ПРОЕКТУВАННЯ ПОТОКОВОЇ ЛІНІЇ МЕХАНІЧНОЇ ОБРОБКИ ДЕТАЛІ
2.1 Особливості та переваги потокового виробництва
Дати характеристику потокового виробництва, назвати його особливості та переваги перед традиційними.
Потокове виробництво – це виробництво, при якому верстати розташовуються в послідовності технологічних операцій, установлених для деталей, оброблюваних на даній верстатній лінії.
Перевагами потокового виробництва перед традиційними є:
1) безперервність праці;
2) принцип паралельності;
3) легко планувати процес виробництва;
4) ритмічний випуск продукції;
5) зменшення часу на виробництво.
2.2 Розрахунок такту (τ) потокової лінії
Такт потокової лінії – це проміжок часу, через який виходять з потокової лінії готові деталі.
Такт потокової лінії визначається по формулі:
τ =Фдоб-Вр/Nдоб (2.1)
де Фдоб – добовий фонд часу: (8х2)·60 =960 хв., при 8-годинному
робочому дні в дві зміни;
Вр – регламентовані витрати часу на технічне обслуговування
верстата, прийняти Вр=60 хв.;
Nдоб – добова програма випуску, шт.
(2.2)
де Nр – задана річна програма випуску, шт.;
nрд – кількість робочих днів в році.
Nдоб=51000/252=202 (шт.)
τ=960-60/202=4,45 (хв./шт.)
2.3 Розрахунок кількості обладнання, його завантаження та ступеню синхронізації операцій технологічного процесу
Розрахунок кількості обладнання для кожної операції проводиться по формулі:
(2.3)
де nрi – розрахункове число верстатів на і-тій операції, шт.;
tштi – штучний час на і-ту операцію, хв.;
τ – такт потокової лінії, хв./шт.,
Округляємо nрi до першого більшого або найближчого цілого числа – отримаємо прийняту кількість верстатів nnрi.
1) nрі =7,79/4,45 = 1,75 nnрi = 2 (шт.)
2) nрі =2,38/4,45 = 0,53 nnрi = 1 (шт.)
3а) nрі =11,83/4,45 = 2,66 nnрi = 3 (шт.)
3б) nрі =4,63/4,45 = 1,04 nnрi = 2 (шт.)
4) nрі =6,31/4,45 = 1,42 nnрi = 2 (шт.)
5) nрі =4,24/4,45 = 0,95 nnрi = 1 (шт.)
6) nрі =3,07/4,45 = 0,69 nnрi = 1 (шт.)
7) nрі =2,18/4,45 = 0,49 nnрi = 1 (шт.)
8) nрі =6,15/4,45 = 1,38 nnрi = 2 (шт.)
9) nрі =10,36/4,45 = 2,33 nnрi = 3 (шт.)
10) nрі =5,32/4,45 = 1,19 nnрi = 2 (шт.)
Проведемо розрахунки для двох варіантів Аі Б:
А) Разом nрі = 1,75+0,53+2,66+1,42+0,95+0,69+0,49+1,38+2,33+1,19=
= 13,39 (шт.)
Б) Разом nрі = 1,75+0,53+1,04+1,42+0,95+0,69+0,49+1,38+2,33+1,19 =
=11,77 (шт.)
Результати розрахунків записуємо у таблицю 2.1.
Завантаження обладнання ηзi визначаємо також для кожної i – ої операції по формулі:
(2.4)
1) nзі=1,75/2*100%=87,5%
2) nзі=0,53/1*100%=53%
3а) nзі=2,66/3*100%=91% nзі=2,66/4*100%=66,5%
3б) nзі=1,04/2*100%=52%
4) nзі=1,42/2*100%=71%
5) nзі=0,95/1*100%=95% nзі=0,95/2*100%=47%
6) nзі=0,69/1*100%=69%
7) nзі=0,49/1*100%=49%
8) nзі=1,38/2*100%=69%
9) nзі=2,33/3*100%=77%
10) nзі=1,19/2*100%=59,5%
Завантаження обладнання на операціях не повинно перевищувати 85 – 90% для створення резерву обладнання з метою забезпечення безперебійної роботи потокової лінії.
