362 0,0000252 0,0001638 0,0006953 0,0026585 0,0003272 0,0009816 |
|
| 0,0078373 | |||
| 4 Токарная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения 3. Узел поперечных суппортов 4. Узел продольных суппортов 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,55 0,18 0,07 0,06 0,17 0,65 0,08 0,24 | 0,309 0,309 0,039 0,27 0,309 0,309 0,309 0,309 | 0,0016995 0,0005562 0,0000273 0,000162 0,0005253 0,0020085 0,0002472 0,0007416 |
|
| 0,0059676 | |||
| 4 Агрегатная | 1. Узел подачи и зажима заготовки 2. Силовая головка для фрезерования 3. Силовая головка для сверления 4. Силовой стол с гидроприводом 5. Гидравлическое оборудование 6. Электрооборудование 7. Система охлаждения 8. Транспортер стружки | 0,53 0,25 0,18 0,24 0,17 0,65 0,08*2 0,24 | 0,52 0,45 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 | 0,002756 0,0001755 0,000936 0,001248 0,000884 0,00338 0,000832 0,001248 |
| 0,0114595 | |||
| 0,3996101 |
Таким образом:
мин.
Производительность данного варианта:
деталей/смену;
Как видно по расчетам, производительность такой системы удовлетворяет заданной производительности.