УДК 681.5:621(075,8)
ББК 39.17:34.4я73
Ш657Рецензенты:профессор кафедры «Технология машиностроения» МГТУ «Станкин»,
д-р техн. наук А А. Тимирязев,
главный специалист технологического отдела ОАО МНПК «Авионика»,
канд. техн, наук А. А. КрасильниковШншмарев В, Ю.Ш657 Автоматизация производственных процессов в маши¬
ностроении : учебник для студ. высш. учеб. заведений /В,	Ю, Шишмарсв, — М, : Издательский центр «Академия»,
2007, — 368 с,ISBN 978-5-7695-3567-3Описаны пути повышения производительности и эффективности про¬
изводства. Изложены вопросы технической подготовки и проектирования
автоматизированного производства, автоматизации загрузки и установки
заготовок, обработки на металлорежущих станках, сборки и контроля,
принципы и схемы построения автоматов и автоматических линий. Рас¬
смотрены перспективные направления автоматизации; промышленные
роботы, робототехннчсскне комплексы и гибкие производственные сис¬
темы. Отражены вопросы построения автоматизированных транспортно-
складских систем, систем инструментального обеспечения и техническо¬
го обслуживания.Для студентов высших учебных заведений. Может быть полезен специ¬
алистам* занимающимся решением практических задач автоматизации.УДК 681.5:621(075.8)
ББК 39.17:34.4я73Оригинал-макт данного издания является собстеенностью
Издательского центра *Академия*г и его еоспроиждение любым способам
без согласия правообладателя запрещаетсяО Шн шмаре в В.Ю., 2007О	Образовательно-издательский центр ♦Академия», 2007
ISBN §?$-5-7&5-3S6?-3 О Оформление. Издательский центр «Академия», 2007
ВВЕДЕНИЕАвтоматизация технологических процессов, как и любая наука,
должна иметь весьма четкую и точную формулировку основных
понятий, чтобы обеспечить единое толкование сущности рассмат¬
риваемых явлений, решаемых задач и возникающих вопросов.Слово «автоматизация» происходит от греческого слова «авто-
матос», что означает «самодвижушийся». Мы понимаем термин
«автоматизация» не как дословный перевод греческого слова «ав-
томатос», а как такую операцию производственного процесса, в
которой все действия, необходимые для ее выполнения, включая
управление протеканием процесса, происходят без непосредствен¬
ного участия человека. Человек только налаживает устройства и
контролирует их работу.Автоматизации процессов предшествовали работы ученых и
практиков, создавших различные автоматы как для выполнения
определенных действий, так и для развлекательных целей. В начале
I в. н.э. Герои Александрийский в работах «Пневматика» и «Меха¬
ника» привел описание автоматов, созданных им и его учителем
Ктссибием: пневматического автомат для открывания дверей храма
и зажигания жертвенного огня; водяного органа; приборе для ав¬
томатического измерения длины дороги, напоминающего таксо¬
метр; автомата для продажи «священной» воды — прообраза авто¬
матов для продажи жидкостей; механического театра кукол. Идеи
Герона не нашли широкого применения в его эпоху.В XIII в. немецкий философ-схоласг и алхимик Альберт фон
Больштадт построил «железного человека» — механизм для откры¬
вания и закрывания дверей.В XVIII в. швейцарские часовщики Пьер Дро и его сын Анри
создали механического писца, выводившего гусиным пером фра¬
зы на бумаге; механического художника, рисовавшего головки и
фигурки людей; механическую пианистку, исполнявшую на фис¬
гармонии музыкальную пьесу. Отец и сын Дро были заключены в
тюрьму инквизиторами по обвинению в колдовстве. В XVIII в. рус¬
ский механик-самоучка И.П.Кулибин создал «театр автоматов»,
помещенный в часах величиной с яйцо. Каждый час в корпусе
часов распахивались дверцы, и можно было увидеть движущиеся
под музыку фигурки. «Театр» этот хранится в Государственном
Эрмитаже в Санкт-Петербурге.3
В конце XVIII — начале XIX в. в Европе в эпоху промышленно¬
го переворота автоматику начинают внедрять в производство. В 1765 г.
появляется автоматический регулятор уровня воды в котле паро¬
вой машины И. И. Ползунова, в 1784 г. — регулятор скорости паро¬
вой машины Д.Уатта, в 1804— 1808 гг. — система программного
управления ткацким станком от перфоленты Жаккарда. Этот этап
развития автоматики, длившийся более полутора столетий, сыг¬
рал огромную роль в науке и технике и привел к выявлению ряда
основных принципов автоматики, позволивших ускоренными тем-
пами автоматизировать производственные процессы в машиностро¬
ении.Одним из главных условий технического прогресса в настоящее
время является постоянное обновление выпускаемой продукции,
а одним из главных требований к современному производству —
освоение новой продукции при минимальных потерях и затратах.
Кроме того, должны быть решены вопросы комплексной автома¬
тизации производства и экономии трудовых ресурсов.Развитие современного производства имеет тенденцию широ¬
кого использования автоматизированных производственных сис¬
тем и создания на их базе во всех промышленно развитых странах
мира автоматизированных заводов.Для машиностроения на современном этапе развития харак¬
терны следующие особенности:*	постоянное усложнение конструкций выпускаемых изделий;•	увеличение номенклатуры изделий;•	частая смена объектов производства;•	сокращение сроков освоения продукции;•	уменьшение относительной доли трудоспособного населения,
занятого в сфере материального производства;*	привлечение рабочих, инженеров и техников высокой квали¬
фикации.При современных темпах развития науки и техники главное
требование к высокопроизводительному и высокоэффективному
производству сводится к следующему: производство должно быть
готово и способно в любой момент безубыточно прекратить изго¬
товление освоенной продукции и в короткий срок приступить к
выпуску любой по количеству партии новых изделий, в том числе
и отличающихся друг от друга.С учетом реальных условий производства задачами совершен¬
ствования технологии машиностроения в настоящее время явля¬
ются:*	увеличение производительности труда в основном и вспомо¬
гательном производстве, а также в области технологической под¬
готовки производства;*	повышение интеллектуального уровня труда всех участников
производства;4
•	сохранение ранее запраченных трудовых ресурсов (физическо¬
го труда рабочих и интеллектуального труда конструкторов, тех¬
нологов и программистов);•	экономия материальных и энергетических ресурсов;•	сокращение цикла конструкторской и технологической под¬
готовки производства, широкое использование унифицированных
и типовых средств технологического оснащения и оборудования
при повышении ресурса их работы и преемственности при пере*
стройке производства;•	сокращение объемов строительно-монтажных работ за счет
реконструкции производства в основном на базе переналадки и
перекомпоновки технологического оборудования, приспособлений
и инструмента, заказываемых и закупаемых предприятиями при
переходе на выпуск новой продукции.Перечисленные задачи и особенности, относящиеся прежде
всего к многономенклатурному и мелкосерийному производству,
выпускающему 70... 80% общего объема продукции, становятся
все белее важными для крупносерийного и даже массового произ¬
водства. Перспектива его развития заключается в том, что доля
крупносерийной продукции в общем объеме выпуска изделий
(20.„30%) не будет возрастать, а номенклатура изготовляемой
продукции будет неуклонно увеличиваться. Это значит, что ста¬
бильность конструкций и устойчивость технологий их изготовле¬
ния будет уменьшаться.Таким образом» перед промышленностью стоят две задачи: круп¬
носерийное и массовое производство нужно наделить определен¬
ной гибкостью, сохранив при этом все преимущества полной ав¬
томатизации, а мелкосерийное необходимо комплексно автома¬
тизировать таким образом, чтобы наряду с гибкостью оно приоб¬
рело и лучшие черты массового производства — непрерывность,
ритмичность, высокий темп выпуска изделий, стабильность тех¬
нологических процессов.Решить эти задачи на единой основе позволяет создание гибких
производственных систем (ГПС). Их основа — станки и машины с
ЧПУ, промышленные роботы и манипуляторы, управляющие ус¬
тройства на базе ЭВМ,В гибких автоматизированных системах автоматизируются прак¬
тически все технологические, вспомогательные и транспортные
операции.В настоящее время широко осуществляется объединение еди¬
ничного автоматического оборудования в групповые (многопози¬
ционные) системы (линии, обрабатывающие центры), управляе¬
мые ЭВМ. При этом доля участия человека в производственном
процессе сокращается более чем в 3 раза. Кроме того, создаются и
внедряются автоматические участки и цехи-автоматы, управляе¬
мые одной или несколькими ЭВМ на основе принципов и средств5
ГПС при условии серийного изготовления всех технических и про¬
граммных компонентов. Доля участия человека в производствен¬
ном процессе в этом случае сокращается более чем в 6 раз.Автоматизированный завод позволит сделать реальностью так
называемую «безлюдную» технологию. На нем под управлением
центральной ЭВМ будут объединены не только металлообрабаты¬
вающее оборудование и погрузочно-разгрузочные устройства, но
и транспортные системы, и склад.
ГЛАВА 1ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
ПРОИЗВОДСТВА1.1.	Основные понятия и определенияПол автоматизацией технологических процессов понимают при¬
менение энергии неживой природы в технологическом процессе
или его составных частях для выполнения и управления ими без
непосредственного участия человека, осуществляемое в целях со¬
кращения трудовых затрат, улучшения условий производства, по¬
вышения объема выпуска и качества продукции. Функции челове¬
ка — контроль за работой машины, устранение отклонений от
заданного процесса (подналадка), наладка автоматизированной
машины на обработку другого изделия. При этом человек не дол¬
жен принимать участие в изготовлении каждого изделия, а в осво¬
божденное время на него возлагаются функции обслуживания ряда
автоматов. Рабочий получает высокую квалификацию и становит¬
ся наладчиком, стирается грань между рабочим и инженерно-тех-
ническим работником.У автоматически работающей машины различают рабочие и
холостые ходы. Последние состоят из вспомогательных переходов
и вспомогательных ходов. При рабочих ходах движение частей ма¬
шины приводит к непосредственной обработке, например снятию
стружки, накатыванию поверхности и т. п. При вспомогательных
переходах движение частей машин служит для подачи, установки
и закрепления заготовки, раскрепления и снятия готовой детали,
переключения скоростей и подач, включения и выключения стан¬
ка и т. п. При вспомогательных ходах движения частей машин слу¬
жат для подвода и отвода обрабатывающего инструмента.В машиностроении широко используют полуавтоматы и авто¬
маты. В полуавтоматах цикл работы машины автоматический, т.е. в
станках автоматизирован подвод инструментов с ускоренной по¬
дачей, переключение ускоренной подачи на рабочую, работа на
рабочей подаче до выхода инструмента (перебег), переключение с
рабочей подачи на ускоренную обратную, остановка суппорта (сто¬
ла) в конце обратного хода. Цикл может быть повторен (произве¬
дена разгрузка готовой детали, загрузка и закрепление новой заго¬
товки, включение подачи станка) только при воздействии рабо¬7
чего. В автоматах все рабочие и вспомогательные переходы и ходы
осуществляются без участия рабочего. В них не автоматизированы
вспомогательные переходы по контролю, ггодналадке и наладке
автоматов.В ГОСТах Единой системы технологической подготовки произ¬
водства предусматривается качественная и количественная оценки
состояния автоматизации технологических процессов. Качественную
оценку производят по трем показателям: виду* ступени, категории.По виду различают частичную и полную, единичную и комп¬
лексную, первичную и вторичную автоматизацию.Под частичной автоматизацией понимают автоматизацию тех¬
нологических процессов или их систем, при которой часть затрат
энергии людей заменена затратами энергии неживой природы,
включая управление.Под полной автоматизацией понимают автоматизацию техно¬
логических процессов и их систем, при которой все затраты людей
заменены затратами неживой природы, исключая управление при
механизации и включая его при автоматизации.Под единичной автоматизацией понимают частичную или пол¬
ную автоматизацию одной первичной составной части технологи¬
ческих процессов или системы технологических процессов, вклю¬
чая управление при автоматизации. Например, в токарной опера¬
ции автоматизирована загрузка или разгрузка деталей; автомати¬
зирована одна из пяти операций обработки деталей и т.п.Под комплексной автоматизацией понимают частичную или
полную автоматизацию двух или более первичных составных час¬
тей технологического процесса или системы технологических про¬
цессов, включая управление при автоматизации, В случае автома¬
тизации всех без исключения первичных составных частей получа¬
ют полнокомплсксную автоматизацию. Например, все пять опера¬
ций технологического процесса автоматизированы.Автоматизация проводится часто в несколько этапов. Под пер¬
вичной автоматизацией понимают автоматизацию технологических
процессов или их систем, в которых до проведения автоматизации
использовалась только энергия людей. Под вторичной автоматиза¬
цией понимают автоматизацию технологических процессов или их
систем, в которых до ее проведения использовалась энергия людей,
а также неживой природы. Например, заменены автоматические
контрольные устройства, установленные на станке, на более совер¬
шенные, обеспечивающие большую точность и производительность
при более длительном сроке эксплуатации устройства.Ступень внедрения автоматизации от одной операции до всей
промышленности по ГОСТу обозначается цифрами or 1 до 10: I —
единичная технологическая операция; 2 — законченный техноло¬
гический процесс; 3 — система технологических процессов, вы¬
полняемых на производственном участке (отделении); 4 — система8
технологических процессов, выполняемых в пределах цеха (в сис¬
теме участков); 5 — система технологических процессов, выполня¬
емых в пределах группы технологически однородных цехов; б —
система технологических процессов, выполняемых в пределах пред¬
приятия (в системе групп цехов); 7 — система технологических
процессов, выполняемых в пределах производственных фирм или
научно-производственных объединений (в системе отдельных пред¬
приятий); 8 — система технологических процессов, выполняемых
в пределах территориально-экономического региона (в системе
отдельных фирм и объединений); 9 — система технологических про¬
цессов, выполняемых в пределах отрасли промышленности (в си¬
стеме регионов); 10 — система технологических процессов, вы¬
полняемых на уровне промышленности всей страны (в системе
отраслей).При автоматизации процессов часть штучного времени Тт на
выполнение процесса производится машиной без участия рабоче¬
го Тч и часть времени — с участием рабочего Гр. Отношение ма¬
шинного времени Тн к общему времени выполнения операции
процесса Tj^ называют коэффициентам автоматизации:к _ ^ _ Т»Ти + Тр TwВ штучное время входит время рабочих, а иногда и холостых
ходов, не перекрываемых ручным временем, например быстрый
подвод инструмента к детали (вспомогательный ход) на автомате
или подача прутка в рабочую лону и его закрепление на прутковом
автомате (вспомогательные переходы). Чем меньше времени затра¬
чивается на вспомогательные переходы и ходы, тем больше про¬
изводительность станка.Для повышения коэффициента автоматизации нужно сокращать
время на заточку, смену, установку и регулирование инструмен¬
та, на ремонт и регулирование механизмов машины (станка), на
заправку материала или заготовки, уборку отходов, сдачу готовых
деталей, ликвидацию брака вследствие нарушения настройки стан¬
ка, подготовку к сдаче и сдачу станков в конце смены и т.п. Чем
выше коэффициент автоматизации, тем меньше участие рабочего
в операции.1.2.	Производственный и технологический
процессыПод термином «процесс» понимается упорядоченное взаимо¬
действие между продуктом природы и трудом, направленное на
получение требуемого результата.9
Производство имеет два смысловых значения. Первое соотно¬
сится с понятиями «предприятие», «завод», «фабрика», «участок»
и др., а второе — с понятием «процесс», например производствен¬
ный процесс, или процесс производства. Рассмотрим смысл пер¬
вого понятия.Производство — технико-организационное подразделение тру¬
да, предназначенное для получения продуктов труда. Очевидно,
что более конкретное определение производства зависит от струк¬
турного иерархического уровня данного подразделения и его пред¬
метной содержательности.Характеристика производства включает в себя следующую ин¬
формацию о нем:•	номенклатура продукции (станок, узел* деталь и др.);•	объем продукции и режим ее выпуска;•	вид процесса (механическая обработка, сборка, термическая
обработка и др.);•	элементный состав (цех, участок, отдел, службы и др.);•	функции подразделений, структура их взаимодействия, иерар¬
хия подчиненности и степень автономности;•	согласованная по структурным уровням и элементам система
качественных, количественных, экономических и других показа¬
телей.Кроме того, имеют значение сведения о среде функционирова¬
ния, степени автоматизации, непрерывности и др. Обычно произ¬
водство характеризуется по основному виду производимой им про¬
дукции: машиностроительный завод, цех корпусных деталей, уча¬
сток зубчатых колес, отделение гальванических покрытий и др.Производственный процесс — это совокупность действий, необ¬
ходимых для выпуска готовых изделий из полуфабрикатов или свя¬
занных с функционированием производственного подразделения.
Любое производство имеет иерархическую структуру, а следова¬
тельно, и процессы, происходящие в нем, также должны иметь
аналогичную структуру. Таким образом, можно говорить о произ¬
водственном процессе целого завода или его цеха, отдела, служ¬
бы, участка, вплоть до самой мелкой структурной единицы в виде
технологической системы, станка, установки.К основным этапам производственного процесса могут быть
отнесены следующие: получение и складирование заготовок; до¬
ставка их к рабочим позициям (местам); различные виды обработ¬
ки; перемещение полуфабрикатов между рабочими позициями
(местами); контроль качества; хранение на складах; сборка изде¬
лий; испытание; регулировка; окраска; отделка; упаковка и от¬
правка. Различные этапы производственного процесса на машино¬
строительном заводе могут выполняться в отдельных цехах или в
одном цехе. В первом случае производственный процесс изготовле¬
ния продукции делят на части и соответственно называют произ¬10
водственным процессом, выполняемым, например, в заготови¬
тельном, сборочном, механическом цехах и т.д. Во втором случае
процесс называют комплексным производственным.Технологический процесс — это совокупность действий* связан*
ных с обеспечением требуемых выходных параметров данного про¬
цесса.Технологический процесс является основной частью производ¬
ственного процесса, поэтому можно говорить о наличии техноло¬
гического процесса у любого подразделения данной производствен¬
ной системы независимо от того, выполняет ли оно основные или
вспомогательные функции по отношению к так называемому ос¬
новному продукту производства.Действительно, любое производство имеет свою организаци¬
онную структуру в виде функциональных подразделений: цехи*
отделы* службы, участки и др.Технологический процесс также имеет определенную структу¬
ру элементов (рис. 1.1). Изначально эти элементы относились к
области механической обработки. В настоящее время им необходи¬
мо придавать более общий смысл* охватывающий весь спектр ме¬
тодов технологического воздействия: термическую обработку* хи¬
мическую обработку, сборку* а также транспортирование, скла¬
дирование и др.Определим содержание технико-организационных элементов
производственного процесса.Рабочий ход (для технологических методов воздействия, преоб¬
разующих свойства предмета труда) — однократное технологичес¬
ки непрерывное воздействие, формирующее требуемые параметры
данной детали (шероховатость, твердость, качество поверхностно¬
го слоя и др.). В общем случае это некоторый элементарный закон¬
ченный технологический цикл с определенными (постоянными или
переменными) параметрами инструмента* кинематики формиро¬
вания поверхности или соединения* параметрами технологических
сред (нагрева, охлаждения, химической обработки и др.).Аналогичным элементом для сборочного процесса является со¬
единение — технологически непрерывный цикл формирования
соединения двух деталей.Технологический переход — это технологически непрерывный
упорядоченный комплекс рабочих ходов* образующих закончен¬
ную часть технологической операции, формирующий конечные
требуемые качественные характеристики данной поверхности де¬
тали или данного соединения. Переход выполняется одними и теми
же средствами технологического оснащения при постоянных тех¬
нологических режимах и установке.Рабочие ходы внутри одного перехода технологически упоря¬
дочены. Например, нарезать резьбу в отверстии можно только пос¬
ле получения этого отверстия.11
Рис, I Д. Структура технологического процесса
Прием — законченная совокупность действий, направленных
на выполнение технологического перехода или его части и объе¬
диненных одним целевым назначением. Например, переход «уста¬
новить заготовку» состоит из следующих приемов: взять заготовку
из тары, переместить к приспособлению, установить в приспособ¬
ление и закрепить,Установ — процесс придания требуемого положения и при не¬
обходимости закрепления заготовки (детали) в приспособлении
или на основном оборудовании. Он отражает варианты объедине¬
ния разных переходов на данном оборудовании.Технагагическая операция — организационно обособленная часть
маршрута со всеми сопутствующими ей вспомогательными элемен¬
тами процесса, реализуемая на определенном технологическом обо¬
рудовании с участием или без участия людей. На операцию обычно
разрабатывается вся основная технологическая документация.Маршрут — упорядоченная последовательность качественных
преобразований предметов труда в продукт труда. Например, заго¬
товки в деталь или последовательность получения из комплекта
деталей сборочной единицы. Эю конкретный вариант сочетания
технологических операций, который обеспечивает получение ка¬
чественных характеристик детали или сборочной единицы.Рассмотренные элементы технологического и производствен¬
ного процессов могут выполняться во времени последовательно,
параллельно или параллельно-последовательно. Совмещение ука¬
занных элементов является одним из приемов сокращения дли¬
тельности процесса.Не следует смешивать понятия «функциональное совмещение
элементов» и «объединение элементов на организационной осно¬
ве». Так, многоцелевой станок традиционной конструкции с од¬
ним рабочим шпинделем объединяет па конструктивной основе
разные методы технологического взаимодействия (точение, фре¬
зерование и др.), но не совмещает их технологически во времени
и по своей структуре остается станком последовательного действия.
При нарушении условия технологической непрерывности реали¬
зации элементов процесса происходит их разделение на части, от¬
носящиеся к тому же структурному уров¬
ню декомпозиции данного процесса. Рас¬
смотрим это на примере обработки де¬
тали (рис. 1.2). Для получения требуемо¬
го качества поверхности А необходимо
три рабочих хола (Л 2, 3), а для повер¬
хности В — два рабочих хода (/, 2). Воз¬
можны следующие варианты обработки.Первый вариант:1)	полная обработка поверхности В
двумя рабочими ходами (7, 2);Ь2)Рис. 1.2* Эскиз детали:А, В — поверхности обработ¬
ки; 1—3— рабочие ходы13
2) полная обработка поверхности А тремя рабочими хешами (/,2,	3), что соответствует изготовлению детали в два установи при
двух переходах, выполненных соответственно за два (/, 2) и три
</, 2, J) рабочих хода.Второй вариант.1)	обработка поверхности £ одним рабочим ходом (/);2)	обработка поверхности А двумя рабочими ходами (/, 2);3)	обработка поверхности В одним рабочим ходом (2);4)	обработка поверхности А одним рабочим ходом (J), что со¬
ответствует изготовлению детали за четыре установа при четырех
переходах, выполненных соответственно в один (/), два (/, 2),
один (2) и один (J) рабочих хода.Третий вариант:I > одновременная обработка поверхностей А и В соответствен¬
но за один (/) и два (/, 2) рабочих хода;2)	обработка поверхности А за два (2, 3) рабочих хода.При выполнении каждой операции рабочий затрачивает опре¬
деленное количество труда. Затраты труда при нормальной интен¬
сивности измеряют его продолжительностью, т.е. временем, в те¬
чение которого он расходуется.Трудоемкость операции — количество времени, затрачиваемого
рабочим требуемой квалификации при нормальной интенсивно¬
сти труда и условиях на выполнение технологического процесса
или его части. Единица измерения — человекочас.Для расчета занятости станков и их числа для выполнения дан¬
ной работы служит понятие «станкоемкость». Станкоемкость —
время, в течение которого занят станок или другое оборудование
на изготовление детали или изделия. Единица измерения — стан-
кочас. Для сборочных машин используется показатель машиноем-
кости выполнения операции.Для нормирования труда и планирования производственного
процесса используется норма времени — время, установленное ра¬
бочему или группе рабочих требуемой квалификации, необходи¬
мое для выполнения какой-либо операции или целого технологи¬
ческого процесса в нормальных производственных условиях с нор¬
мальной интенсивностью. Норма времени измеряется в единицах
времени с указанием квалификации работы, например 7 ч, работа4-го	разряда.При нормировании малотрудоемких операций, измеряемых
долями минуты, более ощутимое представление о затратах време¬
ни дает норма выработки — величина, обратная норме времени.Норма выработки — установленное число изделий в единицу
времени (ч, мин). Единицей измерения является количество про¬
дукции в стандартных мерах (шт., кг и др.) в единицу времени, с
указанием квалификации работы, например 1 ООО шт. в 1 ч, работа5-го	разряда.14
Производственный цикл — промежуток календарного времени,
определяющий длительность периодически повторяющихся про¬
цессов изготовления изделия опт запуска а производство до получе¬
ния готового изделия.Программа выпуска — число штук изделия заданной номенкла¬
туры или число стандартных мер некоторой продукции, подлежа¬
щей изготовлению в установленную календарную единицу времени.Объем выпуска — число изделий, подлежащих изготовлению в
установленную календарную единицу времени (год, квартал, мес).Серия — общее число изделий, подлежащих изготовлению по
неизменяемым чертежам.Партия запуска — число штук заготовок или комплектов дета¬
лей, одновременно запущенных в производство.Такт выпуска — промежуток времени, через который периоди¬
чески производится выпуск машин, их сборочных единиц, деталей
или заготовок определенного наименования, типоразмеров и ис¬
полнения. Если говорят, что машину изготавливают с тактом 3 мин,
то это значит, что каждые 3 мин завод выпускает машину.Ритм выпуска — величина, обратная такту выпуска.Одним из показателей эффективности производственной дея¬
тельности подразделения завода (цеха, производственного участ¬
ка) является производительность производственного процесса,
осуществляемого им. Значение этого показателя зависит не только
от производительности оборудования и труда рабочих, но и от
уровня организации, планирования производственного процесса
и управления им. Действительно, возможности высокопроизводи¬
тельных станков и труд рабочих не будут использованы полно¬
стью, если своевременно не будут поставлены заготовки, режущий
инструмент и необходимая техническая документация, если не
будет слаженности в работе всех звеньев производственной системы.Производительность производственного процесса — это интеграль¬
ный показатель деятельности всего трудового коллектива, непо¬
средственно участвующего в изготовлении установленной номен¬
клатуры изделий. Этим показателем наиболее удобно пользоваться
при оценке эффективности автоматизированного производствен¬
ного процесса, при выполнении которого непосредственное учас¬
тие основных рабочих минимально, но возрастает роль вспомога¬
тельного персонала завода, обеспечивающего функционирование
технологических процессов изготовления продукции.Производительность производственного процесса оценивается
объемом продукции, измеряемым в штуках, тоннах, рублях, про¬
изведенной в единицу времени.Повышение производительности производственного процесса
может быть достигнуто тремя способами.Первый способ заключается в интенсификации, т.е. в увели¬
чении режимов технологических процессов и их совмещения по вре-15
чени выполнения. Например, в процессе обработки заготовки на стан¬
ке производится замена инструмента, подвоз новых заготовок и др.Второй способ состоит в увеличении продолжительности
работы производственной системы, естественный предел — 24 ч/сут,
что соответствует трехсменной работе. Эго направление приобре¬
тает все большее значение в связи с резким усложнением и удоро¬
жанием производственного оборудования. При этом следует учи¬
тывала серьезные социальные проблемы, относящиеся к негатив¬
ным сторонам режима многосменной работы людей. Успешное
решение этих проблем видится в комплексной автоматизации всех
производственных процессов. Очевидно, что это выдвигает серьез¬
ные научные и технические задачи, связанные с автономной ра¬
ботой производственных систем в автоматическом режиме и воп¬
росами надежности и безотказности производственных систем.Третий способ заключается в увеличении производящей
способности производственной системы благодаря внутренним ре¬
зервам: улучшение организации ее работы и расширение техноло¬
гических возможностей оборудования. Это реализуется путем мо¬
дернизации существующего оборудования или приобретения но¬
вого оборудования, повышения производительности труда произ¬
водственного персонала путем использования совершенных мето¬
дов и способов сокращения цикла изготовления изделия. Напри¬
мер, оптимизация раскроя деталей из листового материала, изыс¬
кание приемов повышения точности обработки приводят к сокра¬
щению числа рабочих холов и даже устранению дальнейшей обра¬
ботки изделий на другом станке.1.3.	Тилы и виды производстваРазличие в программе выпуска изделий привело к условному раз¬
делению производства на три типа: единичное, серийное и массовое.Единичное производство — изготовление единичных неповторя¬
ющихся экземпляров продукции или с малым объемом выпуска,
что аналогично признаку неповторяемости технологического цик¬
ла в данном производстве. Продукция единичного производства —
это изделия, не имеющие широкого применения (опытные образ¬
цы машин, тяжелые прессы и т.п.).Серийное производство — периодическое технологически непре¬
рывное изготовление некоторого количества одинаковой продук¬
ции в течение продолжительного промежутка календарного време¬
ни. Производство изделий осуществляется партиями. В зависимости
or объема выпуска этот тип производства подразделяют на мелко-,
средне- и крупносерийное. Примерами продукции серийного про¬
изводства могут служить металлорежущие станки, насосы, редукто¬
ры, выпускаемые периодически повторяющимися партиями.16
Массовое производство — технологически и организационно
непрерывное производство узкой номенклатуры изделий в боль¬
ших объемах по неизменяемым чертежам в течение длительного
времени, когда на большинстве рабочих мест выполняется одна и
та же операция. Продукцией массового производства являются ав¬
томобили, тракторы, электродвигатели и т.п.Отнесение производства к тому или иному типу определяется
не только объемом выпуска, но и особенностями самих изделий.
Например, изготовление опытных образцов наручных часов в ко¬
личестве нескольких тысяч штук в год будет представлять единич¬
ное производство. В то же время изготовление тепловозов при объеме
выпуска нескольких иггук можно считать серийным производством.Об условности деления производства на три типа свидетельствует
и то, что обычно на одном и том же заводе, а нередко в одном и
том же цехе одни изделия изготавливаются единицами, другие —
периодически повторяющимися партиями, третьи — непрерывно.Для определения типа производства можно использовать коэф¬
фициент закрепления операцийгде л,», — число различных технологических операций, выполнен¬
ных или подлежащих выполнению на участке или в цехе в течение
месяца; М — число рабочих мест соответственно участка или цеха.В соответствии с ГОСТом рекомендуются следующие значения
коэффициентов закрепления операций в зависимости от типов
производства: для единичного производства — свыше 40; для мел¬
косерийного производства — свыше 20 до 40 включительно; для
среднесерийного производства — свыше 10 до 20 включительно;
для крупносерийного производства — свыше I до 10 включитель¬
но; для массового производства — 1.Например, если на производственном участке находится 20 еди¬
ниц металлорежущего оборудования, а число операций различных
технологических процессов, выполняемых на данном участке, равно
60, то коэффициент закрепления операцийчто означает крупносерийный тип производства.Ориентировочно тип производства можно определить в зависи¬
мости от объема выпуска и массы изготавливаемых изделий по
данным, приведенным в табл. 1.1.В зависимости от области использования производство подраз¬
деляется на два вида: поточное и непоточное.Лоточное производство характеризуется его непрерывностью и
равномерностью. В поточном производстве заготовка после за вер-17
Таблица IIОриентировочные данные для определения типа производстваП рОИ ЗАОЛСЛЮЧисло обрабатываемых деталей одного типоразмера в голтяжелых (массой
более 100 кг)средних (массой
более 10 л.о 100 кг)легких (массой
до 10 кг)ЕдиничноеДо 5До 10До 100Мелкосерийное5 — 10010-200100—500Среднесерийное100-300200-500500-5000Крупносерийное300-1000500-50005 000 - 50000МассовоеБолее 1 000Более 5000Более 50 000шения первой операции без задержки передается на вторую опе¬
рацию, затем на третью и т.д,„ а изготовленная деталь сразу же
поступает на сборку* Таким образом, изготовление деталей и сбор¬
ка изделий находятся в постоянном движении, причем скорость
этого движения подчинена такту выпуска в определенный проме¬
жуток времени.Непоточное производство характеризуется неравномерным дви¬
жением полуфабриката в процессе изготовления изделия, т.е. тех¬
нологический процесс изготовления изделия прерывается вследствие
различной продолжительности выполнения операций» а полуфаб¬
рикаты накапливаются у рабочих мест и на складах. Сборку изделий
начинают лишь при наличии на складах полных комплектов дета¬
лей. В нелоточном производстве отсутствует такт выпуска, а произ¬
водственный процесс регулируется графиком, составленным с уче¬
том плановых сроков и трудоемкости изготовления изделий.Каждый вид производства имеет свою область использования.
Поточный вид организации производства встречается в массовом
производстве, а непоточный присущ единичному и серийному
производству.1.4. Основные преимущества автоматизации
производстваПод автоматизацией производственных процессов (АПП) по¬
нимают комплекс технических мероприятий по разработке новых
прогрессивных технологических процессов н созданию на их осно¬
ве высокопроизводительного оборудования, выполняющего все
основные и вспомогательные операции по изготовлению изделий
без непосредственного участия человека. Автоматизация производ¬
ственных процессов является комплексной конструктивно-техно¬18
логической и экономической задачей создания принципиально
новой техники.Автоматизации всегда предшествовал процесс механизации —
частичной (первичной) автоматизации производственных процес¬
сов на базе такого технологического оборудования, которым управ¬
ляет оператор. Кроме того, он осуществляет контроль изделий, ре¬
гулировку и наладку оборудования, загрузку-выгрузку изделий, т е.
вспомогательные операции. Механизация может достаточно эффек¬
тивно сочетаться с автоматизацией конкретного производства, но
именно АПП создает возможность обеспечения высокого качества
продукции при высокой производительности ее изготовления.Предусматривается качественная и количественная оценки со¬
стояния механизации и автоматизации производственных процес¬
сов. Важнейший качественный показатель — уровень автоматиза¬
ции а. Он определяется отношением числа автоматизированных
операций (переходов) плт к общему числу операций (переходов),
выполняемых на автомате, линии, участкеЛобщВеличина а зависит от типа производства. Если в единичном
производстве а не превышает 0,1 ...0,2, то в массовом а = 0,8...ОДАвтомат — самостоятельно действующее устройство или сово¬
купность устройств, выполняющих по заданной программе без
непосредственного участия человека процессы получения, преоб¬
разования, передачи и использования энергии, материалов и ин¬
формации.Последовательность выполняемых автоматом запрограммирован¬
ных действий называют рабочим циююм. Если для возобновления
рабочего цикла требуется вмешательство рабочего, то такое уст¬
ройство называют полуавтоматам.Процесс, оборудование или производство, не требующее при¬
сутствия человека в течение определенного промежутка времени
для выполнения ряда повторяющихся рабочих циклов, называют
автоматическим. Если часть процесса выполняется автоматичес¬
ки, а другая часть требует присутствия оператора, то такой про¬
цесс называют автоматизированным.Степень автоматизации производственного процесса определя¬
ется необходимой долей участия оператора в управлении этим
процессом. При полной автоматизации присутствия человека в те¬
чение определенного периода времени вообще не требуется. Чем
больше это время, тем выше степень автоматизации.Под безлюдным режимом работы понимают такую степень авто¬
матизации, при которой станок, производственный участок, цех
или весь завод может работать автоматически в течение, по крайней
мере, одной производственной смены (8 ч) в отсутствие человека.19
Технические преимущества автоматически управляемых произ¬
водственных систем ло сравнению с аналогичными системами с
ручным управлением следующие: более высокое быстродействие,
позволяющее повышать скорости протекания процессов, а следо¬
вательно, и производительность производственного оборудования;
более высокое и стабильное качество управления процессами, обес¬
печивающее высокое качество продукции при более экономном
расходовании материалов и энергии; возможность работы автома¬
тов в тяжелых, вредных и опасных для человека условиях; ста¬
бильность ритма работы, возможность длительной работы без пере¬
рывов вследствие отсутствия утомляемости, свойственной человеку.Экономические преимущества, достигаемые при использова¬
нии автоматических систем в производстве, являются следствием
технических преимуществ. К ним можно отнести возможность зна¬
чительного повышения производительности труда; более эконо¬
мичное использование ресурсов (труда, материалов, энергии); более
высокое и стабильное качество продукции; сокращение периода
времени от начала проектирования до получения изделия; воз¬
можность расширения производства без увеличения трудовых ре¬
сурсов.Автоматизированное производство нуждается в более квалифи¬
цированном, технически грамотном обслуживании. При этом зна¬
чительно меняется сам характер труда, связанного с наладкой,
ремонтом, программированием и организацией работ в автомати¬
зированном производстве. Эта работа требует более глубоких и раз¬
носторонних знаний, более разнообразна и интересна.От уровня развития производства зависит прогресс всех отрас¬
лей промышленности. Поэтому повышению эффективности про¬
изводства и уровня автоматизации производства должна отводить¬
ся приоритетная роль.Контрольные вопросы]. Лайте определения производственного и технологического процессов,2.	Назовите элементы производствен нот процесса.3.	Что понимается под качеством и производительностью производ¬
ственного процесса?4.	Укажите типы и виды производства.5.	Чем отличается поточное производство от не полочного?6.	Что понимают пол автоматизацией производственных процессов?
В чем отличие автоматизации от механизации?7.	Какими показателями оценивается уровень автоматизации?8.	Чем отличается автомат от полуавтомата?9.	Чем отличается автоматический производственный процесс от авто¬
матизированного?10.	Какие преимущества дает автоматизация производства?