Таблиця 2.1 - Розрахунок обладнання на потоковій лінії
Проект А:
| № операції | Назва операції | tштi, хв. | nрi,шт...... | nпрi, шт.. | Ηзі, % | tштi/nпрi | Ступінь несинхро-нізації, Сі |
| Обробка отвору і торця | 7,79 | 1,75 | 87,5% | 3,9 | 0,347 | ||
| Протяжка отвору | 2,38 | 0,53 | 53 % | 2,38 | -0,178 | ||
| Токарна обробка | 11,83 | 2,66 | 66,5% | 2,957 | 0,022 | ||
| Фрезерування торцевою фрезою | 6,31 | 1,42 | 71% | 3,155 | 0,090 | ||
| Свердлення отвору Ø20 | 4,24 | 0,95 | 47% | 2,12 | -0,268 | ||
| Слюсарна обробка | 3,07 | 0,69 | 69% | 3,07 | 0,061 | ||
| Миття | 2,18 | 0,49 | 49% | 2,18 | -0,247 | ||
| Термічна обробка | 6,15 | 1,38 | 69% | 3,075 | 0,062 | ||
| Внутрішнє шліфування | 10,36 | 2,33 | 77% | 3,45 | 0,192 | ||
| Зовнішнє шліфування | 5,32 | 1,19 | 59,5 % | 2,66 | -0,081 | ||
| Разом | 59,63 | 13,39 | - | 28,947 | - |
Проект Б:
| № операції | Назва операції | Tштi, хв. | nрi,шт. | nпрi, шт.. | Ηзі, % | tштi/nпрi | Ступінь несинхро-нізації, Сі |
| Обробка отвору і торця | 7,79 | 1,75 | 87,5% | 3,9 | 0,3778 | ||
| Протяжка отвору | 2,38 | 0,53 | 53 % | 2,38 | -0,159 | ||
| Токарна обробка | 4,63 | 1,04 | 52 % | 2,315 | -0,182 | ||
| Фрезерування торцевою фрезою | 6,31 | 1,42 | 71% | 3,155 | 0,1146 | ||
| Свердлення отвору Ø20 | 4,24 | 0,95 | 47% | 2,12 | -0,251 | ||
| Слюсарна обробка | 3,07 | 0,69 | 69% | 3,07 | 0,0846 | ||
| Миття | 2,18 | 0,49 | 49% | 2,18 | -0,23 | ||
| Термічна обробка | 6,15 | 1,38 | 69% | 3,075 | 0,0864 | ||
| Внутрішнє шліфування | 10,36 | 2,33 | 77% | 3,45 | 0,2189 | ||
| Зовнішнє шліфування | 5,32 | 1,19 | 59,5 % | 2,66 | -0,06 | ||
| Разом | 52,43 | 11,77 | - | 28,305 | - |
Середнє завантаження обладнання ηз сер розраховується по формулі:
(2.5)
де m – число операцій.
Проведемо розрахунки для двох варіантів А і Б:
А) nзсер=13,39/20 = 0,6695
Б) nзсер= 11,77/18 = 0,6538
Ступінь несинхронізації операцій розраховується по формулі:
(2.6)
де 
– робочий такт на і-тій операції;
– середній робочий такт потокової лінії.
1)=7,79/2=3,9 (хв./шт.)
2) =2,38/1=2,38 (хв./шт.)
3а) =11,83/4=2,957 (хв./шт.)
3б) =4,63/2=2,315 (хв./шт.)
4) =6,31/2=3,155 (хв./шт.)
5) =4,24/2=2,12 (хв./шт.)
6) =3,07/1=3,07 (хв./шт.)
7) =2,18/1=2,18 (хв./шт.)
8) =6,15/2=3,075 (хв./шт.)
9) =10,36/3=3,45 (хв./шт.)
10) =5,32/2=2,66 (хв./шт.)
Середній робочий такт потокової лінії знаходиться по формулі:
(2.7)
Проведемо розрахунки для двох варіантів А і Б:
| Проект А: (tштi/nпрi)сер =28,947/10 = 2,8947 | проект Б: (tштi/nпрi)сер = 28,305/10 = 2,8305 |
| 1)Сі=(3,9-2,8947)/2,8947 = 0,347 | 1)Сі=(3,9-2,8305)/ 2,8305 = 0,378 |
| 2)Сі=(2,38-2,8947)/2,8947 = -0,178 | 2)Сі=(2,38-2,8305)/ 2,8305 = -0,159 |
| 3)Сі=(2,957-2,8947)/2,8947 = 0,022 | 3)Сі=(2,315-2,8305)/2,8305 = -0,182 |
| 4)Сі=(3,155 -2,8947)/2,8947 = 0,09 | 4)Сі=(3,155-2,8305)/2,8305= 0,1146 |
| 5)Сі=(2,12 -2,8947)/2,8947 = -0,268 | 5)Сі=(2,12- 2,8305)/2,8305 = -0,251 |
| 6)Сі=(3,07 -2,8947)/2,8947 = 0,061 | 6)Сі=(3,07 -2,8305)/2,8305 = 0,0846 |
| 7)Сі=(2,18 -2,8947)/2,8947 = -0,247 | 7)Сі=(2,18 -2,8305)/2,8305 = -0,23 |
| 8)Сі=(3,075 -2,8947)/2,8947 = 0,062 | 8)Сі=(3,075 -2,8305)/2,8305 = 0,0864 |
| 9)Сі=(3,45 -2,8947)/2,8947 = 0,192 | 9)Сі=(3,45 -2,8305)/2,8305 = 0,22 |
| 10)Сі=(2,66 -2,8947)/2,8947 = -0,081 | 10)Сі=(2,66-2,8305)/2,8305 = -0,06 |
По отриманих результатах будується графік синхронізації операцій (рисунок 2.1) і графік завантаження обладнання (рисунок 2.2) по двом варіантам А і Б.