ГЛАВА 2ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА2.1.	Основные положения теории
производительности машин и трудаВ основе теории производительности машин и труда лежат сле¬
дующие основные положения.1.	Каждая работа для своего совершения требует затрат времени
и труда,2.	Производительно затраченным считается только то время,
которое расходуется на основные процессы обработки (например,
формообразование, контроль, сборку и т.д.). Все остальное время,
включая время на вспомогательные (холостые) ходы рабочего цикла
и внецикловые простои, является непроизводительно затрачен¬
ным, т.е* потерями.3.	Машина считается идеальной, если при высоком потенциале
производительности, качестве продукции отсутствуют потери вре¬
мени на холостые ходы и простои (машина непрерывного дей¬
ствия, бесконечной долговечности и абсолютной надежности).4.	Для производства любых изделий необходимы затраты про¬
шлого (овеществленного) труда на создание средств производства
и поддержание их работоспособности и живого труда на непосред¬
ственное обслуживание технологического оборудования.5.	Закономерность развития техники заключается в том, что
удельный вес затрат прошлого (овеществленного) труда непре¬
рывно повышается, а затраты живого труда снижаются при обшем
уменьшении трудовых затрат, приходящихся на единицу продукции.6.	При разработке технологических процессов любой процесс
производства, взятый сам по себе, безотносительно к руке чело¬
века, следует разлагать на составные элементы.7.	Производительность машин предела не имеет.8.	Автоматы и автоматические линии различного технологичес¬
кого назначения имеют единую основу автоматизации, которая
выражается в общности целевых механизмов и систем управле¬
ния, в общих закономерностях производительности, надежности,
экономической эффективности, в единых методах построения ма¬
шин, агрегатирования, определения режимов обработки, оценки
прогрессивности и т.д.21
9. При окончательной оценке прогрессивности новой техники
учитывается фактор времени — темп роста производительности труда.Важнейшим фактором производительности труда являются за¬
траты труда на создание, обслуживание и эксплуатацию рабочей
машины. Эти затраты можно представить состоящими из трех ком¬
понентов:1)	единовременные затраты прошлого труда Т„, необходимые
для создания машин, оборудования, зданий, сооружений и т.п.;2)	текущие затраты прошлого труда Tt„ которые включают в
себя часть овеществленного труда, затрачиваемого на основные и
вспомогательные материалы, запасные части, электроэнергию,
инструменты, топливо, смазочные материалы и т.п., необходи¬
мые для производства изделий.В то время как текущие затраты прошлого труда непрерывно
растут пропорционально времени (годам), т.е. количеству выпу¬
щенной продукции, единовременные затраты прошлого труда яв¬
ляются разовыми, рассчитанными на весь срок службы машины N
лет, т.е. носят постоянный характер;3)	текущие затраты живого труда Тл обслуживающих рабочих,
которые, используя сродства труда, создают новые материальные
ценности.Таким образом, производственный процесс обеспечивается един¬
ством рабочей силы и средств производства — совместными годовыми
затратами живого труда Гж, единовременными затратами средств
труда Г„, рассчитанными на Л1 лет, и годовыми затратами предме¬
тов труда ГР Суммарные затраты за весь срок действия средств трудаТ= Тп + ЛГ( 7^ + TJ.Производительность общественного труда оценивается путем
сопоставления результатов трудового процесса: количества выпу¬
шенной продукции с суммарными трудовыми затратами, необхо¬
димыми для ее выпуска за некоторый интервал времени — срок
службы машин N лет:где А, — производительность труда; W — выпущенная годная про¬
дукция; Т — суммарные трудовые затраты, необходимые для вы¬
пуска продукции.Так как единовременные трудовые затраты на оборудование, '
здания и сооружения реализуются постепенно в течение срока служ¬
бы, производительность труда определяется с учетом фактора вре¬
мени, прежде всего сроков службы.Определив суммарные затраты Т и выпуск продукции Ж за весь
срок службы, легко определить среднегодовые затраты, которые
наиболее широко приняты на практике.22
Размерность производительности труда в обобщенном виде
[А,] = продукция/^руд.Выпущенная годная продукция измеряется либо в физических
величинах (штуки, единицы длины, массы, объема и др.), либо в
стоимостном выражении (рубли). Суммарные трудовые затраты
выражаются либо в единицах абстрактного труда (человекочасы,
человекодни и т.н.). либо в денежном выражении (рубли). В соот¬
ветствии с этим при расчетах производительность труда может иметь
различную размерность, например шт./чел.-ч.Количество выпушенной продукции зависит от того, сколько
лет работает оборудование.При постоянной производительности оборудования -W= QXN,где Qr — годовой фактический выпуск продукции.Подставив значения W и Гв приведенную ранее формулу, по¬
лучим4 - Q.NTt + Ng-' + T*)'Проанализируем полученную зависимость графически, выразив
W, ТнА,ъ функции сроков службы N (рис. 2.1). Здесь N — не теку¬
щее время эксплуатации машины, а возможные сроки службы как
переменная величина, неизвестная в процессе проектирования. Ана¬
лиз производительности труда А, в функции сроков службы N пока¬
зывает ее переменный характер даже при неизменных технико-эко¬
номических характеристиках (производительность машин, их на¬
дежность, степень автоматизации и эксплуатационные затраты).w, т.т«О Nt2 4 6 8>2 10 12 14 N, годыРис. 2.1. Зависимости выпущенной продукции W, эксплуатационных за¬
трат Т и производительности труда А, в относительных единицах от сро¬
ков службы при неизменных эксплуатационных характеристиках23
Уровень производительности труда при малых сроках службы
относительно невысок, поскольку на сравнительно малый объем
выпущенной за это время продукции требуются значительные за¬
траты на средства производства. С ростом сроков службы произво¬
дительность труда увеличивается, так как единовременные затра¬
ты овеществленного труда Тп раскладываются в этом случае на
больший объем выпущенной продукции.Графики, представленные на рис. 2Л, справедливы для случа¬
ев, когда эксплуатационные показатели машин — количество вы¬
пущенной продукции Qn и эксплуатационные затраты (Г* +ГЖ), —
являются неизменными во времени и от длительности эксплуата¬
ции не зависят. В общем случае это не всегда справедливо, потому
что в процессе эксплуатации всегда действуют необратимые фак¬
торы: с одной стороны, освоения, отработки технологии, повы¬
шения квалификации обслуживающих рабочих, с другой — старе¬
ния машин вследствие износа, потери жесткости и геометричес¬
кой точности узлов, накопления усталостных напряжений и т.д.В качестве примера на рис. 2.2 приведены зависимости годового
выпуска и годовых эксплуатационных затрат от длительности экс¬
плуатации для токарно-револьверных автоматов. Как видно, про*
изводительность сохраняется на относительно стабильном уровне
лишь в течение 7—9 лет, после чего следует ее монотонное сни¬
жение. Годовые эксплуатационные затраты, наоборот, имеют тен-Рис, 2.2. Эксплуатационные характеристики токарных олношпиндельных
автоматов на различных стадиях эксплуатации:а — годовой выпуск продукции; б — головью затраты труда <с разделением покатегориям)24
денцию к возрастанию, главным образом* за счет увеличения за¬
трат на ремонт и межремонтное обслуживание.Следовательно, зависимость суммарного выпуска продукции W
и суммарных затрат Т от сроков службы носит не прямолиней¬
ный, а более сложный характер (рис. 2.3). На рисунке показаны
графики IV ц Т при условии сохранения показателей первого года
эксплуатации на неизменном уровне, т.е.Г*Гп + А*П» + Гя|>.Заштрихованные зоны показывают величину ошибки суммар¬
ных значений Wи Тпри допущении о неизменном характере экс¬
плуатационных показателей для токарно-револьверных автоматов.На рис. 2.4 приведены графики зависимости производительно¬
сти труда от сроков службы при эксплуатации токарно-револьвер-
ных автоматов при переменных эксплуатационных показателях.Для оценки прогрессивности новой техники, в том числе авто¬
матов и автоматических линий, необходимо по уровню произво¬
дительности труда сравнить различные варианты. Затем необходи¬
мо сравнить внедряемый вариант с действующим в производстве
(базовым вариантом) и дать заключение о целесообразности его
внедрения.Предпочтение следует отдать варианту, который обеспечивает
наибольший рост производительности труда и гарантирует вы-дг голыРис. 2.3. Изменение суммарного вы¬
пуска продукции W и суммарных
эксплуатационных затрат Тво вре¬
мени при переменных эксплуата¬
ционных показателях ft, и (7^ + Гж),S, годыРис. 2.4. Изменение производи¬
тельности труда в зависимости от
срока службы токарно-револьвер¬
ных автоматов:/ — при постоянных эксплуатацион¬
ных показателях; 2 — при перемен¬
ных эксплуатационных показателях25
полнение планируемых темпов ее роста на весь срок службы ма¬
шины:1	— ^т2Л,’где X — коэффициент роста производительности труда при срав¬
нении двух технических вариантов; Ajх — производительность тру¬
да, которую обеспечивает исходный вариант техники; А& — про¬
изводительность труда второго, сравниваемого с исходным, вари¬
анта техники.Сравнение различных вариантов техники позволяет определить
их прогрессивность* оценить ее аналитически. Например, если су¬
ществующая техника обеспечивает производительность труда Лн =
= 25 шт./чел.-ч, а новая техника = 100 шт./чел.-ч, то\ _	2 _ 100 _ д“ Л. “ 25 " ’т. с. внедрение новой техники обеспечивает рост производительно¬
сти труда в 4 раза.На рис. 2.5 приведены графики производительности труда во
времени для двух проектируемых вариантов новой техники, на¬
пример поточной и автоматической линии при условии, что оба
варианта новой техники вводятся в действие одновременно и име¬
ют одинаковые сроки службы.Так как автоматическая линия более дорогостоящая, чем по¬
точная (затраты на автоматизацию о > 1), при малых сроках служ¬
бы производительность общественного труда на поточной линии
Afi выше, чем на автоматической Лл. поэтому и коэффициент
роста производительности труда меньше единицы. Однако автома-Рис. 2.5, Изменение производительности труда во времени поточной (4i)
и автоматической (А^) линий, одновременно вводящихся в эксплуата¬
цию и имеющих одинаковые сроки службы26
тическая линия благодаря высокой производительности (произво¬
дительность средств производства <р > I) и малой численности
обслуживающих рабочих (степень сокращения живого труда е > I)
имеет более низкие эксплуатационные затраты при выпуске про¬
дукции, поэтому при длительных сроках службы уровень произво¬
дительности труда на автоматической линии выше (X > 1). Следо¬
вательно, если сроки службы автоматической линии меньше не¬
которой минимальной величины (N < Nmin), целесообразнее стро¬
ить паточную линию, как более дешевую, несмотря на большие
эксплуатационные расходы. И наоборот, автоматическая линия вы¬
годнее, если предполагаемые сроки ее службы достаточно велики
(W > ALi«).Характерным для современного этапа развития техники, в пер¬
вую очередь для автоматизации производственных процессов, яв¬
ляется рост производительности средств производства, увеличе¬
ние их стоимости и сокращение численности людей, непосред¬
ственно занятых обслуживанием машин. Изменение текущих за¬
трат прошлого труда на единицу изделия зависит от характера про¬
изводственного процесса и может находиться в широких пределах.На рис. 2.6 показана зависимость производительности труда при
эксплуатации машины от срока службы при условии, что она вне¬
дрена R лет тому назад (Я = 15), К моменту, принятому за начало
отсчета календарного времени (N = 0), она обеспечила уровень
производительности труда А^. Если машина и дальше эксплуати¬
руется в течение времени N+ R, то производительность труда Л
будет несколько выше.Так как целью расчета и анализа является определение целесо¬
образности замены действующего оборудования, т.е. ограничение
его сроков службы величиной Л* производительность обществен¬
ного труда при внедрении возможных вариантов новой техники
сравнивается с достигнутой величиной
от которой исчисляются плановые
темпы роста производительности труда.На рис. 2.7 показаны графики роста
производительности труда во времени
для различных вариантов производства
при условии, что все взаимозаменяемые
варианты, как новые, так и действую¬
щие, имеют сроки службы еще N лет.Кривая Xi характеризует рост произ¬
водительности труда лучшей существу¬
ющей техники по сравнению со сред¬
ним уровнем производства в настоящее
время. Как видно, лучшая существую¬
щая техника обеспечивает более высо¬
кий уровень производительности труда,л,1ъ.t!1ч--15 -10 -5 0 5 10 15
R	NРнс, 2,6, Зависимость про*
нзводительности труда при
эксплуатации машины, вне¬
дренной R лет назад, от
срока службы27
Рис. 2.7. Графики роста производительности труда во времени дот раз¬
личных вариантов производстваоднако с удлинением сроков службы темпы роста постепенно
замедляются. Не остается неизменной и производительность тру¬
да того варианта техники, который характеризует средний уро¬
вень производства До- если это оборудование эксплуатируется еще
N лет дополнительно к R годам (кривая Хо).Кривая А.н показывает рост производительности труда новой
техники, которая будет внедрена через L лет (Z. = 2 года). При
малых сроках службы эта производительность труда ниже, чем у
лучшей существующей техники и техники среднего уровня в на¬
стоящее время, однако при достаточно длительных сроках службы
новая техника реализует свои возможности и обеспечивает значи¬
тельные темпы роста производительности труда. Как видно, при
увеличении сроков службы производительность труда любого ва¬
рианта производства, постепенно повышаясь, стремится к Х™х.
Величина определяется технико-экономическими показателя¬
ми новой техники: ростом производительности, сокращением чис¬
ленности обслуживающих рабочих, экономичностью машин в эк¬
сплуатации. Если новая техника имеет низкий потенциал роста
производительности труда, то она не может быть прогрессивной.2.2.	Основные пути повышения
производительностиТеория производительности машин и труда позволяет количе¬
ственно связывать экономические критерии (рост производитель¬
ности общественного труда, сроки окупаемости) и другие показа¬
тели с конкретными технико-экономическими показателями ра¬
боты машин: производительностью и надежностью в работе, сто¬
имостью и экономичностью в эксплуатации, сроками службы и
сроками проектирования и т.д. Это позволяет анализировать влия¬
ние различных факторов на производительность труда и не только28
оценивать конкретные технические решения, но и намечать наи¬
более эффективные пути повышения производительности труда, а
следовательно, наиболее эффективные направления технического
прогресса, пути автоматизации.Автоматизация как основное направление технического про-
гресса связана с улучшением тех или иных технических характери¬
стик, что сопровождается ростом производительности труда. Од¬
нако улучшение различных технико-экономических показателей
оказывает неодинаковое влияние на производительность труда.
Количественный анализ факторов, определяюших производитель¬
ность труда, позволяет выявить следующие основные пути повы¬
шения производительности фуда при автоматизации производ¬
ственных процессов.Первый путь заключается в уменьшении затрат живого тру¬
да Тж за счет сокращения числа рабочих, непосредственно заня¬
тых в процессе производства (путь е). Эта экономия достигается
благодаря совершенствованию средств производства и управления,
изменению организации труда, внедрению вычислительной тех¬
ники и иных современных средств, позволяющих выполнять рабо¬
ту, которую раньше выполняли при обслуживании системы ма¬
шин е человек.Реализацию пути е можно иллюстрировать следующим образом.
За базу принята поточная линия, скомпонованная из станков, об¬
служиваемых операторами (рис. 2,8» а). На первых стадиях автома¬^готовка|-р]	Q-|		g	Q	©	Q	©Рис. 2.8. Схемы поточной линии с операторами (а) и автоматическойлинии (б):Q — обшее число станков29
тизации станки поточной линии оснащаются автоматическими
загрузочно-разгрузочными устройствами (автооператорами), тем
самым позиции переводятся из полуавтоматического режима ра¬
боты в автоматический. Дальнейшая автоматизация связана с уста¬
новкой автоматических транспортных механизмов для связи стан¬
ков линии. Управление всем комплексом механизмов и узлов ли¬
нии в соответствии с циклограммой осуществляется системой уп¬
равления.Таким образом, оснащение станков поточной линии автоопе¬
раторами, введение автоматических транспортных устройств и
системы управления позволяет создать автоматическую линию
(рис. 2.8, 6). Такой путь автоматизации является одним из самых
распространенных, так как позволяет использовать существующий
парк машин, расширяя фронт автоматизации, сократить количе¬
ство рабочих при обслуживании станков. Примерами реализации
первого пути являются автоматические линии из типового (уни¬
версального) оборудования. Вместе с тем такой путь автоматиза¬
ции имеет ограниченные возможности повышения производитель¬
ности труда, так как при сохранении данного уровня производи¬
тельности оборудования экономия живого труда имеет тенденцию
к убыванию, что можно проиллюстрировать следующим расчетом.Как известно, при обслуживании неавтоматизированных ма¬
шин рабочий осуществляет вручную управление последовательно¬
стью обработки и выполняет все вспомогательные операции: уста¬
новку и съем заготовок, зажим и разжим их в шпинделе, подвод и
отвод инструментов, контроль размеров обрабатываемых изделий,
а также передачу заготовок от станка к станку, уборку стружки,
переключение режимов обработки и т.д. Естественно, что в усло¬
виях неавтоматизированного производства рабочий обслуживает,
как правило, лишь один станок (Z = 1).Предположим, что имеется участок из 100 станков, которые
обслуживают 100 рабочих. При автоматизации затраты живого тру¬
да в процессе обработки уменьшаются тем больше, чем выше сте¬
пень автоматизации системы машин, когда один рабочий-опера¬
тор получает возможность обслуживать не один, а большее число
станков (Z > )). Если в поточной линии общие затраты живого
труда при Z= 1 составляли Тж, то при обслуживании одним рабо-
чим-оператором Z станков и неизменной заработной плате одно¬
го рабочего они составляют TK/Z. Следовательно, общая экономия
живого труда рабочих-операторовгде Тя — текущие затраты живого труда; Z — число станков, об¬
служиваемых одним рабочим-оператором.30
Если отнести экономию к первоначальному фонду заработной
платы, тоАвтоматизация рабочего цикла машины, создание автоматов и
полуавтоматов, оснащенных автоматической системой управления
рабочими и холостыми ходами, позволяют ограничить обязанности
рабочих-операторов сменой заготовок (на полуавтоматах), заправ¬
кой материала в механизмы, межстаночным транспортированием. Это
даст возможность одному рабочему обслуживать не один, а два-три
станка и, следовательно, сократить численность обслуживающих ра¬
бочих и получить экономию заработной платы. Так, при обслужива¬
нии одним рабочим двух станков (Z = 2) экономия уже составляет
50% заработной платы обслуживающего персонала (Э/Тж = 0,5).Путем дальнейших усовершенствований (оснащения полуавто¬
матов механизмами автоматической загрузки, контроля, улучше¬
ния системы эксплуатации и т.д.) можно достигнуть того, что
один рабочий будет обслуживать в поточной линии Z= 4—5 стан¬
ков и экономия трудовых затрат и заработной платы увеличится
еще больше. Однако, как видно из рис. 2.9, эта экономия не будет
пропорциональна числу станков, обслуживаемых одним рабочим.
Если увеличение Z в 2 раза (от 1 до 2) позволяет сэкономить 50 %
фонда заработной платы, то увеличение Z в 2,5 раза (от 2 до 5)
дает возможность сэкономить только 40%.Дальнейшая экономия затрат живого труда возможна только
путем создания автоматических линий, т.е. автоматизацией меж-
станочного транспортирования заготовок и накопления заделов,
созданием новых систем управления, сигнализации и блокиров¬
ки, механизмов автоматического контроля и подналадки, уборки
стружки и т.д. Если при этом технологические процессы остаются
прежними, то и производительность машин сохраняется на дос¬
тигнутом уровне, а автоматизация позволяет лишь увеличивать
число станков, обслуживаемых одним рабочим. Если при переходе
от обслуживания одной машины к двум можно простейшими сред-Рис. 2.9. Зависимость экономии живого труда от числа станков, обслужи¬
ваемых одним рабочимд.*992 20 40 60 ВО Z31
ствами сэкономить 50 % заработной платы, то при переходе от SO
к 100 станкам — только I %.Второй путь заключается в сокращении затрат прошлого
труда благодаря снижению стоимости средств производства (путьо	< I), Этот путь связан с совершенствованием технологии произ¬
водства самих средств производства, стандартизацией и унифика¬
цией механизмов, узлов и деталей машин, обеспечивающих сни¬
жение их себестоимости. Для этого пути характерно развитие агре-,
гатного станкостроения, лоточных методов производства новых
машин, а также унифицированных средств автоматизации. Важ¬
нейшей задачей является создание универсальных станков, при¬
годных как для самостоятельной эксплуатации, так и для встраи¬
вания в автоматические линии. Такие станки могут использоваться
в автоматических линиях различного технологического назначе¬
ния, что позволяет наладить их выпуск в больших масштабах, при¬
меняя поточные методы производства, создавая стабильные кон¬
струкции, надежные в эксплуатации.Если на первых этапах автоматизации унифицированными эле¬
ментами являлись узлы и механизмы, из которых компонуются
станки различного технологического назначения, то теперь эле¬
ментами компоновки служат уже встраиваемые станки и унифи¬
цированные транспортные средства, что позволяет создавать авто¬
матические линии с меньшими затратами в кратчайшие сроки.
Унификация и стандартизация оборудования позволяют не только
уменьшить стоимость оборудования, но и значительно сократить
сроки его проектирования и освоения и тем самым повысить про¬
изводительность общественного труда.На рис, 2.10 показаны графики роста производительности труда
при сравнении двух вариантов новой техники: поточного и авто-0 2 4 б 8 10 12 14 16N, годыРис, 2.10. Графики роста производительности труда во времени при авто¬
матизации производства путем создания специального X и унифициро¬
ванного Хс оборудования32
матизированного производства. Если автоматическая линия созда¬
ется из нормализованных узлов, то благодаря относительно малой
стоимости и малым срокам проектирования (сопоставимым со
сроками поставки универсальных станков) такая линия быстро
окупается и дает значительный рост производительности труда при
сроке внедрения L = 0. Если линия проектируется заново и сроки
ввода в эксплуатацию удлиняются хотя бы на год (L - I) с неиз¬
бежным увеличением стоимости (о >	то эффективность ав¬
томатизации значительно ниже.Оценивая перспективность второго пути повышения произво¬
дительности труда, следует учитывать неодинаковые реальные воз¬
можности улучшения характеристик вис. Так, поданным станко¬
строительных заводов, применение нормализованных узлов, со¬
здание агрегатных станков из нормализованных элементов позво¬
ляет снизить стоимость станков не более чем на 30 %, т.е, о = 0,7.Третий путь заключается в сокращении затрат живого и про¬
шлого труда благодаря повышению производительности средств
производства, а следовательно, сокращению трудовых затрат на
единицу изделия (путь <р > I). Эго достигается путем разработки
новых прогрессивных технологических процессов и создания вы¬
сокопроизводительных средств производства.Известно немало примеров, когда уровень существующего про¬
изводства исчерпывал свои возможности и это неизбежно вызы¬
вало появление новых методов производства, новой технологии и
новых высокопроизводительных средств производства.На рис. 2.11 приведены графики за¬
висимости производительности труда \
от производительности средств произ¬
водства ф и степени сокращения живо¬
го труда е. Кривая / показывает рост про¬
изводительности труда в результате со¬
единения машин в автоматическую си¬
стему при неизменном уровне произ¬
водительности средств производства
(«р = J) и без учета затрат на автомати¬
зацию (о= 1). При такой автоматизации
единственным источником экономии
является сокращение требуемого фон¬
да заработной платы производственных
рабочих. Кривая Г построена с учетом
прогрессивного роста стоимости авто¬
матических линий и некоторого сниже¬
ния их производительности (ф < I; о>>	1) в результате соединения все боль¬
шего числа машин в автоматическую си¬
стему. В результате производительностьРис. 2.11. Графики зависи¬
мости производительности
труда от роста производи¬
тельности средств произ¬
водства и степени сокраще¬
ния живого труда:/ — при *= 1 и с * I: V — при
Ф < I и о > I; 2 — при ф > I и
о =» 1; 2* — при ф > 1 и о > I33
Ркс. 2.12. Зависимость максимального коэффициента производительно¬
сти труда Л™* от производительности средств производства ф и их эконо¬
мичности 6 в эксплуатацииобщественного труда на сложных, технически совершенных авто¬
матических линиях, оснащенных всем арсеналом средств совре¬
менной автоматики и электроники, может оказаться ниже, чем
на поточных линиях. Заштрихованная область означает потери про¬
изводительности труда из-за указанных факторов, которые осо¬
бенно значительны для автоматических линий сложной конст¬
рукции.Кривые 2 и 2* аналогичны кривым / и но при автоматиза¬
ции, сочетающей рост производительности машин (<р > I) и со¬
кращение затрат живого труда (€ > I). Как видно, и здесь суще¬
ствуют потери производительности труда по тем же причинам,
однако потенциал роста производительности труда настолько вы¬
сок, что автоматизация является эффективной. Одной из важней¬
ших характеристик новой техники является максимальный уро¬
вень роста производительности труда по сравнению с достигну¬
той данной отраслью к моменту ввода новой техники в эксплуа¬
тацию.Если показатели новой техники оказываются низкими, новая
техника не может быть лрофессивной. На рис. 2.12 показана зави¬
симость Хпвд от производительности средств производства <р, отку¬
да видно, что высокий уровень производительности труда для но¬
вой техники можно обеспечить только в том случае, когда произ¬
водительность новой техники значительно выше, чем у существу¬
ющей.Таким образом, генеральным направлением автоматизации яв¬
ляется разработка новых, прогрессивных технологических процес¬
сов и создание таких высокопроизводительных средств производ¬
ства, которые вообще невозможны, пока человек остается непо¬
средственным участником выполнения технологического процесса.34
2.3.	Экономическая эффективность
и прогрессивность новой техникиЛучшие варианты проектируемых машин, автоматических ли¬
ний, цехов и заводов, в том числе с обоснованием целесообразно¬
го уровня автоматизации, определяются путем различных инже¬
нерных решений. Современные технические науки являются фун¬
даментом при проектировании машин и определении их парамет¬
ров на основе расчетов: кинематических, прочностных, динами¬
ческих, на виброустойчивость, долговечность, надежность и т.п.
Однако при этом еще неизвестно, насколько данная выбранная
или проектируемая машина экономически будет эффективной. Ма¬
шина, удовлетворяющая всем техническим требованиям, может
оказаться неэффективной и непрогрессивной, так как конструк¬
тивная сложность и затраты на ее создание даже при минимуме
эксплуатационных затрат не обеспечат требуемого уровня эконо¬
мии труда за срок ее службы по сравнению с существующей тех¬
никой.Технический прогресс и экономическая эффективность произ¬
водства — это две неразрывно связанные взаимообусловливающис
проблемы, которые не могут быть решены изолированно, обособ¬
ленно друг от друга.Важнейшим критерием экономической эффективности капи¬
тальных вложений является рост производительности труда, до¬
стигаемый в результате внедрения новой техники.Целью инженерных методов сравнительной оценки экономи¬
ческой эффективности капитальных вложений и новой техники
является не только подсчет чисто экономических показателей, а
выбор таких параметров проектируемых машин, которые являют¬
ся экономически оптимальными и обеспечивают наибольший эко¬
номический эффект внедрения новой техники.В основу расчетов экономической эффективности капитальных
вложений и новой техники положено сравнение для технически
возможных вариантов величины капитальных затрат К„ годовых
эксплуатационных затрат И,, или себестоимости выпускаемой про¬
дукции Q, которые принято выражать в денежной форме.При этом годовые эксплуатационные затраты отличаются от
себестоимости годового выпуска продукции на величину годовых
амортизационных отчислений для восстановления стоимости обо¬
рудованияС,	= И, + аК„где Q — себестоимость годового выпуска продукции; И, — годо¬
вые эксплуатационные затраты на содержание оборудования, вклю¬
чающие в себя расходы на ремонт и межремонтное обслуживание,35
инструмент и энергию, заработную плату операторов и наладчи¬
ков и др.; а — нормативный коэффициент амортизации; К, — сто¬
имость оборудования, зданий, сооружений (капитальные затраты).При выборе вариантов технических решений по критериям эко¬
номической эффективности в качестве базового (исходного) ва¬
рианта принимается обычно наиболее дешевый и технически ме¬
нее совершенный вариант, который служит как бы эталоном, по
отношению к которому оцениваются остальные (конкурирующие)
варианты. Поэтому при оценке степени автоматизации в качестве
базового варианта целесообразно выбирать станки, поточные ли¬
нии, действующее оборудование, а в качестве конкурирующих —
полуавтоматы, автоматы, автоматические линии.Обычно базовый вариант характеризуется минимальными тех¬
нологически необходимыми капитальными затратами (К, = Кт|п),
без вложения которых само производство (например, производ¬
ство подшипников, автомобилей, радиоприемников и др.) явля¬
ется либо невозможным, либо бессмысленным (например, изго¬
товление вручную автомобиля).Как отмечалось ранее, типовым условием автоматизации явля¬
ется создание более сложного и дорогостоящего оборудования (К2 >>	К^п) для снижения эксплуатационных затрат или себестоимости
продукции по сравнению с базовым вариантом (И; < И,, С{ < С2).
Типовые диаграммы суммарных затрат Л) по двум сравниваемым
вариантам приведены на рис. 2.13:S]	= К„ + Л^И,; S2 = K2+/VH2.На этих же диаграммах показаны для обоих вариантов величи¬
ны суммарных значений К, + JVC, (линии / и 2); заштрихованные
зоны означают для обоих вариантов в каждый момент эксплуата¬
ции общую сумму амортизационных отчислений за N лет, кото¬
рые не являются эксплуатационными затратами (где п соответ¬
ствует S[ = S2l При этом все сравниваемые варианты приводятся кодному уравнению производительнос¬
ти (единому масштабу затрат на еди¬
ницу продукции). В случае если К2 < К(
и И2< И,, т.е. один из вариантов тре¬
бует меньших и капитальных, и эксп¬
луатационных затрат, проблемы целе¬
сообразности выбора варианта не воз¬
никает — второй вариант будет эффек¬
тивным по любым критериям, что ясно
без всяких расчетов.Аналогично, если внедрение ново¬
го, более дорогостоящего варианта
(К2 > К}) может привести к увеличению
и эксплуатационных затрат (И2 > И,),Рис, 2,13, Типовые диаграм¬
мы суммарных затрат 5, на
выпуск продукции для по¬
точной (О и автоматиче¬
ской (2) линий36
то не требуется каких-либо специальных расчетов — такой вари¬
ант явно нецелесообразен.Типовым для выбора целесообразного варианта автоматизации
является случай, когда вместо минимально возможных затрат К,,
например на создание поточной линии, расходуются большие
средства К? > К(, которые окупаются в процессе эксплуатации
автоматической линии благодаря снижению эксплуатационных за¬
трат (И2 < И|) таким образом, что к концу сроков службы итого¬
вая экономия на суммарных затратах составляетД5=5, - J2>0.В этом случае выбор технического варианта производится путем
специальных расчетов с помощью критериев экономической эф¬
фективности.Все официальные критерии сравнительной эффективности ка¬
питальных вложений и новой техники основаны на сопоставлении
между собой величин К' и К,; И, и И2; С, и Сг.Из всех сравниваемых вариантов наиболее эффективным при¬
знается такой, для которого приведенные затраты ожидаются ми¬
нимальными.Критерием экономической эффективности новой техники яв¬
ляется производительность общественного труда. Если привести оба
варианта к единому масштабу выпуска (q> = 1) и выразить трудо¬
вые затраты в денежной форме за срок службы, коэффициент при¬
роста производительности трудаK.+/VH, S,“ К2+Л/Иг ~ Si'Прирост производительности труда за срок службыСреднегодовой прирост производи¬
тельности труда как функция сроков
службыДX Д 5
е= N ~ NS2представлен на рис. 2.14.С понятием экономической эффек¬
тивности новой техники тесно связано
понятие ее прогрессивности. Прогрес¬
сивность новой техники определяется
соответствием се главному целевому на¬
значению.	изводстваРис. 2 Л 4. Зависимость сред¬
негодового прироста про-
изволительностн труда от
сроков, службы средств про-37
Главным целевым назначением но¬
вой техники является не только по¬
вышение производительности, но и
облегчение условий труда, При этом
прогрессивной является техника, не
только обеспечивающая рост произ¬
водительности труда, но и такая, ко¬
торая соответствует научно обоснован¬
ным заданным темпам ее повышения
и при этом облегчает труд человека.Критерием прогрессивности новой
техники является соответствие факти¬
ческих темпов роста производитель¬
ности труда плановым, которые дол¬
жны быть научно обоснованными, прогнозируемыми.Имея единое начало отсчета по времени, на одном графике
можно сравнивать фактические и плановые темпы роста произво¬
дительности труда исходя из единой основы — достигнутого уровня.
Приведенная на рис. 2.15 диаграмма показывает зависимость
прогрессивности новой техники от сроков ввода ее в эксплуатацию.Если машина вводится в действие через 2 года после момента,
принятого за начало отсчета, она становится прогрессивной, если
сроки службы не превышают N{Однако если машина вводится
через 5 лет (I = 5), то она перестает быть прогрессивной.Таким образом, по критерию эффективности капитальных
вложений, несмотря на задержку с проектированием и освоени¬
ем, машина может считаться экономически эффективной, хотя
она за этот период морально устаревает при проектировании. Вы¬
сокая эффективность капитальных вложений является необходи¬
мым, но недостаточным условием прогрессивности новой техни¬
ки. Критерий прогрессивности более полно учитывает фактор вре¬
мени и, как правило, отражает более высокий уровень требований
к новой технике, чем критерии эффективности капитальных вло¬
жений, не исключая, а дополняя их.2.4.	Мероприятия по повышению
производительности труда и эффективности
производстваПроизводительность труда играет большую роль в производстве.
Производительность труда рабочих зависит от многих факторов, так
как связана с деятельностью различных инженерно-технических служб
предприятий, организаций отрасли и народного хозяйства в целом.
В пределах предприятия можно указать натри главных вида мероприя¬
тий, влияющих на возможность повышения производительности труда:годыРис, 2.15, Зависимость про¬
грессивности новой техники
от сроков ввода ее в эксплуа¬
тацию38
•	конструкторские;•	организационные;•	технологические.Конструкторские мероприятия. Конструкторские мероприятия
связаны с созданием технологичной конструкции изделия в целом
и его отдельных элементов, По области проявления свойств техно¬
логичность конструкции изделия подразделяют на производствен¬
ную и эксплуатационную.Производственная технологичность конструкции проявляется в
сокращении затрат времени на конструкторскую к технологичес¬
кую подготовки производства и процессы изготовления изделия.Эксплуатационная технологичность конструкции изделия про¬
является в сокращении затрат средств и времени на техническое
обслуживание и ремонт изделия. На снижение трудоемкости изго¬
товления изделия влияют показатели технологичности конструк¬
ции, приведенные далее.Применение стандартных и унифицированных частей изделия
сокращает время на проектирование, позволяет использовать опыт,
полученный при освоении ранее разработанных конструкций из*
делия, а также создает предпосылки для централизованного про¬
изводства этих частей. Специализированное предприятие благода¬
ря массовому или крупносерийному производству позволяет с боль¬
шим экономическим эффектом применить прогрессивные техно¬
логические процессы, автоматизированное оборудование и высо¬
копроизводительную оснастку, что не только снижает затраты
живого труда, но и значительно снижает себестоимость продукции.Стандарт — образец, эталон или комплекс норм, правил, тре¬
бований к объекту, утверждаемый компетентными органами. Су¬
ществуют государственные (ГОСТ), отраслевые (ОСТ) стандарты
и стандарты предприятий (СТП). Стандарты обязательны к приме¬
нению.Унификация — рациональное сокращение числа объектов оди¬
накового функционального назначения (типоразмеров, форм»
марок и др.). Это один из методов стандартизации, необязатель¬
ный к применению.Стандартизация и унификация частей изделия приводят к пол¬
ной или частичной взаимозаменяемости, что облегчает техничес¬
кое обслуживание и ремонт изделия.Число стандартных частей в изделии характеризуется коэффи¬
циентом стандартизации изделиягде Ест — число стандартных сборочных единиц в изделии; —
число стандартных деталей, являющихся составными частями из¬
делия и не вошедших в Ест (стандартные крепежные детали не39
учитываются); Б — число сборочных единиц в изделии; Д — число
деталей, являющихся составными частями изделия, не входящи¬
ми в состав сборочных единиц.В числа Ест и Дс, входят заимствованные, покупные и вновь
стандартизованные сборочные единицы и детали.Число унифицированных частей в изделии характеризуется ко¬
эффициентом унификации изделияЕу + ДуЕ + Д ’где Е, — число унифицированных сборочных единиц; Д, — число
унифицированных деталей, являющихся составными частями из¬
делия и не вошедших в Еу (стандартные крепежные детали не учи¬
тываются); Е, Д — соответственно число унифицированных и ори¬
гинальных сборочных единиц и деталей.Числа Еу и Ду включают в себя стандартные, заимствованные
унифицированные и покупные унифицированные сборочные еди¬
ницы и детали.Коэффициент унификации характеризует преемственность кон¬
струкции. Чем больше тем технологичнее конструкция. Стан¬
дартизация и унификация составных частей изделия создает ряд
изложенных ранее достоинств в пределах одного или нескольких
предприятий отрасли. Повторяемость сборочных единиц и деталей
в изделии характеризует унификацию и стандартизацию частей
изделия.Коэффициент повторяемостиц - [ QЕ + Д’где Q —- число наименований составных частей изделия.Чем больше К*ж> тем технологичнее конструкция изделия.Число унифицированных конструктивных элементов должно
быть большим и характеризуется коэффициентом унификации конст¬
руктивных элементовkу = Q 'где Qy, — число унифицированных типоразмеров конструктивных
элементов (резьбы, галтели, фаски, отверстия и др.); Q — число
типоразмеров конструктивных элементов в детали (изделии).Однотипные составные части изделия дают возможность обра¬
батывать их по одним и тем же процессам; при этом повышается
серийность производства, создающая условия для внедрения про¬
грессивных технологических процессов, повышения уровня их
механизации и автоматизации, сокращения сроков изготовления,
обслуживания и ремонта изделий.40
Техническим показателем унификации процессов является ко¬
эффициент применения типовых технологических процессов К1П, оп¬
ределяемый отношением числа типовых технологических процес¬
сов изготовления (ремонта, технического обслуживания) 0ТП к
общему числу используемых процессов Qu:Для оценки технологичности конструкции изделия в целом ос¬
новными показателями являются:•	трудоемкость изготовления изделиятм = 5Хгде Т, — трудоемкость изготовления* сборки и испытания /-й со¬
ставной части изделия, нормо-ч;•	уровень технологичности конструкции по трудоемкости изго¬
товленияК = I - ТнЛУТ 1 т *■бпгде Т&р — базовый показатель трудоемкости изготовления изде¬
лия, нормо-ч;•	технологическая себестоимость изделияСт = Сч + С* + С^р,где Сч — стоимость основных материалов, затраченных на изго¬
товление изделия, р.; С, — заработная плата производственных
рабочих с начислениями, р.; Сир — часть цеховых расходов, затра¬
чиваемых на силовую электроэнергию, ремонт и амортизацию
оборудования, инструмента и приспособлений, ка смазочно-ох-
лаждающую жидкость (СОЖ), обтирочные и другие материалы,
предусмотренные процессом производства изделия, р.;« уровень технологичности конструкции по технологической
себестоимостиК -1Л у .с “ 1 л Sгде С„ — стоимость изготовления изделия, р.; С*, — базовый по¬
казатель технологической себестоимости.Сопоставляя несколько вариантов разработанных конструкций
изделия или его составных частей, выбирают ту конструкцию, у
которой основные показатели выше при более низкой себестоимости.Мероприятия, направленные на устранение прямых потерь вре¬
мени. Рациональная организация и планирование производствен¬
ных процессов позволяют выполнять работу на каждом рабочем41
месте так, чтобы простои оборудования и рабочих были мини¬
мальными, что существенным образом влияет на повышение про¬
изводительности труда. Главными факторами организационного по¬
рядка, способствующими повышению производительности труда,
являются следующие.1.	Улучшение календарного планирования. Каждое рабочее мес¬
то нужно своевременно обеспечить заготовками, инструментами и
другой технологической оснасткой в необходимом количестве и в
определенное время. Для сборочных операций эго означает подачу
из механических цехов комплекта всех собираемых деталей. В меха¬
нических цехах изготовление деталей в малом количестве связано
с частой переналадкой станков из-за замены деталей. За время пе¬
реналадки продукция со станка не снимается, при этом уменьша¬
ется производительность оборудования и рабочего.2.	Закрепление за станком одних и тех же обрабатываемых дета¬
лей. Вместо того чтобы использовать для обработки несколько стан¬
ков, целесообразно на одном станке обрабатывать как можно боль¬
ше одинаковых деталей. При этом у рабочего появляется навык,
он быстрее выполняет необходимые движения для управления
процессом и не затрачивает время на наладку нескольких станков.
Появляется возможность перевести обработку деталей на более
производительное оборудование, использовать прогрессивную
высокопроизводительную оснастку, механизировать и автомати¬
зировать операцию.3.	Улучшение организации рабочего места, способствующее
уменьшению числа движений рабочего, требуемых для выполнения
операции (расположение стеллажей у станка, освещения и др.).4.	Улучшение обслуживания рабочего места, своевременное
выполнение плана-фафика, обеспечение рабочего места заготов¬
ками и технической оснасткой, создание необходимых гигиени¬
ческих условий и др.5.	Организация централизованной заточки инструмента, позво¬
ляющая останавливать оборудование только для замены и подна-
ладки износившегося инструмента.6.	Организация автоматической уборки стружки во время про¬
цесса обработки.7.	Организация автоматического управления производством, по*
зволяюшая своевременно реагировать на многие факторы, приво¬
дящие к простоям оборудования. Например, автоматическое опове¬
щение о необходимости подачи заготовок, если на рабочем месте
их количество уменьшилось до определенного значения, автомати¬
ческое оповещение механика о простое оборудования из-за полом¬
ки, автоматический учет количества изготовленной продукции, бра¬
ка, незавершенной продукции на заданный момент времени и др.Автоматизированные системы управления производством
(АСУП) позволяют значительно повысить производительность42
труда в результате замены ряда работников машинами. Информа¬
ция, получаемая от каждого станка или машины, быстро перера¬
батывается на электронных вычислительных машинах (ЭВМ) и
подается руководителям смен, цехов и предприятия в целом для
сведения и руководства.8.	Механизация и автоматизация инженерно-технических работ
по подготовке производства, приводящая не только к сокраще¬
нию труда инженерно-технических работников предприятия, но и
к своевременному получению необходимой документации для каж¬
дого рабочего места (технологические карты, чертежи и др.).Мероприятия, связанные с рационализацией технологического
процесса. Производительность П обратно пропорциональна време¬
ни Ту затрачиваемому на операцию; чтобы ее увеличить, следует
уменьшить время на операцию: П - 1/Г. Интервал времени, опре¬
деляемый отношением цикла технологической операции к числу
изделий, одновременно изготовленных или ремонтируемых на од¬
ном рабочем месте, называется штучным временем.В массовом производстве на выполнение операции затрачивает¬
ся штучное времяТт = Т* + + Тол» + Т'пср,где Т0, Гк — соответственно основное и вспомогательное время,
с (мин); Тоесл — время, затрачиваемое на техническое и организа¬
ционное обслуживание, с (мин); Т0Л „ — время, затрачиваемое на
отдых и личные потребности рабочего, с (мин); 7^ — время,
затрачиваемое на технологические перерывы, с (мин).В серийном производстве затрачивается штучно-калькуляцион¬
ное время^Ш?-К = (^ШТгде Г„.,— подготовительно-заключительное время, с (мин); л —
размер партии обрабатываемых деталей, шт.Для сокращения штучного времени необходимо уменьшать каж¬
дое из его слагаемых.Основное время. Сокращение основного времени Та —
чрезвычайно эффективная мера, способствующая сокращению
вспомогательного времени Гк в результате психологического воз¬
действия высоких скоростей оборудования на ускорение действий
самого рабочего.При работе на станках основное время является машинным:7* = т =*° " nS 'где Ip* — длина рабочего хода, мм; / — число рабочих ходов; п —
частота вращения шпинделя станка, об/мин; S — подача на один
оборот, мм/об.43
Машинное время уменьшается» когда вводят новые прогрес¬
сивные методы обработки (радиальное обжатие, абразивное высо¬
коскоростное резание и т. п.); применяют высокопроизводитель¬
ные инструменты (например из эльбора, твердого сплава, алма¬
за). многопозиционные станки, полуавтоматы и автоматы; повы¬
шают скорость обработки, точность и качество заготовок, позво¬
ляющих исключить черновые операции; используют прогрессив¬
ные смазочно-охлаждающие жидкости; совмещают несколько тех¬
нологических переходов.Вспомогательное время. Сокращение вспомогательного
времени связано с сокращением времени на загрузку, установку,
закрепление, раскрепление и снятие обрабатываемой детали, на
замену инструментов при выполнении разных переходов, на конт¬
роль и управление станком.Время на загрузку* установку, закрепление, раскрепление и
снятие обрабатываемой детали сокращают следующими путями:•	уменьшают количество устаиовов в операции благодаря при¬
менению приспособлений, позволяющих обрабатывать все необ¬
ходимые поверхности (например* плавающий центр позволяет
обрабатывать все цилиндрические наружные поверхности валика
или оси на токарном станке при базировании в центрах);•	загружают заготовки с помощью различных автоматизирован¬
ных загрузочных устройств; при этом часть времени на загрузку
совмещается с машинным временем, так как захват заготовки и
перемещение ее в рабочую зону станка осуществляется в процессе
непосредственной обработки предыдущей детали;•	рационально выбирают базы и установочные элементы при¬
способления, не требующие выверки заготовки на стайке;•	внедряют быстродействующие приводы зажимов-разжимов
приспособления (пневмо-, гидро- и электромагнитные приводы
позволяют закреплять и раскреплять заготовку в пределах 1 ...5 с);«устанавливают автоматические выталкиватели и съемники об¬
работанных деталей.Время, связанное с заменой инструментов, сокращают благо¬
даря применению быстросъемных патронов, позволяющих заме¬
нять неработающий в данный момент инструмент без остановки
станка, фасонных инструментов и револьверных головок с зара¬
нее установленными инструментами.Время, связанное с контролем, уменьшают в результате при¬
менения калибров вместо универсальных измерительных инстру¬
ментов благодаря работе на ♦настроенных» станках, вследствие чего
100%-й контроль можно заменить на выборочный контроль; вне¬
дрения статистического метода контроля и автоматизации конт¬
роля.Время, связанное с управлением станком, сокращают путем
уменьшения количества рукояток и кнопок, совмещения кнопки44
И рукоятки в олном месте — на пульте; использования средств
автоматизации управления,
i Время ка техническое и организационное об¬
служивание. Его сокращения добиваются в основном путем
улучшения организации работы цеха, участка и рабочего места.
Для этого применяют инструменты, обладающие высокой надеж¬
ностью, чтобы эти инструменты работали более длительное вре¬
мя; взаимозаменяемые инструменты налаживают на требуемые
размеры вне станка; используют автоматические подналадчики для
перемещения инструментов при определенном их износе; центра¬
лизованную автоматическую смазку станка, счетчики готовых де¬
талей, брака и др.Время на отдых и личные потребности рабоче¬
го. Для его сокращения следует разнообразить монотонную работу,
приводящую к значительной усталости рабочего; по возможности
внедрять автоматические устройства, частично или полностью за¬
меняющие рабочего. Интенсифицировать труд возможно при соблю¬
дении технической эстетики, проведении физкультурных пауз и др.Кроме перечисленных факторов штучное время можно
уменьшить благодаря применению станков, у которых совмещает¬
ся машинное время Ти со вспомогательным Тк. Например, на мно¬
гошпиндельных многопозиционных полуавтоматах, автоматах и
агрегатных станках машинное время в каждой рабочей позиции
совмещается. Совмещается вспомогательное время па полводы и
отводы инструментов и повороты блока шпинделей или стопа от
позиции к позиции, а также время на установку и снятие детали
со станка.Штучно-калькуляционное время. Штучно-калькуля-
ционное время Тт.к уменьшают вследствие увеличения партии
обрабатываемых деталей л и сокращения подготовительно-заклю¬
чительного времени Та.г Это обеспечивается благодаря сокраще¬
нию переналадок станка путем создания групповых обработок,
применения универсально-наладочной оснастки, повышения ква¬
лификации наладчиков.Производительность автоматов характеризуется продолжитель¬
ностью рабочего цикла, с:Т= (р.» +где ip* — время, затрачиваемое на рабочие ходы; — время, за¬
трачиваемое на холостые ходы.Цикловая производительность, шт./с:п I 1Г = / + /Если бы у машины отсутствовали холостые ходы (?х>х = 0), то
автомат имел бы наибольшую производительность, так как про¬45
цесс на таком автомате осуществляется непрерывно, без простоеви холостых ходов. Производительность такого автомата к =■ ,шт./с, называют технаюгической.	*p'iПодставив значения к, получим	jQ - J . s . . 1 . = k	!	вОбозначив — = г; и подставив в приведенную ранее фор¬
мулу, получим х%(?,, = *П,где ц — коэффициент производительности рабочей машины, ха¬
рактеризующий отношение цикловой производительности к тех¬
нологической или время выполнения рабочих ходов к периоду
цикла:к ТКоэффициент производительности т) также характеризует сте¬
пень непрерывности процесса обработки и использования автомата
по времени. Например, пусть tpx~ 0,4 с, /*„ = 0,1 с, тогда к = ]/{ря =
= 1/0,4 = 2,5 шт./с; fti = 1/<0,4 + 0,1) * 2 шт./с; п • О, Д - 2/2,5 =-	0,8, т.е. на автомате 80% времени расходуется на непосредствен¬
ную обработку детали, а 20% — на холостые ходы.Автоматы, как и другие машины, требуют замены и поднапад-
ки инструментов, регулировки и ремонта отдельных механизмов,
периодической загрузки заготовок, уборки отходов, сдачи гото¬
вых изделий, на что также затрачивается время /„, являющееся
временем на нсцикловыс потери, которые также следует учиты¬
вать в определенной пропорции при определении фактической
производительности автомата:Условия, вызывающие веобходммость автоматизации- При авто¬
матизации рабочий освобождается от ряда однообразных, часто
повторяющихся движений, связанных с выполнением операции,
но в его функции вводится наладка оборудования и контроль за
его работой. В освобождаемое время рабочему поручается обслужи¬
вание дополнительного оборудования.Автоматизация создает предпосылки для повышения произво¬
дительности труда рабочих и оборудования, улучшения качества
изделий, их надежности и долговечности, обеспечения безопас¬
ности работ. Однако требуются дополнительные капитальные вло-46
Жения для их внедрения. Поэтому не всегда разработанные про¬
цессы автоматизации и конструкции автоматических устройств мо¬
гут обеспечить экономическую целесообразность замены ими тру¬
да рабочего.I Автоматизацию внедряют в производственные процессы в сле¬
дующих случаях.: I. Угроза для жизни рабочего (например, работа с радиоактив¬
ными элементами, измерение температуры деталей в шахтной печи
и др.). В этих случаях средства для проведения автоматизации про¬
цессов берут из сумм, отпускаемых на охрану труда, или из спец¬
фондов.2.	Экономический эффект обеспечивается благодаря повыше¬
нию производительности труда и оборудования, улучшению каче¬
ства, снижению брака и, следовательно, уменьшению расхода ос¬
новных материалов и других затрат, сокращению расхода энергии
и вспомогательных материалов, уменьшению расходов на содер¬
жание зданий и сооружений, уменьшению площади, занятой ав¬
томатами.3.	Замена тяжелого и монотонного физического труда. Прежде
чем внедрять автоматизацию, необходимо провести технико-эко-
номические расчеты и дать обоснования их целесообразности, ко¬
торые проводят в определенной последовательности.Расчеты,подтверждающие возможность автома¬
тического обеспечения требуемой точности из¬
делия. На серийно выпускаемом автомате при заданной настрой¬
ке обрабатывают партию деталей, чтобы по результатам измере¬
ний обработанных деталей судить о разбросе размеров и характере
кривой распределения размеров деталей. По полученным отклоне¬
ниям размеров находят центр группирования размеров л^р, пре¬
дельные отклонения размеров £„*, и L^, среднее квадратическое
отклонение размеров s. Считают, что если в соотношении между
допуском Л и средней квадратической величиной существует зави¬
симость &/Т = 6s, то практически 100% обрабатываемых деталей
будут годными.Расчет экономии, полученной от внедрения
автоматизаци и. При этом расчете сопоставляют технологичес¬
кую себестоимость изделия, полученную при работе на универ¬
сальном Су и автоматизированном С, оборудовании, т.е.Е = Су - С,.Аналогично определяют экономию благодаря улучшению каче¬
ства, сортности и снижению брака. При наличии экономии можно
переходить к окончательному расчету.Расчет окупаемости капитальных вложений.За¬
траты на автоматизацию должны окупиться в самые сжатые сроки.
По нормативам эти сроки находятся в пределах I —2 лет для еди¬47
ничных операций и до 6 лет для комплексной автоматизации (ав¬
томатические линии и цехи). Более длительные сроки нельзя при¬
нимать, так как сами операции, изделия, оборудование заменя¬
ются примерно через 2—8 лет. Окупаемость_ *2 - kt
E/V 1где к2 — затраты на автоматизацию оборудования, р.; — сто¬
имость реализуемого универсального оборудования, взамен кото¬
рого внедрено автоматизированное оборудование* р.; Е — эконо¬
мия технологической себестоимости, р./шт.; /V— годовая программа
выпуска деталей, шт.Контрольные вопросы1	> Как влияют конструкторские мероприятия на возможность повыше¬
ния производительности труда?2.	Можно ли заниматься вопросами автоматизации операций техноло¬
гического процесса, если изделие нетехнологично?3.	Приведите количественные показатели технологичности конструк¬
ции ч позволяющие определить коэффициенты стандартизации и унифи¬
кации изделия.4.	Как влияют меры организационного характера на повышение про¬
изводительности труда?5.	Перечислите основные направления сокращения вспомогательного
времени на операцию,6.	Перечислите основные направления сокращения времени на обслу¬
живание.7.	Перечислите основные направления сокращения машинного време¬
ни на операцию.8.	Объясните понятие «цикловая производительность автомата*.9.	Объясните понятие «технологическая производительность автомата».10.	Объясните понятие «фактическая производительность автомата*.
ГЛАВА 3ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА3.1.	Стадии технической подготовки
производстваВ современных условиях важной задачей для предприятия явля¬
ется быстрый переход на производство новых изделий. Для реше¬
ния этой задачи на предприятиях выполняется комплекс меро¬
приятий, который носит название «техническая подготовка про¬
изводства». Техническая подготовка производства на машиностро¬
ительных предприятиях охватывает совокупность работ по проек¬
тированию и внедрению новых и совершенствованию существую¬
щих конструкций изделий, технологических процессов и техноло¬
гической оснастки.Правильная организация технической подготовки обеспечива¬
ет непрерывный технический прогресс на предприятиях, повы¬
шение технического и организационного уровня производства и
достижение высоких экономических результатов.По своему содержанию техническая подготовка включает в себя
три преемственно связанные стадии:« конструкторская подготовка производства, представляющая
собой совокупность процессов и работ, связанных с оптимизаци¬
ей номенклатуры и конструированием новых объектов производ¬
ства, изготовлением опытных образцов, их испытанием, совер¬
шенствованием выпускаемых изделий;•	технологическая подготовка производства, представляющая
собой совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих
технологическую готовность предприятия к изготовлению и вы¬
пуску изделий заданного качества при установленных сроках, объ¬
еме выпуска, материальных и трудовых затратах;•	организационная подготовка производства, обеспечивающая
подготовку производства путем разработки проектов организа¬
ции производства, труда, снабжения и сбыта продукции и созда¬
ния нормативной базы для планирования и организации произ¬
водства.Значение технической подготовки производства на машиностро¬
ительных предприятиях весьма велико. От уровня организации под¬
готовки производства зависит своевременный выпуск и конкурсн-49
тоспособность новой продукции, совершенствование уже освоен¬
ных изделий, неэкономические результаты деятельности предпри¬
ятия,3.2.	Эффективность ускорения технической
подготовки и освоения производства новой
техникиОдной из важных задач организации подготовки и освоения
новой техники является сокращение продолжите;!ьности периода
Тос*, позволяющее увеличить объем выпуска необходимой новой
продукции, снизить затраты производства, уменьшить влияние
морального износа техники и т.п.Основными направлениями сокращения Тжш являются:•	совершенствование конструкции изделия, повышение уровня
технологичности и унификации;•	типизация технологических процессов и технологического ос¬
нащения, использование ЭВМ в технологической подготовке про¬
изводства;•	повышение уровня механизации и автоматизации производ¬
ственных процессов, широкое внедрение станков с ЧПУ, созда¬
ние ГПС;•	совершенствование материально-технического управления
путем создания и освоения новой техники.Экономический эффект, получаемый от ускорения процесса
подготовки производства, может быть представлен как сумма трех
составляющих:Э - Э) + Э2 + Э^Эффект Э| достигается на этапе технической подготовки про¬
изводства и определяется сокращением затрат на всех стадиях это¬
го этапа.Эффект Э? может быть получен при освоении выпуска новой
продукции и определяется скоростью снижения себестоимости
новых изделий при нарастании объема их выпуска.Эффект Э3 получается в процессе эксплуатации новых изде¬
лий, обладающих лучшими параметрами по сравнению со снима¬
емыми с производства изделиями.Все мероприятия, направленные на сокращение цикла подго¬
товки производства и образующие эффект Э(, могут быть разделе¬
ны на две группы. К первой группе относятся мероприятия, требу¬
ющие дополнительных капитальных вложений (например, созда¬
ние информационно-поисковой системы для информационного
обеспечения исполнителей, создание системы автоматизирован-50
уого проектирования и т.п.). Ко второй группе можно отнести ра¬
боты, не требующие капитальных вложений, например разработ¬
ки по повышению уровня унификации конструкции, что приво¬
дит к уменьшению трудоемкости проектирования и изготовления
технологической оснастки. Эффективность мероприятий первой
группы оценивается по минимуму приведенных затрат, а эконо¬
мический эффект — от их использования:Э,	=1[(5и + ЕнМ-(5,, + ЕнК.,)],Г = 1где п — число стадий подготовки производства, по которым до¬
стигнуто сокращение трудоемкости; 5, — текущие затраты на под¬
готовку производства (1 — базовый вариант, 2 — новый вариант);
Е„ — нормативный коэффициент экономической эффективности;
К, — капитальные затраты по /-му этапу подготовки производства
для базового и нового вариантов проведения работ.Дополнительные капитальные вложения могут включать в себя
стоимость персональных компьютеров; затраты, связанные с раз¬
работкой программного обеспечения автоматизированных систем
подготовки производства; затраты на создание баз данных конст¬
рукторского и технологического назначения, информационно-по¬
исковых систем.Экономия на текущих затратах при сравнении базового и ново¬
го вариантов подготовки производства определяется снижением
трудоемкости работ по проектированию нового изделия, разра¬
ботке технологических процессов, проектированию средств тех¬
нологического оснащения. Снижение трудоемкости работ приво¬
дит к экономии заработной платы специалистов и служащих, за¬
нятых подготовкой производства.Эффективность мероприятий второй группы (например, от по¬
вышения уровня унификации) определяется экономией от сни¬
жения затрат на разработку технической документации проекти¬
руемого изделия, на разработку технологических процессов. Уни¬
фикация на первых стадиях подготовки производства приводит к
получению экономии на всех последующих стадиях.Для расчета сокращения цикла и определения экономического
эффекта на стадии выпуска новой продукции используются «кри¬
вые освоения», характеризующие снижение трудоемкости и себе¬
стоимости изделия путем отладки технологических процессов, ос¬
воения оборудования и оснастки, повышения навыков работы.Экономический эффект, р., можно определить какЭ2 = CAN,где С — себестоимость освоенной продукции (р./шт.); AN — общее
количество дополнительной продукции, полученной благодаря
ускорению освоения производства.51
Годовую экономию при эксплуатации новой, более совершен¬
ной техники можно определить какгде Лп,»л, Лпрм — годовые приведенные затраты по базовому и но¬
вому изделиям; qH — производительность базовой и новой тех¬
ники; ДУУ — дополнительное количество изделий, полученных в
результате ускоренного освоения их выпуска.Таким образом, можно определить реальный экономический
эффект, получаемый при ускорении технической подготовки но¬
вых изделий,3.3.	Основные задачи и этапы конструкторской
подготовки производстваОсновные задачи конструкторской подготовки производства
(КПП) — создание новых и совершенствование имеющихся изде¬
лий с высокими параметрами качества в заданные сроки и с наи¬
меньшими затратами.Конструкторская подготовка включает в себя следующие этапы.I.	Техническое задание. Основной задачей разработки
технического задания является обоснование технической возмож¬
ности создания изделия с высокими техническими параметрами
качества при максимальной экономической эффективности его про¬
изводства и эксплуатации.В техническом задании определяются:•	назначение изделия, область применения и масштабы его про¬
изводства;•	основные требования к изделию;•	технические характеристики изделия;•	общие эксплуатационные показатели;•	показатели качества;-	особые требования к изделию (по надежности, стандартиза¬
ции, унификации и др.);«технологические, организационные и экономические условия
производства.Техническое задание составляется заказчиком для организации —
разработчика проекта.2< Техническое предложение. При разработке техни¬
ческого предложения обосновывается целесообразность создания
изделия на основе анализа технического задания заказчика, име¬
ющихся технологических решений и технических возможностей в
данной области производства, а также проводится всесторонняя
оценка всех возможных вариантов создания изделия, сравнение с52
существующими изделиями, а также латентный поиск. На этой
стадии производят укрупненный расчет себестоимости изделия,
определяют общий технический уровень изделия,3.	Эскизный проект. Эскизное проектирование заключа¬
ется в разработке первоначального варианта будущей конструк¬
ции изделия. Эскизный проект включает в себя разработку прин¬
ципиальной электрической, кинематической, гидравлической,
пневматической схем изделия, обшую компоновку изделия, раз¬
работку эскизных чертежей общих видов, анализ патентной чис¬
тоты конструкции и оценку экономической эффективности кон¬
струкции. Эскизный проект состоит из графической части (общий
вид изделия, чертежи отдельных узлов и агрегатов), раскрываю¬
щей конструктивные особенности нового изделия, его парамет¬
ры, габаритные размеры, и пояснительной записки с расчетами
основных парамепров изделия, описанием принципов его работы,
эксплуатационных особенностей.4.	Технический проект. Основной задачей технического
проектирования является разработка окончательного технического
решения, дающего полное представление об устройстве изделия.На этой стадии выполняются расчеты на прочность, жесткость,
долговечность, проводится разработка компоновочных чертежей,
чертежей агрегатов, сборочных единиц и важнейших деталей, осу¬
ществляется макетирование и экономическое обоснование проек¬
та, составляются технические условия на эксплуатацию изделия и
спецификации.Технический проект содержит:■ графическую часть (чертежи общего вида изделия и всех его
узлов и агрегатов, деталей, входящих в него);*	кинематические, гидравлические, электрические схемы;*	расчеты на прочность и жесткость;» спецификацию узлов и деталей;•	пояснительную записку с технико-экономическим обоснова¬
нием окончательного технического решения изделия, включая
определение стоимости производства и эксплуатационных издер¬
жек;•	макет, который иногда изготавливают на сложные изделия,5.	Рабочий проект. Рабочее проектирование состоит в раз¬
работке полного комплекта конструкторской документации на
изделие. В рабочий проект входят разработка рабочих чертежей
общих видов, сборочных единиц и всех оригинальных деталей,
уточнение спецификаций на каждую сборочную единицу, разра¬
ботка компоновочных и установочных чертежей, изготовление
опытных образцов, стендовые, заводские, государственные ис¬
пытания, корректировка чертежей, разработка инструкций по
эксплуатации, уточненный технико-экономический анализ кон¬
струкции.53
Проектирование включает в себя все перечисленные стадии
только для принципиально новых изделий. Во всех остальных слу¬
чаях проектирование сводится только к разработке технического и
рабочего проектов.3.4.	Методы ускорения конструкторской
подготовкиПри создании новой техники одной из основных задач является
задача сокращения времсии на КПП. Для ускорения КПП исполь¬
зуются различные методы. Их условно можно разделить на три груп¬
пы: технические, планово-координационные и организационные.Технические методы направлены на обеспечение качества вы¬
полняемых работ, снижения до минимума числа изменений в кон¬
струкции. В связи с этим снижается трудоемкость и продолжитель¬
ность КПП.Планово-координационные методы направлены на обеспечение
рациональной координации стадий, этапов и работ, что приводит
к сокращению продолжительности КПП.К организационным методам относят стандартизацию и унифи¬
кацию технических решений, механизацию и автоматизацию про¬
ектно-конструкторских работ.Стандартизация — это совместная работа различных специалистов
по установлению типов и параметров машин, приборов, механиз¬
мов, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий с уче¬
том перспектив развития техники и экономики в целом. Стандарти¬
зация тесно связана с повышением качества продукции. В настоя¬
щее время большинство стандартов предприятия и отрасли создает¬
ся в рамках комплексных систем управления качеством продукции.Унификация — это комплекс мероприятий, обеспечивающих
устранение излишнего многообразия типов и конструкций изде¬
лий, форм и размеров деталей, марок материалов, технической
документации и т.д.Стандартизации и унификации способствуют конструктивная
преемственность, функционально-блочное конструирование, со¬
здание параметрических рядов машин и конструкций и др.Конструктивная преемственность обеспечивается благодаря ис¬
пользованию элементов конструкций из ранее выполненных раз¬
работок, что освобождает конструкторов от необходимости разра¬
батывать всю конструкцию изделия. Применение покупных (комп¬
лектующих) изделий может освободить разработчика от необхо¬
димости принятия новых технических решений, от значительной
части расчетов, опытного изготовления этих изделий.Важным средством ускорения КПП является использование
принципа функционально-блочного конструирования.54
Современные машины, приборы, изделия содержат сотни,
тысячи и более деталей, объединенных в сборки, сборочные еди¬
ницы, блоки, функциональные узлы. Принцип функционально-
блочного конструирования позволяет самостоятельно и параллельно
разрабатывать функционально законченные и конструктивно оформ¬
ленные блоки, из которых методом агрегатирования компонуются
машины, устройства, отличающиеся своими функциями и назна¬
чением.Важным средством повышения производительности труда, со¬
кращения сроков проектирования и освоения новой техники, по¬
вышения ее качества на всех этапах КПП является разработка па¬
раметрических рядов машин.Параметрический ряд представляет собой совокупность машин,
приборов разных типоразмеров, подчиняющихся определенному
закону возрастания (убывания) главного параметра. Главный па¬
раметр изделия должен оставаться стабильным при его модерни¬
зации и оказывать определяющее влияние на остальные конструк¬
тивные, эксплуатационные и технико-экономические параметры.Радикальное решеиис резкого ускорения КПП состоит в авто¬
матизации проектирования новых машин и приборов — создании
систем автоматизированного проектирования (САПР) и автома¬
тизированных рабочих мест (АРМ) проектировщика.Под влиянием научно-технического прогресса ускоряется сме¬
няемость моделей машин. В таких условиях проектировать нужно
быстро, иначе изделие морально устареет до своего создания. Да¬
лее, современный процесс проектирования сложной техники ха¬
рактеризуется участием в нем многих коллективов разработчиков
различного профиля (электротехники, механики, электронщики,
гидравлики и т.д.), между которыми должен быть налажен быст¬
рый обмен информацией в холе работы над проектом. Это возмож¬
но только в условиях автоматизации информационных связей.С внедрением САПР срок разработки новой конструкции со¬
кращается почти вдвое, а время конструирования — в 5 раз.Система автоматизированного проектирования — это органи¬
зационно-техническая система, состоящая из комплекса средств
автоматизации проектирования (технических средств — ЭВМ, дис¬
плеев, графопостроителей и других устройств ввода и вывода ин¬
формации из ЭВМ, программного обеспечения) и человека.Автоматизированное проектирование направлено не на то, чтобы
полностью исключить конструктора из процесса проектирования,
а на то, чтобы отобрать у него те процедуры, в которых требуется
точность, память, быстродействие в вычислениях, повторение
однотипных операций. В тех случаях, когда требуется интуиция,
опыт, эстетический вкус, работа возлагается на человека.Примерные нормативы длительности цикла конструкторской
подготовки производства приведены в табл. 3.1.55
Таблица 3.1Нормативы длительности щикла конструкторской подготовка производства
(в зависимости от общей трудоемкости проектирования)Обшая трудоемкость
проектирования, чДлительность цикла, месФронт работГрафик цикла по мссяшмПределы2000СредняяВсего1500В том числетехническое
задание,
эскизный и
технический
проекты1,5рабочийпроектТехническое
задание,
эскизный и
технический
проекту1,5Рабочийпроект1-й2-й3-й4-й5-й6-й7-й8-Й2000 . 4 00030002,51,54-54-54000...600050002,52.56 000... 800070003,03,08000.^1000090003,53,510000,.. 15 00012 5004,04,515 000... 20 000175004,55.0IIII
3.5.	Содержание и этапы технологической
подготовки производстваЦелью технологической подготовки производства является раз¬
работка оптимального технологического процесса, который бы
обеспечивал изготовление изделий заданного качества с минималь¬
ными затратами.Технологическая подготовка производства представляет собой
комплекс работ по разработке новой технологии, конструирова¬
нию и изготовлению необходимой технологической оснастки, ус¬
тановке и освоению нового оборудования и отладке всего процес¬
са изготовления нового изделия. Это сложный комплекс техничес¬
ких, инженерных и организационных работ, который обеспечива¬
ет технологическую готовность производства, т е, наличие на пред¬
приятии полных комплектов конструкторской и технологической
документации и средств технологического оснащения, необходи¬
мых для выпуска заданного объема продукции с установленными
технико-экономическими показателями.Объем работ по технологической подготовке производства со¬
ставляет 20... 25% для предприятий единичного и мелкосерийного
производства, 40...50% — для серийного производства и 60% —
для крупносерийного и массового производства от всего объема
работ по технической подготовке производства.Организация и управление технологической подготовкой про¬
изводства регламентируется государственными стандартами Еди¬
ной системы технологической подготовки производства (ЕСТПП),
которая позволяет использовать достижения научно-технического
прогресса для эффективной подготовки новой продукции.Применение ЕСТПП обеспечивает высокую мобильность про¬
изводства (сроки технологической подготовки производства сокра¬
щаются в 1.5—2 раза) и создает предпосылки для создания ин¬
формационной базы САПР.Технологическая подготовка производства проводится в несколь¬
ко последовательных этапов.Первый этап — разработка технологических процессов на ос¬
новное изделие; включает в себя проведение следующих работ:•отработка конструкции изделия на технологичность (техноло¬
гический контроль);•	разработка межцеховых технологических маршрутов (расце-
ховка);*	разработка пооперационных технологических процессов по¬
лучения деталей и сборочных единиц.Второй этап — проектирование необходимых средств техноло¬
гического оснащения, механизации и автоматизации технологи¬
ческих процессов.57
Третий этап — изготовление средств технологического осна¬
щения, механизации и автоматизации.Четвертый этап — выверка, отладка и внедрение в производ¬
ство разработай ных технологических процессов, изготовление проб¬
ной и установочной партий.Пятый этап — создание нормативной базы (трудовые, матери¬
альные нормативы и др.) для планирования и управления произ¬
водством.Отработка конструкций на технологичность — комплексная за¬
дача, к решению которой кроме конструкторов должны привле¬
каться и технологи.3.6.	Основные направления ускорения
технологической подготовки производстваУскорение технологической подготовки производства — это
сложная, комплексная проблема, и ее решение должно обеспечи¬
ваться на основе:•	параллельного выполнения работ по технологической подго¬
товке производства и завершающего этапа конструкторской под¬
готовки, а также отдельных этапов технологической подготовки;•	применения типовых технологических процессов;•	унификации и стандартизации технологического оснащения;•	создания и использования групповой и быстроперенапажмва-
емой оснастки;-	создания предметно- и подетально-специализированных це¬
хов и участков, групповых поточных линий, гибких производствен¬
ных систем и т.д.;•	создания автоматизированной системы технологической под¬
готовки производства (АСТПГТ),Автоматизированная система технологической подготовки про¬
изводства состоит из ряда функциональных подсистем, выделен¬
ных в соответствии с задачами, решаемыми в процессе технологи¬
ческой подготовки производства: системы автоматизированного
проектирования технологических процессов (САПР ТП); системы
автоматизированного проектирования технологического оснаще¬
ния (САПР ТО); системы автоматизированного проектирования
организации производства (САПР ОП); автоматизирован ной сис¬
темы управления технологической подготовкой производства
(АСУТП П),На рис, 3,1 прсдстаапена схема системы автоматизированного
проектирования технологической подготовки производства.Завершающей стадией в АСТПП является подготовка техноло¬
гической и проектной документации для освоения выпуска новой
продукции. В связи с автоматизацией работ меняются и носители58
Конструкторская документацияБаза данных АСТПП
(организационная, техническая» нормативная» справочная информация;
информация об оборудовании и оснастке)САПР ТПСАПР ТОСАПРОПТехнологический анализ
и шел ий, классификация
деталей разработка тех¬
нологических проиессовВыбор средств техноло¬
гического оснащения,
проектирование
средств ТО, разработка
технологических про¬
цессов изготовления
средств ТОВыбор эффективных форм
организации производства,
организационное проекти¬
рование (предметно-
замкнутые участки, поточ¬
ные автоматические линии)Организационная и технологическая документацияРис. 3.1, Система автоматизированного проектирования технологической
подготовки производстваТаблица 3.2Нормативный график длительности цикля технологической подготовкиороизводетааСтадии и этапы!*ж1.J95 |График иикяа по месяцам и деканам1-й2-й3-й111(II1II1111II111Разработкаукрупненнойтехнологии507236Расчет нормрасходаматериала2513,5Проектирова¬
ние оснастки80112Изготовлениеоснастки70—15Внедрение129210* Численность работающих.59
информации. Возрастает доля информации на машинных носите¬
лях, Результаты проектирования технологии представляются в виде
операционной карты, расчетно-технологической карты, результа¬
ты проектирования средств технологического оснащения — в виде
рабочих чертежей и конструкторских спецификаций, полученных
с ЭВМ и графопостроителей.В табл. 3.2 представлен примерный нормативный график дли¬
тельности цикла технологической подготовки производства.Контрольные вопросы1.	Назовите основные залами технической подготовки производства на
машиностроительных предприятиях.2.	Перечислите основные этапы конструкторской подготовки произ¬
водства и раскройте их содержание.3.	Какая исходная информация необходима для проведения конструк¬
торской подготовки производства?4.	Раскройте содержание этапа технического проектирования нового
изделия.5.	Что представляет собой рабочий проект как этап конструкторской
подготовки производства?6.	Назовите пути ускорения конструкторской подготовки производства.7.	Как влияет САПР на сроки разработки новой конструкции изделия?8.	Перечислите основные этапы технологической подготовки произ¬
водства и раскройте их содержание.9.	Назовите основную документацию, разрабатываемую в ходе техно¬
логической подготовки производства.Ш. Предложите основные направления ускорения технологической под¬
готовки производства.II.	Какие этапы технологической подготовки производства являются,
на ваш взгляд, наиболее трудоемкими?
ГЛАВА 4ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ
ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА4.1.	Основные понятия технологичностиПод технологичностью конструкции изделия понимается сово¬
купность свойств конструкции, которые обеспечивают изготовле¬
ние, ремонт и техническое обслуживание изделия по наиболее
эффективной технологии в сравнении с аналогичными конструк¬
циями при одинаковых условиях их изготовления, при одних и тех
же показателях качества.Применение эффективной технологии предполагает оптималь¬
ные затраты труда, материалов, средств, времени при технологи¬
ческой подготовке производства, в процессе изготовления, экс¬
плуатации и ремонта, включая подготовку изделия к функциони¬
рованию, контроль его работоспособности, профилактическое
обслуживание.От условий, в которых изготавливается изделие (тип производ¬
ства, его организация, специализация, программа и повторяемость
выпуска), зависят возможности отработки технологичности кон¬
струкции, направленной на снижение трудоемкости изготовления,
себестоимости изделия, удобства его ремонта в процессе эксплуа¬
тации. Для оценки конструкций используют базовые показатели
технологичности одного изделия, представляющего целую группу
изделий, наделенных общими конструктивными признаками.Состав работ по обеспечению технологичности конструкции
изделий на всех стадиях их создания устанавливается ЕСТПП. Для
каждого понятия технологичности установлены термины и опре¬
деления.В ЕСТПП технологичность рассматривается как совокупность
свойств конструкции, характеризующих один из показателей ка¬
чества изделия.Единым критерием технологичности конструкции изделия яв¬
ляется ес экономическая целесообразность при заданном качестве
и принятых условиях производства. При таком подходе к опенке
конструкции необходимо рассматривать весь комплекс требова¬
ний к ней в целом, чтобы, например, незначительная экономия
средств при изготовлении не приводила впоследствии к экономк-62
чески невыгодному увеличению затрат на техническое обслужива¬
ние или ремонт.Отработка изделия на технологичность представляет собой одну
из функций технологической подготовки производства и обуслов¬
лена тесной взаимной связью между конструкцией изделия и тех¬
нологией его производства.Основная задача обеспечения технологичности конструкции из¬
делий (ТКИ) заключается в достижении оптимальных трудовых,
материальных и топливно-энергетических затрат на проектирование,
подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-
изготовителя, технологическое обслуживание (ТЛО), техническое
обслуживание и ремонт, при обеспечении прочих заданных показа¬
телей качества изделия в принятых условиях проведения работ,Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную
ТКИ,Производственная ТКИ проявляется в сокращении средств и
времени на КПП; технологическую подготовку производства; про¬
цессы изготовления, в том числе контроль и испытания; монтаж
вне предприятия-изготовителя.Эксплуатационная ТКИ проявляется в сокращении средств и
времени на подготовку к использованию изделия по назначению,
технологическое и техническое обслуживание, текущий ремонт,
утилизацию.Ремонтная технологичность проявляется в сокращении средств
и времени на все виды ремонтов, кроме текущего,Главными факторами, определяющими требования к ТКИ,
являются вид изделия, объем выпуска, тип производства.Вид изделия определяет главные конструктивные и технологи¬
ческие признаки, обусловливающие основные требования к ТКИ.Объем выпуска и тип производства определяют степень техно¬
логического оснащения, механизации и автоматизации техноло¬
гических процессов и специализацию всего производства,4.2.	Отработка конструкции изделия
на технологичностьПри отработке на технологичность конструкции изделия, явля¬
ющегося объектом производства, в том числе монтажа вне пред¬
приятия-изготовителя, необходимо анализировать виды и сортамент
применяемых материалов; виды и методы получения заготовок; тех¬
нологические методы и виды обработки, сборки, монтажа вне пред¬
приятия - изготовителя, контроля и испытаний; возможность исполь¬
зования прогрессивных технологических процессов, в том числе тру¬
досберегающих, малоотходных, энергосберегающих, типовых; воз¬
можность механизации и автоматизации процессов; возможность62
применения унифицированных и освоенных производством сбороч¬
ных единиц и деталей; специфические особенности предприятия-
изготовителя (условия материального и топливно-энергетического
обеспечения производства, состав технологического и подъем но-
тралепоргного оборудования и др.); требуемую квалификацию ра¬
бочих кадров.При отработке на технологичность конструкции изделия, являю¬
щегося объектом эксплуатации, учитывают удобство, трудоемкость
и продолжительность ТЛО, техническое обслуживание, необходи¬
мых для повышения ресурса (срока службы) и других показателей
надежности изделия в работе; удобство, трудоемкость и продолжи¬
тельность ремонтных рабопг, необходимых для восстановления рабо¬
тоспособности изделия.При необходимости конструкция заготовок должна отвечать
требованиям их обработки на станках с ЧПУ, внедрения роботов,
обработки заготовки с применением быстросменных и групповых
наладок, а также условиям обработки в ГПС В этом случае крите¬
риями технологичности изготавливаемых деталей принимают на¬
значение, тип зажима, точность обработки средств технологи¬
ческого оснащения, шероховатость обрабатываемых поверхностей
и прочее, а также форму организации производства.Существует два вида оценки ТКИ: качественная и количествен¬
ная.Качественная оценка характеризует ТКИ обобщенно на основе
опыта исполнителя. Качественная сравнительная оценка вариан¬
тов конструкции допустима на всех стадиях проектирования, ког¬
да осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не
требуется определения степени различия технологичности срав¬
ниваемых вариантов. Качественная оценка при сравнении вариан¬
тов конструкции в процессе проектирования изделия предшеству¬
ет количественной и определяет целесообразность количествен¬
ной оценки и соответственно — затрат времени на определение
числовых значений показателей технологичности сравниваемых
вариантов.Количественная оценка ТКИ выражается показателем, число¬
вое значение которого характеризует степень удовлетворения тре¬
бований к технологичности конструкции. Цель количественной
оценки технологичности разрабатываемой конструкции изделия —
обеспечение эффективной отработки изделия на технологичность
при сокращении затрат средств и времени на ее разработку, тех¬
нологическую подготовку производства, изготовление, монтаж вне
предприятия-изготовителя, ТЛО, техническое обслуживание и ре¬
монт.Существуют частные, комплексные и базовые показатели ТКИ.Комплексные показатели характеризуют определенную группу
свойств ТКИ, которые могут характеризоваться одним комплекс¬63
ным показателем или несколькими, обобщающими группы част¬
ных показателей или характеризующими различные виды техно¬
логичности. При определении комплексных показателей необхо¬
димо предварительно определить сравнительную значимость част*
ных показателей, так как в сравниваемых вариантах отдельные части
показателей могут иметь не только различные числовые значения,
но и различную значимость. Значимость частных показателей тех¬
нологичности зависит от видов изделий, условий выполнения ра¬
бот и объема производства.Выбор базовых показателей ТКИ, относительно которых опре¬
деляется уровень технологичности и организуется весь процесс
отработки конструкции изделия на всех стадиях ее разработки,
является исходным этапом для отработки конструкции изделия на
технологичность. В процессе разработки изделия происходит срав¬
нение вариантов и отработка на технологичность дополнительно
по показателям, не входящим в состав базовых, но влияющим на
технологичность данного изделия.Для определения базовых показателей за основу принимают ста¬
тистические данные о ранее созданных конструкциях, имеющих
общие конструктивно-технологические признаки с проектируемой
конструкцией, данные аналогов или типовых представителей. Во
всех случаях учитывают отличие проектируемого изделия от вы¬
полненных ранее по сложности, оригинальности и перспективно¬
сти конструкции; рост производительности труда и снижение энер¬
гоемкости за счет совершенствования технологии. Кроме того, не¬
обходимо учитывать и организационно-технические условия про¬
изводства, программу и продолжительность выпуска, уровень тех¬
нологической оснащенности, тип производства (серийность).Уровень ТКИ Ху определяется как отношение достигнутого по¬
казателя технологичности к значению базового показателя за¬
данного в технологическом задании:Уровень технологичности можно определить по одному или не¬
скольким частным и комплексным показателям, принятым в каче¬
стве критериев опенки ТКИ в техническом задании на изделие*4.3.	Показатели технологичности
и их определениеОсновные показатели технологичности конструкции изделия.
Трудоемкость изготовления изделия характеризует количество за¬
траченного труда на его производство и эксплуатацию, определя¬
емое в единицах рабочего времени (чел.-ч, нормо-ч), Трудоемкость64
изделия по сферам проявления подразделяют на производствен¬
ную, TJ10, технического обслуживания и ремонта. В соответствии
с этим производственная трудоемкость изготовления изделия ис¬
пользуется для оценки производственной технологичности конст¬
рукций, а трудоемкость ТЛО, технического обслуживания и ре¬
монта — для оценки соответственно эксплуатационной и ремонт¬
ной технологичности конструкций изделий.Абамютная трудоемкость изготовления изделия Та, монтажа вне
предприятия-изготовителя, ТЛО, технического обслуживания или
ремонта выражается суммой нормочасов, затраченных на техно¬
логические процессы проведения работ в одной из сфер:т.-ZT*где Т/ — трудоемкость i-Й составной части изделия в какой-либо
сфере, нормо-ч.Подсчет Т„ состоящего из большого числа составных частей
(сборочных единиц и деталей), следует вести укрупненно по ти¬
повым представителям составных частей изделия. Например, тру¬
доемкость изготовления изделият,.н = 5Х.я*. + Хтл.яд. + Toe + тж,где Те/ — трудоемкость /-й сборочной единицы в изготовлении;
nti— число /-х сборочных единиц; Тд, — трудоемкость /-й детали
(не вошедшей в состав при подсчете Tci) в изготовлении; пЛ, —
число i-x деталей; Тл — трудоемкость изделия в обшей сборке;
Тис — трудоемкость изделия в испытании.Относительный показатель трудоемкости изготовления изделия
определяется как отношение лаух величин трудоемкости, числи¬
тель которой является частью некой общей трудоемкости, сгояшей
в знаменателе. Например, относительная трудоемкость изделия при
заготовительных работах То гр определяется как отношение трудо¬
емкости работ по изготовлению всех видов заготовок в общей
трудоемкости изделия в изготовлении:где TLp - Тя + Тк + Т* + — трудоемкость заготовительных работ,
соответственно линейных, кузнечных, штамповочных и др.