Рисунок 2.1а Графік синхронізації операцій по проекту А
А) nзісер=(87,5+58+66,5+71+47+69+49+69+77+59,5)/20 =32,67 (%)
Рисунок 2.2а Графік завантаження обладнання на операціях по проекту А
На операціях 1,2,5,7,10 ступінь десинхронізації перевищує 10%, тому таку лінію слід називати прямо токовою або несинхронізованою.
Рисунок 2.1б Графік синхронізації операцій по проекту Б
Б) nзісер = (87,5+58+52+71+47+69+49+69+77+59,5)/18= 35,5 (%)
Рисунок 2.2б Графік завантаження обладнання на операціях по проекту Б
На операціях 1,2,3,5,7 ступінь десинхронізації перевищує 10%, тому таку лінію слід називати прямо токовою або несинхронізованою.
2.4 Вибір обладнання
Вибір обладнання на практиці здійснюється одночасно з проектуванням технологічного процесу. При цьому найчастіше орієнтуються на наявний склад обладнання. При виборі обладнання в проекті необхідно враховувати наступне: можливість установки і обробки деталі на верстаті. Для цього зіставляються розміри деталі і основні розміри верстата. Для свердлувального верстата, наприклад, основним розміром є діаметр – найбільший діаметр свердлування. Для токарного верстата – висота центрів та відстань між центрами. Радіус деталі не може перевищувати висоту центрів, а довжина деталі – відстань між центрами; вартість верстата; потрібно використовувати обладнання з меншою ціною.
Вибір верстатів звичайно треба проводити по прейскуранту оптових цін на металорізальні верстати. В проекті скористуємося даними таблиці 1.1. Потім складаємо відомість обладнання на потоковій лінії по варіантам А і Б. (таблиця 2.2).
Таблиця 2.2 - Відомість обладнання на потоковій лінії
По проекту А:
| Назва операції | Модель верстата | Габаритні розміри верстата, мм | Кіль-кість верстатів | Ціна, грн. | Потужність двигунів, кВт | ||
| одного верстата | Всього | одного верстата | Всього | ||||
| Оброботка отвору і торця | 2H135 | 1030×825 | |||||
| Протяжка отвору | 7Б55У | 4070×1600 | |||||
| Токарна оброботка | 1И611П | 1820×970 | |||||
| Фрезерування торцевою фрезою | 6Р80 | 1525×1875 | |||||
| Свердлення отвору 20 | 2Н125 | 915×785 | 2,5 | ||||
| Слюсарна оброботка | Слюсарний верстат | 1000×800 | - | - | |||
| Миття | Мийка | 950×750 | 0,5 | 0,5 | |||
| Термічна оброботка | Термопіч | 1020×950 | |||||
| Внутрішнє шліфування | 3К227А | 5815×1900 | |||||
| Зовнішнє шліфування | 3А-110В | 1880×2025 | 4,2 | 8,4 | |||
| Разом | - | - | - | - | 28,9 |
По проекту Б:
| Назва операції | Модель верстата | Габаритні розміри верстата, мм | Кіль-кість верстатів | Ціна, грн. | Потужність двигунів, кВт | ||
| Одного верстата | Всього | одного верстата | Всього | ||||
| Оброботка отвору і торця | 2H135 | 1030×825 | |||||
| Протяжка отвору | 7Б55У | 4070×1600 | |||||
| Токарна оброботка | 1И611П | 4330×1600 | |||||
| Фрезерування торцевою фрезою | 6Р80 | 1525×1875 | |||||
| Свердлення отвору 20 | 2Н125 | 915×785 | 2,5 | ||||
| Слюсарна оброботка | Слюсарний верстат | 1000×800 | - | - | |||
| Миття | Мийка | 950×750 | 0,5 | 0,5 | |||
| Термічна оброботка | Термопіч | 1020×950 | |||||
| Внутрішнє шліфування | 3К227А | 5815×1900 | |||||
| Зовнішнє шліфування | 3А-110В | 1880×2025 | 4,2 | 8,4 | |||
| Разом | - | - | - | - | 28,9 |
2.5 Планування потокової лінії
Планування обладнання (розміщення верстатів на плані) виконуємо таким чином: на лист міліметрівки наносимо сітку колон, яка характеризується кроком колон і шириною прогону. Застосовуємо відстань між осями суміжних колон продовж прогону (крок колон) – 6 метрів, а відстань між суміжними рядами колон (широту прогону) – 12 метрів. Розміри колон 
мм, ширина капітальної стіни – 400 мм; ширина віконних прорізів – 3000 мм.