Обеспечение технологичности конструкции включает в себя со¬
вершенствование условий выполнения работ при производстве и
эксплуатации изделий и фиксацию принятых решений в техноло¬
гической документации. В этой связи следует иметь в виду, что сни¬
жение фактической (или расчетной) трудоемкости может быть до¬
стигнуто на основе технологии и организации производства и эксп¬
луатации, повышения уровня механизации и автоматизации и дру¬65
гих мероприятий, не связанных с изменением конструкций изде¬
лий, но влияющих на оценку технологичности. Если анализ этих
факторов позволяет сделать вывод, что они являются определяю¬
щими в величине затрат на изготовление или эксплуатацию изде¬
лия, трудоемкость не может применяться в качестве показателя тех¬
нологичности.Материалоемкость изделия характеризует количество затрачен¬
ного материала на производство изделия и его эксплуатацию, оп¬
ределяемое в единицах массы.Выбор номенклатуры показателей материалоемкости изделий
должен обеспечивать, по возможности, ее всестороннюю оценку
путем конкретизации видов используемых материалов (металл,
пластмасса, дерево, текстиль и хд.) и использовать показатели,
характеризующие соответствующие материальные затраты, напри¬
мер удельный расход драгоценных металлов в изделии.Материалоемкость изделия по сферам проявления подразделя¬
ют на производственную, ТЛО, технического обслуживания и ре¬
монта. В соответствии с этим производственная материалоемкость
изделия используется для оценки производственной технологич¬
ности, а материалоемкость ТЛО, ТО и ремонта — для оценки со¬
ответственно эксплуатационной и ремонтной технологичности.Унификация материалов оценивается коэффициентом применя¬
емости материалаК -*Lгде Nj — норма расхода данного (/-го) материала на изготовление
изделия, величина может определяться не только для материа¬
лов определенной марки и профиля, но и для марок и видов про¬
филей (заготовок) отдельно; N — норма расхода всех материалов
на изготовление изделия.Сумма значений коэффициентов £пр м/ для всех i-x материалов
равна единице:2X>»,= i.Анализ значений Кпрм1 служит основой для принятия решений
по отдельным группам материалов.Энергоемкость изделия характеризует количество затраченных
топливно-энергетических ресурсов на изготовление, монтаж вне
предприятия-изготовителя, технологическое и техническое обслу¬
живание, ремонт или утилизацию. Показатели энергоемкости раз¬
личают в зависимости от сферы проявления ТКИ и вида потреб¬
ляемых топлива и энергии, например, энергоемкость изделия в
изготовлении, затраты топлива при утилизации.Энергоемкость изделия Э определяют сферой проявления тех¬
нологичности по формуле66
Э = 1£(Э1" + Э?-Э„,),I jгде я — число сборочных единиц в изделии; т, — число деталей
(составных частей) в /-й сборочной единице: Э!” — количество
расходуемого топлива и энергии нау-ю деталь /'-и сборочной еди¬
ницы; Э’2> — количество расходуемых вторичных ресурсов на j-ю
деталь /-я сборочной единицы, поступающих от других технологи¬
ческих процессов; Э„в — количество вторичных энергетических
ресурсов, используемых за пределами данного технологического
процесса.Себестоимость изделия отражает количество затрат труда, мате¬
риалов и топливно-энергетических ресурсов на производство и
эксплуатацию изделия. Себестоимость изделия — важный обобща¬
ющий показатель качества.Для оценки ТКИ следует пользоваться показателем технологи¬
ческой себестоимости С„ определенной суммой затрат на едини¬
цу изделия при осуществлении технологического процесса изго¬
товления изделия, монтажа вне предприятия-изготовителя, про¬
цессов его ТЛО, технического обслуживания или ремонта.Технологическую себестоимость изделия при изготовлении, мон¬
таже вне предприятия-изготовителя, ТЛО, техническом обслужи¬
вании и ремонте рассчитывают раздельно соответственно сферам
проявления.Вспомогательные показатели технологичности конструкции из¬
делия. Дня оценки ТКИ в качестве вспомогательных показателей
приняты показатели унификации конструкции изделия и показа¬
тели обработки.Показатели унификации конструкции изделия.
Номенклатура и методы определения показателей унификации
конструкции изделия должны соответствовать нормативно-техни¬
ческой документации (государственной, отраслевой, предприятия)
по унификации изделия.Коэффициент унификации конструктивных элементов А, , опре¬
деляют по формулегде Qy, — число унифицированных типоразмеров конструктивных
элементов и изделий; <?, — число конструктивных элементов.Признаки, по которым конструктивный элемент может счи¬
таться унифицированным, должны быть установлены в зависимо¬
сти от вида изделия, программы выпуска и других факторов отрас¬
левой нормативно-технической документации. Например, для де¬
талей номенклатура и размеры соответствуют ограничениям госу¬
дарственных или отраслевых стандартов, принятых в отрасли или67
на предприятии; число одинаковых размеров конструктивных эле¬
ментов должно быть не менее 30 %. Сборочная единица целиком
или ее составные части проектируются раньше или осваиваются в
производстве. Примерами конструктивных элементов изделия яв¬
ляются резьбы, крепления, галтели, фаски, проточки, отверстия
и т.п. Целесообразность повышения должна решаться в каж¬
дом конкретном случае.Коэффициент применения типовых технологических процессов КТ п
определяется как отношение числа типовых технологических про¬
цессов &П изготовления (обслуживания, ремонта) к общему чис¬
лу применяемых при этом технологических процессов Qn:Показатели обработки. Коэффициент точности обработки
KjQ определяют по формулеки изделия; А — квалитст обработки; щ — число размеров соответ¬
ствующего квалктета;где Дт 0 — число деталей (без учета крепежа) с точностью не выше
Ю-m квалитета; Д — общее число деталей в изделии.Коэффициент шероховатости поверхности можно определить по
формулегде Bicp — среднее числовое значение параметров шероховатости:г	100/f|OQ + Юл,о + OJOO/Iqiuo +ОД)0&1оодоЬ^р = —ч = -	' '	»л100 + *10 „ + Я<и<Ю... + Яо.СНЮгде Б — числовое значение параметра шероховатости (предпочти*
тельно по параметру /to); щ — число поверхностей с соответствую¬
щим числовым значением параметра шероховатости (например,
по параметру Ra согласно ГОСТ 2789—73).Обработка на станках с ЧПУ в ГПС целесообразна при удель¬
ных затратах на вспомогательные работы меньших, чем на станках
с ручным управлением.2.П/ «, +»2+«j+~-— — средний квалитст обработ-68
4*4* Технологичность конструкций механически
обрабатываемых деталейТрудоемкость обработки деталей на металлорежущих станках
составляет 35...55% обшей трудоемкости изготовления машино¬
строительных изделий.Процессы резания следует использовать в тех случаях, когда
другие процессы не дают возможности получить необходимые из
конструктивных условий поверхности (отверстия; всевозможного
рода пазы и полузакрытые полости; резьбовые, шлицевые, зубча¬
тые, фасонные поверхности и др.), а также если невозможно обес¬
печить требуемую точность изготовления поверхностей.Технологичность конструкции детали, обрабатываемой резани*
ем, зависит от рационального выбора заготовки, в том числе от се
материала, технологичности формы детали, правильных назначе¬
ниях базовых поверхностей и простановки размеров, оптимально
заданных точности и шероховатости поверхности.Выбор материала, В большинстве случаев вязкие, пластичные
материалы дают после механической обработки повышенную ше¬
роховатость поверхности и, наоборот, при повышенной твердости
шероховатость меньше при некотором повышении сопротивления
резанию.В связи с этим необходимо учитывать следующие правила:•	в деталях из углеродистых сталей с содержанием углерода до0,3 % (Ст2; СтЗ; 08 кп; 20) не рекомендуется назначать шерохова¬
тость меньше На 6,3 мкм;•	среднеуглеродистые стали (35; 40; 45; 50) лучше всего обраба¬
тывать после повышения твердости до 25..,30 HRC;•	высокоуглеродистые стали (У8, У10, У 12> хорошо обрабаты¬
вать в отожженном состоянии;•	детали из алюминиевых сплавов для улучшения обрабатывае¬
мости подвергают закалке и старению.Выбор базовых поверхностей. Технологичность детали во мно¬
гом определяет правильность назначения базовых поверхностей.
Целесообразно совмещать конструктивные, технологические и
метрологические базы. Несоблюдение этого правила вызывает не¬
обходимость введения технологических размеров, удлинение раз¬
мерных цепей и ужесточение допусков на составляющие размеры.
При невозможности совмещения конструктивных, технологичес¬
ких и метрологических баз необходимо связывать их наиболее ра¬
циональным путем, учитывая производственно-технические тре¬
бования.Простановка размеров с учетом технологических требований
обеспечивает:•	совмещение конструктивных, технологических и метрологи¬
ческих баз;69
•	получение размеров детали при обработке на станке, настро¬
енном по эталонному образцу;•	применение наиболее простых приспособлений, режущего и
измерительного инструмента;•	надежность и простату обмера детали на станке при обработке
и окончательном контроле;•	отсутствие необходимости в пересчете размеров при изготовле¬
нии и обмере деталей (выполнение правил простановки размеров
между обрабатываемыми и необрабатываемыми поверхностями);•	рациональную последовательность обработки деталей;•	принцип наикратчайших размерных цепей.Технологичность конструктивных форм деталей. Технологичностьформы детали оценивают с учетом особенностей выбранного тех¬
нологического метода обработки, конкретных условий и вида про¬
изводства (массового, серийного, единичного), технологических
возможностей и особенностей оборудования. Детали, обрабатыва¬
емые на протяжных станках, должны иметь равномерную жест¬
кость по длине и достаточную прочность; детали, получаемые на
станках токарной группы, должны иметь максимальное число по¬
верхностей вращения, что облегчит их полную обработку на од¬
ном станке. Отверстия, обрабатываемые на сверлильных станках,
целесообразно выполнять сквозными или ступенчатой формы. Де¬
тали, обрабатываемые на токарных автоматах, должны иметь ми¬
нимальное число изменений диаметра сечения. Многорезцовые
полуавтоматы наиболее рационально использовать для обработки
валов, у которых длины ступеней кратны, а диаметры уменьша¬
ются в одном направлении. В этом случае упрощается наладка станка,
значительно уменьшается основное (технологическое) время. Если
вал симметричен относительно его середины, то он может быть
обработан с обеих сторон при одной наладке. При обработке на
станках с программным управлением к конструкциям обрабаты¬
ваемых деталей в некоторых случаях предъявляются менее жесткие
требования (например, сложные фасонные контурные и объем¬
ные поверхности можно получить без особых трудностей).Конструкция детали, независимо от технологического метода
обработки, должна обеспечивать простое, удобное и надежное за¬
крепление ее на станке. Деталь должна иметь высокую жесткость
Для закрепления нежестких деталей требуются более сложные и
дорогостоящие приспособления, а также значительные затраты
времени на их установку на станке. Например, нежесткие валы
закрепляют в центрах и одном или нескольких люнетах, в то вре¬
мя как короткие жесткие валы можно быстро и просто устанавли¬
вать в трехкулачковом самоцентрирующем патроне. При обработке
нежестких деталей нельзя использовать высокопроизводительные
режимы резания, так как увеличение подачи и глубины резания
приводит к значительному деформированию детали под дейсгви-70
см сил резания. Простая конфигурация летали и технологичные
базовые поверхности позволяют использовать для ее закрепления
простые дешевые универсальные приспособления (патроны, ма¬
шинные тиски и др.).Размеры поверхности детали должны соответствовать нормаль¬
ному ряду длин и диаметров, так как это позволяет обрабатывать
их стандартным инструментом. При обработке детали нестандарт¬
ного размера требуется более дорогой нестандартный инструмент
или выполнение дополнительных операций для получения задан¬
ных чертежом размера и формы поверхности (рис. 4.1).Конические переходы (рис. 4.1, а) между ступенями вала и фаски
следует назначать под обработку с учетом стандартных токарных
проходных резцов с главным углом в плане, равным 30; 45; 60
и 90'.Геометрические элементы детали должны быть унифицирова¬
ны по форме и размерам. Это сокращает номенклатуру инструмента,
повышает производительность обработки. Так, канавки (рис. 4.1, 6)
одной и той же детали следует назначать одинаковой ширины Ь и
обрабатывать одним канавочным резцом с шириной режущей кром¬
ки, равной ширине канавки.Поверхности должны соответствовать по форме стандартному
инструменту. Например, глухие отверстия следует проектировать с
коническим дном (рис. 4.1, в), образуемым режущей кромкой сверла.
Отверстия должны соответствовать по размерам стандартным свер¬
лам. Не следует предусматривать сквозные отверстия с отношени¬
ем длины к диаметру более десяти, так как обработка таких отвер¬
стий требует применения специальных свсрл. Глубина глухих от¬
верстий не должна превышать шести диаметров.Удлиненные отверстия рекомендуются только в особых, техни¬
чески обоснованных случаях. При сверлении удлиненными свер¬
лами возможно смешение оси отверстия от заданного направления.Для глухих отверстий, подвергаемых чистовой обработке, сле¬
дует указать ее длину, так как по всей длине трудно добиться низ¬
кой шероховатости. При проектировании детали типа втулки необ¬
ходимо избегать глубоких отверстий с двух сторон, так как это тре¬
бует обработки детали за два установа. Внутренние резьбы лучше
выполнять сквозными. Глубина резьбы в глухих отверстиях должна
быть согласована с размерами рабочей части метчика. Не рекомен¬
дуется назначать резьбы длиной более 1,6—3 диаметров, так как
при этом нарушаются нормальные условия свинчиваемостп деталей.Форму шпоночного паза (рис. 4.1, г) следует принимать в соот¬
ветствии с размерами шпоночной или дисковой фрезы. Отдельные
участки режушей кромки должны работать приблизительно в оди¬
наковых условиях. Значительное различие в скорости резания на
кромке приводит к неравномерному изнашиванию (рис. 4.1, <?).
Вблизи оси вращения скорость резания мала и инструмент не ре-71
PPf4-□ ОФmшuШУ§g штmУ	фРис. 4.1. Летали, обрабатываемые на металлорежущих станках;а—ф — виды поверхностей обрабатываемых деталей; I — нетехнаюгичкые кон¬
струкции; II — технологичные конструкции; ф> <pi—qpt — углы фасок; Д+ А,, ^ —ширина канадок72
жег, а сминает материал заготовки. Наличие осевого отверстия су¬
щественно облегчает процесс резания.Необходима безударная работа инструмента, которую обеспечи¬
вают плавный вход его в материал заготовки и соответственно выход.
Это достигается, в частности, при наличии фасок и канавок для
входа и выхода инструмента. Безударную обработку торцов детали
обеспечивает замена прямоугольного фланца круглым (рис. 4Д, е).
Шлицевые отверстия вггулок и муфт не должны иметь выточек в
средней части.Конструктивные элементы деталей не должны вызывать дефор¬
маций изгиба инструмента, особенно на его входе и выходе из
заготовки, поэтому при протягивании (рис. 4.1, лс)* сверлении,
зенкерован и и и развертывании (рис. 4.1, ?) поверхность, в кото¬
рую входит инструмент, должна быть перпендикулярна направле¬
нию его движения. Это требование имеет особое значение для за¬
готовок, обрабатываемых на агрегатных станках, автоматических
линиях и станках с ЧПУ, при большом числе осевого инструмента
с недостаточной изгибной жесткостью:Целесообразно так проектировать детали, чтобы сила резания
не изменялась в процессе обработки, так как изменения вызывают
погрешности формы. Например, ширина фрезеруемых плоских
участков (рис. 4.1, <*) детали должна быть постоянна. Изменение
ширины фрезерования приводит к изменению сил резания.Свободный доступ к поверхности упрощает процесс ее обра¬
ботки, поэтому при обработке внутренних торцов (рис. 4.1, к) до¬
ступ к ним облепшется увеличением диаметра отверстия для ввода
инструмента. Следует также по возможности избегать обработки
закрытых поверхностей (рис. 4.1, л). При обработке сопряженных
поверхностей целесообразно разделять их проточкой (рис. 4.1, м)>
При обработке отверстий сложной формы следует выполнять их
сечение симметричным (рис. 4. I* н).Упрощение конфигурации детали позволяет облегчить процесс
ее обработки. Упрошать летать можно разделением ее на несколько
простых с последующим их соединением запрессовкой, сваркой
и др. (рис. 4.1, о, л). При обработке пазов в плоских деталях соседние
поверхности желательно выполнять на разной высоте (рис. 4.1, р).Производительность обработки резко возрастает, если конст¬
рукция детали допускает многоместную обработку (рис. 4.1, г). За¬
готовки следует устанавливать без зазоров так, чтобы выход инст¬
румента из одной заготовки был совмещен с входом в другую за¬
готовку. Предпочтительнее конструкции, допускающие обработку
напроход (рис. 4Л, т); например, следует заменять полузакрытые
пазы сквозными.Особое внимание нужно уделять технологичности корпусных
деталей, для которых характерны высокая стоимость и трудоем¬
кость обработки.73
НеправильноПравильношшш,шггшшШа	бРис, 4,2, Варианты конструкции корпусов:
а — без втулок; б — с запрессованными втулкамиОтверстия в корпусных деталях целесообразно выполнять соос¬
ными. Отверстия* к которым предъявляют высокие требования ло
точности взаимного расположения, рационально обрабатывать не
раскрепляя заготовки. Конструкция деталей должна обеспечивать
обработку отверстий за один рабочий ход, а их диаметры должны
последовательно изменяться (рис. 4.1, у, ф).Изменение конструкции корпуса введением запрессованной
втулки значительно облегчает его механическую обработку (рис. 4,2).
В деталях, отличающихся по форме от тел вращения, следует из¬
бегать резьбовых отверстий большого диаметра, которые требуют
обработки резьбовым резцом. В особых случаях рекомендуется вы¬
полнять резьбовое отверстие во втулке с последующим закрепле¬
нием в детали (корпусе).4.5.	Технологичность изделий при сборкеСборка — наиболее сложный и ответственный процесс в об¬
щем комплексе производства изделий.Основные признаки и группировка конструктивно-технологи¬
ческой классификации видов соединений и сборки, применяемой
в машиностроении, установлены ГОСТ 14.320—81. Виды соедине¬
ний классифицируются ло следующим основным признакам: це¬
лостность соединения; подвижность составных частей; форма по¬
верхностей; метод образования соединений (рис. 4.3). Целостность
соединения характеризует его состояние при разборке; подвиж¬
ность его составных частей — возможность относительного пере¬
мещения составных частей в изделии; форма поверхностей — ос-74
Г=Е1 X. Г71I L I IРис. 4.3. Классификация видон соединенийновную геометрическую форму сопрягаемых поверхностей состав¬
ных частей изделия, а метод образования соединения — конструк¬
тивные технологические особенности образования соединений при
сборке составных частей изделия.Виды сборки классифицируют по следующим основным при¬
знакам: объект сборки; стадия сборки; организация производства;
последовательность сборки; подвижность объекта сборки; механи¬
зация и автоматизация сборки; точность сборки (рис. 4.4).Точность и качество сборки обеспечивают преимущественно
соответствующим построением технологического процесса сбор¬
ки. Однако методы достижения, требуемые точность и качество
сборки в значительной степени зависят от конструкции деталей и
сборочных единиц, их собираемости и взаимозаменяемости, оп¬
ределяемыми построением размерных цепей.Нередко для улучшения размерной цепи (взаимосвязи) изме¬
няют конструкцию изделия, сборочных единиц и деталей, чтобы,
сохранив эксплуатационные качества, снизить трудоемкость изго¬
товления. Размерные цепи следует рассчитывать при выполнении
рабочих чертежей опытного образца изделия одновременно с про¬
становкой размеров к назначением допусков.Если при конструировании изделия не сделан расчет размер¬
ных цепей, то при сборке выявляются следующие недостатки: сбо-75
Рис. 4.4. Классификация видов сборки9 LУзловая=нЦОбщая13Предварительная”1?!Окончательная5 »Поточная с использованием
транспортных средств—9Поточная без использования
транспортных средств3XX%Групповая поточная с использованием
транспортных средств——X»1fГрупповая поточная без использования
транспортных средств—Групповая поточная—§Единичная—Последовательная»ИПараллельная? 5 ЙПоследовательно-параллельнаяПодвижная с непрерывным перемещением&&ZPПодвижная с периодическим перемещениемjffiiя ft Л вНеподвижная (стационарная)Автоматическая—хЗС
_ 1%АвтоматизированнаяfillМеханизированная—1>IIРучная—С полной взаимозаменяемостьюС неполной ыаимоэамсмясмостыо—s1лС групповой взаимозаменяемостью—1С пригонкой—iС регулированием—XС компенсирующими материалами—
рочные единицы (детали) не входят в назначенные места и требу¬
ется их пригонка; сборочные единицы (детали) входят между оп¬
ределенными элементами конструкции с слишком большими за¬
зорами; сборочные единицы собраны так, что значительно не со¬
впадают оси деталей, которые по условиям работы должны откло¬
няться друг от друга незначительно.Одинаковые конструктивные решения при одних и тех же вза¬
имосвязанных размерах позволяют частичным изменением конст-.
рукиии сборочной единицы значительно увеличивать допуски на
неточность изготовления деталей.Независимо от вида производства (единичное, серийное, мас¬
совое) конструкция изделия должна состоять из отдельных четко
разграниченных единиц или агрегатов, обеспечивать параллель¬
ность и независимость сборки отдельных сборочных единиц, а
также простоту связей между последними при следующих
условиях.Число деталей собираемою изделия (сборочной единицы) дол¬
жно быть минимальным.Этого можно добиться правильным конструированием, приме¬
нением специальной технологии изготовления, например исполь¬
зованием армированного литья и др. Однако уменьшать число де¬
талей следует только после выполнения соответствующего техни-
ко-экономического расчета.Сложные изделия, состоящие из большого числа деталей, сле¬
дует конструировать по блочному (агрегатному) принципу. Луч¬
шими считаются агрегаты и изделия из 4 —12 деталей.Следует стремиться к уменьшению числа крепежных деталей.
Вместо резьбового крепежа целесообразно применять сварку, рас¬
клепку, развальцовку, шбку и др.Следует избегать применения соединений, которые трудно вы¬
полнить, например шпоночных, с пружинами и др.Многозвеньевые зубчатые передачи к различным механизмам
от одного общего привода целесообразно заменять индивидуаль¬
ными приводами. Один из наиболее удобных способов передачи и
трансформации энергии — гидравлический. В ряде отраслей про¬
мышленности гидротрансформаторы успешно вытесняют механи¬
ческие редукторы. Значительные преимущества приобретает гид¬
равлика, когда необходимо плавное и бесступенчатое регулирова¬
ние скорости в большом диапазоне. Применение гидропривода в
машинах в ряде случаев не только упрощает сборку, но и улучшает
качество машин, обеспечивая синхронность работы нескольких
механизмов, плавное регулирование скоростей, снижение дина¬
мических нагрузок.Следует стремиться к такой компоновке изделия, при которой
обеспечивается установка комплектующих деталей на базовую де¬
таль простейшим движением.77
0>5<fа	6	в	гРис. 4.5. Вилы (я—г) заходных фасок при сборкеКрупногабаритные и тяжелые детали должны иметь специаль¬
ные элементы и устройства для их транспортирования и установки
на машину (отверстия, приливы, грузовые цалфы, рым-болты).Детали, входящие в сборочные единицы, должны иметь про¬
стую форму (цилиндр, призма и др.). В противном случае необхо¬
димо, чтобы они имели явно выраженные базовые поверхности
(лучше цилиндрические или плоские) и явно выраженные места
(ключи) для надежного ориентирования в загрузочных и транс¬
портных устройствах.Шероховатость сопрягаемых поверхностей деталей должна быть
обоснована, так как значительная шероховатость поверхности мо-
в — посадка на гладкий вал; 6 — посадка на вал с уменьшенным диаметром; в ■
посадка на вал с розными посадочными диаметрамиНеправильноПравильноРис, 4.8. Конусные
соединенияжет привести к заклиниванию летали в процессе сборки и недо¬
статочно надежной работе загрузочных устройств.Детали, сопрягаемые в осевом направлении по кромкам поверх¬
ностей, должны иметь конструктивные элементы (фаски, направ¬
ляющие расточки и т.п.), облегчающие самоустановку и самоцен¬
трирование. Для облегчения сборки обычно достаточно выполнить
фаску в отверстии (рис. 4.5, а) или на валу (рис. 4.5, б). При посад¬
ке с натягом в отверстие желательно предусматривать заходную
часть, размеры которой определяются диаметром детали d (рис.
4.5, я). Фаски на резьбе (рис, 4.5, г) нужны как для сборки, так и
для улучшения условий работы резьбонарезного инструмента. Ус¬
тановка деталей на разные посадочные поверхности должна бьлъ
не одновременной (рис. 4.6, а), а последовательной (рис. 4.6,5). Раз¬
мер А малой ступени должен быть достаточным для обеспечения
направления диаметра d до входа в отверстие детали диаметром ftСледует избегать длинных соединений, особенно при посадке с
натягом (рис. 4.7, а). Из трех вариантов, представленных на рис. 4.7,
лучшим является вариант бу так как он имеет следующие преиму¬
щества: одинаковые диаметры обоих обработанных участков вала
и унифицирование подшипников.Во всех конусных соединениях должен быть предусмотрен до¬
статочный запас натяга для подтягивания соединения в процессе
эксплуатации или при ремонте. Не рекомендуется соединение со¬
прягаемых деталей по нескольким поверхностям, следует ограни¬
чиваться одной поверхностью (рис. 4.8).79
4.6. Определение количественных показателей
технологичности конструкцииВ качестве примера рассмотрим определение количественных
показателей технологичности детали, показанной на рис. 4.9. Кор¬
пус массой /яд = 2 кг изготавливается из чугуна марки СЧ20. Метод
получения исходной заготовки — литье в земляную форму, по
I классу точности; масса заготовки то = 2,62 кг.Трудоемкость механической обработки (изготовления) детали
Тн = 45 мин при базовой трудоемкости (аналога) Т6и = 58 мин.Технологическая себестоимость детали С, - 210 р. при базовой
технологической себестоимости аналога Се, = 245 р.80
Таблица 4.11 Данные конструкторского шиза детали по мяерхностям1 ■ - "
' Наименование
поверхностиЧислоповерх¬ностейЧисло унифи¬
цированных
элементовКвалнтетточностиПараметр
шерохова¬
тости. мкмОтверстие главноеII10,32Тореи фчаниа2—121,5Фаска221220Резьбовое отверстие88920Верх основания2-125Отверстие основания441240Низ основания1—122,5И того<?,= 20——Данные конструкторского анализа детали по поверхностям пред¬
ставлены в габл, АЛ.Требуется определить показатели технологичности конст¬
рукции детали.Решение. К основным показателям технологичности конструк¬
ции относятся:•	абсолютный технико-экономический показатель — трудоем¬
кость изготовления детали Ти * 45 мин;•	уровень технологичности конструкции по трудоемкости изго¬
товленияДеталь по этому показателю технологична, так как ее трудоем¬
кость по сравнению с базовым аналогом меньше на 22,5 %\•	технологическая себестоимость детали С, = 210 р.;«уровень технологичности конструкции по технологической се¬
бестоимостиК -	- 0857” 245Деталь технологична» так как ее себестоимость по сравнению с
базовым аналогом снизилась на 14,3%.Дополнительные показатели:•	коэффициент унификации конструктивных элементов детали15
По этому показателю деталь технологична, так как > 0,6; ,•	масса детали = 2 кг;	/•	коэффициент использования материалаАГИ м = — = = 0,76.
мм л*0 2,62Для исходной заготовки этого типа такой показатель свидетель¬
ствует об удовлетворительном использовании материала;•	коэффициент точности обработкиА\о = 1~Т~'Асргде — средний квалитет точности:19= (я, + 2п2 + Зя, + ... + 19Я„)/ХЯ|.1В этой формуле л, — число поверхностей детали точностью со¬
ответственно по 1 — 19-му квалитетам. В нашем случаеА* *<7-1 + 9-8 + 12 5 + 14 6)/20= 11,15;-0.09 = 0.91.Так как К,д > 0,8, деталь но этому показателю является техно¬
логичной;•	коэффициент шероховатости поверхностиК - —ЛЦ| “ с УЬс|>где Бср — средняя шероховатость поверхности, определяемая в
значениях параметра Ra, мкм:14Бср = (0,0 In, + 0,02л2 + ... + 40и,3 + 80«|4)/Х«„IВ этой формуле Я|, п2	ям — число поверхностей, имеющихшероховатость, соответствующую данному числовому значению
параметра Ra. В нашем случаеБср = (0,02 1 + 1,25 2 + 2,5 I + 5 2 + 20 10 + 40 4)/20 == 375,32/20= 18,77 мкм;Поскольку К* < 0,32, по этому показателю деталь технологична.'82
Контрольные вопросы1.	Что входит в понятие «технологичная конструкция изделий»?2.	Какие существуют термины технологичности, установленные
ЕСТПП?3.	Какова основная задача отработки конструкции на технологичность?4.	Почему в настоящее время стандартизацию, унификацию, типиза¬
цию технологических процессов считают главным фактором снижения
трудоемкости изготовления изделий?5.	Что представляет собой унификация составных частей изделия и эле¬
ментов конструкции детали?6.	Каковы задачи отработки конструкций на технологичность для сбо¬
рочных единиц, изделий или деталей?7.	Какова номенклатура показателей технологичности конструкции
изделия?8.	Как определяются основные и вспомогательные показатели техно¬
логичности конструкции изделия?9.	Что такое коэффициент унификации изделия, коэффициент исполь-
эования материала* коэффициент точности обработки и другие показате¬
ли технологичности? Как определить указанные коэффициенты?10.	На каких стадиях (проектирования или изготовления) необходимо
производить отработку конструкции изделия на технологичность?11.	Какие существуют виды оценок технологичности конструкции из¬
делий?
ГЛАВА 5ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА5.1.	Особенности проектирования
технологических процессов в условиях
автоматизированного производстваОсновой автоматизации производства являются технологичес¬
кие процессы (ТП), которые должны обеспечивать высокую про¬
изводительность, надежность, качество и эффективность изготов¬
ления изделий. С этой точки зрения большое значение приобрета¬
ют прогрессивные высокопроизводительные методы обработки и
сборки, используемые при проектировании автоматизированных
ТП.При разработке ТП автоматизированного производства рассмат¬
ривают комплексно все его элементы: загрузку-выгрузку изделий,
их базирование и закрепление, контроль, межоперационное транс¬
портирование, складирование и др. Поэтому для оценки возмож¬
ности и эффективности автоматизации важно правильно класси¬
фицировать ТП.Характерной особенностью ТП обработки и сборки является стро¬
гая ориентация деталей и инструмента относительно друг друга в ра¬
бочем процессе (первый класс). Термическая обработка, сушка, ок¬
раска и другие процессы, в отличие от обработки и сборки не тре¬
бующие строгой ориентации деталей, относятся ко второму классу.Кроме того, ТП подразделяют на дискретные и непрерывные.
Для дискретных процессов характерны прерывистость и строгая
последовательность рабочих и холостых движений. Непрерывные
процессы изменяются плавно, без скачков (например, бесцентро¬
вое шлифование, протягивание). Такое подразделение носит ус¬
ловный характер, поскольку большинство процессов сочетают дис¬
кретность с непрерывностью.Технологические процессы автоматизированного производства
по сравнению с технологиями неавтоматизированного производ¬
ства имеют свою специфику, обусловленную следующими объек¬
тивными факторами.I.	Автоматизированные ТП включают в себя не только опера¬
ции механической обработки резанием, но и обработку давлени¬
ем, термическую обработку, сборку, контроль, упаковку, а также
транспортно-складские и другие операции.84
2.	Требования к гибкости и автоматизации производственных
процессов диктуют необходимость комплексной и детальной про¬
работки технологии, тщательного анализа объектов производства,
проработки маршрутноИ и операционной технологии, обеспече¬
ния надежности и гибкости процесса изготовления изделий с за¬
данным качеством.Степень подробности технологических решений должна быть
доведена до уровня подготовки управляющих программ для обору¬
дования.3.	Многовариантность технологических решений при широкой
номенклатуре выпускаемых изделий.4.	Высокая степень интеграции работ, выполняемых различны¬
ми технологическими подразделениями.Требования совершенствования и сокращения сроков техноло¬
гической подготовки производства (ТПП) обусловили необходи¬
мость принципиально нового подхода к проектированию ТП — с
помощью систем автоматизированного проектирования (САПР).
Эффективность автоматизированной разработки ТП во многом оп¬
ределяется рациональным сочетанием типовых и индивидуальных
технологических решений на всех стадиях проектирования, а так¬
же высоким уровнем стандартизации и унификации выпускаемых
изделий, оборудования и самих ТП.Внедрение гибких технологий, широкое использование средств
вычислительной техники и роботов позволяет быстро и эффек¬
тивно перестраивать ТП на изготовление новых изделий» что
весьма актуально в условиях мелкосерийного и серийного про¬
изводства, преобладающих в машиностроении.Раскрыть потенциальные возможности и обеспечить максималь¬
ную эффективность автоматизированных производственных сис¬
тем (АПС) можно только в том случае, если их проектированию
предшествуют глубокие технологические разработки и при этом
соблюдаются основные принципы технологии. Рассмотрим неко¬
торые из них.1.	Принцип завершенности. Необходимость стремления
к выполнению всех операций в пределах одной АПС, т.е. без про¬
межуточной передачи полуфабрикатов в другие подразделения или
вспомогательные отделения. Для реализации этого принципа сле¬
дует обеспечить технологичность изделий; разработать новые уни¬
фицированные методы обработки и контроля; расширить и обо¬
сновать тип оборудования АПС с повышенными технологически¬
ми возможностями.2,	Принцип малооперационной технологии.Фор¬
мирование ТП с максимально возможным укрупнением операций
и минимальным числом операций и установок в операциях. Для
реализации этого принципа необходимы те же мероприятия, что
и для реализации первого принципа, а также оптимизация марш¬85
рутов и операционных технологий с применением методов авто¬
матизированного проектирования ТП.3.	Принцип «малолюдной» технологии. Обеспече¬
ние автоматической работы АПС в пределах всего производствен¬
ного цикла. Для реализации этого принципа необходимы стаби¬
лизация отклонений входных технологических параметров АПС
{заготовок, инструментов, станков, оснастки); расширение и по¬
вышение надежности mctqaob операционного информационного
обеспечения; переход к гибким адаптивным системам управле¬
ния.4.	Принцип «безотладочной* технологи и. Разработ¬
ка ТП, не требующих отладки ка рабочих позициях, что особенно
актуально для широкономенклатурных АПС. ^гот принцип близок
к третьему принципу, и для его реализации необходимы те же
мероприятия.5.	Принцип активноуправляемой технологии.
Организация управления ТП и коррекция проектных решений на
основе рабочей информации о ходе этого ТП. Корректироваться
могут как технологические параметры, формируемые на этапе уп¬
равления, так и исходные параметры ТПП.Для реализации этого принципа необходимы разработка мето¬
дов и алгоритмов адаптивного управления ТП и методов статисти¬
ческой коррекции базы данных для создания самообучающихся
АПС.6* Принцип оптимальности. Принятие решения на каж¬
дом этапе ТПП и управления ТП на основе единого критерия оп¬
тимальности, Для реализации этого принципа необходимо исполь¬
зование методов оптимизации ТП; разработка алгоритмов опти¬
мизации для условий работы АПС; применение или разработка
специальных технических, аппаратных, программных средств ре¬
ализации указанных алгоритмов.Принцип оптимальности создает единую методическую основу
решения технологических задач на всех уровнях и этапах, позволя¬
ет выработать наиболее эффективное, однозначное и взаимоувя¬
занное решение указанных задач.Помимо рассмотренных для технологии АПС характерны и дру¬
гие принципы: компьютерной технологии, информационной обес¬
печенности, интеграции, безбумажной документации, группо¬
вой технологии. Все они объединены в единую систему ТПП и
управления, что позволяет ставить вопрос о создании принци¬
пиально новой технологии АПС+ реализующей наиболее эффек¬
тивные технические решения и максимально раскрывающей по¬
тенциальные технические и технологические возможности АПС.
Принцип групповой технологии является фундаментальным для
всех АПС, так как именно он обеспечивает «гибкость» производ¬
ства.86
5.2.	Типовые и групповые технологические
процессыТипизация ТП для сходных по конфигурации и технологичес¬
ким особенностям групп деталей предусматривает их изготовле¬
ние по одинаковым ТП, основанным на применении наиболее
совершенных методов обработки и обеспечивающим достижение
наивысшей производительности, экономичности и качества. Ос¬
нова типизации — правила обработки отдельных элементарных по¬
верхностей и правила назначения очередности обработки этих по¬
верхностей.Принцип групповой технологии лежит в основе технологии
переналаживаемого производства: мелко- и среднесерийного. В от¬
личие от типизации ТП при групповой технологии общим при¬
знаком объединения деталей в группы является общность обраба¬
тываемых поверхностей и их сочетаний, т.с. общность оборудова¬
ния, необходимого для обработки детали или отдельных ее поверх¬
ностей. Очевидно, что в состав группы могут включаться заготовки
различной конфигурации.Типизация ТП и метод групповой технологии являются основ¬
ными направлениями унификации технологических решений, по¬
вышающими эффективность производства. Для их реализации не¬
обходима классификация деталей, отработка их конструкций на
технологичность с одновременной унификацией элементов этих
деталей.Технологичность конструкций налегай для условий аатомятази-
ровяшюго производства. Оценка и отработка конструкций изделий
на технологичность — один из важнейших этапов ТПП, особенно
автоматизированного. Конструкция изделия считается технологич¬
ной, если для его изготовления и эксплуатации требуются мини¬
мальные затраты материалов, времени и средств.Оценка технологичности проводится по качественным и коли¬
чественным критериям отдельно для заготовок, обрабатываемых
деталей, сборочных единиц. Более подробно вопросы технологич¬
ности изложены в гл. 4.Типизация технологических процессов и метод групповой обра¬
ботки деталей. Проведение типизации ТП для сходных по конфи¬
гурации и технологическим особенностям деталей предусматрива¬
ет их изготовление по одинаковым ТП. основанным на примене¬
нии наиболее совершенных методов обработки и обеспечивающим
достижение требуемой производительности, экономичности и ка¬
чества.Типовые процессы разрабатываются на изготовление в конк¬
ретных производственных условиях типовых представителей групп
изделий, обладающих общими конструктивно-технологическими87
признаками. К типовым представителям относят те изделия, обра¬
ботка которых требует наибольшего числа операций, характерных
для изделий рассматриваемых групп. Типовые ТП находят приме¬
нение, главным образом, в крупносерийном и массовом произ¬
водстве.Типизация ТП является одним из основных направлений тех¬
нологической унификации наряду с групповым методом обработ¬
ки деталей.Групповые ТП получили распространение в условиях единич¬
ного, мелкосерийного и серийного производства. Частично их при¬
меняют в крупносерийном и массовом производстве для деталей с
коротким производственным циклом.К классификационным признакам деталей относятся конфигу¬
рация (форма), размер, точность и качество обработанных поверх¬
ностей, материал. Классификация построена по схеме класс — под¬
класс — группа — тип. На рис. 5.1 приведена схема классификации
реек.Конечная цель классификации деталей — установление типов
деталей, т.е. совокупностей сходных деталей, имеющих в данных
производственных условиях общий ТП. Целью же разработки ти¬
повых ТП является систематизация ТП для обработки однотипных
деталей.Типовые ТП разрабатываются как для конкретных производствен¬
ных условий (оперативный типовой процесс), так и для перспек¬
тивного развития производства — перспективный типовой ТП,
предусматривающий дальнейшее совершенствование производства
с учетом развития науки и техники в области технологии.Создание типовых ТП позволяет исключить повторные разра¬
ботки при проектировании рабочих ТП. что приводит к сокраще¬
нию времени на ТПП и особенно эффективно при использовании
ЭВМ на стадии технологических разработок.Групповые ТП — второе направление унификации ТП, впер¬
вые предложенное и разработанное проф. С. П. Митрофановым.
Групповые ТП нашли широкое применение в различных отрас¬
лях промышленности. За основу метода, так же как и при типиза¬
ции ТП, принимают технологическую классификацию деталей,
заканчивающуюся формированием групп. Однако построение клас¬
сификации деталей для групповой обработки существенно отли¬
чается от классификации деталей при типизации ТП. Если при
типизации процессов в общий класс объединяют детали и заго¬
товки по принципу общности их конфигурации, технологиче¬
ского маршрута, отдельных операций, то при групповой обработ¬
ке основным признаком объединения деталей в группы по от¬
дельным технологическим операциям является общность обраба¬
тываемых поверхностей или их сочетаний, т.с. общность обору¬
дования, необходимого для обработки детали или отдельных се
поверхностей. Очевидно, что в состав группы включают заготов¬
ки различной конфигурации (рис. 5.2). В этом смысле понятие груп¬
пы значительно шире понятия типа деталей, являющегося осно¬
вой построения типового процесса. Поэтому групповые методы
обработки характерны для обработки деталей с широкой номен¬
клатурой, типичной для единичного и мелкосерийного произ¬
водства.При формировании групп деталей учитывают следующие при¬
знаки: общность обрабатываемых поверхностей, их точность и
шероховатость, однородность материала заготовок, близость их
размеров, позволяющая обрабатывать детали на одном и том же
оборудовании в однотипных приспособлениях, серийность вы¬
пуска и трудоемкость обработки деталей. В условиях единичного89
эиэ-Ш» £эо>-0»-1ЕЭ-(Ш-1Е]ОВРис. 5.2. Примеры деталей, изготавливаемых по одному групповому
технологическому процессуи мелкосерийного производства в группы объединяют до 60—
80 деталей. Проводят экономический расчет размеров групп и
разрабатывают схему групповой наладки каждого станка для
наиболее сложной заготовки группы, включающей в себя все
поверхности, встречающиеся у остальных заготовок. Если у слож¬
ных заготовок отсутствуют поверхности, характерные для дру¬
гих, более простых заготовок, то эти поверхности искусственно
добавляются в чертежи. Такая усложненная деталь называется
комплексной. В настоящее время групповые процессы разраба¬
тываются для обработки деталей на токарных автоматах, револь¬
верных, агрегатных и многооперационных станках (обрабатыва¬
ющих центрах).Типизация ТП, методы групповой обработки деталей позволя¬
ют не только существенно уменьшить трудоемкость ТПП, снизить
затраты на оборудование и оснастку, но и обеспечить максималь¬
ную загрузку станков (загрузка станков с ЧПУ повышается в 2,4
раза), повысить серийность деталей.5.3.	Особенности проектирования
технологических процессов изготовления
деталей на автоматических линиях
и станках с ЧПУАвтоматическая линия (АЛ) — это непрерывно действующий
комплекс взаимосвязанного оборудования и системы управления,
требующий полной временной синхронизации операций и пере¬
ходов. Наиболее эффективными методами синхронизации являют¬
ся концентрация и дифференциация ТП.Дифференциация ТП, упрощение и синхронизация перехо¬
дов — необходимые условия надежности и производительности.
Однако существуют свои рациональные пределы дифференциа¬
ции ТП и упрощения переходов. Чрезмерная дифференциация
приводит к усложнению обслуживающего оборудования, увеличе¬
нию площадей и объема обслуживания.90
Целесообразная концентрация операций и переходов может быть
осуществлена путем агрегатирования, применения многоинстру¬
ментальных наладок.Для синхронизации работы в АЛ определяется лимитирующий
инструмент, лимитирующий станок и лимитирующий участок, по
которым устанавливается реальный такт АЛ, мин:60Ф
Х N 'где Ф — действительный фонд работы оборудования, ч; N — про¬
грамма выпуска, uitСтанки с ЧПУ обеспечивают высокую степень автоматизации
и широкую универсальность, резко сокращая путь от чертежа до
готовой детали в условиях как единичного, так и серийного про¬
изводства.Станки с ЧПУ дают высокую точность и качество изделий и
могут использоваться при обработке сложных деталей с точными
ступенчатыми или криволинейными контурами. При этом снижа¬
ется себестоимость обработки, квалификация и численность об¬
служивающею персонала. Автоматизация подготовки управляющих
программ (УП) делает возможным автоматизировать весь комп¬
лекс работ: от проектирования до изготовления и контроля.Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ определяют¬
ся особенностями самих станков и, в первую очередь, их система¬
ми ЧПУ, которые обеспечивают:•	сокращение времени наладки и переналадки оборудования,
включая время программирования обработки, что весьма важно
для работы переналаживаемых АПС;•	увеличение сложности циклов обработки, что в наибольшей
степени реализуется на многооперационных станках с ЧПУ (обра¬
батывающих центрах) при обработке сложных деталей со многи¬
ми обрабатываемыми поверхностями;•	возможность реализации ходов цикла со сложной траектори¬
ей, что позволяет обрабатывать детали любой сложности;•	возможность унификации систем управления станков с систе¬
мами управления другого оборудования, например промышленных
роботов (ПР), транспортеров, накопителей, автоматизированных
складов, что позволяет использовать станки с ЧПУ в составе АПС и
реализовать в этих АПС роботизированные ТП;•	возможность использования ЭВМ для управления станками с
ЧПУ, входящими в состав АПС, что позволяет значительно рас¬
ширить технологические возможности всей АПС, увеличить слож¬
ность и номенклатуру деталей, обрабатываемых в АПС, автомати¬
зировать и оптимизировать разработку маршрутной и операцион¬
ной технологий, транспортно-технологических схем роботизиро¬
ванных процессов.91
5.4.	Основные требования к технологии
и организации механической обработки
в переналаживаемых автоматизированных
производственных системахДля разработки технологии в АПС характерен комплексный
подход — детальная проработка не только основных, но и вспомо¬
гательных операций и переходов, включая транспортирование из¬
делий, контроль, складирование, испытания, упаковку.В силу необходимости и возможности быстрой переналадки при
серийном и мелкосерийном производстве в АПС для каждой воз¬
можной детали (изделия) или для типоразмера должна быть раз¬
работана подробная технология изготовления с возможными от¬
клонениями, созданы специальные или универсальные приспо¬
собления, в том числе спутниковые. Условия транспортирования,
контроля, испытания, упаковки должны быть соответствующим
образом определены и запрограммированы. Это необходимо для
обеспечения быстрого перехода с одного изделия на другое — бук¬
вально в течение суток или смены. Детальная проработка всего ТП
предполагает широкую унификацию конструктивно-технологичес-
ких элементов обрабатываемых деталей для обеспечения возмож¬
ности смешанного агрегатирования операций и оборудования.Для стабилизации и повышения надежности обработки приме¬
няют два основных метода построения ТП:» использование оборудования, обеспечивающего надежную
обработку почти без участия оператора;•	регулирование параметров ТП на основе контроля изделий в
ходе самого процесса.Для повышения гибкости и эффективности в АПС используют
принцип групповой технологии, позволяющий обрабатывать на
одном и том же оборудовании большую группу разнотипных дета¬
лей с минимальными затратами на переналадку.Указанные методы реализованы при создании технологии об¬
работки основных типовых деталей: корпусных и в форме тел вра¬
щения.При обработке корпусных деталей предпочтение отдается мно¬
гой нструментальным станкам с ЧПУ типа «обрабатывающий
центр».Обработка деталей в форме тел вращения проводится в основ¬
ном на токарных станках с ЧПУ и гибких модулях на их основе.
Для улучшения качества обработки широко применяют проверен¬
ную в конкретных производственных условиях типизированную опе¬
рационную технологию.Для создания типизированной операционной технологии всю
поверхность заготовки представляют в виде основных и дополни-92
гсльных поверхностей. Основные поверхности — цилиндрические,
конические с криволинейными образующими, неглубокие канав¬
ки. Дополнительные поверхности — канавки на внутренних и на¬
ружных поверхностях, резьбовые поверхности.При изготовлении деталей крупными сериями в форме тел вра¬
щения на токарных станках имеют место следующие особенности:•	увеличение производительности благодаря широкому приме¬
нению комбинированного инструмента;•	использование осевого мерного инструмента (развертки, зен¬
керы);•	упрощение траекторий перемещения инструментов;•	сокращение числа поверхностей, обрабатываемых одним ре¬
жущим элементом (резцом), переход к многой нстру ментальным
наладкам последовательного и параллельного действия.5.5.	Особенности разработки технологических
процессов автоматизированной
и роботизированной сборкиАвтоматизированная сборка изделий выполняется на сбороч¬
ных автоматах и АЛ. Важным условием разработки рационального
ТП автоматизированной сборки является унификация и нормали-
шции соединений, т.е. приведение их к определенной номенкла¬
туре видов и точностей. На основе унификации и нормализации
соединений в сборочных единицах и изделиях разрабатывают ти¬
повые сборочные процессы (операции и переходы), выполняемые
на типовом сборочном оборудовании с использованием типовых
инструментов и приспособлений.Главным отличием роботизированного производства является
замена сборщиков сборочными роботами и выполнение контроля
контрольными роботами или автоматическими контрольными ус¬
тройствами.Если в условиях автоматизированного производства сборка из¬
делий может выполняться методом полной или частичной взаи¬
мозаменяемости с применением методов селективной сборки и
использованием контрольно-сортировочных автоматов, а также с
ограниченным применением метода пригонки и регулировки, то
роботизированная сборка должка выполняться по принципу пол¬
ной или групповой взаимозаменяемости. Исключается возможность
подгонки, регулировки. Должны строго быть соблюдены принци¬
пы выбора и постоянства баз, которые определяют качество соби¬
раемых изделий и надежность работы сборочных роботизирован¬
ных технологических комплексов (РТК).Выполнение операций сборки должно проходить от простого к
сложному: детали — в подузлы, поду злы — в узлы, узлы — в агрс-93
гаты и агрегаты — в изделие. В зависимости от сложности и габа¬
ритных размеров изделий выбирают форму организации сборки:
стационарную или конвейерную. Стационарная сборка возможна
без перемещения изделия, с подводом сборочных узлов и деталей
к базовой сборочной единице (детали, уолу и т.д.). Конвейерная
сборка возможна, когда роботы обслуживают рабочие места с раз¬
личной ориентировкой и погрешностью позиционирования дета¬
лей и узлов.При разработке ТП сборки в РТК предпочтительна высокая кон¬
центрация операций, определяющая модели роботов, их функции,
точность, оперативность, быстродействие. Особенно важно уточ¬
нить временные связи элементов РТК, так как и они могут опреде¬
лить операционные возможности, модели и количество сборочных
промышленных роботов (ПР). С этой целью возможно построение
циклограммы как отдельных роботизированных рабочих мест и ПР,
так и всего РТК в целом. На основе операционной технологии и
циклограмм РТК может быть проведена подготовка управляющих
программ для сборочных роботов с ЧПУ и для всего РТК.Перспективным направлением роботизации сборки является
использование ПР, построенных по блочно-модульному принци¬
пу, а также обучаемых ПР.5.6.	Выбор технологического оборудования
и промышленных роботов
для автоматизированного производстваВыбор технических средств для автоматизированного производ¬
ства — один из важнейших этапов, определяющих структурно-ком-
поновочные решения, организационные и технологические воз¬
можности, эксплуатационные расходы и другие показатели про¬
изводства.Исходной информацией для выбора оборудования и ПР явля¬
ются сведения об изготавливаемых деталях и орган и за цион но-тех-
нологических условиях их изготовления. Подбор и группирование
деталей для изготовления на автоматизированном участке произ¬
водится с учетом следующих характеристик:•	конструктивно-технологическое подобие деталей, т.е. сходство
по габаритным размерам, массе, конфигурации, характеру конст¬
руктивных элементов, требованиям к точности обработки и каче¬
ству обрабатываемых поверхностей, числу обрабатываемых поверх¬
ностей;*	максимальная степень завершенности маршрута обработки
деталей на автоматизированных участках без прерывания маршру¬
та обработки для выполнения каких-либо специфических опера¬
ций (термической обработки, доводки и др.);94
•	подобие используемой оснастки и инструментов;*	наличие у деталей четко выраженных признаков ориентации,
однородных по форме и расположению поверхностей для базиро¬
вания в приспособлениях-спутниках или захвата захватными уст¬
ройствами ПР.Подобранная ipynna деталей с учетом годовой программы вы¬
пуска, размеров, частоты повторяемости каждого типоразмера и
числа переналадок должна обеспечить загрузку оборудования при
ниух- или трехсменной работе.На основе подобранной группы деталей с учетом видов обра¬
ботки и трудоемкости проводится выбор типа требуемого обору¬
дования, приспособлений, ПР, характера и маршрута транспор-
1ированин деталей. На этом этапе определяется компоновка авто¬
матизированного производственного участка, проводится расчет
вместимости автоматизированного склада, числа спутников, оп¬
тимизация пространственного расположения оборудования.Для определения состава оборудования, включаемого в автома¬
тизированные переналаживаемые системы, необходима показатель-
пая проработка ТП всех деталей, обрабатываемых в системе. В пер¬
вую очередь разрабатывают ТП на деталь, имеющую наибольшее
число обрабатываемых поверхностей; при этом намечают перво¬
начальную специализацию оборудования и выявляют необходи¬
мые технологические характеристики для оборудования с ЧПУ.
Технологические процессы для остальных деталей группы строят в
соответствии с принятым типовым маршрутом и с учетом, наме¬
ченной специализации оборудования.Исходя из разработанных ТП выявляют технологические харак¬
теристики станков, на основании которых проводят подбор стан¬
ков из имеющегося парка (в соответствии с каталогом станков с
ЧПУ) или разрабатывают и используют специализированное обо¬
рудование с ЧПУ.При подборе станков необходимо учитывать возможность их
встраивания в АПС. Для этого они должны иметь однотипные ав¬
томатические устройства для загрузки и закрепления спутников,
одинаковые устройства ЧПУ и достаточную вместимость магази¬
нов инструментов. Таким образом, в состав АПС включают станки
с ЧПУ, параметры которых обеспечивают реализацию ТП обра¬
ботки определенной группы деталей. Туда же могут встраиваться и
универсальные станки или специализированное оборудование, не
оснащенное Ч ПУ, а также станки без устройств для автоматичес¬
кой загрузки деталей.Необходимое число основного оборудования проектируемого
участка подсчитывают отдельно по номенклатуре и каждому типо¬
размеру с учетом затрат штучного времени Г111Т по отдельным опе¬
рациям ТП, выполняемым на данном оборудовании, программы
и номенклатуры выпускаемых деталей или изделий.95
Выбор основного технологического оборудования. Анализ мно¬
гообразия деталей, подлежащих автоматизированной обработке,
и известных автоматизированных участков показывает, что можно
выделить два основных типа производственных участков, отлича¬
ющихся оборудованием, средствами автоматического транспорти¬
рования, структурно-компоновочными решениями: автоматизи¬
рованные участки для изготовления деталей типа тел вращения
(например, валов) и корпусных деталей.Технологически маршрут изготовления деталей типа тел вра¬
щения обычно состоит из предварительной или окончательной
токарной обработки, сверлильно-фрезерных операций, термичес¬
кой обработки и шлифования. Для автоматизированного изготов¬
ления таких деталей неприемлем способ закреапения их в приспо¬
соблениях-спутниках. Это связано с тем, что детали типа тел вра¬
щения при обработке закрепляются в патронах и получают враще¬
ние вокруг оси. Поэтому основной путь автоматизации процесса
изготовления деталей типа тел вращения — использование стан¬
ков с ЧПУ и ПР. Заготовки располагаются на призмах или в пазах
в накопителях без жесткого закрепления.Выбор токарных станков с ЧПУ проводится в зависимости от
габаритных размеров и массы заготовок с корректировкой на точ¬
ностные возможности оборудования (табл. 5.1, 5.2).Фрезерные, сверлильные, протяжные, зубообрабатывающие,
шлифовальные станки дополняют токарные и выбираются в зави¬
симости от технологических маршрутов изготовления деталей
группы.Автоматизированные участки для обработки корпусных дета¬
лей в основном состоят из многооперационных станков с ЧПУ
типа «обрабатывающий центр*, объединенных системой автома¬
тического транспортирования деталей с автоматизированным скла¬
дом, На автоматизированных участках также используют коорди-Таблица 5.1Рекомендуемые модели станков с ЧПУ для автомятнэнроваиноа
обработки деталей тина валовМаксимальные параметры
заготовкиВысота оси центров
станка, ммМодель станкаДиаметр,ммДлина.ммМасса,кгнадстанинойнад
су 111 юртом2025022501251И61ШМФЗ505001032020016Б16Т1, 1713ФЭ80100040400250I6K20TI, 1720ПФЗ1601400160 *63040016ЮОФЗ, 1740РФЗ96
Таблица 5,2Рекомеядуемие модели ставков с ЧПУ дм «аггомятнзировашюй
обработки деталей тм*я дековМаксимальные параметры
заготовкиМодель стан каДиаметр,ммДнима,ммМасса,кг160100101П717ФЗ, Ш420ПФ40, 11Б40ПФ42502004016Б16Т1, 16 К 2 ОФЗ, 1720ПФ30320250801ИШТ1, 16К20ФЗ, 1740РФЗ400320(601П752МФЗ, 1П756ДФЗпаггно-измерительные, моечные машины и другое дополнитель¬
ное оборудование.Конструктивно-технологические характеристики корпусных
деталей и рекомендуемые модели серийно изготавливаемых мно-
^операционных станков с ЧПУ приведены в табл. 5.3.Корпусные детали в основном закрепляют в одноместных или
многоместных приспособлениях-спутниках и транспортируют при
помощи рольгангов или конвейеров между станками и автоматическим
складом. Промышленные роботы для транспортирования корпусных
деталей используются редко, только в тех случаях, когда корпусные
детали имеют небольшие габаритные размеры и развитые базы.Приспособления-спутники имеют форму прямоугольной пли¬
ты. на верхней части которой закрепляются обрабатываемые дета¬
ли, а нижняя часть имеет специальные пазы и отверстия для бази¬
рования на накопителях, транспортных средствах или рабочих стадах
станков. Таким образом, спутники имеют функцию не только ста-Таблииа 5.5Рекомендуемые модели многооперяциосгаых стати» с ЧПУ
дм автоматизированной обрвбегги корпусных деталейМаксимальные параметры заготовкиМодель станкаДлина.ммШирина,ммВысота.ммМасса.кг300300300200ИР320ПМФ4, 2204ВМФ4,
6904 ВМФ2500500500500ИР500МФ4, 6902ВСФ2,
6306ПМФ4800800«003000ИРЯ00МФ4* 6306ПМФ497
Таблица S.4Перечень промышленных робот ш обедомаемого технологического оборудован**,
рекомендуемых для роботизированных ячеек механической обработки тел вращения	Модель ПР1ГЯ |ГВертикаль¬
ный ход,
ммГори юн -
, тальный
ход, мм| Поворот,Скоростьлинейная,м/сСкоростьугловая.Точность
позициони¬
рования, мм1*1
,2 s §х в в
% 1
5 8!Обслуживаемое технологическое
оборудованиеМП-9С0,2301801200,5180±0,051983ТПК-125, 1И611ПФЗ, 1П717ФЗРФ-202М0,2/0,2302001200,8т±0,11979ТожеРФ-204М,
РФ-205М0,5/0,5342001200,7180±0*51 1981ТПК-125, 1И6МПФЗ, 16616ФЗ«Циклон-5,01»5/51008502701,5180±0,11981ЛФ-220ПФЗ, ЛФ-Э20ПФЗ, 6520МФЗ,
МР-71, ЗМ151ФЗМ-ЗГ(М-21)5/56001000900,7120±0,51982ТПК-125, 1Иб11П*3, )<>Б05ЙФЗ,
16Б16ФЗ«Бриг-10Б*101006002700,7120±0,51980КТ-141, КТ-142. 1А240П-6, 1П752МФЗМП-8152508002700,5120±1198216Б16ФЗ, 16К20ПФЗ, 16K20TI,
1П752МФЗ7*07253007003400,7180±1198216К20ПФЗ, 16K20TI, 6902ПМФЗПР-25251 ООО1 7503200,8180±11982ТожеРПМ-25,02257 ооо17503500,8180±1198116К20ПФЗ, 16К20Т1, 1П752МФЗ,
6902ПМФЗCM40U430I,
СМ40Ф2800140500100003400,5180±0,51979ТожеУМ160Ф2,81011602 30016000900,5120±0,51981МР-179, 16732ФЗСМ160Ф2,050116018008900*00,5720±0,519796304ВМФ4, 16КЗОПФЗ. ПИ-611ПФЗ.
ИР500МФ4. ИР800МФ4. 16Б16Т1
ночных приспособлений, но и приспособлений для транспорти¬
рования и хранения деталей на складе.Выбор промышленных роботов для обслуживания технологичес¬
кого оборудования. Промышленные роботы чаще всего применя¬
ют для автоматизации загрузки-выгрузки изделий на технологи¬
ческое оборудование, они могут выполнять также смену инстру¬
мента и контроль изделий на оборудовании. Применение ПР вы¬
равнивает и стабилизирует работу оборудования, увеличивает за*
грузку оборудования, обеспечивает гибкость (быструю переналад¬
ку) при смене изделия, улучшает условия труда в автоматизиро¬
ванном производстве. При этом ПР должны иметь:•	достаточный технический уровень для обслуживания сложно¬
го технологического оборудования;•	соответствующие технические характеристики (грузоподъем¬
ность, скорость срабатывания, точность позиционирования, тип
программного устройства);•	стыкуем ость с обслуживаемым оборудованием по всем пара¬
метрам;•	высокую надежность, достаточную универсальность, малое
время переналадки;•	возможность повышения технико-экономических показателей
обработки (низкий уровень брака, высокая производительность).При выборе ПР необходимо учитывать;•	соответствие массы манипулируемого объекта грузоподъем¬
ности ПР;•	соответствие зоны, в которой должно проводиться манипули¬
рование, рабочей зоне робота;•	соответствие траектории, скорости и точности движений ки¬
нематическим и точностным возможностям ПР;•	возможность захватывания детали захватным устройством;« возможность построения траектории перемещения схвата ро¬
бота между заданными точками в рабочей зоне.Для автоматизированного участка целесообразно использовать
группу однотипных ПР, так как упрощается их обслуживание и
наладка.При выборе ПР можно руководствоваться рекомендациями,
приведенными в табл. 5.4.5.7.	Обоснование метода получения заготовокНа первом этапе выбора заготовки осуществляется предвари¬
тельная оценка вариантов, которая позволяет по внешним при¬
знакам эффективности (снижения материалоемкости, трудоемко¬
сти обработки) отобрать наиболее приемлемые. Показатели пред¬
варительной оценки для выбора заготовки следующие.99
I. Коэффициент использования материалагде (7, — масса детали и заготовки соответственно, кг.Чем больше значение коэффициента использования материала
s 1), тем при прочих равных условиях технологичнее конст¬
рукция заготовки и меньше ее себестоимость.2.	Трудоемкость изготовления /„ детали для нового вариантагде ^ — трудоемкость изготовления детали по базовому варианту,
нормо-ч, или норма штучного времени, мин; Сн, С6 — масса заго¬
товки, кг, при новом и базовом (сравниваемом) варианте соот¬
ветственно.3.	Снижение материалоемкости, кг:Д<7 = (С6 - GN)/V„где Nr — головой объем выпуска деталей, шт.4.	Себестоимость С изготовления детали. В структуре себестои¬
мости затраты М0 на основные материалы и заработную плату Зар
основных рабочих составляют в машиностроении 80 %. Поэтому
сравнение вариантов можно производить по этим двум статьям:С = М0 + Зор.Стоимость основных материаловМ0 = G,СЛ-, - С»*.где G, — масса заготовки, кг; См — стоимость единицы массы
заготовки, р./кг; it,., — коэффициент, учитывающий транспорт¬
ко-заготовительные расходы (А,., = 1,04... 1,08 для черных метал¬
лов, k, .j = 1,0... 1,02 дли других материалов); С0 — стоимость отхо¬
дов, p./r; & — масса отходов на одну деталь, кг:go ~ С, - С,.Заработная плата основных рабочих3(эр = ^Ц.И^Пр *где — коэффициент, учитывающий средний процент выпол¬
нения норм (может быть принят 1,18); &пр — коэффициент, учи¬
тывающий премии и другие доплаты; принимается в размере
1,2... 1,4; 1,25 — коэффициент, учитывающий дополнительную за¬
работную плату и отчисления по социальному страхованию; 1Ш1 —
штучное время на выполнение /-й операции; С„ — часовая тариф¬
ная ставка работы, выполняемой на /-Й операции, р.100
Окончательный вывод о целесообразности того или иного ва¬
рианта делают после сравнения суммарных приведенных затрат fVnp+
рассчитываемых по уравнениюH^-C + EJC.где С — себестоимость изготовления годового выпуска деталей; Еи —
нормативный коэффициент эффективности, равный 0,15; К —
годовые капитальные вложения, р.Вариант, для которого данная сумма затрат будет наименьшей,
считается наиболее оптимальным. При отсутствии дополнительных
капитальных вложений определяют экономию но себестоимостиДС = (Сб-Си)*Г1где Q, Си — себестоимость изготовления деталей из различных
заготовок сравниваемых вариантов (базового и нового).5.8. Расчет технологической себестоимостиТехнологической себестоимостью детали называется та часть ее
полной себестоимости, элементы которой существенно изменяются
для различных вариантов технологического процесса. К таким из¬
меняющимся элементам относятся — стоимость исходной заго¬
товки; Зор и 3».р — заработная плата соответственно станочника
(основного рабочего) и наладчика (временного рабочего); Ар —
амортизационные отчисления от оборудования; — амортиза¬
ционные отчисления от технологического оснащения; Р0 — затра¬
ты на ремонт и обслуживание оборудования; И — затраты на ин¬
струмент; Пэ — затраты на силовую электроэнергию; П„ — за¬
траты на амортизацию и содержание производственных площа¬
дей; Ппр — затраты на подготовку и эксплуатацию управляющих
программ (для станков с ЧПУ). Расчет стоимости исходной заго¬
товки приведен в подразд. 5.7. Сумма остальных элементов пред¬
ставляет собой технологическую себестоимость обработки. Учиты¬
вая, что сравнению обычно подвергают отдельные операции (или
группы операций), оценку вариантов целесообразно выполнять
сравнением технологической себестоимости выполнения операции:= Зрр + Зр р + А„ + АГЛ + Р0 + И + П, + П„ + Ппр.Для каждой сравниваемой операции элементы, входящие в
структуру Сдо, могут быть определены непосредственным расче¬
том, расчетом с использованием нормативов (по стаггьям себесто¬
имости), отнесенных к 1 мин или 1 ч работы оборудования. Метод
непосредственного расчета является более трудоемким, но и более
точным. Сравнение вариантов на основе минимума технологичес¬
кой себестоимости производится, если сравниваемые варианты не101
требуют для своего выполнения существенных капитальных вло¬
жений. В противном случае оценку вариантов следует вести на ос¬
нове минимума приведенных затрат:И/ = С,+ ЕНК„где С, — технологическая себестоимость изготовления детали (или
выполнения операции); Е,, — нормативный коэффициент эффек¬
тивности капитальных вложений (Е„ = 0,15); К, — удельные капи¬
тальные вложения, отнесенные к единице продукции*Заработная плата станочника с учетом всех видов доплат и на¬
числений, включая выплаты из общественных фондов потребления:~ 60где Н0„ — норматив часовой заработной платы станочника соот¬
ветствующею разряда, р./ч; V.* — штучно-калькуляционное вре¬
мя на операцию, мин; Ки — коэффициент, учитывающий оплату
основного рабочего при многостаночном обслуживании, опреде¬
ляют в зависимости от числа обслуживаемых станков по следую¬
щим данным:Число обслужива¬
емых станков	I 2 3 4 5 6 7 8Ки			I 0,65 0,48 0,39 0,35 0,32 0,3 0,29Заработная плата наладчика с учетом всех видов доплат и на¬
числений-1 _ Н цл-tм 60*О1л ’где Ниг — норматив годовой заработной платы наладчика соответ¬
ствующего разряда, р./год; т — число смен работы станка (обычно
принимается т > 2); kQH — число станков, обслуживаемых наладчи¬
ком в смену; F& — действительный годовой фонд времени работы
оборудования, ч (при двухсменном режиме работы для станков с
ручным управлением Fa = 4015 ч, для станков с ЧПУ Fa = 3890 ч).Амортизационные отчисления от стоимости оборудования* ФН./ШТ-К
0 “ ioo-govгде Ф — стоимость оборудования, р., определяется как произведе¬
ние оптовой иены Ц и коэффициента 1,122, учитывающего затра¬
ты на транспортирование и монтаж станка; Н, — общая норма
амортизационных отчислений, %.Амортизационные отчисления от стоимости технологического
оснащения, приходящиеся на одну деталь при расчетном сроке
службы оснастки 2 года, определяются как102
А - <^>т о*	° _ 2NT *где Фтл — стоимость технологического оснащения, p.; iVr — годо¬
вая программа выпуска деталей.Затраты на ремонт и обслуживание оборудованияр (НИА„60 FtK,где Нм, Н, — нормативы годовых затрат на ремонт соответственно
механической и электрической частей оборудования, р./год; Ки,
К3 — категория сложности ремонта соответственно механической
и электрической частей оборудования; К, — коэффициент, зави¬
сящий от класса точности оборудования.Затраты на режущий инструмент, отнесенные к одной детали;М _ МФц'штиЛмГ1Р "	7»	*1 СЛ.Нгде 1,4 — коэффициент, учитывающий затраты на повторную за¬
точку инструмента; Ф„ - стоимость единицы инструмента, р.; т\м —
коэффициент машинного времени, определяемый как отношение
tjtun.-к, Там — срок службы инструмента до полного износа, мин.
Затраты на технологическую электроэнергию7 200где N, — установленная мощность электродвигателей станка, кВт;
П30 — обший коэффициент загрузки электродвигателей; Ц, — цена
I кВт-ч электроэнергии.Затраты на содержание и амортизацию производственных пло¬
щадейП„ =НпГ1с*у с^нп -к60F.где Нп — норматив издержек, приходящихся на 1 мг производственной
площади, р./м2; Пс — площадь, занимаемая станком, умноженная
на коэффициент учитывающий добавочную площадь для сис¬
тем управления станков с ЧПУ, принимается равным 1,5...2.
Затраты на подготовку и эксплуатацию управляющих программП «"Р ы т ’п т* дгде х — стоимость программы, р.; К, — коэффициент, учитываю¬
щий потребность в восстановлении программоносителя; Тл — срок
выпуска данной детали, год.103
Приняв Кш = 1,1 и Гд = 3 года, получимп °>37*1 N, 'При определении технологической себестоимости расчетом с
использованием нормативов заработную пласту рабочего и налад¬
чика рассчитывают по указанным ранее формулам, а расходы,
связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования, — по
удельным затратам, отнесенным к 1 маш.-ч работы оборудования:С' — 1 j. 1 1 Чо^м-ч/шт.-к
6000 *где Но — затраты, к./ч, на содержание и эксплуатацию оборудова¬
ния, имеющего коэффициент А* ,, = 3 для сверлильных и Ки ч = 4
для фрезерных станков.При расчете приведенных затрат капитальные вложения в обо¬
рудование, отнесенные к одной детали, определяются по формулеV —	-К60 Fa ‘Контрольные вопросыL Какими факторами обусловлена специфика разработки технологи¬
ческих процессов автоматизированного производства?2.	Каковы достоинства стандартизации и унификации изделий, обору¬
дования, технологических процессов?3.	Каковы основные требования, предъявляемые к технологии сборки
в условиях мелкосерийного автоматизированного производства?4.	Каковы подходы к проектированию технологии изготовления изде¬
лий в АПС?5.	Перечислите основные принципы построения технологии в АПС»
укажите их назначение и пути реализации.6.	Что является основой типизации ТП и где применяют типовые ТП?7.	Назовите основные направления, которые используются при типи¬
зации ТП.8.	Каковы различия классификации деталей в мелкосерийном и круп¬
носерийном производстве?9.	Перечислите критерии оценки технологичности изделий. Для чего
проводится отработка конструкций изделий на технологичность?10.	Объясните основы построения групповой технологии. Где она при¬
меняется?11.	Приведите примеры использования методов типизации и группо¬
вой технологии при обработке типовых деталей>12.	Что такое модульная технология?
ГЛАВА 6АВТОМАТИЗАЦИЯ ЗАГРУЗКИ ЗАГОТОВОК6.1.	Задачи автоматизации загрузкиЗагрузка заготовок на станки, прессы, сборочные и другие ма¬
шины — часть операции обработки и сборки деталей. Анализ вспо¬
могательного времени показывает, что на универсальных станках
затраты времени на загрузку и разфузку заготовок являются самы¬
ми значительными и составляют от 20 до 70 % всего вспомогатель¬
ного времени.Задача автоматизации загрузки различных заготовок — одна из
наиболее сложных в общем комплексе работ по автоматизации
технологических процессов. Сложность заключается в большом раз¬
нообразии технологических процессов обработки и сборки, форм
и размеров заготовок.Внедрение в производство твердосплавных режущих и измери¬
тельных инструментов, пуансонов и матриц, алмазных режущих
инструментов привело к созданию быстроходных станков, прес¬
сов и других машин. На таких машинах основное (машинное) вре¬
мя обработки деталей уменьшается в несколько раз, однако это не
приводит к значительному повышению производительности тру¬
да, если не уменьшается вспомогательное время. Например, до
использования высокопроизводительных инструментов машинное
время Тч- I20 с; вспомогательное время Тк = i 20 с; оперативное
время ^опер ” 120 + 120 = 240 с; после внедрения твердосплавного
инструмента машинное время Тм - 30 с, т.е. уменьшилось на 400 %,
а оперативное время 7^,кр = 30 + 120 = 150 с, т.е. уменьшилось на
240' 100:150= 160%. Из примера следует, что для повышения про¬
изводительности труда необходимо уменьшить и вспомогательное
время. Сокращение вспомогательного времени путем ускорения
загрузки и разгрузки заготовок может быть достигнуто путем вне¬
дрения автоматических быстродействующих загрузочных устройств.
Кроме того, автоматизация загрузки и разгрузки освобождает ра¬
бочего от выполнения однообразных монотонных действий, а сле¬
довательно, облетает и улучшает условия его труда, значительно
повышает производительность как путем ускорения движений при
загрузке и разгрузке, производящихся специальными устройства¬10S
ми, так и благодаря представляющейся возможности обслужива¬
ния одним рабочим нескольких станков.6.2.	Классификация заготовокЗаготовки в машиностроении бывают четырех видов: бунтовые
(проволока или лента, свернутые в бунт-катушку), прутковые (прут¬
ки, полосы), штучные (литье, штампованные, полуфабрикат, по¬
ступающий на дальнейшую обработку после отрезки от прутка и др.)
н порошковые (пресс-порошки, гранулы и др.) для получения пла¬
стмассовых, мсталлоксрамических и керамических деталей.Из бунтового материала, имеющего большую длину, может быть
получено значительное число деталей, меньшее число — из прут¬
кового материала и только одна деталь — из штучной заготовки.
Поэтому изготавливать малые по размерам детали целесообразно
из бунтового и пруткового материала. Для получения более высо¬
кого коэффициента использования материала необходимо приме¬
нять штучные заготовки, по форме и размерам близкие к готовой
детали. Бунтовые и прутковые материалы поставляют металлурги¬
ческие предприятия. Из порошков получают чаще всего штучные
заготовки, обработка которых почти не требуется.Автоматические загрузочные приспособления превращают по¬
луавтоматы в автоматы, позволяют пересматривать режимы рабо¬
ты станков и других машин с целью их интенсификации, создают
условия для рациональной компоновки автоматических поточных
линий, повышают культуру производства и улучшают условия труда
работающих. В массовом и крупносерийном производстве создают
специальные загрузочные и разгрузочные приспособления в соот¬
ветствии с формой, видом и размерами заготовки.В серийном и мелкосерийном производстве иногда приходится в
течение одной смены обрабатывать всевозможные детали из разных
заготовок. Поэтому применение различных загрузочно-разгрузочных
приспособлений, соответствующих каждой из заготовок, потребова¬
ло бы длительного времени на установку и наладку таких устройств.
В серийном производстве следует использовать универсальные нала¬
дочные устройства, позволяющие быструю их переналадку под каж¬
дую из разных по форме и размерам заготовок. Таким образом, загру¬
зочно-разгрузочные устройства рекомендуют как в массовом и круп¬
носерийном, так и в серийном и мелкосерийном производстве.б.З.	Питание станков бунтовым материаломПроволоку, свернутую в бунт, вручную или с помощью подъемно-
транспортных устройств загружают на приспособление (рис. 6.1, а).106
Рис. 6.1. Схема питания станков бунтовым материалом:в — приспособление для загрузки; б — шариковый механизм захвата материала;
А, Г — приспособления: Б — правильное устройство; В — устройство для подачи
проволоки; Д — автомат; У — основание; 2 — вращающийся стол; 3 — бунт
проволоки; 4 — крепежный фланеи; 5 — регулировочные винты; 6 — регулиру¬
емые ролики; 7 — нерегулируемые ролики; 8 — плита; 9 — салазки; 10 — дер¬
жавка; У / — твердосплавный сухарь; /2 — резеи; 13 — качающаяся державка; 14 —
ось; 15 — пружина; 16 — втулка с внутренней конической поверхностью; 17 —
шарики; 18 ~ крышка; 19 — проволокаКонец проволоки пропускают через правильное устройство Б, ус*
тройство для подачи проволоки В, приспособление Г и вводят в
рабочую зону автомата Д. Правильные ролики регулируют с помо¬
щью виитов для ввода между ними проволоки разных диаметров.
Иногда (например, на автоматах для навивки пружин) устанавли¬
вают два правильных устройства во взаимно-перпендикулярных
плоскостях для лучшего выпрямления проволоки.Устройство для пошачи проволоки В с помощью кривошипного
или кулачкового механизмов совершает возвратно-поступательное
движение. Движение к рабочей золе производится в то время, ког¬
да приспособление Г разжато и проволока беспрепятственно про¬
ходит в рабочую зону. Затем приспособление Г сжимает проволо¬
ку, и устройство для подачи проволоки В движется в исходное
положение. В это время деталь изготавливается и отрезается от бун¬
та, чтобы при дальнейшем разжатии приспособления проволока
вновь подавалась в рабочую зону.На рис. 6,1, б показана схема шарикового механизма захвата
материала. Три шарика /7находятся во втулке 16, При перемеще¬
нии каретки вперед шарики, заклиниваясь между проволокой 19 и
коническим отверстием корпуса, перемещают материал на вели¬
чину хода каретки. При движении каретки назад шарики раскли¬
ниваются и скользят по проволоке. Зажим проволоки осуществля¬ют
ется в цанговом или клещевом патроне. Синхронность работы ус
ройства подачи проволоки и патрона обеспечивается систем»
управления, выполняемой чаше всего в виде распределительно*
вала с кулачками.6.4.	Питание станков прутковым и ленточным
материаломПрутки, ленты, листы длиной 1 ...3 м загружают на станки и
прессы. Прутки, поступающие на предприятие перед загрузкой,
правят, калибруют, чтобы они не имели прогиб больше заданного
значения, так как он влияет на точность изготавливаемой детали,
и разрезают на отрезки размером, обеспечивающим наименьший
неиспользуемый остаток прутка.Пруток загружают через шпиндель на станок. Закрепляют его
чаще всего в цанговом патроне, находящемся в рабочей зоне. Ме¬
ханизм подачи располагают с противоположной стороны от пат¬
рона, чтобы не мешать рабочим органам производить обработку.
Пруток подают в рабочую зону тогда, когда патрон разжат. Подачу
обеспечивают различными способами: собственным весом; грузом,
тянущим трос и поводок, закрепленным на конце прутка; враща¬
ющимися роликами благодаря силам трения, возникающим меж¬
ду разиками и прутком.6.5.	Питание станков штучными заготовкамиМагазинные загрузочные приспособления. Бесперебойная рабо¬
та станка или другой машины требует, чтобы заготовки подава¬
лись в рабочую зону сразу же после съема готовых деталей. Таким
образом, необходимо создать устройство с запасом заготовок, ори¬
ентированных в пространстве относительно приспособления у ра¬
бочей зоны машины.Магазинным загрузочным приспособлением (МЗП) называется
устройство, в котором заготовки находятся в ориентированном
положении в один ряд. В магазин заготовки загружает рабочий. За¬
пас заготовок должен обеспечить бесперебойную работу станка в
течение 20,..25 мин, чтобы рабочий успел обслужить несколько
станков. Магазинное загрузочное приспособление механизирует за¬
грузку, так как рабочий каждую заготовку ориентирует и устанав¬
ливает в магазин. Схема МЗП представлена на рис. 6.2. Магазин У —
емкость определенной формы, В него загружают ориентированные
заготовки в один ряд. Магазин располагают вертикально, горизон¬
тально или наклонно. Заготовки 2 перемещаются по магазину от
зоны загрузки до выхода под действием собственного веса (мага-108
Рис. 6.2. Схема магазинного загрузочного приспособления:I — магазин; 2 — заготовка; 3 — отсскатсль; 4 — привод отсскателя; 5 — пита¬
тель; 6 — шток; 7 — поршень. 8 — цилиндр; 9 — пружина: 10 — подпружинен¬
ная планка; // — рабочая *она; /2 — приспособление; 13 — выталкивательзины с углом к горизонтали не менее 45*) или принудительно
толкателем (магазины — горизонтальные или наклонные с углом
наклона к горизонтали до 15°).Механизм поштучной выдачи заготовок — отсекатель 3 с при¬
водом 4 отсекателя — расположены около магазина. Питатель 5
непосредственно передает заготовку от магазина в рабочую зону.