Планування в проекті починаємо з кута будівлі. За базу відміру відстані беремо вісь зовнішнього ряду колон. Для планування використовуємо габарити верстатів.
Обладнання повинно бути розставленим по ходу технологічного процесу, згідно з послідовністю виконання операцій; розміщуємо верстати вздовж прогону в два паралельних ряда; між паралельними рядами верстатів розташовуємо транспортні між операційні засоби; всі відстані між верстатами, верстатами і колонами, верстатами і транспортними засобами взяті у відповідності до діючих норм [1,2].
Питома виробнича площа знаходиться діленням площі дільниці на кількість розміщених верстатів; на плануванні показані основні розміри, а також лінія руху деталі між операціями технологічного процесу. Пік лінії вказує на те, що деталь оброблюється на даному верстаті. Кількість піків відповідає числу операцій. Пік зображується лише до одного з верстатів.
2.6 Побудова графіка-регламенту роботи потокової лінії
За допомогою графіка-регламенту визначаємо ступінь завантаження недовантажених робочих місць і час їх роботи впродовж періоду обслуговування, виявляємо економічно оправдане використання робітників на лінії і тим самим усуваємо простої, визначаємо внутрішньо лінійні і оборотні заділи та побудовуємо графіки руху останніх (епюри оборотних заділів).
Важливе значення при встановленні режиму роботи лінії має вибір періоду обслуговування лінії (Т0). Його збільшення викликає зростання між операційних оборотних заділів, в той же час зростає можливість до загрузки верстатів другими роботами цеху, тому що відбудеться концентрація простоїв верстатів у часі. Досвід ряду підприємств показує, що раціонально при великих деталях (масою більше 20 кг) встановлювати період обслуговування в межах 30 хвилин, при середніх – 1-2 години, при малих – 4-8 годин. В даному проекті будуємо графік-регламент на період обслуговування То = 2 години.
| № опе-рації | tшт, хв. | nпрi, шт. |  години
| Період обслуговування потокової лінії Т0 , годин | Табельний № робітника | |
| 1 година | 2 година | |||||
| 7,79 | 3,5 | |||||
| 2,38 | 1,06 | |||||
| 3а | 11,83 | 5,32 | ||||
| 6,31 | 2,84 | |||||
| 4,24 | 1,88 | |||||
| 3,07 | 1,38 | |||||
| 2,18 | 0,98 | |||||
| 6,15 | 2,76 | |||||
| 10,36 | 4,62 | |||||
| 5,32 | 2,38 |
Рисунок 2.3а – Графік-регламент роботи потокової лінії і епюри оборотних заділів
| № опе-рації | tшт, хв. | nпрi, шт. | години
| Період обслуговування потокової лінії Т0 , годин | Табельний № робітника | ||
| 1 година | 2 година | ||||||
| 7,79 | 3,5 | ||||||
| 2,38 | 1,16 | ||||||
| 3б | 4,63 | 2,08 | |||||
| 6,31 | 2,84 | ||||||
| 4,24 | 1,88 | ||||||
| 3,07 | 1,38 | ||||||
| 2,18 | 0,98 | ||||||
| 6,15 | 2,76 | ||||||
| 10,36 | 4,62 | ||||||
| 5,32 | 2,38 | ||||||
Рисунок 2.3б – Графік-регламент роботи потокової лінії і епюри оборотних заділів
2.7 Розрахунок заділів на потоковій лінії
Для забезпечення безперервності роботи потокової лінії поряд з іншими заходами необхідно створити ряд заділів. Внутрішньо лінійні заділи на потокових лініях бувають: технологічними, транспортними, страховими та оборотними.