Привод питателя может быть механическим, пневматическим и
гидравлическим, В последних случаях он состоит из штока 6, ци¬
линдра А поршня 7 и пружины 9L Подпружиненная планка 10
удерживает заготовку в гнезде питателя.Питатель подает заготовку в рабочую зону //, где она устанавли¬
вается и закрепляется в приспособлении 12 на станке, затем пита¬
тель 5 начинает движение в обратном направлении (к магазину /).
Подпружиненная планка 10 отгибается, чтобы не сдвинуть заготов¬
ку в приспособлении 12 и не сломаться самой. Возврат планки 10 в
исходное положение осуществляется пружиной 9, После раскреп¬
ления детали кулачками или другими зажимными элементами при¬
способления, чаше всего под действием пружины, выталкиватель 13
(сбрасыватель) удаляет ютовую деталь из приспособления 12.В МЗП загружают заготовки сложной формы, когда их ориента¬
ция без участия рабочего затруднена или при автоматической ори¬
ентации их поверхности могут повреждаться, а также когда нужно
подать на сборку много разных деталей и размещение более габа¬
ритных автоматических бункерных загрузочных приспособлений
(БЗП) не позволяют размеры сборочного автомата. Кроме того,
при незначительной партии деталей, когда более дорогие и слож¬
ные БЗП экономически нецелесообразны, применяют МЗП.Бункерные загрузочные устройства. Бункерные загрузочные ус¬
тройства (БЗУ), иначе бункерные ориентирующие устройства
(БОУ), состоят из МЗП с добавлением см кости-бункера, куда за¬
гружают неориентированные заготовки, и автомата питания — ме¬109
ханизма для ориентации и захвата заготовок. В отличие от МЗП,
где каждую заготовку ориентируют в пространстве и загружают в
магазин вручную, в БЗУ рабочий не касается каждой заготовки, а
высыпает их из тары в бункер, т.е. таким образом БЗУ автоматизи¬
рует загрузку.Ориентировка и захват заготовок автоматом питания осуществ¬
ляется при возвратно-поступательном, маятниковом, колебатель¬
ном и вращательном движениях захватывающего устройства. За*
хват заготовки может произойти не при каждом движении этого
устройства* но в среднем за единицу времени (час, смену) число
захватов одинаковое, т.е. производительность автомата литания
получается примерно постоянной. Из автомата питания правильно
ориентированные заготовки поступают через лоток в магазин или
непосредственно в питатель. Для обеспечения бесперебойной ра¬
боты оборудования должно быть на 10... 15 % больше произво¬
дительности станка. Конструкция автомата питания должна бытьЗаготовкаРис, 6.3. Бункерное загрузочное устройство с крючковым автоматом ли¬
тания:I — бункер; 2 — крючок; 3 — приемник; 4 — вращающийся диск; 5 — магазин-
трубка; б — корпус; / — толшнна стенки110
гакой, чтобы в случае переполнения лотка и магазина заготовка'
ми вновь захваченные заготовки сбрасывались в бункер.Механизм ориентации и захвата, выполненный, нанример, в
»иде вращающегося диска с крючками по периферии (рис. 6.3),
предназначен для втулок, трубок и колпачков, у которых высота I
больше диаметра d. Засыпанные в бункер / заготовки, скатываясь
по наклонному дну в корпус 6, встречают на своем пути крюч¬
ки 2, установленные на вращающемся диске 4. Захваченные крюч¬
ками заготовки передаются в приемник 3, а затем попадают в мага¬
зин-трубку 5. Если трубка 5 заполнена до отказа или заготовка за¬
няла на крючке неправильное положение и не может попасть в
приемник 3, то вращение диска 4 автоматически прекращается с
помощью муфты предельного момента.Типовая конструкция шиберного БЗУ, предназначенного для
автоматической загрузки винтов, представлена на рис. 6.4.В отличие от секторного БЗУ в этом приспособлении детали
извлекаются шибером 2. который приводится в возвратно-посту¬
пательное движение с помощью шкива 10, кривошипа 3 и шату¬
на & При поднятии шибера детали соскальзывают по скошенному
ребру на щелевой лоток 4, на котором они зависают головками.
Планка / и шит 7 препятствуют выпадению детали из лотка.Рис. 6.4. Конструкция шиберного БЗУ:I — планка; 2 — шибер; 3 — кривошип; 4 — шел свой лоток; 5 — планка; 6 —
звездочка; 7 — щит; 8 — шатун; 9, 10 — шкивы; IJ — бункерIII
Детали, лопавшие на лоток 4Ч скользят ло нему вниз и подают¬
ся в рабочую зону станка. Для удаления деталей, которые могут
находиться на лотке в неправильном положении* служит звездоч¬
ка 6, вращающаяся в направлении стрелки от шкива 9. Звездочка
расположена на таком расстоянии от лотка 4, что детали, зависшие
на головках* проходят под ней свободно, а детали, занимающие
какое-либо неправильное положение* сбрасываются ее зубьями
обратно в бункер //,Для предотвращения выпадения ориентированных деталей из
лотка после выхода их из бункера служит планка 5, прикрываю¬
щая лоток 4 сверху.Производительность автоматов питания зависит от скорости
движения рабочего органа захвата, числа захватных органов, зна¬
чения коэффициента вероятности захвата заготовок и определяет¬
ся следующим образом:•	захватный орган имеет вращательное движениел I OOOvTifc
т ;•	захватный орган имеет маятниковое или возвратно-поступа-
тельное движение<?ср = ЯП*,где v — окружная скорость захватных органов, м/мин; i\ — коэф¬
фициент вероятности захвата, определяемый экспериментально для
каждого типа механизма; /к — число заготовок, которые одновре¬
менно могут быть захвачены и ориентированы захватным органом;
т — шаг захватных органов, мм; п — число колебаний или двой¬
ных ходов захватного органа, мин.Для мелких и средних деталей широко применяются вибробун-
керы (рис. 6.5, а). В чашу (бункер) 2 с коническим дном подают
заготовки в навал. По винтовому лотку 4, закрепленному на чаше 2,
заготовки движутся снизу вверх. Вибрации передаются лотку виб¬
ратором i, расположенным в корпусе. Вибрации лотка разъединя¬
ют сцепившиеся заготовки. Схема действия вибробункера пред¬
ставлена на рис. 6.5, б. На лотке 4 с углом подъема 3 находится
заготовка 6. Под действием электромагнита и упругих рессор 5,
расположенных под углом а к вертикали, лоток с заготовкой полу¬
чает сложные колебания — вертикальные и круговые.При втягивании электромагнита рессоры сгибаются, занимая
вертикальное положение (а = 0). При этом лоток 4 с заготовкой 6
получает импульс движения со скоростью v, направленный под
углом а - р. При возврате электромагнита в исходное положение
движение лотка прекращается, и под действием рессор лоток на¬
чинает быстрое обратное движение. Заготовки при этом продолжа¬
ют по инерции движение вперед и за счет вертикального импульса112
Рис, 6.5. Ви&робункер:а — общий вид; б — схсма действия: *—е — ориентирующие устройства; / —
вибратор; 2 — чаша (бункер); J — ориентирующее устройство; 4 — винтовой
лоток; 5 — рессоры; 6 — заготовка; 7 — косой отсекатсль; 9> 12 — отсекатсли;
10 — лоток; // — удерживатслъотрываются от лотка. Заготовка опускается на лоток дальше своего
первоначального положения.Ддя подачи заготовок, ориентированных определенным обра¬
зом, лоток и чаша имеют различные ориентирующие устройства 3
(см. рис. 6.5, а), располагаемые ближе к выходу заготовок. Ориен¬
тирующие устройства конструируют с таким расчетом, чтобы за¬
готовки, находящиеся на лотке в требуемом положении, продви¬
гались дальше, а находящиеся в других положениях сбрасывались
на дно в общую массу заготовок. Например, для подачи деталей
типа винтов головкой вниз можно применить ориентирующее ус¬
тройство, представленное на рис. 6.5, & Косой огсекатель 7отсто¬113
ит от лотка на величину, несколько большую толщины головки,
чтобы заготовки, движущиеся головкой вниз, проходили под от¬
секателем и удерживались на лотке. Заготовки, движущиеся голов¬
кой вверх, косым отсекателем 7 сбрасываются.Если нужно получать из бункера заготовку с головкой, распо¬
ложенной вверх, то используют отсскаггель S, изображенный на
рис. 6.5, г. Отсекатель размещается напротив узкой стороны лот¬
ка, и детали, движущиеся головкой вниз, сбрасываются с лотка,
так как их центр тяжести располагается вне лотка. В паз отсекателя
входит головка, повернутая вверх, поэтому такие заготовки пода¬
ются в рабочую зону станка или в магазин. Рассмотрим ориенти¬
рующие устройства для коротких валиков с цапфой на конце. Если
нужно подавать валики вертикально цапфой кверху (рис. 6,5, d), то
ориентирующее устройство будет состоять из двух огсекателей. Де¬
тали, лежащие на лотке, пройдя под отсекателем 9, попадут под
второй отсекатель, состоящий из неширокого лотка 10 ц удержи-
вателя 1L Детали, расположенные цапфой вверх, удержатся на лотке
удерживателем 11 и подадутся в рабочую зону станка. Если цапфа
должна быть внизу (рис. 6.5, е)ч то у отсекателя /2 лоток выполня¬
ют наклонным с пазом, несколько большим по высоте и ширине,
чем высота и диаметр цапфы.Проектирование вибробункера с электромагнитным приводом
сводится в основном к определению геометрических параметров
чаши, выбору частоты колебаний бункера и расчету максималь¬
ной скорости движения заготовок по лотку. Диаметр D цилиндри¬
ческой чаши и ее высоту И определяют исходя из условий обеспе¬
чения емкости, гарантирующей бесперебойную работу питаемого
технологического агрегата, и такого расположения ориентирую¬
щего устройства, которое размещалось бы выше уровня макси¬
мальной загрузки бункера.Обычно принимается диаметр чаши D = (10... 12)/, (где /д —
длина подаваемых деталей), но не меньше диаметра принятого
нормализованного вибратора.Так как в большинстве случаев чашу изготавливают из алюми¬
ния, угол подъема винтовой дорожки магазина р = 3...5*. Угол
подъема дорожки и ее средний диаметр Dcp определяют шаг вин¬
товой направляющей/ = nAptgp.Во избежание заклинивания заготовок между витками шаг вин¬
товой дорожки должен быть в 1,5 — 2 раза больше высоты й, при¬
близительно равной высоте транспортируемых заготовок. Тогда
средний диаметр винтовой направляющейп _(1,5..-2 )Ь114
> Требуемая наивысшая скорость движения деталей по лоткуLV ~ ТС '• иУпгде L — шаг между деталями (при движении вплотную назначают
обычно равным длине заготовки), мм; Г1( — время технологичес¬
кого цикла обработки или измерения детали, с; СП — коэффици¬
ент плотности потока.6.6* Классификация деталей, ориентируемых
в бункерных загрузочных устройствахРазличные разновидности БЗУ предназначены для загрузки де¬
талей определенной формы.Штучные заготовки являются наиболее распространенным ви¬
дом заготовок современного массового производства.Большое значение для развития методов автоматизации пита¬
ния станков имеет классификация штучных заготовок. Обычно клас¬
сификацию штучных заготовок производят лишь по одному при¬
знаку — по форме. Однако форма не всегда может с достаточной
полнотой характеризовать особенности заготовок, влияющие на
метод автоматизации питания. Кроме формы на метод автоматиза¬
ции питания влияют габаритные размеры, масса, припуски, до¬
пуски, шероховатость поверхности, прочность, продолжительность
обработки, а также их физическое состояние: твердые, мягкие,
нагретые. Классификацию штучных заготовок следует производить
с учетом перечисленных свойств. Она позвонит установить, какую
систему питания целесообразно применять для данною типа штуч¬
ных заготовок: бункерную, магазинную или ручную.По степени автоматизации питания станков все штучные заго¬
товки можно подразделить на три группы.К первой группе отнесены штучные заготовки массового про¬
изводства небольших габаритных размеров. Малая продолжитель¬
ность их обработки, форма и прочность позволяют осуществлять
автоматическое ориентирование.К второй группе отнесены штучные заготовки серийного произ¬
водства больших габаритных размеров. Эти заготовки могут требо¬
вать длительных технологических операций, иметь сложную фор¬
му, не позволяющую производить автоматическое ориентирова¬
ние, и большие габаритные размеры, вследствие чего трудно со¬
здать требуемый запас заготовок в бункере, необходимый для обес¬
печения требуемой продолжительности непрерывной работы станка.
Продолжительность минимального периода непрерывной работы
станка при одной заправке магазина можно принять 8... 10 мин,115
что подтверждается опытом эксплуатации магазинных загрузоч¬
ных устройств на ряде заводов.К третьей группе отнесены штучные заготовки, имеющие боль¬
шие размеры и массу, например блоки двигателей, а также заго¬
товки штучного и мелкосерийного производства, Загрузку и раз¬
грузку таких заготовок производят вручную или при помощи средств
механизации.Форма штучных заготовок весьма часто ограничивает степень
автоматизации питания станка. Например, спиральные пружины
имеют такую форму, которая не позволяет применить бункерное
питание.Пружины, засыпанные в бункер, сцепляются друг с другом, и
поштучная выдача их из бункера затруднена, поэтому подачу пру¬
жин осуществляют магазинными загрузочными устройствами с
кассетами, имеющими выемки под пружины. В данном случае форма
заготовки является причиной ограничения степени автоматизации
питания станка.Габаритные размеры заготовок также влияют на степень авто¬
матизации питания станка. Если заготовки по размерам большие,
то запас заготовок в бункерах обычных размеров трудно обеспе¬
чить и потребуется частая заправка, что снизит эффективность
работы механизма питания и станка в целом.В таких случаях снижается степень автоматизации, т. е. она огра¬
ничивается магазинным загрузочным устройством. Автоматизация
загрузки заготовок с малыми размерами также усложняется. Малая
масса заготовок не обеспечивает их надежного перемещения в лотках
и ориентирующих механизмах, поэтому возникает трудность пе¬
редачи заготовок из магазина в рабочую позицию. Для надежности
перемещения следует создать поджим заготовок грузом, пружи¬
ной и др.При жестких требованиях к чистоте поверхности заготовок бун¬
керное загрузочное устройство иногда нельзя применять, так как
в процессе выдачи заготовок из бункера захватные органы произ¬
водят интенсивное ворошение заготовок, в результате чего появ¬
ляются царапины, надиры, забоины.Объем запаса заготовок в лотках и бункерах зависит не только
от размеров заготовок, но и от продолжительности их обработки.Например, если обработка длится 0,4 с, то минутная произво¬
дительность Q = 60:0,4 = J50 шт./мин.Такой темп подачи заготовок может обеспечиваться только БЗУ,
так как человек при средней интенсивности может подать 60 заго¬
товок в минуту. Для восьми минутной непрерывной работы станка
и с учетом коэффициента вероятности захвата потребуется бункер
емкостью на 1 600 заготовок.Если продолжительность обработки заготовок I мин, то па 8 мин
непрерывной работы потребуется 8 заготовок. Такой запас загото¬116
вок легко может обеспечить магазин, и нет необходимости приме¬
нять БЗУ. Приведенные примеры показывают, что свойства заго¬
товок существенно влияют на выбор системы питания.Разрабатывая классификационную схему (рис. 6.6) по трем ос¬
новным признакам: количеству осей симметрии, соотношению
размеров и сложности форм, получим сравнительно небольшое и
четко определенное число классификационных категорий, пото¬
му что для каждого из классификационных признаков рациональ¬
ное число градаций ограничено. Например, по количеству осей
симметрии число градаций будет равно трем. По соотношению ос¬
новных размеров число градаций для каждой лары не будет пре¬
вышать пяти, а если рассматривать габаритные размеры безотно¬
сительно к форме деталей, то число этих градаций будет равно
только трем.По соотношению размеров, указанных на рис. 6.6, все детали
могут быть подразделены на три главных разряда:•	стержневые;•	равноразмерные или почти равноразмерные;•	пластинчатые.Стержневые детали можно подразделить, в свою очередь, на
длинные стержни, которые обычно автоматическому ориентиро¬
ванию не поддаются, и обыкновенные стержни: средние и корот¬
кие. Пластинчатые детали можно подразделить аналогично на обык¬
новенные пластины и пластины очень тонкие, требующие специ¬
альных приемов при автоматическом ориентировании.По сложности геометрических форм число градаций деталей бу¬
дет определяться целесообразным числом градаций сцепляемости,
выраженной соответствующими коэффициентами торможения и, в
первую очередь, коэффициентом линейного торможения. Чем бли¬
же эти коэффициенты к нулю, тем легче осуществляется отделение
друг от друга и захват деталей в БОУ, а чем они ближе к единице,
тем это труднее. Учитывая влияние каждого из коэффициентов тор¬
можения и возможные сочетания наиболее характерных их значе¬
ний, можно по сложности геометрических форм подразделить лета¬
ли на четыре фуппы:•	простые гладкие, для которых коэффициент линейного тор¬
можения не больше где q — угод трения между поверхностя¬
ми деталей;•	средней сложности, для которых коэффициент линейного тор¬
можения больше с/л, но не превышает с)п + 0,25;•	сложные, для которых коэффициент линейною торможения
больше $/к + 0,25 и которые могут образовывать неплотные груп¬
повые сцепления;•	очень сложные, для которых коэффициент линейного тормо¬
жения близок к единице и которые могут образовывать плотные
групповые сцепления.117
lt/dA> Ih.o Q ^-E>E3)ee/д V^>'3^B=e/, /«/*«>■Stft*д/Аж>^•ZйошWl*1□ ШИРис. 6.6. Классификация деталей по их пригодности к автоматическомуориентированию:а — шарики; б — симметричные валики гладкие и ступенчатые; е — ролики гладкие
и профильные; г — валики с фасонным концом или образующей; д — ступенчатые
валики и валики с головкой (батгы);« — симметричные втулки гладкие и ступен¬
чатые; ж — ступенчатые втулки и втулки с буртиками; з — колпачки гладкие; и —
колпачки с фланцем; к — л иски, кольца, гайки; л — пластины; м — призмы118
Общая классификационная схема (рис. 6.7) включает в себя
только те детали, для которых автоматическое ориентирование легче
или труднее, но может быть осуществлено. Поэтому в схеме отсут¬
ствуют детали очень длинные и очень сложных форм. Предполага¬
ется, что абсолютные размеры деталей не превышают 200 мм, а их
масса не больше 200 г.Автоматическое ориентирование стержневых деталей. Наиболее
просто осуществляется автоматическое ориентирование простых и
средней сложности стержневых деталей с двумя и более осями
симметрии. Так как все эти детали имеют, как правило, явно вы¬
раженное преобладающее положение и отличаются хорошей сы¬
пучестью (низкой сцепляемостью), то для их автоматического ори¬
ентирования могут найти применение почти все известные сегод¬
ня ориентирующие механизмы.Автоматическое ориентирование стержневых деталей с одной
осью симметрии может представлять собой более или менее слож¬
ные задачи в зависимости от особенностей формы, например от
расположения оси симметрии и центра тяжести детали. Большин¬
ство деталей этой категории может быть ориентировано с помо¬
щью многих ориентирующих устройств. Например, деталь типа
валика может быть ориентирована с помощью как карманчиково-
го, так и вибрационного ориентирующих устройств. Детали, за¬
павшие в карман в диске в одном из двух возможных положений,
поднимаются при вращении диска вверх, где проходят под калиб¬
ром, прикрепленным к ободу бункера. В зависимости от того, ка-Рис, 6.7. Общая классификационная схема деталей119
кой конем детали направлен к ободу, деталь проходит под калиб¬
ром либо свободно, либо задевая за него, приподнимается и вы¬
падает из карманчика обратно в бункер. Детали, прошедшие под
калибром свободно, выпадают через окошко в лоток-змейку, от¬
куда соответствующим питателем направляются в рабочую зону
станка.Автоматическое ориентирование разноразмерных деталей. Усло¬
вия автоматического ориентирования равноразмерных и почти рав¬
норазмерных деталей обычно несколько труднее, нежели условия
ориентирования стержневых и пластинчатых деталей, потому что
основные размеры деталей не могут быть использованы в качестве
параметров для определения их положений. Поэтому при автомати¬
ческом ориентировании равноразмерных деталей приходится ис¬
пользовать в качестве параметров форму проекций и положение
центра тяжести. Обычно этих параметров вполне достаточно для
отличия одних положений от других, за исключением случаев, ког¬
да вследствие незначительных различий между главными проекци¬
ями отдельные положения деталей становятся трудноразличимыми.
Для деталей с трудноразличимыми положениями приходится при¬
бегать к специальным контрольным и исполнительным органам.Автоматическое ориентирование пластинчатых деталей. Харак¬
терной особенностью пластинчатых деталей является то, что в
процессе автоматического ориентирования они легко могут опро¬
кидываться вокруг продольных и поперечных кромок через про¬
фильные вырезы. Благодаря этому можно одинаково легко ориен¬
тировать не только симметричные, но и асимметричные детали.Наиболее просто осуществляется, очевидно, автоматическое ори¬
ентирование пластинчатых деталей с двумя и более осями симмет¬
рии. Для этих деталей могут найти применение различные типы бун¬
керных ориентирующих устройств, например карманчиковые, ще¬
левые, шиберные, секторные и, главным образом, вибрационные.6.7.	Классификация бункерных загрузочных
устройствРазличные принципы действия и различные конструктивные
решения отдельных целевых органов автоматических ориентирую¬
щих устройств могут по-разному сочетаться друг с другом, обра¬
зуя большое число разновидностей этих устройств. Поэтому, клас¬
сифицируя автоматические ориентирующие устройства, необхо¬
димо строить классификационную схему не по одному целевому
органу, а по многим, по крайней мере трем основным: захватно¬
му, транспортирующему и ориентирующему.Следует отметить, что приведенная классификация несмотря
на большое количество использованных в ней классификацион¬но
ных признаков может рассматриваться только как упрошенная,
потому что далеко не все возможные классификационные призна¬
ки нашли в ней свое отражение. Но уже и такая обобщенная клас¬
сификация позволяет прийти к заключению, что никакое корот¬
кое название не может характеризовать автоматическое ориенти¬
рующее устройство достаточно полно. Поэтому к употребляемым
обычно сокращенным названиям БОУ необходимо всегда давать
дополнительные характеристики (табл. 6.1).Так, говоря о карманчиковом дисковом или карманчиковом
кольцевом БОУ. можно без труда сделать вывод, что захватный
орган этого БОУ является вращающимся, осуществляющим за¬
хват по наружным поверхностям деталей, бункер, по всей вероят¬
ности, будет цилиндрическим и первичное ориентирование дета¬
лей происходит внутри бункера.Таблнла 6ЛКлассификация бункерных ориентирующих устройствЦелевые
органы БОУКлассификационныепризнакиРазновидности БОУОриенти¬рующиеЧисла позиций
(этапов)ориентированияОднопозиционные
Двух- и более позиционныеПринцип действияориентирующихоргановМеханические
Пневматические
Электрические
Фотоэл е кфическиеСпособ унификации
положений деталейПассивно ориентирующие
Активно ориентирующиеПараметры, по кото¬
рым производится
,контроль положения
деталейКонтролирующие положение
деталей по их конфигурации
Контролирующие положение
деталей по их размерам
Контролирующие положение
деталей по расположению центра
тяжестиКонтролирующие положение
деталей по ивету или
шероховатости поверхностейМесто вторичного
ориентированияС вторичным ориентированием
внутри бункераС вторичным ориентированием
вне бункера121
Окончание табл. 6. /Целевые
органы БОУКлдесифи кацнонные
признакиРазновидности БОУЗахватныеХарактерзахватывающей силы
(принцип действия
захватывающего
органа)Гравитационные с механическим
захватомГравитационные с внешней
силойИнерционные:
с вакуумным захватом;
с магнитным захватомСпособ захвата
деталейС захватом деталей по наружным
поверхностям
С захватом деталей по
внутренним поверхностямСпособы выдачи
деталей из захватного
органаС поштучной выдачей деталей
С порционной выдачей деталей
С непрерывной выдачей деталейЧисло мест
(элементов)
захватного органаС одноместным захватным
органомС многоместным захватным
органомТранспор¬тирующиеПринцип действия
транс порти рующего
органа (характер
движущей силы)С механическим транспортером
С гравитационным
транспортеромС инерционным транспортером
С фрикционным транспортеромХарактер движения
деталей в лоткеС лотком-склизом
С лотком-скатом
С лотком-рольгангомОднако нельзя определить, является ли это БОУ одно- или двух¬
позиционным, какой принцип действия органов вторичного ори¬
ентирования в нем использован, имеется ли в нем регулирующе-
rIредохраняющее устройство, как осуществляется транспортирова¬
ние деталей и т.д.Аналогачные дополнительные характеристики оказываются не¬
обходимыми и для других типовых конструкций БОУ.Схема (рис. 6.8) построена по главнейшим классификационным
признакам трех основных и одного вспомогательного (регулирую-
ще-предохраняющего) целевых органов.Важным свойством построенной таким образом классифика¬
ционной схемы можно считать то, что в ней находят свое место не
только все известные в настоящее время типы БОУ, но также и
те, которые могут быть созданы в будущем.122
Фотоэлек¬Электри¬Пневма¬Механи¬трическиеческиетическиеческиеКонтроль
по цветуКонтроль
но конфи¬
гурацииКонтроль
по разме¬
рамКонтроль
по положе¬
нию центра
тяжестиС вторичным
ориентировани¬
ем вне бункераС отвалом
неориентирован¬
ных заготовокС вторичным
ориентированием
внутри бункераС переориента¬
цией заготовокТранспорт механический
Транспорт фрикционный
Транспорт гравитационный ^
Транспорт инерционныйОриентирующие
органыГравитацион¬ныеГ равнтацион-
ные с внеш¬
ней силойС вакуумными
присосамиС электромаг¬
нитным
захватомС вращающимся
захватным
органомОдно¬элементныеIС возвратно-по¬ступательным дви¬жением захватно¬го органаМного¬элементныеС захватом заго¬
товок по внутрен¬
ним поверхностямС захватом заго¬
товок по наруж¬
ным поверхностямС остановом
захватного
органа при
избытке
заготовокС принудитель¬
ным отводом
избыточных
заготовокСо свободным
отводом избы¬
точных заго¬
товокИнерционныеВибрацион¬ныеXОдно- и двух¬
элементные	I	:С захватом
заготовок
по наружным
поверхностям
~~|—Со свободным
отводом
избыточных
заготовокРис. 6.8. Классификационная схема бункерных ориентирующих устройств123
6.8.	Расчет вибрационного загрузочного
устройства с круговым бункеромПорядок расчета вибрационного загрузочного устройства с кру¬
говым бункером рассмотрим на конкретном примере.Пример. Спроектировать вибрационное загрузочное устройство
с круговым бункером и спиральным лотком для подачи заготовок
типа «стакан» (рис. 6.9, а) в зону обработки станка с технологи¬
ческой производительностью цикла 30 шт./мин. Схема вибрацион¬
ного загрузочного устройства показана рис. 6.9, 6.1.	Синхронизация производительности вибрационного загрузоч¬
ного устройства и станка. Вибрационное устройство должно обес¬
печивать бесперебойную подачу заготовок к станку, и в этом слу¬
чае его технологическая (фактическая) производительность долж¬
ка быть больше производительности станка в 1,3 раза и допускать
работу станка в более интенсивном режиме:где Оф — фактическая производительность вибрационного загру¬
зочного устройства; Qn — плановая цикловая производительность
станка; — коэффициент роста производительности станка.Рис. 6.9. Вибрационное загрузочное устройство с круговым бункером:а — заготовка ^стакан; 6 — схема бункера: / — чаша бункера; 2 — основание
чаши; 3 - стержень подвеса; 4 - электромагнит; 5 — амортизатор= й<*р = 30 -1,3 = 39 « 40 шт./мин,016б124
Определим требуемую скорость вибрационного транспортиро¬
вания деталей по лотку_ Сф£ 40-0,02 2 ,*	Мор 0.8 0,5 2 м/мин'где L — длина подаваемых заготовок; к, — коэффициент эксплуа¬
тационного запаса технологической производительности; Ас,*, —
коэффициент выдачи ориентированных заготовок.2.	Определение геометрических параметров чаши. Определим
максимальный угол подъема лоткав™, = arctg(/l! tgoton) = anctg(0,3J 0,38) - 2\где /| = 0,3 — коэффициент трения стальной заготовки по алюми¬
ниевому лотку; От — оптимальный угол наклона стержней подвеса.
По номограмме |6] определим шаг спирали и диаметр чаши:гте = 28 см; D - 250 мм.Емкость чаши должна компенсировать допустимый единовре¬
менный простой станка в течение 20 мин:Е = OuAiman = 30 • 20 = 600 шт./мин,те /лпш — максимально допустимый единовременный простой.Определим количество заготовок, способных разместиться в
чаше в один слой:. _2ю; , 2* 20 2п 40 2л 60 2л 80 2*100Число слоев заготовок, которые разместят весь единовремен¬
ный запас заготовок:Е 600 ,, ,
я = — = —— = 6.3 *> 7 слоев.
г 95Высота чашиА = яА, + Д = 7 • 10 + 30 = 100 мм,гае я — число слоев; А3 — высота заготовки; Д — запас емкости чаши.
Спроектируем конструкцию чаши (рис. 6.10).3.	Определили массы и момента инерции верхней колеблющейся
части вибрационного загрузочного устройства. Разобьем конфигу¬
рацию чаши на простые элементы и определим массу чаши (см.
рис. 6.10)я*, = т„ + тя + та - = 1,015 + 0,388 + 1,710 - 0,136 = 2,98 кг.Определим момент инерции чаши
/, = + /„ +/л -/т = (155 + 48 + 75,4 - 1,11)10 4= 2,77 10 2 кге м2,125
Рис. 6.10. Чаша бункерагде	— масса и момент инерции стенки чаши; тл> /л —масса н момент инерции лотка; та> /д — масса и момент инерции
дна; /Пот», Jm — масса и момент инерции отверстия.Определим массу основания чаши (рис, 6.11), изготовленной из
материала плотностью у, Я| =40 мм, Я2 - 80 мм. А, =8 мм, Л2 = 10 мм:yt/tfa + ук/tfh2 7,8 ЗД4 42 0,8 + 7,8 3J4 82 I ,g	‘	981	-1.ИКГ.Определим момент инерции основания чашит.К ГС- м'Общая масса верхней колеблющейся части бункера т = /п, + л^ч =
= 2,98 + 1,92 = 4,9 кг и момент инерции J = J0ч + /ч = 3,3 • 10"г кгс • м2.
Масса заготовок полностью загруженного бункера ш, = 7,34 кг.4.	Определение режимов движения
заготовки. По приближенной формуле080-]ve(> =tga
cos аопределим критическую горизонтальную
амплитудуА	tj^cosa2fc.v,//,tga
2 cos 20*2 I 3000 0,13 0,3lg20”= 2,2 • 10"*m,где A. ■ 1 — коэффициент, учитывающий
угол наклона лотка; \п = 3000 мин-1 —
частота колебаний лотка; k = 0J3 — ко-126
эффициент запаса по трению;/ = 0,3 — коэффициент, учитываю¬
щий расхождение теоретической скорости перемещения с факти¬
ческой.По номограмме (6) определим значения критических амплитуд
колебаний эталонного лотка с углом наклона подвесок а = 20* при
частоте v„ = 3 ООО мин1: Aq - 0,022 см; А., = 0,0062 см; А*, = 0,0043 см.Определим критические приведенные амплитуды наклонного
лоткагде коэффициенты приведения определены по номограмме, Хо = 1;
X , = 1,08; Х.(, = 0,91.Таким образом, последовательность расстановки критических
амплитуд следующая: A,t < А-\ < Л < т.е. движение заготовок
происходит на границе режимов II[ (двустороннее проскальзыва¬
ние без подбрасывания) и IV (двустороннее проскальзывание с
подбрасыванием).5.	Уравнение движения чаши. За обобщенную координату при¬
мем горизонтальное перемещение точки крепления стержня под¬
веса к чаше по направлению касательной прямой X. В этом случае
дифференциальное уравнение движенияР0 — сила, создаваемая электромагнитом; Е — модуль упругости
материала стержня; /, / — момент инерции стержня и длина стер*
жня; и — число стержней.Из условий резонансной настройки определим толщину стерж¬
ней подвеса. ,lv18m/1 cos3 а /52* 0,96-4,94• I41 • cos120* ,,, 1Л 2Н а. Ч	ГТом!	136101 “■где а — ширина стержня.Определим значение частоты собственных колебаний чаши,
заполненной заготовками:Уравнение движения точки крепления стержня подвеса к чаше
в горизонтальной плоскостиЛ«Д,г - 0,0039 см; = 0,0062 -1,08 = 0,0067 см; А^кд = 0,022 см,х + vlx = qP0(I - cos 2о»/),где V,48m/3 cos3 а12 EJn127
Определим необходимую наибольшую тяговую силу электро¬
магнита, которая позволит обеспечить устойчивое колебание чаши
с критической амплитудой А = 2,5 Ю 4 м, измеренной на радиусе
движения заготовок по спиральному лотку:М--ггЧ: n = M|4“-->ij-'S0 н,	!4аг - v*	qгде к2 — коэффициент, учитывающий запас величины тяговой
силы с учетом того, что произойдет уменьшение амплитуды коле¬
баний чаши вследствие колебания реактивной массы в противо-
фаэе.6,	Проверка стержней подвеса на прочность* Определим вели¬
чину постоянного напряжения в результате действия однотактно-
го электромагнитаЗ/tgaeos2 а/^ 3,14 *0,36 0,93362 • 150 _tAix u, 2
	rihi “ 2 -1,362 3	'WH/см .Определим величину амплитуды циклического напряжения3£»tga/*Q _ 3-2 10* 1,36 0,36 ISO Q н/___2*	’ /3&и(4ю2 -v2) ~ 142-0,96 12,28(2500-2 700)	'Так как для стали а* = 140 Н/см2«. Ъщ> = 60000 Н/см2, а аа =
= 9 500 Н/см2< о., = 20000 Н/см2, то по прочностным свойствам
будут удовлетворять стержни подвеса, изготовленные из стали,
например, марки 45.7.	Определение размеров реактивной массы. Из конструктивных
соображений примем реактивную массу в форме диска диаметром
Dp = 250 см, высоту диска реактивной массы примем, 4mg 4 25 980
А = —? = 6,3 см * 6,5 см.
yxDp 7Я 3, 4 252Контрольные вопросы1.	Как классифицируются заготовки дня автоматического питания станка?2.	Как обеспечивается автоматическое питание станков бунтовым, лен¬
точным и прутковым материалами?3.	В каких случаях применяются МЗП?4.	В чем отличие БЗУ от МЗП?5.	Как работают крючковые БЗУ и для каких деталей они применяются?6.	Для каких деталей используются шиберные БЗУ и как они устроены?7.	От чего зависит производительность БЗУ?8.	Как устроен вибрационный бункер и каковы его достоинства?9.	Как осуществляется ориентация деталей в вибробункере?10.	Как можно регулировать скорость движения деталей в вибробункере?
ГЛАВА 7АВТОМАТИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ
ЗАГОТОВОК И ИНСТРУМЕНТА7.1.	Назначение установки и закрепления
заготовокУстановка и закрепление заготовок на станках, раскрепление и
снятие готовых деталей со станков занимают значительное вспо¬
могательное время. Уменьшить это время можно путем использо¬
вания рациональных для конкретных условий производства при¬
способлений с быстродействующими приводами. Автоматизация
быстродействующих приспособлений позволяет не только умень¬
шить вспомогательное время на установку и снятие детали, но и
сделать его не ручным, а машинным.Заготовку, подаваемую в рабочую зону станка, располагают и
надежно закрепляют в приспособлении. При установке заготовки в
универсальные приспособления высококвалифицированный рабо¬
чий много времени затрачивает на выверку, т.е. правильное рас¬
положение заготовки относительно станка (например, для совме¬
щения оси шпинделя с осью заготовки) и инструмента. Чтобы
уменьшить это время, используют непереналаживаемые специаль¬
ные, универсально-наладочные, сборно-разбориые и универсаль¬
но-сборные приспособления, настроенные таким образом, чтобы
погрешность установки детали была минимальной. Этого добива¬
ются совмещением измерительных и технологических баз, исполь¬
зованием зажимных элементов приспособления, расположенных
напротив установочных элементов, или использованием равномер-
но-распределенных усилий зажима (например, в цанговых патро¬
нах) расчетного значения. Чтобы вообще исключить участие рабо¬
чего, рекомендуют пневматические, гидравлические, электричес¬
кие. магнитные, вакуумные приводы зажимных элементов при¬
способлений, управляемых автоматически. На станках, автоматах
и автоматических линиях используют такие приспособления, ко¬
торые являются не только удобными для обработки деталей на
определенных станках, но и экономически наиболее целесообраз¬
ными, т.е. обеспечивают заданную производительность при мини¬
мальной стоимости обработки, при заданной точности установки.Иногда в многопозиционных станках, автоматах и автомати¬
ческих линиях время на установку, закрепление, раскрепление и129
снятие деталей совмещают с временем на обработку деталей в других
позициях.Обрабатываемую заготовку при установке в приспособлении
располагают в определенном положении и на определенном рас¬
стоянии относительно режущего инструмента.При установке последующих заготовок настройка, выполнен¬
ная при установке первой заготовки, может нарушиться. Наруше¬
ние происходит из-за того, что размеры заготовок отличаются др\ •
от друга в пределах допуска заготовки, а измерительные и техн*
логические базы не совмещены (погрешности базирования). Кр
ме того, велики деформации, вызываемые усилиями зажима (по¬
грешности закрепления). Погрешность базирования + погрешность
закрепления = погрешность установки. При установке заготовок
следует совмещать технологические и измерительные базы, не
превышать расчетных усилий зажима и использовать схему зажи¬
ма, при которой прогибы заготовки наименьшие.7.2.	Ориентация заготовок на станкахПод ориентацией заготовок на станках с программным управ¬
лением понимается их базирование относительно начала коорди¬
нат системы. При базировании необходимо наличие связи устано¬
вочных баз заготовки с началом координат. Следовательно, в от¬
личие от базирования заготовок при обработке традиционным
методом на универсальных станках, при обработке на станках с
программным управлением необходимо во всех случаях лишение
заготовок всех степеней свободы (согласно правилу шести точек)
относительно нулевой точки станка (рис. 7.1).Базирование заготовки должно обеспечить ее однозначное по¬
ложение на станке при обработке всех поверхностей и отверстий с
требуемой точностью их взаимного расположения. Выбор базовых
поверхностей должен производиться таким образом, чтобы соблю¬
сти принцип совмещения баз. Выбранные базы должны обеспечить
удобство установки заготовки в рабочей зоне станка. При ориента¬
ции заготовок типа тел вращения в качестве установочных базо¬
вых поверхностей принимают наружные или внутренние цилинд¬
рические поверхности, а также поверхности центровых гнезд. При
ориентации заготовок плоскостных и корпусных деталей с обра¬
ботанными базовыми поверхностями в качестве базовых поверх¬
ностей применяют в основном три плоскости, плоскость и два
отверстия или плоскость и отверстие.При ориентации заготовок по трем плоскостям базирование
заготовок может осуществляться по опорной базовой поверхности
на столе станка или угольнике с выверкой по двум плоскостям
(направляющей и упорной), установочным базовым поверхнос-130
Рис. 7Л. Базирование заготовки относительно нулевой точки станкатям заготовки с помощью контрольных оправок, устанавливаемых
в шпиндель станка.При установке заготовок на столах расточных и многоопераци¬
онных станков с числовым программным управлением за начало
отсчета системы по оси Xпринимают плоскость стола станка. Сле¬
довательно, опорная базовая поверхность заготовки совпадает с
началом координаты X. За начало отсчета по оси У принимают
либо ось поворотного стола, либо координату, находящуюся на
определенном расстоянии от оси стола. Поскольку начало коорди¬
нат по оси У не имеет отметки на столе станка, за начало коорди¬
нат по оси У принимают определенную точку этой оси, устанав¬
ливаемую посредством плавающего нуля.Ориентация заготовки по оси У осуществляется с требуемой
точностью по боковой плоскости заготовки с выверкой по инди¬
катору. Заготовку устанавливают на стол станка, например, гори¬
зонтально-расточного 2А622Ф2 (рис. 7.2, а), с требуемой точно¬
стью под щуп и выверяют ходом стола по индикатору. Затем изме¬
ряют набором мерных плиток расстояние от образующей шпинде¬
ля до направляющей базовой плоскости заготовки и снимают от¬
счет по оси У с цифрового табло. Требуемую величину а смещения
плавающего нуля определяют как сумму показаний цифрового таб¬
ло, величины радиуса шпинделя и высоты набора плиток. При
установке заготовки на мерные плитки плавающий нуль смещают
по оси X на величину, равную толщине плиток.131
Рис. 7.2. Схемы (а—е) базирования заготовок на столе станка:/♦ 2 — базирующие шченты (упоры): Л, Зу — нуль-индикаторы; 4 — конт¬
рольная оправкаУстановка заготовок с выверкой требует значительных затрат
времени, в течение которого станки не работают. Для сокращения
времени простоя станков базирование заготовок на столе станка
или в приспособлении по направляющей и упорным (установоч¬
ным) базовым поверхностям производится установкой заготовки
в координатный угол до контакта с упорами / и 2 (рис, 7,2, б).
Элементы / и 2, базирующие заготовку на столе станка соответ¬
ственно по направляющей и упорной базовым поверхностям, ус¬
танавливают в Т-образных пазах стола станка (рис. 7.2, в). После их
установки и закрепления стол станка перемещают в крайнее по¬
перечное положение, при котором нуль-индикатор Зу отсчетной
системы дает нулевое показание. Затем в шпиндель станка устанавли¬
вают контрольную оправку 4 и измеряют расстояние от нее до уста¬
новочной поверхности базирующего элемента /„ равное у - d/2
(рис. 7.2, г). Далее перемещают стол в крайнее продольное положе¬
ние до нулевого показания нуль-индикатора Зх отсчетной системы
и измеряют расстояние от оправки до установочной поверхности
базирующего элемента 2, равное д: - dp. (рис. 7.2, д). Расстояния по
осям Ки ^определяют нуль отсчета системы ЧПУ. При введении в
огечетную систему ЧПУ смещения нуля отсчета по осям X и Y*
равного х и у, нулевая точка отсчета будет соответствовать началу
координат осей, совмещенных с установочными поверхностями
базирующих элементов / и 2 (рис. 7.2, е). При этом нуль отсчета
будет проходить через ось шпинделя* а начало отсчета координат
будет выбрано от базовых поверхностей заготовки. При установке
laixrroBCK с выверкой или базировании в координатный угол в
основном применяют чистые базовые поверхности, которые подго¬
тавливают на первых операциях на обычных универсальных станках.Схема базирования заготовок по трем плоскостям является наи¬
более простой и надежной. Недостатком этой схемы является не¬
возможность в ряде случаев обработки заготовки с пяти сторон с
одной установки. В этих случаях применяют схему базирования по
плоскости и двум отверстиям. Опорной базой является чисто обра¬
ботанная плоскость, отверстия которой обработаны с точностью
не ниже второго класса. Базовыми элементами приспособления
являются планки и штыри (цилиндрический и ромбический).При базировании заготовки по плоскости и двум отверстиям
неизбежно возникают погрешности базирования в результате не¬
точности выполнения технологических отверстий заготовки, из¬
готовления базирующих пальцев и необходимости наличия гаран¬
тированного диаметрального зазора в соединениях папьиы — от¬
верстия.Для обработки четырех или пяти поверхностей заготовки с од¬
ной установки заготовку закрепляют гайками или винтами с по¬
тайной головкой сверху через отверстия, имеющиеся в заготовке.
При отсутствии таких отверстий в заготовке со стороны опорной
установочной базовой поверхности выполняют технологические
резьбовые отверстия под крепежные винты, смонтированные в
приспособлении. Завинчивают и отвинчивают винты торцевым
ключом, устанавливаемым в расположенных с переднего торца
приспособления гнезда головок червячных валиков, червяки ко¬
торых входят в зацепление с шестернями крепежных винтов.7.3.	Установка приспособленийОсобенностью ориентации приспособлений при установке их
на станках с программным управлением является определение связи
установочных элементов приспособления, предназначенных для
базирования заготовки, с началом отсчета системы координат стан¬
ка. Следовательно, приспособления должны обеспечивать не толь¬
ко полное базирование заготовки, но и полную ориентацию при¬
способления (согласно правилу шести точек) относительно уста¬
новочных поверхностей станка.Поскольку станки с программным управлением в основном
применяют в мелкосерийном производстве, для сокращения вре¬
мени их простоя, связанного с подготовительно-заключительным
временем, необходимо предусматривать их быструю установку и
закрепление на столе станка. Для полной ориентации приспособ¬
лений на столах некоторых станков предусмотрены поперечные
пазы и отверстия.133
Для полной ориентации приспособлений на столах станков в
приспособлениях должны быть предусмотрены установочные эле¬
менты, соответствующие посадочным местам станков и обеспечи¬
вающие их точную ориентацию относительно стола станка. При
установке приспособлений на столах станков, имеющих только
продольные пазы, приспособления ориентируют по пазу станка
посредством цилиндрических или призматических шпонок. При
этом приспособление будет ориентировано не полностью, посколь¬
ку будет лишено лишь пяти степеней свободы. В этом случае инст¬
румент в исходную точку устанавливают по щупу и установу, за¬
крепленному на корпусе приспособления. Применение углового
установа (рис. 7.3, а) исключает предварительную ориентацию пр >
способления относительно координат станка. Такой способ орие г
тации приспособления усложняет его конструкцию и увеличиваем
подготовительно-заключительное время, затрачиваемое на ориен¬
тацию инструмента и установку плавающего нуля станка в систе¬
ме числового программного управления.При установке приспособлений на столах станков, имеющих
центральное отверстие и поперечный паз (рис, 7 3, б), в приспо¬
соблениях предусматривают два штыря или штырь и шпонку (при
фиксации приспособления по отверстию и пазу); три штыря или
три шпонки (при фиксации приспособлений ло продольному и
поперечному лазам). При установке приспособлений на столах стан¬
ков, имеющих пазы и ряд отверстий, приспособление ориентиру¬
ют либо по лазу станка посредством штырей или шпонок и шты¬
рю, устанавливаемому в отверстия станка, либо в координатный
угол по трем штырям, устанавливаемым в отверстии станка» дваРис. 7.3. Установка приспособлений на столе станка:л - по устанооу: 1 — у стонов; 2 — фреза; 3 — корпус приспособления; 4 — стол
станка; € — по отверстию и пазу: / — корпус приспособления; 2 — шпонка; 3 -
штырь; 4 — стол станка; х^, уущ ц — размеры установочных щупов134
из которых ориентируют приспособление по направляющей базо¬
вой поверхности, а один — по упорной.Для уменьшения износа пазов и быстрой установки приспособле¬
ний, ориентируемых по пазу стола станка, элементы для установ¬
ки приспособлений на станки целесообразно устанавливать и за¬
креплять не на корпусе приспособления, а на столе станка (рис. 7.4).
При применении круглых шнонок последние устанавливают вТ-об-
разном пазу станка (рис. 7.4, а), а в приспособлении устанавлива¬
ют каленую втулку, большая фаска которой облегчает быструю
установку приспособления на столе станка.При применении призматических шпонок последние устанав¬
ливают в пазу станка (рис. 7.4, б). В корпусе приспособления в этом
случае делают паз с большими фасками. Для быстрой установки
приспособлений на станке призматические шпонки иногда вы*
полняют с большими захолными фасками под углом IS9 (рис. 7.4, в).
Призматические шпонки также закрепляют в Т-образных лазахдРис. 7.4. Элементы для установки приспособлений на стале станка (д—d):/ — призматический сухарь; 2 — болт; 3 — полка корпуса; 4 — втулка; 5 — гайка
с накаткой; 6 — гайка135
станков (рис. 7.4, г). В этом случае корпус приспособления базир
ют по обработанным торцам плати ков в координатный угол.Для быстрой ориентации и закрепления приспособлений \
столах станков применяют установочно-зажимное устройсп
(рис. 7.4, д)л которое позволяет уменьшить износ пазов станка
сократить время на установку приспособлений. Устройство сост»
ит из стального каленого призматического сухаря Л устанавлиш»
емого в Т-образный паз стола станка. На нижней поверхности су¬
харя выполнен сквозной паз под головку байта, а вверху — скос
под углом 30*. Сухарь, в отверстии которого установлен болт 2%
устанавливается в пазу стола станка. Боковые шлифованные по¬
верхности сухаря выполнены соответственно пазу стола станка. В от¬
верстии полки 3 корпуса приспособления установлена цилиндри¬
ческая стальная каленая втулка 4 с двумя л исками: прямой — с
левой стороны и наклонной под углом 30* — с правой стороны.
В верхней части втулки нарезана резьба, на которую навинчена
гайка 5с накаткой. После установки приспособления на стол станка
вращением гайки 5 перемещают втулку 4 вниз. При этом наклон¬
ная поверхность втулки, взаимодействуя с наклонной поверхно¬
стью сухаря, перемещает втулку, а следовательно, и приспособле¬
ние до контакта левой лыски втулки с левой стороной паза стола
станка, ориентируя приспособление относительно паза стола станка.
Между торцом втулки и верхним торцом сухаря должен быть пред¬
усмотрен зазор А не менее 1,5 мм. Перед завинчиванием гайки 6
необходимо несколько ослабить гайку 5 для некоторого перемеще¬
ния втулки 4 в отверстии полки 3 корпуса приспособления. После
этого вручную затягивают гайку 6% в результате чего приспособле¬
ние окончательно фиксируют в пазу стола станка и закрепляют.При обработке заготовок корпусных деталей на станках с ЧПУ,
особенно на многооперационных станках, с одного установа заго¬
товки обрабатывают большое количество поверхностей, в резуль¬
тате чего время обработки резко увеличивается по сравнению с
традиционной обработкой на универсальных станках. При этом доля
времени на установку и закрепление заготовки в общем балансе
штучно-калькуляционного времени резко сокращается. В этом слу¬
чае заготовки чаще устанавливают на столах станков и закрепляют
болтами и гайками или прихватами с ручным зажимом.Для установки заготовок на требуемом расстоянии от стола стан¬
ка применяют наборы мерных подкладок. Для сокращения номен¬
клатуры подкладок и времени на подбор требуемой толщины це¬
лесообразно применять переналаживаемые регулируемые подкладки
и подставки (рис. 7.5). На наклонных поверхностях двух планок,
выполненных под углом 5е, нарезаны зубья (рис. 7.5, о). Высоту
подкладки регулируют перестановкой верхней планки 2 по зубьям
нижней /, используя линейную шкалу. При перемещении планки
на один зуб высота подкладки изменяется на 0,3 мм.136
jslLД^ГГГТПТГв]U I.S 3 45 * °	IПрофильна М ICfclШ/Ш/Ш Ш///////У/ШРис. 7.5. Переналаживаемые регулируемые подкладки и подставки:а — подкладки с зубчатыми поверхностями; 6 — подкладки с наклонными по¬
верхностями г /. 2 — планки; .? — рукоятка; 4, 5 — винты; 6 — гайка; 7 —
вкладыш; « — клиновая подкладка: / — винт; 2 — опора; J — основание; г —зубчатая подкладкаВ направляющей планки / типа «ласточкин хвост» (рис. 7.5, 6)
на винтах 4 шарнирно закреплена ганка б, а в направляющих план¬
ки 2 шарнирно закреплен вкладыш 7, в отверстии которого уста¬
новлен винт 5, При вращении рукоятки 3 с накаткой винт 5 ввин¬
чивается или вывинчивается из гайки 6, в результате чего верхняя
планка 2 перемещается относительно нижней планки А При этом
высота подкладки может увеличиваться до 7 мм. Перемещение верх¬
ней планки на 1 мм по шкале, выполненной на нижней планке,
соответствует изменению высоты подкладки на 0,1 мм. Риска на
верхней планке предназначена для отсчета перемещения по шкале.
Регулирование подкладки (рис. 7.5, в) по высоте осуществляется137
Рис. 7.6. Базирующие элементы, установленные на столе станкавращением винта /, перемещающего опору 2 по наклонным на¬
правляющим основания 3. Для регулирования высоты подкладки,
представленной на рис. 7.5, г, зубцы опоры передвигают по зуб¬
цам оснований и закрепляют винтами в требуемом положении.Для ориентации заготовок корпусных деталей на столах стан¬
ков сверлильно-расточной группы применяют две закаленные план¬
ки, установленные под углом 90* друг к другу и ориентирующие
заготовку как в угловом положении, так и относительно начала
координат станка. Обрабатываемые заготовки устанавливают на
раздвижных опорных планках. На рис, 7,6 представлены базирую¬
щие элементы (опорные и упорные планки)* установленные в
Т-образных лазах поворотного стола расточного станка с ЧПУ фир¬
мы Jigmastcr Gasdo (Япония). Поворотный стол станка имеет пять
Т-образных лазов и перпендикулярный к ним призматический паз.
На торцах стола имеются резьбовые отверстия для крепления упор¬
ных планок. Упоры установлены в Т-образных пазах стола станка
посредством выступов и закреплены болтами. На боковых сторонах
упоров и на упорных планках имеются резьбовые отверстия для
установки и закрепления сменных установочных планок.7.4.	Зажимные устройстваДля закрепления заготовок на столах станков применяют уни¬
версальные зажимные устройства.Зажимные устройства с ручным приводом применяются в ос¬
новном для закрепления заготовок корпусных деталей, время об¬
работки которых относительно велико, и, следовательно, время
на закрепление и раскрепление заготовок в общем балансе штуч-
но-калькуляционного времени невелико.На станках с программным управлением целесообразно приме¬
нять универсальные переналаживаемые зажимные устройства, обес¬
печивающие возможность закрепления деталей с большим диапа-138
юном размеров. Для вертикального закрепления заготовок на сто¬
лах станков с программным управлением применяют переналажи¬
ваемые зажимные устройства с ручным зажимом (рис. 77). На тор-
ис прихвата (рис. 7.7, а) выполнены зубцы, взаимодействующие с
зубцами подставки. Регулирование прихвата по высоте осуществ¬
ляется перестановкой зубцов прихвата относительно зубцов под¬
ставки. В прихвате 2 (рис. 7.7, б) выполнен сквозной паз, а наРис. 7.7. Зажимные устройства для вертикального закрепления заготовок:а — прихват со ступенчатой подставкой; б — прихват со сферической шайбой:
/ — опора; 2— прихват; 3 — гайка; 4 — шайба; 5 — прижим; 6 — болт; * — прихват
с кольцевой ступенчатой опорой: / — болт; 2 — гайка; 3 — прихват; 4 — опора;
г — прихват с поворотной ступенчатой опорой; / - прихват; 2 — фиксатор; 3 —
пружина; 4 — шариковый фиксатор; 5 — опора; б — колонна; 7 — пята; д —
зажимное устройство фирмы Kipp; * — набор зажимных устройств фирмы Lind:
/ — основание; 2 — резьбовая втулка; 3 — болт; 4 — прихват; 5 — опорная планка139
верхней поверхности — цилиндрические гнезда под сферическую
шайбу. Регулирование прихвата но высоте осуществляется его пе¬
рестановкой относительно болта б. При этом шайба ¥ устанавлива¬
ется в соответствующее гнездо прихвата. Регулирование прихва¬
та 3, представленного на рис. 7.7, в, осуществляется его переста¬
новкой по кольцевым канавкам опоры 4, контактирующим с ка¬
навками прихвата. Наличие сквозного продольного паза в прихва¬
те обеспечивает регулирование его вылета. Регулирование по вы¬
соте прихвата зажимного устройства, представленного на рис. 7.7, г,
осуществляется следующим образом. Опору поворачивают относи¬
тельно колонки, пока лыска не установится напротив фиксатора 2.
При этом паз фиксатора выходит из зацепления с выступом коль
цевого паза опоры. Положение опоры относительно колонки пр.
полностью выведенном подпружиненном фиксаторе 2 определ:*
ется шариковым фиксатором 4. В этом положении опоры прихвд.
свободно поднимают или опускают в требуемое положение, после
чего опору поворачивают примерно на 120' — до момента попада¬
ния шарикового фиксатора 4 в гнездо отверстия колонны 6. При
этом паз фиксатора 2 под действием пружины 3 входит в контакт с
выступом кольцевой канавки опоры.Переналадка ло высоте прихвата зажимного устройства, пред¬
ставленного на рис. 7.7, д, осуществляется ввинчиванием или вы¬
винчиванием зажимного болта из втулки корпуса, посредством
которой его устанавливают в Т-образном лазу стола станка. При
этом опора прихвата автоматически под действием пружины ус¬
танавливается в требуемое положение. Быстрая фиксация опоры
осуществляется гайкой с накаткой, затягивающей сухарь, зуб¬
цы которого взаимодействуют с зубцами, выполненными на кор¬
пусе.Три типоразмера универсальных переналаживаемых зажимных
устройств фирмы Lind (рис. 7.7, с), состоящих из унифицирован¬
ных элементов, предназначены для закрепления устанавливаемых
на столах станков заготовок высотой соответственно 10...75;
65 .180; 140...280 мм.Система сборно-разборных зажимных устройств (рис. 7.8). ком¬
понуемая из унифицированных элементов, состоит из стойки, при¬
хвата, опоры и зажимного болта. Стойку собирают из элементов 8,
представляющих собой ступенчатые цилиндрические штыри, на
шейке которых нарезана резьба, а на противоположном торне име¬
ется резьбовое отверстие. Стержень ввинчивается в шпонку, уста¬
навливаемую вТ-образном пазу станка. В резьбовое отверстие стер¬
жня ввинчивается либо зажимный болт 4, либо, при необходимо¬
сти увеличения высоты прихвата, один или последовательно не¬
сколько стержней. Опору компонуют из элементов /, на нижнем и
верхнем торцах которых имеется ло два отверстия под штифты 3,
а на одной из сторон выполнены зубцы, взаимодействующие с140
Рис. 7.8. Система сборпо-раэборных зажимных устройств:/ — элемент; 2 — винт; 3 — штифт; 4 - энжимный болт: 5 — прихват; 6 — винт;
7 — штырь; 8 — элемент; 9 — насадказубцами, выполненными на торцах прихватов J, соединяемых с
опорой винтом 2.На переднем конце прихвата выполнены зубцы, а также ци¬
линдрическое и перпендикулярное к нему резьбовое отверстие.
Длинные прихваты компонуют из нескольких прихватов 5. Для этого
в задний торец прихвата ввинчивается цилиндрический штырь 7
с канавкой треугольного профиля. При сборке нескольких прихва¬
тов штырь одного прихвата устанавливают в отверстие другого. Зуб¬
цы, имеющиеся на передней и задней стороне сопряженных при¬
хватов, взаимодействуют друг с другом при ввинчивании винта 6
одного из прихватов, который при этом воздействует на канавку
штыря. Насадку 9 применяют для небольшого увеличения длины
прихватов. Преимуществом такой системы является возможность
сборки зажимных устройств с большим диапазоном высоты и дли¬
ны прихватов из небольшого числа различных унифицированных
элементов.Быстроаедошшкямемые зажимные устройства. Для сокраще¬
ния простоев станков, связанных с затратами подготовительно-
заключительного времени при переналадке зажимных устройств,
необходимо'предусматривать возможность их быстрой переналад¬
ки. Конструктивные исполнения быстросъемных гаек, обеспечи¬
вающих быструю переналадку зажимных элементов, представлены
на рис. 7.9. На рис. 7.9, а приведена конструкция быстродействую¬
щей гайки, выполненная по типу пушечного замка. На болте сде¬
ланы фасонные лыски, а в гайке — фасонное отверстие. Резьба на
болте и гайке выполнена лишь на двух противоположных секторах.
При положении гайки относительно болта, показанном на рисун¬
ке, гайку легко установить на болт и снять с него. При повороте
резьба гайки входит в зацепление с резьбой болта.Рис. 7.9. Конструкции быстросменных гаек:а — быстродействующая гайка; 6 ~ быстросьемная гайка; в — быстросъемная
разрезная гайка; / - гайка; 2 - кольцо; 3 — плоская пружина; г — быстродей¬
ствующая гайка: / — болт со срезанной резьбой; 2 — гайка; 3 — лыска; 4 — паз;
д — быстросъемная разрезная гайка: / — полугайка; 2 — штырь; 3 — пружина142
На рис. 7.9, б представлена быстросъемная гайка, в которой под
углом 10... 15* просверлено отверстие диаметром на 0,5 мм боль¬
ше, чем наружный диаметр болта. Оси резьбового и наклонного
отверстий пересекаются в середине гайки. Прн установке гайку на¬
клоняют на угол 15* и надевают на болт, после чего наклоняют в
положение, параллельное оси гайки, и доворачивают се на 1 — 1,5
оборота. Для быстрого съема гайку отвинчивают на I —1,5 оборо¬
та, после чего, наклоняя на угол 15й, снимают с болта.На рис. 7,9, е представлена быстросъемная разрезная гайка 7,
на наружную поверхность которой надето кольцо 2. Верхние торны
полутаек соединены плоской пружиной J, Для съема гайки ослаб¬
ляют резьбу и кольцо перемещают вверх. При этом пружина раз¬
двигает пол у гайки, обеспечивая быстрый съем гайки с болта. При
завинчивании гайку сначала устанавливают на болт, после чего
сдвигают вниз кольцо, стягивающее полугайки, затем гайку за¬
винчивают, На рис. 7.9, г представлена быстродействующая гай¬
ка 2, взаимодействующая с болтом /со срезанной резьбой. На про¬
тивоположных сторонах винта выполнены лыски 3. В гайке соот¬
ветственно сделан паз 4. При быстрой установке и съеме гайку
поворачивают в положение, при котором ее паз соответствует
лыскам винта.На рис. 7.9, д представлена быстросъемная разрезная гайка, со¬
стоящая из двух полугаек 7, в отверстии каждой из которых за¬
креплены штыри 2. Пружины 3, опирающиеся на бурты штырей 2,
стягивают полугайки. Для быстрого съема гайки достаточно двумя
пальцами нажать на штыри, в результате чего полугайки разводят¬
ся и гайка легко перемещается относительно болта для установки
в требуемое положение.Универсальное быстропереналаживаемое зажимное устройство
(рис. 7.10, а) предназначено для закрепления заготовок, установ¬
ленных на столе станка. При ввинчивании зажимного винта б в
прихват Асферический конец винта, упираясь в выступ кронштей¬
на 2, поворачивает прихват 3 относительно оси 4, закрепляя обра¬
батываемую деталь на столе станка. Для получения больших уси¬
лий зажима в прихват ввинчивают гидроцилиндр 11 (рис, 7.10, 0),
корпус которого при поступлении масла в гидроцилиндр от ис¬
точника давления перемещается вверх относительно поршня /2
При этом шток 13 поршня упирается в выступ кронштейна 2 (см.
рис. 7.10, а), а прихват 3 поворачивается относительно оси < зак¬
репляя обрабатываемую деталь.Быстрая переналадка прихвата зажимного устройства по высо¬
те осуществляется следующим образом. Вильчатый рычаг 7 пово¬
рачивают относительно винта 0, после чет кронштейн 2 с при¬
хватом 3 отодвигают вправо до вывода выступов пазов кронштей¬
на из зацепления с впадинами пазов трапециедальных стоек / и 5,
ввинченных в основание 10. Затем кронштейн с прихватом уста-143
Рис, 7,10. Универсальное быстропереналаживаемое зажимное устройство:а — ижимнос устройство; б — гидрой ил индр* ввинчиваемый вместо зажима 6: /,
Л — трзн1сцисла.1ьные стойки: 2 — кронштейн; 3 — прихват; 4 — ось прихвата;
6 — зажимный винт; 7 — вильчатый рычаг; 8 — подпружиненный шарик; 9 —
винт; Ю — основание; // — гидроцилиндр: 12 — поршень; 13 — шток поршняна вливают в требуемое по высоте положение и вводят выступы
пазов кронштейна в соответствующие впадины пазов трапецие-
дальных стоек / и 5. Для предотвращения сдвига кронштейна отно¬
сительно стоек вильчатый рычаг поворачивают в исходное поло¬
жение, фиксируемое подпружиненным шариком 8. Основание за¬
жимного устройства закрепляют на столе станка винтами посред¬
ством сухарей, устанавливаемых в Т-образном пазу стола станка.Механизированные зажимные устройства» Наибольшая часть вспо¬
могательного времени при обработке деталей на станках с про¬
граммным управлением затрачивается на закрепление и раскреп¬
ление обрабатываемых заготовок, поскольку на однооперацион¬
ных станках с ЧПУ заготовки на столе станка или в стационарных
приспособлениях меняют при остановке станка. При этом лшя
вспомогательного времени, затрачиваемого на смену заготовок, в
общем балансе штучно-калькуляционного времени будет значи¬
тельной, особенно при коротких циклах обработки. Следователь¬
но, сокращение доли этого вспомогательного времени значитель¬
но повышает эффективность использования однооперационных
станков с ЧПУ.Эффективным средством сокращения вспомогательного време¬
ни, затрачиваемого на закрепление и раскрепление заготовки,
является использование быстродействующих механизированных
приводов, В качестве механизированных приводов зажимных уст¬144
ройств однооперационных станков применяют пневматические и
1идраапическне приводы.Быстропереналажкыемые гидравлические зажимные устройства.
Гидроцилиндр 2 универсального быстроперемалаживаемого зажим¬
ного устройства (рис. 7.11) закреплен в Т-образном пазу станка
или накладной плиты с помощью пазового вкладыша / и пазового
зацепа. При нагнетании масла в поршневую полость гидроцилинд¬
ра 2 поршень 3 со штоком 4 перемешается вверх, поворачивая
посредством шпильки гайки 5 и сферической шайбы 6 прихват 7
относительно гайки 8, в результате чего происходит закрепление
обрабатываемой заготовки 9. Быстрая переналадка зажимного уст¬
ройства обеспечивается конструкцией быстросьемной разрезной
гайки.В каждой из полугаек с противоположных сторон закреплены
ступенчатые плунжеры //. Пружины 10, расположенные в расточ¬
ках полугаек, упираются в буртики плунжеров II. Быстрый съем и
установка гайки осуществляются нажатием двумя пальцами наРис. 7.11. Быстропере налаживаемое гидравлическое зажимное устройство:/ — пазовый вкладыш; 2 — гидроиилмидр; 3 — поршень; 4 — шток; S — гайка;
Ь — сферическая шайба; 7 — прихват; S — гайка; 9 — заготовка; 10 — пружина;// — плунжер145
выступающие концы плунжеров //, в результате чего полугайки
раздвигаются и гайка может быть легко снята или установлена па
шпильку.Усилие на штоке поршня при давлении масла 4,9 • 10* Н/м2
(50кгс/см) составляет 42434 Н (4330 кгс). Изменением плеч ры¬
чага возможно регулировать усилие зажима. Скосы, выполненные
на отодвигаемых прихватах, не допускают их установку в такое
положение, при котором усилие, передаваемое шпилькам, пре¬
вышает допустимое.Приспособления к стадием фрезер!Ю-с»ерл1иьнсьрясточной груп¬
пы. На станках с программным управлением фрезерно-сверлиль-
но-расточной группы и на многооперационных станках широкое
применение находят универсальные переналаживаемые трехкулач¬
ковые патроны, угольники, делительные столы, стойки, тиски и
прочее, что поставляют в комплекте со станками с ЧПУ. Замена
специальных приспособлений универсальными переналаживаемы¬
ми, по данным зарубежных фирм, позволяет сократить их сто¬
имость на 75...80%.При обработке на одноцелевых станках с ЧПУ небольших партий
заготовок для сокращения подготовительно-заключительного вре¬
мени, оказывающего в этом случае существенное влияние на штуч-А-А
1-rrmrrrrwРис. 7.12. Быстропсренапажнвасмые тиски:/ — штифт; 2 — подвижная губка; 3 — пружина; 4. 8 — опоры; 5 — срезанная
гайка; 6 — винт; 7 — плита; 9 — рукоятка; 10 — р>ейкн146
f//10	9Рис. 7ЛЗ. Быстро пере налаживаемые пневматические тиски:1	— основание; 2 — поворотный корпус; 3 — рычаг: 4 — полвижиая губка; 5 —
неподвижная губка; 6 — планка: 7„ 8 — рукоятки; 9 — пневмоцшмндр; 10 —шток; II — поршеньно-калькуляционное время, применяют быстропереналаживаемые
тиски (рис, 7Л2). Специальная срезанная гайка 5 тисков имеет на
двух противоположных гранях зубцы, зацепляющиеся зубиами двух
реек 10, закрепленных в лазах плиты 7 Винт 6 установлен в под¬
вижной губке 2 тисков на двух опорах 4 к 8. Винт 6 фиксируется в
опоре 8 штифтом /. Тиски переналаживают в требуемое положе¬
ние перемещением подвижной губки 2Ч после чего при вращении
рукоятки винта пружина 3 поворачивает гайку в положение, при
котором зубиы на ее гранях входят в зацепление с зубцами реек.
Заготовку закрепляют рукояткой 9 винта при повороте его при¬
мерно на один оборот. Сгон гайки в крайнее положение осуществ¬
ляется вращением рукоятки.Быстропереналажнваемые пневматические тиски (рис. 7.13)
имеют основание / и поворотный корпус 2 с встроенным пневмо¬
цилиндром 9: При повороте рукоятки 8 распределительного крана
в положение зажима сжатый воздух поступает в штоковую полость
пневмоцилиндра, в результате чего поршень 11 со штоком /допус¬
кается вниз, поворачивая по часовой стрелке рычаг J, который
перемещает подвижную губку 4 вправо, прижимая обрабатывае¬
мую заготовку к неподвижной губке 5 с силой 49000 Н (5000 кге)
при давлении воздуха 4,9... 10 Н/м2 (5 ктс/см2), Ход зажимной губ¬
ки — 20 мм. Быстрая переналадка подвижной губки осуществляет¬
ся поворотом последней рукояткой 7 против часовой стрелки, при
этом выступ планки 6 выходит из паза корпуса тисков. После этого
губку перемещают в требуемое положение до тех пор, пока выступ
планки 6 не войдет в соответствующий паз корпуса.147
7.5.	Кодирование инструментаПри кодировании инструментов многооперационных станков с
автоматической сменой инструмента для автоматического выбора
их из магазина инструменты не связываются с каким-либо опреде¬
ленным местом я магазине. При этом допускается любая последова¬
тельность загрузки магазина инструментом. Для смены инструмента
магазин поворачивается во время работы станка только один раз в
положение, при котором инструмент, необходимый для следующе¬
го перехода, будет находиться в позиции смены инструмента, по¬
скольку отработавший инструмент возвращается устройством для
автоматической смены инструмента в это же гнездо магазина.При кодировании инструмента на оправку устанавливают в
определенной последовательности набор колец разного диаметра
(рис, 7.14, а). При повороте магазина оправка, проходя мимо ко-аРис. 7. [4. Примеры кодирования инструмента:а — с помощью набора колец разного диаметра: 6 — с помощью кодирующей
втулки: / — штырь; 2 — колирующая втулка; 3 — хвостовикт
печного выключателя-датчика, замыкает кольцами его контакты.
При совладении кода оправки, т.е. комбинации колец с кодом
программы, магазин останавливается. При этом гнездо магазина с
требуемым инструментом будет находиться в позиции смены ин¬
струмента. Поиск инструмента при вращении магазина осуществ¬
ляется в период работы станка.Количество колец должно соответствовать количеству позиций
конечных выключателей. Фирма Kearney and Traker (США) на
многооперационных станках с автоматической сменой инструмента
для кодирования инструментов применяет набор из 15 колец, обес¬
печивающих кодирование 32767 инструментов без повторения кода.
При этом все инструменты, применяемые ка станках, имеют свой
код. Фирма Milwanke-Matic (США) применяет систему кодирова¬
ния инструмента также из 15 колец, обеспечивающую кодирова¬
ние 32 767 инструментов. В системе применены три группы, каж¬
дая из которых состоит из пяти колец.При кодировании гнезд магазина на оправках клеймят номер,
соответственно которому оправка вставляется в соответствующее
гнездо магазина. Некоторые фирмы на многооперационном станке
для выбора инструмента из магазина применяют бесконтактный
метод считывания кош. Кодирующая втулка 2установлена на шты¬
ре /, ввинчиваемом в хвостовик 3 переходной втулки (рис. 7.14, б).В системе Ftash-changc быстросменных инструментов (рис. 7.15, а)
закрепление и раскрепление конусного хвостовика 2 инструмента
в державке / осуществляется эксцентриком 3. Для быстрого за¬
крепления инструмента рукоятку 4 поворачивают вниз. При этом
цилиндрический эксцентрик 3 входит в цилиндрический паз, вы¬
полненный в хвостовике 2 инструмента, закрепляя хвостовик ин¬
струмента в конусном гнезде державки и одновременно затягивая
хвостовик в осевом направлении. При повороте рукоятки 4 вверхРаскрепление Закреплениеа	бРис. 7.IS. Системы быстросменных инструментов:а — система Flash-change: / — державка; 2 — конусный хвостовик; 3 — эксцент¬
рик; 4 — рукоятка; 6 — система Roto-change Tooling: I — гнездо державки; 2 —
втулка; 3 — круглое кольцо; 4 — пружина; 5, 6 — шарики; 7, 9 — кольца; 8 —переходная втулка149
эксцентрик поворачивается в такое положение, при котором его
лыска обеспечивает свободное удаление хвостовика отработавше¬
го инструмента из гнезда державки и установку очередного инст¬
румента. Такую простую и надежную систему быстрого закрепле¬
ния и раскрепления инструмента, обеспечивающую высокую точ¬
ность установки инструмента, широко применяют многие фир¬
мы, например Devlieg, Universal (США) и др.Новая система Roto-change Tooling обеспечивает быструю смену
инструментов с коническим хвостовиком, устанавливаемых в спе¬
циальных переходных патронах без выключения вращения шпинде¬
ля станка. Корпус переходного патрона (рис. 7.13, 6) с конусным
хвостовиком и конусным гнездом имеет два ряда радиальных отвер¬
стий, в которых установлены шесть шариков 5 и два шарика 6. На
наружной поверхности державки установлена подпружиненная втул-
ка 2 с внутренней конусной поверхностью. После установки пере¬
ходной втулки 8 с кольцом 7 в гнездо державки / под действием
усилия пружин < упирающихся в кольцо Я фиксируемое круглым
кольцом 3, втулка 2 перемещается вправо, воздействуя своими ко¬
нусной и цилиндрической поверхностями на шарики 5 и 6. Послед¬
ние, перемещаясь в радиальном направлении в отверстиях держав¬
ки /, попадают соответственно в кольцевой паз и шесть лунок,
выполненных на конусной поверхности переходной втулки.Шарики 6 удерживают переходную втулку в осевом направле¬
нии, а шарики 5 предназначены для передачи вращающего момента.
Быстрая смена переходных втулок осуществляется перемещением
втулки 2 влево. При этом хвостовик переходной втулки легко выни¬
мается из гнезда державки, поскольку при осевом перемещении
хвостовика шарики будут выжиматься в радиальном направлении
конусной поверхностью переходного хвостовика (как показано на
верхней части рисунка). Время, затрачиваемое на смену инструмен¬
та, составляет 2 с. Такую систему быстрой смены инструмента при¬
меняют фирмы Nikon (Япония), Universal (США) и др.Контрольные вопросыL Каково назначение установки и закрепления заготовок на станках?2.	Каким образом ориентируются и базируются заготовки на станках?3.	Как устанавливаются и базируются на станках приспособления?4.	Какие установочные элементы применяются для установки деталей?
Как можно регулировать установку?5.	Для чего предназначены и как работают универсальные зажимные
устройства?6.	Какими способами можно переналаживать зажимные устройства?7.	В чем состоит достоинство быстропере налаживаемых гидравлических
зажимных устройств?8.	Как и для чего производится кодирование инструмента?9.	Какие существуют устройства для автоматической смены инструмента?
ГЛАВА 8АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ8.1.	Технологические основы металлообработки
резаниемМеталлорежущие станки предназначены для обработки метал¬
ла путем снятия стружки и обеспечивают изготовление деталей
требуемой формы с заданными точностью размеров и шерохова¬
тостью поверхности. Обработка может производиться при помощи
одного или нескольких инструментов.В зависимости от способа обработки существуют станки следу¬
ющих основных групп: токарные, сверлильные, шлифовальные,
фрезерные, строгальные.По степени универсальности и в зависимости от характера про¬
изводственного процесса различают станки универсальные, спе¬
циализированные и специальные. Универсальные станки предназ¬
начены для обработки деталей широкой номенклатуры и могут
выполнять ряд операций. Специализированные станки служат для
обработки деталей, сходных по конфигурации, но имеющих раз¬
личные размеры. Специальные станки предназначены для обра¬
ботки деталей одного типоразмера.Выпускаются также многооперационные станки (обрабатыва¬
ющие центры). Они обеспечивают выполнение большой номенк¬
латуры технологических операций без перебазирования изделий
(изменения установочного положения), а также автоматическую
смену инструмента. На многооперационных станках могут осуще¬
ствляться почти все процессы обработки резанием. При одном за¬
креплении сложных корпусных деталей производится обработка
всех ее поверхностей, кроме базовой, по которой она закреплена.Появились также производственные системы, называемые гиб¬
кими автоматизированными производствами. Гибкое автоматизи¬
рованное производство — это группы металлорежущих станков,
оснащенных общей системой управления и транспортирования и
обеспечивающих технологический цикл серийного выпуска дета¬
лей, их контроль и складирование. Современное гибкое автомати¬
зированное производство представляет собой многономенклатур¬
ную автоматическую линию, укомплектованную станками с ЧПУ
и управляемую от ЭВМ.151
Для придания детали требуемой формы и размеров в стан к,
производят перемещение режущей кромки инструмента othoci
тсльно заготовки, Такое перемещение может быть разделено на глаь
ное движение, благодаря которому происходит резание металла,
и на движение подачи, обеспечивающее перемещение инструмен¬
та относительно детали. Для наладочных операций, подвода и от¬
вода инструментов, установки и закрепления заготовки станки
имеют вспомогательные движения, которые не участвуют в про¬
цессе резания и формообразования.8.2.	Автоматизация подачи и закрепления
заготовок и инструментовПодача деталей на станки и закрепление их для выполнения
обработки, а также закрепление и смена инструмента представля¬
ют собой важные составные части процессов, выполняемых в ме¬
ханических цехах. Автоматизация этих работ не только значитель¬
но облегчает труд рабочих, но обеспечивает также повышение
производительности труда, так как сокращает затраты времени на
их выполнение.По назначению и типу конструкции все механизмы, предназ¬
наченные для решения указанных задач, могут быть разделены на
группы согласно схеме, представленной на рис. 8.1.Механизмы для подачи заготовок на станки могут быть разделены
на три вида. К первому виду относятся индивидуальные подъем¬
ные механизмы, которыми оснащаются отдельные станки. Эти
подъемные механизмы могут иметь электрический, пневматический
или гидравлический привод и выполняются в виде поворотных
консольных кранов, индивидуальных подъемных платформ, спе¬
циальных подъемников с призмами, устанавливаемых между на¬
правляющими внутри станины токарных и других станков, и т.п.К устройствам для перемещения заготовок и полуфабрикатов и
установки их на станок относятся также «механические руки». Они
применяются как для отдельных станков, так и для автоматичес¬
ких линий, состоящих из металлообрабатывающих станков и прес¬
сов для холодной штамповки.В крупносерийном и массовом производстве, когда условия работы
каждого станка постоянны или изменяются редко и закономерно,
большим распространением пользуются механизмы других типов.Конструкции некоторых станков (револьверных, токарно-ре¬
вольверных автоматов, автоматов продольного точения и др ) по¬
зволяют изготавливать детали из прямых или свернутых в мотки
(бухты) прутков. Подача прутковых заготовок осуществляется пе¬
риодическим перемещением прутка вдоль оси полого шпинделя
станка. Готовая деталь, изготовленная из консольно-выступающей152
Механизмы
для помчи за¬
готовок на станкиИндивидуальныеподъемныемеханизмыМеханизмы
для ползчи прутко¬
вых (непрерывных)
заготовокАвтоматические
за грузоч но-разгру¬
зочные устройства
для штучных
заготовокМеханизмы для подачи
и укрепления заготовок
и инструментовМеханизмы
для закрепления
и ориентации
заготовок на станкахМеханизмы
для закреп¬
ления
заготовокМеханизмы
для ориен¬
тации
заготовокДля токар¬
ных станковПоворотныеделительныеустройстваДля других
станковМеханизмы
для установки
и закрепления
инструментовМеханизмы
для зажима
инструментаПоворотныеревольверныеголовкиРис. 8.1 Классификации механизмов для подачи и закрепления заготовоки инструментачасти прутка, в конце обработки отрезается и падает; после этого
зажимное устройство разжимается и пруток подастся вдоль своей
оси на необходимую величину.Эти механизмы сравнительно просты по своему устройству. За¬
хват подаваемого прутка осуществляется пружинной цангой или кли¬
новым устройством, ограничение длины перемещения обычно вы-
гшлняется упорами, а привод перемещения подающего механизма
может осуществляться кулачковыми или поршневыми устройствами*
Значительно разнообразнее и сложнее конструкции механиз¬
мов другого типа — автоматических загрузочно-разгрузочных уст¬
ройств для штучных заготовок. Подобные устройства широко при¬
меняются на разных станках. В состав автоматического загрузочно-
разгрузочного устройства для штучных заготовок могут входить
механизмы, выполняющие специфические функции:« накопители для хранения запаса заготовок и ориентации их
перед выдачей;153
•	механизмы поштучной выдачи (отделители, отсекатели), пред¬
назначенные для выдачи из накопителя заготовок по одной или
иному требуемому количеству;•	автооператоры или питатели (загружатели, разгружатели) для
переноса заготовки от механизма поштучной выдачи к зажимному
устройству станка или для снятия готовой детали из рабочей зоны
станка и передачи ее на лоток или в тару.8.3.	Механизация установочных и размерных
перемещений рабочих органов станковЗначительная доля времени, расходуемого на обработку дета¬
лей, затрачивается на перемещение рабочих органов станков в по¬
ложения, которые они должны иметь при переходе к выполнению
следующего прохода. Различают две группы перемещений: устано¬
вочные, или холостые, и размерные (рис. 8.2). К первой группе
относятся перемещения рабочих органов на более или менее зна¬
чительные расстояния, что не требует высокой точности исполне¬
ния. Целесообразность механизации установочных перемещений
опреде:1яется необходимостью сокращения затрат времени и фи¬
зических усилий. Ко второй группе относятся перемещения рабо¬
чих органов на небольшие расстояния при относительно высокой
точности установки рабочего органа.В механизмах для осуществления установочных перемещений
рабочих органов станков используются различные типы приводов:
электромеханический, пневматический, гидравлический и др. Эти
устройства в современных станках часто встраиваются в конструк¬
ции самих станков и представляют их неотъемлемую часть. Станки
старого выпуска оснащаются такими механизмами в процессе их
модернизации.На токарных станках средних и крупных размеров устройствами
для механизации установочных перемещений снабжаются не только
суппорты, но и задние бабки, а на особо крупных станках — пи-
ноли задних бабок. На фрезерных станках подобные устройства
используются для механизации установочных перемещений сто¬
ла, а на сверлильных — для механизации перемещений траверсы
или головки радиально-сверлильного станка и т.д.Рабочие органы станков, совершающие только установочные
перемещения и остающиеся неподвижными в процессе обработки
деталей, следует по окончании выполнения перемещения закреп¬
лять на базовых деталях станков с помощью специальных зажим¬
ных устройств. Только при условии надежного зажима деталей ста¬
нок в целом приобретет жесткость, достаточную для производи¬
тельных работ при современных режимах резания. В ряде станков
подобные зажимные устройства имеют ручной привод. В этом слу-154
Рис. 8.2, Классификация механизмов для установочных и размерных пе¬
ремещений рабочих органов станковчае для осуществления требуемого зажима рабочему требуется за¬
тратить много сил и времени, поэтому механизация зажимных ус¬
тройств целесообразна и эффективна. Для зажимных механизмов
можно использовать любой вид привода. С целью повышения без¬
опасности работы зажимные механизмы конструируют таким об¬
разом, что зажим осуществляется постоянно действующими силь¬
ными пружинами, а разжим — пневматическим, гидравлическим
или иным приводом. По характеру управления работой зажимных
механизмов различаются механизмы, сблокированные с механиз¬
мами привада установочных перемещений.J55
8.4.	Автоматизация токарных работВ условиях мелкосерийного производства и единичных типов
производства наибольшее применение в металлообработке полу¬
чили универсальные токарные станки. По данным Эксперимен¬
тального научно-исследовательского института металлорежущих
станков (ЭНИМС), из общего парка универсальных станков 28 %
составляют токарные. Производительность токарных станков срав¬
нительно невелика. Это объясняется непроизводительными затра¬
тами на частые перестройки, а также наличием большого числа
немеханизированных рабочих приемов.Как известно, время, необходимое для выполнения операции,
определяется штучным временем Т^.В состав штучного времени входят:•	основное время Г0, в течение которого происходит резание,
т,с. изменение формы и размеров детали; на токарном станке оно
может быть машинным, машин но-ручкым (при ручной подаче) и
ручным;•	вспомогательное время 7^, затрачиваемое на установку и сня¬
тие детали, смену инструмента, требующуюся для обработки каж¬
дой детали, управление станком и измерение (контроль) обрабо¬
танной делали;■ время технического обслуживания рабочего места 7то, затра¬
чиваемое на замену затупившегося инструмента, подналадку станка,
сбор стружки;•	время организационного обслуживания рабочего места Гсми
затрачиваемое на раскладку и уборку инструмента, смазку и убор¬
ку станка.Кроме того, на запускаемую в производство партию деталей
нормируется подготовительно-заключительное время Т1Г_„ необ¬
ходимое для изучения чертежа детали и технологической карты,
получения и сдачи инструмента и наладки станка для новой опе¬
рации.По результатам обследования ЭНИМС ряда заводов с единич¬
ным и мелкосерийным типами производства, общий фонд време¬
ни работы для универсальных токарно-винторезных станков рас¬пределяется следующим образом, %:Основное время			26Вспомогательное время			24Подготовительно-заключительное время					16Время технического обслуживания рабочего места	5Время, затрачиваемое на организаиионно-техническнемероприятия													29Итого.			 !00156
Внедрение скоростного резания, основанного на широком ис¬
пользовании твердосплавного инструмента, позволило уменьшить
штраты времени на резание; оно составляет только около 1/4 все¬
го фонда времени станка. Основные резервы повышения произво¬
дительности труда, как видно из приведенных данных, заключа¬
ются теперь не столько в дальнейшем повышении скорости реза¬
ния, что в условиях отсутствия автоматики управления вызывает
увеличение напряженности и утомляемости рабочего, сколько в
улучшении организации труда.Рассмотрим некоторые примеры механизации и автоматизации
различных работ, способствующие повышению производительно¬
сти труда при токарной обработке. Автоматизация загрузки (пита¬
ния) токарных станков облегчает работу токаря, одновременно
сокращая время на установку и закрепление деталей. Применяе¬
мые загрузочные устройства зависят от геометрической формы,
размеров и массы заготовок. Например, для изготовления деталей
из прутка можно пропустить его через полый шпиндель станка,
применив устройство автоматической подачи прутка в зону обра¬
ботки. Как упоминалось ранее, большое распространение получи¬
ли устройства для штучных заготовок. При изготовлении деталей
крупными партиями для подачи заготовок на линию центров то¬
карных станков из логка накопителя может быть использован ав~
гооператор (питатель).Механизация работы на токарных станках широко применяется
при закреплении заготовок с использованием механических, пнев¬
матических, гидравлических и других приводов.8.5.	Автоматизация фрезерных
и зубофрезерных работОсновные направления автоматизации фрезерных робот. Фрезе¬
рование — один из основных видов механической обработки. Ав¬
томатизация установочных перемещений при фрезеровании умень¬
шает или полностью сокращает ручной труд, связанный с загруз¬
кой, установкой, зажимом заготовок, освобождением и снятием
обработанных деталей.Автоматизация цикла обработки на фрезерных станках ускоря¬
ет выполнение технологического процесса, повышает точность
обработки деталей.Автоматизация обработки фасонных поверхностей осуществля¬
ется с помощью копировальных устройств со следящим приво¬
дом.Применение станков с цифровой системой программного уп¬
равления дает возможность быстро переналаживать станок при
переходе от обработки одного вида деталей к обработке другого157
вида деталей. При этом детали обрабатываются с заданной точно¬
стью без непосредственного вмешательства рабочею.Автоматизация цикла обработки на фрезерном станке в сочен
нии с оснащением его устройствами для автоматической загр\
ки, зажима и съема обработанных деталей превращают фрезерш;
станок в полный автомат.Уровень и характер автоматизации фрезерных станков зависят
от типа производства и особенностей эксплуатации станков в ус¬
ловиях различного типа производства.В единичном и мелкосерийном производствах разнообразие из¬
готавливаемых на одном станке деталей велико, поэтому унивег
сальные станки должны оснащаться устройствами для быстр!
холостых перемещений стола с целью подвода и отвода заготовь
к фрезе* а также универсальными быстродействующими зажим
ными приспособлениями применительно к условиям групповой
обработки.При крупносерийном и массовом производстве широкое рас¬
пространение получили не только фрезерные полуавтоматы, но и
полные автоматы, в которых все движения рабочего цикла авто¬
матизированы и дополнительно установлено устройство для авто¬
матической загрузки, закрепления и съема обработанных деталей.На современных фрезерных станках стол станка может осуще¬
ствлять рабочие и холостые быстрые перемещения в трех направ¬
лениях; его тоже можно настраивать на автоматическое движение
по замкнутому маятниковому или скачкообразному циклам. Для
згой цели в боковых лазах стола в определенной последовательно*
сти устанавливаются упоры и кулачки, которые управляют пере¬
мещениями стола в соответствии с расположением обрабатывае¬
мых поверхностей деталей.Дальнейшей ступенью повышения степени автоматизации фре¬
зерных станков является оснащение их копировальными устрой¬
ствами. Автоматическое управление движениями стола копироваль¬
но-фрезерного станка производится следящей системой, которая
обеспечивает движение режущего инструмента по траектории,
соответствующей траектории движения щупа ло отношению к
копиру или шаблону. Копировально-фрезерные станки предназна¬
чены для обработки штампов, пресс-форм и других деталей, име¬
ющих сложную форму.Автоматизация циклов обработки на фрезерных станках. При¬
менение устройств, автоматизирующих процесс обработки на фре¬
зерных станках, приводит к значительному сокращению вспомо¬
гательного времени и способствует внедрению скоростных режи¬
мов фрезерования.Автоматический цикл представляет собой сочетание в необхо¬
димой последовательности различных движений рабочих органов
станка для выполнения требуемой операции механической обра-158
богки* Различные автоматические циклы составляются из комби¬
наций следующих типов движений: быстрый ход стола вперед или
назад и рабочая подача стола в одну или другую сторону.Заготовки устанавливаются по обе стороны стола, и каждая из
них обрабатывается своей фрезой с разными направлениями зубь¬
ев и разными направлениями резания. Переставные кулачки обес¬
печивают необходимую последовательность движений и длину хода
стола при маятниковом цикле, а также изменение в требуемые
моменты времени направления вращения шпинделя станка.8.6.	Автоматизация шлифовальных работС развитием машиностроения увеличивается объем работ, вы¬
полняемых на станках с применением абразивного инструмента.
Это объясняется повышением технических требований к маши¬
нам, в том числе к точности выполнения размеров и формы дета¬
лей, к шероховатости поверхности.Процесс обработки на шлифовальных станках состоит из сле-
лующих элементов: установка и закрепление заготовки, пуск станка,
правка шлифовального круга, подвод круга к изделию, собствен¬
но процесс шлифования, отвод круга, остановка станка, конт¬
роль обрабатываемой детали, снятие готовой детали.Основными направлениями механизации и автоматизации шли¬
фовальных работ являются:•	применение механизмов, облегчающих труд шлифовщика при
установке тяжелых деталей и шлифовальных кругов;•	механизация балансировки шлифовальных кругов; ‘•	применение быстродействующих приспособлений для уста¬
новки и закрепления деталей на станках;•	механизация и автоматизация управления рабочими органами
станка;•	автоматизация загрузки деталей и их удаления по достижении
необходимых размеров;- автоматизация правки шлифовального круга через определен¬
ные промежутки времени;•	автоматизация компенсации износа круга при изменении его
размера вследствие выкрашивания режущих зерен и правки;•	применение приборов активного контроля для измерения де¬
талей и подналадки станка.Степень механизации и автоматизации зависит от типа произ¬
водства. В мелкосерийном и серийном производстве применение
автоматизированного оборудования затруднено вследствие слож¬
ности его переналадки. В этих условиях для шлифовальных работ
используют главным образом универсальные и полуавтоматичес¬
кие быстропереналаживаемые станки. В массовом производстве159
широко применяются высокопроизводительное автоматизирован¬
ное шлифовальное оборудование, загрузочные и транспортные
средства.Механизация и автоматизация шлифовальных работ достига¬
ются применением механических, гидравлических, пневматичес¬
ких и электрических устройств, механизмов и приборов.Механизация и автоматизация установки и закрепления деталей
на станках. Для сокращения времени на установку и снятие дета¬
лей на круглошлифовальных станках применяют механизм быст¬
рого отвода линоли задней бабки с гидравлическим или пневма¬
тическим приводом, а также быстродействующие поводковые ус¬
тройства. К этим устройствам относятся самозажимные хомутики
и поводковые патроны с радиально расположенными подпруг*'
ненными зажимными кулачками вместо хомутиков. Одним из г
ложительных качеств такого патрона является автоматическое
тал кивание детали из патрона после отвода заднего центра с одно¬
временной установкой кулачков в исходное положение.В крупносерийном и массовом производстве шлифовальные стан¬
ки превращаются в автоматы при оснащении их автоматическими
загрузочными устройствами. Примером могут служить бесцентроп<
шлифовальные станки с магазином или бункерной загрузкой. Загр
зочные устройства несложны и легко встраиваются в систему станьСхема работы загрузочного устройства к бесцентрово-шлиф»
вальмому станку показана на рис. 8.3. Шибер 4 периодически выд.
ет детали из чаши бункера 2 на конвейер А который перемешает
их в рабочую зону шлифовальных кругов J. Подъем и опускание
шибера в вертикальной плоскости осуществляются гидравличес¬
ким приводом 5.Автоматизация контроля н подналядкн. В процессе шлифования
наиболее широко внедрен активный контроль деталей. АктивныйРис. 8.3. Схема работы загрузочно¬
го устройства к бесиентрово-шли¬
фовальному станку:/ — конвейер; 2 — чаша бункера; 3 -
шлифовальные круги: 4 — шибер; 5 —
гидравлический привод160
контроль, в отличие от обычного, пассивного, осуществляется в
процессе обработки летали или сразу после него прибором, орга¬
нически связанным со станком. Контрольные устройства на шли¬
фовальных станках по результатам измерения подают команды
исполнительным механизмам управления, которые под налажива¬
ют его с учетом компенсации износа шлифовального круга и вы*
ключают по окончании процесса шлифования.Устройства активного контроля, воздействуя на технологичес¬
кий процесс, предупреждают появление деталей с неправильны¬
ми размерами и, таким образом, являются средствами для преду¬
преждения брака. Устройства активного контроля в процессе шли¬
фования могут быть использованы на отдельных автоматизирован¬
ных станках, на таких станках, которые встроены в автоматичес¬
кие поточные линии, а также на неавтоматизированных универ¬
сальных станках. В последнем случае управление станком в соот¬
ветствии с показаниями прибора выполняется рабочим.По воздействию на технологический процесс устройства ак¬
тивного контроля можно подразделить на две группы: приборы
для контроля деталей в процессе их шлифования; автоматические
подналадчики.Приборы первой группы измеряют деталь постоянно в процес¬
се ее обработки и подают сигналы в цепь управления ка измене¬
ние режима шлифования или выключение станка. Приборы вто¬
рой фуппы — подналадчики — контролируют деталь на станке в
процессе се обработки или непосредственно после обработки и
автоматически изменяют положение шлифовального круга, тем
самым корректируя размеры последующих деталей.В большинстве устройств автоматического контроля измеритель¬
ный наконечник прибора находится в постоянном контакте с по¬
верхностью обрабатываемой детали, непосредственно контроли¬
руя ее размер.Для измерения гладких наружных поверхностей деталей часто
применяется трехконтактная скоба с размерным датчиком (рис. 8.4).
Наконечники / и 2 этой скобы являются опорными, а подвижный
наконечник 7связан с измерительным штоком прибора и прижи¬
мается к поверхности шлифуемой детали пружиной, которая на¬
ходится в корпусе 6. По мере уменьшения диаметра детали изме¬
рительный шток опускается, воздействуя своим верхним концом
на стержень индикатора 3. При достижении заданного размера за¬
мыкаются контакты датчика 4 и в сеть автоматического управле¬
ния станка поступает электрический сигнал. Этот сигнал воздей¬
ствует на электромагнит, который выключает станок или пере¬
ключает его на другой режим работы. В корпусе датчика помещены
две лампочки — красного и зеленого цвета — для световой сигна¬
лизации. Все устройство подвешивается к станку с помошью
кронштейнов 5. Прибор избавляет рабочего от многократных оста-161
Рис. 8.4. Трехконтактная скоба
с размерным датчиком:/, 2 — наконечники; 3 - индикатор:
4—датчик: 5 — кронштейны; 6 — кор-
пус; 7 — подвижный наконечникновок станка для проверки размеров детали и позволяет приме¬
нять многостаночное обслуживание.Автоматизация цикла шлифования. При работе шлифовал ьн.
станков по автоматическому циклу (рис. 8.5) получили раслрсх
ранение устройства с жесткими калибрами. Такие устройства npt
меняются для контроля сквозных цилиндрических отверстий (iu-i
контроля глухих и конических отверстий они не пригодны). Такое
устройство имеет ступенчатую калибр-пробку, одна ступень кото¬
рой соответствует размеру начерно отшлифованного отверстия, а
другая — окончательному его размеру (рис. 8.5. а). Калибр закреп¬
ляется на штоке, который проходит внутри шпинделя станка и
вместе с ним вращается. Калибр входит в отверстие детали со сто¬
роны, противоположной шлифовальному кругу. При каждом вы¬
ходе круга калибр автоматически подходит к шлифуемому отвер¬
стию, стремясь войти в него. Когда отверстие достигает такого раз¬
мера, что черновой калибр может войти в него, подается сигнал
исполнительным механизмом станка на переключения, при кото¬
рых круг быстро отводится от детали и подводится под алмаз для
правки (рис. 8.5, б).После правки начинается чистовое шлифование с уменьшен¬
ной поперечной и продольной подачами круга. В коние чистового
шлифования, когда диаметр отверстия увеличивается настолько
что в него смогут войти и черновая, и чистовая ступени калибра,
автоматически подается команда органам управления для быстро¬
го отвода шлифовального круга и выключения станка. При оста-162
СБыстрый подвод
шлифовального кругаЧерновоешлифованиеЧистовое
шлифован неБыстрый отвод
шлифовального крутаРис, 8.S. Схема автоматического цикла шлифования отверстия:
а — положение калибров; б — положение шлифовального кругановкс станка специальное гидравлическое устройство отводит же¬
сткий калибр от детали.После съема шлифованной детали и установки следующей ав¬
томатический цикл повторяется.8.7.	Использование групповых методов
на токарно-револьверных станкахВ механическом цехе используются групповые методы обработ¬
ки. Токарно-револьверный станок модели 1Г340 имеет наладку
(рис. 8.6) для обработки группы деталей типа втулок.Трсбустся использовать имеющуюся наладку для обработки
детали, изображенной на рис. 8.7.Решение. Анализируем конструкцию заданной детали по всем
обрабатываемым поверхностям, чтобы установить объем механи¬
ческой обработки. Левая сторона представляет собой шестигран¬
ный буртик с необрабатываемой наружной поверхностью. Цилинд¬
рическая наружная поверхность выполняется с точностью по 10-му
квалитету и с шероховатостью йа 5, а поэтому нуждается в дву¬
кратной обработке точением. Обтачивание целесообразно выпол-163
аРис. 8.6. Наладка токарно-решл ьвсрного с танка
а — наладка револьверной голооки; б — наладка суппортапять упорным подрезным резцом, так как это дает возможность
образовать правый торец буртика.Ступенчатое отверстие с 018Н10 и 0I2H12 может быть выполне¬
но в такой последовательности: зацентровка под сверление, сверле¬
ние большего отверстия сверлом 016,25, сверление сверлом 012»
эенкерование до 018Н10. На левом торце детали должна быть выпол¬
нена фаска m углом 50* и произведена отрезка.Для использования групповой револьверной наладки выделяем
те наладки, которые используются нами, и формулируем назва¬
ния переходов (табл. 8.1).Щ
)	Рис. 8.7. Чертеж обрабатываемой летали164
Таблица 8./
Перечень перехода* при испожюшшни грушювоА ищщНомерпереходаНаименование перехода1Подать пруток до упора и закрепить1 2Подрезать торец окончательно до размера 57 мм от торна цакгн3Зацентровать под сверление на глубину 6 мм4Сверлить отверстие 016,25 на длину 29,9 мм5Сверлить отверстие 012Н12 на длину 25 мм6Зенкеровать отверстие 018Н1О7Обточить поверхность до диаметра 32 мм на длину 39,9 мм
предварительно8Обточить поверхность до диаметра 29,84 мм на длину 40 мм
(под резьбу)9Проточить канавку шириной 3 мм до диаметра 24 мм1 10Нарезать резьбу М301 11Надрезать деталь с образованием фаскн 2 х 30°1 12Отрезать деталь, соблюдая размер 50 мм13Контроль детали14Уложить заготовку в тару8.8.	Проектирование токарной операции
на станке с числовым программным
управлениемПланом технологического процесса механической обработки,
разработанного для условий мелкосерийного производства, пред¬
усмотрено, что заготовка ступенчатого вала (рис. 8.8) проходит
чистовую токарную обработку на токарном станке с ЧПУ.Требуется произвести разработку этой операции с целью
подготовки исходных данных для составления управляющей про¬
граммы.Решение. Наименование операции — токарная с ЧПУ (код 0838).По операционному эскизу, изображенному на рис. 8.8, уста¬
навливаем, что обработку надо выполнять за две операции: во время
первой обточить цилиндрические поверхности G)l(lX(Dl©i®, под-165
резать торцы ®(4>i(?X проточить канавки ©»©*© и обточить
фаску (9), оставшиеся поверхности — цилиндрическая поверхность
на длине 40 мм и торец от 09OhlO до 080,4* могут быть обработа¬
ны во время второй операции.Рассматриваемая (первая) операция имеет один установ, три
технологических перехода, два вспомогательных перехода с ис¬
пользованием трех позиций. Содержание операции по переходам
приведено в табл. 8.2 и на рис. 8.8.Из многообразия моделей отечественных станков с ЧПУ выби¬
раем получивший широкое распространение токарный патронно-Таблнца 8.2Содержит? мерами* но переходамНомер позиции
револьверной
головки
(см. рис, 8.6)НомерпереходаНаименование переходаJ\Установить и закрепить заготовку ^2Точить поверхности(I)»(D последовательно по программе23Точить канавки (П), (Q), (Q) последовательно по
программе34Точить фаску (9) по программе5Снять заготовку и уложить в тару166
центровой станок модели 16К20ФЗ. Он имеет 9-скоростную автома-
гическую коробку скоростей, 6- или 8-позиционную револьверную
соловку для инструментов и работает с устройством контурной си¬
стемы ЧПУ H22-I М. Эта система предусматривает, что в программе
заложены геометрическая информация, технологические команды,
управляющие автоматикой станка, и сведения о режиме работы.В качестве технологической оснастки для операции берем по¬
водковый патрон (при станке), хомутик, центр упорный или вме¬
сто них — центр поводковый и центр вращающийся.Используем режущие инструменты: проходной упорный, кана-
иочный и фасонный резцы с пластинками из твердого сплава.На операционном эскизе рис. 8.9, а показаны траектория движе¬
ния проходного резца / (рис. 8.9,6), канавочного резца 2 (рис. 8.9, в)
и фасонного резца 3 (рис. 8.9, г).Для определения координат точек профиля обрабатываемой
jaj-отовки к станку и изделию привязываем прямоугольную систе¬
му координат xOz так, что ось г проходит через ось вращения дета-Рис. 8.9. Содержание операции обработки вала по переходам:в — операционный эскиз заготовки: б, «. г — траектории движения проходного /.
канавочного 2 и фасонного 3 рездое соответственно167
Таблица Х.ЗПриращение координат и числа импульсовКоординаты опорных точек
заготовки1 Приращение
координатыЧисло импульсонномер точки
(см. рис. 8.9* а)X», ммСи,* мм1 Ддг, ммДь мм1 по оси Xпо оси ;/30+24000-8008000230,24000-8008000340,154€0+9,95019900440,153400~6006000540.26340+0,110220640.262800-6006000742*78280+2,5205040842,781600-20012000945160+2,22044401045400 1-120012 000ли, а начальная точка О находится на левом торце. На основании
этой системы составляется таблица прирашения координат (Ах и
Д£) и определяется число импульсов на каждое перемещение с
учетом, что шаг перемещения по оси х составляет 0,005 мм, по
оси г — 0,01 мм. В табл. 8.3 представлен расчет этих величин для
первого перехода.После установления режимов резания разрабатывают управля¬
ющую программу и записывают ее на программоноситель.Вся программа состоит из кадров информации, кадры состоят
из слов, а слова имеют адрес, обозначаемый буквой, и числовую
часть, представляемую числом.Контрольные вопросы1.	В чем суть технологических основ металлообработки резанием?2.	Как осуществляется подача и закрепление заготовок на станках?3* Чем обеспечивается механизация установочных и размерных пере¬
мещений рабочих органов станка?4.	Какими способами осуществляется автоматизация токарных работ?5.	Каковы особенности автоматизации фрезерных и зубофрезерных
работ?6.	Каковы основные направления автоматизации шлифовальных работ?7.	Как осуществляется автоматизация цикла шлифования?
ГЛАВА 9АВТОМАТЫ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ9.1.	Основные определенияМашина. Машиной называется сочетание механизмов или уст-
ройств, осуществляющих определенные целесообразные действия
для преобразования энергии или информации, а также для произ¬
водства полезной работы.Согласно этому определению можно выделить три основных клас¬
са машин: машины-двигатели, преобразующие один вид энер¬
гии в другой (электродвигатели, генераторы, турбины, двигатели
внутреннего сгорания и т.д.); вычислительные машины,
служащие для преобразования информации (цифровые и аналого¬
вые вычислительные машины), н машины- орудия, или рабо¬
чие машины, служащие для преобразования энергии в конкретную
работу для «обработки» данного продукта. С помощью рабочих ма¬
шин производится изменение формы, свойств, положения и состо¬
яния объектов труда. Всякая развитая рабочая машина состоит из
двигательного, передаточного и исполнительного механизмов.Важнейшим в любой машине является исполнительный меха¬
низм, состав которого определяет и технологические возможно¬
сти, и степень универсальности, и наименование машины (токар¬
ный станок, установка очистки материалов, холодновысадочный
пресс, печатная машина и т.д.).В любой машине процесс обработки совершается без участия
человека, рабочими орудиями в процессе обработки управляет сама
машина.Рабочий цикл. Большинству рабочих машин свойственна цик¬
личность в работе, т.е. периодическая повторяемость отдельных
действий и движений, связанная с выпуском дискретной продук¬
ции. Наблюдая за работой таких машин, можно заметить чередова¬
ние рабочих движений исполнительных механизмов, производя¬
щих обработку, и вспомогательных движений, не связанных не¬
посредственно с технологическим воздействием, но подготавли¬
вающих условия для него.Так, после пуска машины сначала осуществляются вспомога¬
тельные движения: подача и зажим заготовки, включение, подвод169
Рис. 9.1. Составляющие рабочс
цикла машиныинструментов длительностью (хх] (рис. 9.1). Затем происходит обра¬
ботка длительностью после чего вновь следуют вспомогатель¬
ные движения длительностью t%x2: отвод инструмента, разжим»
выключение» снятие обработанного изделия и т.д.Если машина функционирует нормально (не произошел отказ
в работе), за этим снова следуют подача другой заготовки, се за¬
жим и т.д.При этом одни и те же операции повторяются, как правило,
через одинаковый интервал времени 7*, который называется рабо¬
чим циклам.Таким образом, рабочий цикл — это интервал времени между
двумя одноименными операциями при бесперебойной работе ма¬
шины, двумя срабатываниями ее основных рабочих механизмов.Рабочий цикл машины складывается из длительности рабочих
и холостых ходов:Т — tpx + + ti %2 = V* ^где k — время рабочих ходов; /vt — время холостых ходов.Рабочими ходами называют такие движения, благодаря которым
производится непосредственное технологическое воздействие на
обрабатываемый материал (обработка, контроль, сборка).Холостыми ходами называются вспомогательные движения, ко¬
торые служат для подготовки условий, необходимых для обработ-
ки (подача заготовок, их зажим, подвод инструментов и т.д.). Не¬
которые рабочие и холостые ходы могут совмещаться во времени
между собой.За время рабочего цикла машина обычно выдает одно изделие
или порцию изделий, т е. каждый механизм за время цикла при
обработке одного изделия, как правило, срабатывает один раз. Гра¬
фически взаимная координация и последовательность выполнения
всех элементов рабочего цикла иллюстрируются циклограммами.Основным и достаточным условием для рабочей машины явля¬
ете я самостоятельное выполнение рабочих ходов, а следователь¬
но, наличие механизмов рабочих ходов.Если машина, кроме того, производит самостоятельно и холо¬
стые ходы, а также управление последовательностью отдельных
движений, она представляет собой автоматическую рабочую ма¬
шину.Автомат. Автоматом называется самоуправляющаяся рабочая
машина, которая при осуществлении технологического процесса170
самостоятельно производит все рабочие и холостые ходы рабочего
цикла и нуждается лишь в контроле и наладке.Таким образом, конструктивным признаком автомата является
наличие полного комплекта механизмов рабочих и холостых хо¬
дов, осуществляющих все движения рабочего цикла, и механиз¬
мов управления, координирующих их работу.Механизмы рабочих и холостых ходов, выполняющие отдель¬
ные элементы рабочего цикла, называются целевыми механизмами.Схема классификации механизмов автомата приведена на
рис. 9.2. Как и всякая рабочая машина, автомат имеет двигатель¬
ный, исполнительный и передаточный механизмы. Однако если
неавтоматизированная машина имеет только механизмы рабочих
ходов, исполнительный механизм автомата включает в себя ме¬
ханизмы холостых ходов и управления, число и наименование
которых в каждом конкретном случае определяются технологи¬
ческим назначением, принципом действия, типом системы уп¬
равления и т.д.Так, для токарно-револьверного автомата представленная на
рис. 9.2 схема реализуется следующим образом: / — револьверный
суппорт; 2 — передний поперечный суппорт; 3 — задний попереч¬
ный суппорт; 4 — механизм подачи прутка; 5 — механизм зажима;
6 — механизм реверса шпинделя; 7 — механизм поворота револь¬
верной головки; 8— механизм быстрого подвода и отвода револь¬
верной головки; 9 — распределительный вал; 10 — вспомогатель¬
ный вал.Для многопозиционного агрегатного стан ка-авто мата исполни¬
тельный механизм согласно схеме, представленной на рис. 9.2,
включает в себя следующие механизмы: / — сверлильная силовая
головка; 2 — фрезерная силовая головка; 3 — резьбонарезная си¬
ловая головка; 4 — механизм загрузки; 5 — механизм зажима изде¬
лий в приспособлении; 6 — механизм поворота стола; 7 — меха*Автомат1 1 1ДвигательныймеханизмПередаточныймеханизмИсполнительныймеханизм11 11Механизмы
рабочих ходовМеханизмы
холостых ходовМеханизмыуправленияРис. 9.2. Структурная схема механизмов автомата171
низм фиксации стола; 8— установочный силовой стол; 9— гндр1
панель управления циклом силовой головки; /0— система ynpi..
ления циклом станка. Машины вакуумной обработки (откачки э/к.
тровакуумных приборов) имеют следующие механизмы: / — вак
умные насосы; 2 — механизм прогрева прибора для обезгажш
ния; 3 — механизм отпая прибора; 4 — механизм установки и opi
ентации приборов в патроне; 5 — механизм зажима; 6 — механи
поворота стола; 7 — механизм фиксации стола; 8 — механизм ул.
ления остатка штенгеля; 9 — распределительный вал; 10 — мех
низм контроля герметичности откачиваемых приборов.Степень автоматизации машины можно повысить путем вв^
ления автоматических механизмов и устройств для регулиров *
ния и стабилизации процессов обработки, контроля качеств
изделий, замены и под наладки инструмента, уборки отходе
и т.д. Если работа этих механизмов не связана непосредственно
с рабочим циклом автомата, их называют енецикловыми механиз¬
мами.Полуавтомат* Если в комплексе целевых механизмов автомата
(см. рис. 9.2) отсутствует один из основных его механизмов и этот
элемент рабочего цикла выполняется вручную или с помощью
средств механизации, то это — полуавтоматическая рабочая ма¬
шина. Полуавтоматом называется машина, работающая с авто¬
матическим циклом, для повторения которого требуется вмеша¬
тельство рабочего. Такими неавтомагтизируемыми операциями яв¬
ляются чаще всего загрузка заготовок и съем обработанных изде¬
лий, реже — ориентация изделий и их зажим.К полуавтоматам относятся зуборезные станки (зубодолбеж¬
ные, зубофрезерные, зубострогальные). В них рабочий произво¬
дит вручную загрузку и закрепление заготовок в шпинделе, пос¬
ле чего нажатием кнопки включает автоматический цикл. Инст¬
рументы подходят к изделию и производят полный цикл нареза-
ния всех зубьев при соответствующей координации всех рабочих
движений; после обработки инструменты и механизмы отводят в
исходное положение и станок самовыключается. При этом сни¬
мают готовую шестерню, закрепляют новую заготовку и цикл
повторяется.Одним из важнейших определяющих признаков современных
автоматов и полуавтоматов является тип системы управления, ко¬
торая реализует заданную программу работы, координирует рабо¬
ту всех механизмов и устройств машины в течение рабочего цикла
и выполняет ряд дополнительных функций.Исторически первыми были системы управления на механи¬
ческой основе, где программоносителем является распределитель¬
ный вал с кулачками, число которых соответствует количеству
управляемых механизмов. Профиль каждого кулачка обеспечивает
нужную скорость, фазу перемещений управляемого механизма;172
жесткое крепление кулачков на едином валу обеспечивает взаим¬
ную координацию действий рабочих органов.Потребность в автоматизации обработки изделий со сложной
конфигурацией (плоских и объемных) вызвала появление копи*
ровальных систем управления* в которых программоносителями
являются уже не кулачки, а копиры, профиль которых полностью
соответствует профилю обрабатываемых изделий. Наибольшее рас¬
пространение в настоящее время получили следящие копироваль¬
ные системы (электрокоппровальные, гидрокопировальные, фо¬
токопировальные),Во многих автоматах и полуавтоматах, а также автоматических
линиях, особенно с гидравлическим и пневматическим привода¬
ми подачи целевых механизмов, применяется система управления,
где программоносителями являются упоры, расстановка которых-
определяет величину перемещений рабочих органов, переключе¬
ние на различные режимы работы и т.д. Передача и преобразова¬
ние сигналов, поступающих от упоров, производится электричес¬
ким путем, через электросхему управления станком или линией.
В последнее время появляется тенденция передачи этих функций
непосредственно ЭВМ; лри этом упоры остаются лишь как путе¬
вые датчики, сигнализирующие о выполнении тех или иных рабо¬
чих или холостых перемещений.Технически наиболее современными являются системы про¬
граммного управления, в которых программа работы автомата за¬
дается как система цифр, которые кодируются на магнитной лен¬
те, перфоленте, а также может задаваться непосредственно на па¬
нели управления. Такие системы обладают высокой мобильностью
и рядом других преимуществ; на их базе создаются автоматы само¬
го различного назначения.Принципы программного управления, отработанные примени¬
тельно к отдельным полуавтоматам и автоматам, все шире начи¬
наю! применяться и при создании автоматических систем машин —
автоматических линий, участков, цехов.Автоматическая линия. Автоматической линией называется ав¬
томатически действующая система машин, расположенных в тех¬
нологической последовательности и объединенных общими сред¬
ствами транспортирования, управления, накопления заделов, уда¬
ления отходов и др.На рис. 9.3 представлена схема классификации механизмов ав¬
томатической линии, которая характеризуется общностью струк¬
туры автомата и автоматической линии как более совершенной
рабочей машины, с более развитым исполнительным механизмом.
Отдельные автоматы, встроенные в линию, являются конструк¬
тивными элементами, выполняющими рабочие ходы, необходи¬
мые для выполнения технологических процессов обработки, кон¬
троля, сборки, т.е. выполняют те же функции, что и механизмы173
рабочих хсшов в отдельном автомате. Холостые ходы в линиях вы*
полняются механизмами межстаночного транспортирования, из¬
менения ориентации, накопления заделов, удаления отходов и т.д.
Система управления линии также выполняет более сложные функ¬
ции, чем в отдельном автомате, — не только координацию работы
отдельных машин, механизмов и устройств при выполнении рабо¬
чего цикла линии, но и взаимной блокировки, отыскания неисп¬
равностей, сигнализации и т.д.Автоматический цех* Автоматическим называется цех, в кото¬
ром основные производственные процессы осуществляются на
автоматических линиях.Приведенная на рис. 9.4 классификация механизмов и систем
автоматического цеха показывает, что он является дальнейшей,
более высокой, ступенью развития рабочей машины, в которой
элементами, выполняющими рабочие ходы, являются уже отдель¬
ные автоматические линии. Функции механизмов холостых ходов
выполняют системы межлинейного, межучасткового и межстаноч¬
ного транспортирования заготовок, обработанных изделий и со¬
бранных узлов, системы автоматического складирования. Функ¬
ции управления автоматическим цехом осуществляются уже по¬
средством автоматических систем управления производством на
базе вычислительной техники.Создание и внедрение автоматических цехов обеспечивает пред¬
посылки перехода к высшей форме рабочей машины — автома-174
тическому заводу с комплексной автоматизацией всех производ¬
ственных процессов выпуска самой сложной машиностроитель¬
ной продукции.9.2.	Машины-автоматыПервым этапом автоматизации производственных процессов
явилась автоматизация рабочего цикла машины, создание машин-
автоматов и полуавтоматов. На этом этапе основной конструктор¬
ской задачей является создание автоматически действующих меха¬
низмов холостых ходов и управления рабочим циклом.Все бесконечное разнообразие конструкций и компоновок со¬
временных рабочих машин можно классифицировать по несколь¬
ким признакам, среди которых важнейшими являются:•	технологическое назначение — токарные, шлифовальные,
сборочные, намоточные, ткацкие, печатные, упаковочные и т.п.;•	степень универсальности — универсальные, специализирован¬
ные и специальные;•	степень автоматизации — машины с ручным управлением,
полуавтоматы и автоматы.Для обработки одних и тех же изделий, как правило, могут
бьггь спроектированы или использованы различные варианты ма¬
шин, отличающиеся друг от друга степенью автоматизации, уни¬
версальностью, числом позиций, принципом действия и т.д. Ма¬175
шины отличаются технико-экономическими показателями — кри¬
териями их сравнительной оценки. Основными из них являются
производительность, надежность в работе, стоимость, численность
обслуживающих рабочих, себестоимость эксплуатации.Развитие автоматизации неизбежно связано с улучшением од¬
них показателей, прежде всего с повышением производительно¬
сти машин и сокращением численности обслуживающих рабочих,
и ухудшением других: увеличением стоимости, ремонтосложно-
стм, усложнением наладки и обслуживания.Исторически первой группой машин по степени автоматиза¬
ции явились универсальные станки с ручным управлением. При этом
термин «станок» является обобщенным названием технологичес¬
кого оборудования, не только металлорежущего (гибочный ста¬
нок, намоточный станок, ткацкий станок, печатный станок и др.).
Главной особенностью универсальных станков с ручным управле¬
нием является то, что рабочие операции выполняются маши ног
а холостые ходы м управление последовательностью элементов р
бочего цикла — человеком с помощью кнопок, рукояток, рыч.
гов, штурвалов, маховиков и т.д. Универсальные станки, исторг
которых насчитывает много веков, постоянно совершснствукт
и в настоящее время широко оснащаются средствами мехапиз;.
ции и малой автоматизации для облегчения и ускорения ручнь
операций. Однако это не меняет их основного характерного npi
знака — необходимости постоянного присутствия человека и ею
участия в выполнении рабочего цикла.Универсальное неавтоматизированное оборудование было пре¬
обладающим во всех отраслях машиностроения до 20-х гг. XX в.,
когда увеличение масштабов производства, растущая потребность
изготовления большого количества одних и тех же изделий (часо¬
вая, автомобильная, подшипниковая промышленность) обусло¬
вили широкое применение второй группы — универсальных авто¬
матов и полуавтоматов. Их основное преимущество перед станка¬
ми с ручным управлением — высокая производительность и зна¬
чительные возможности многостаночного обслуживания.Обрабатываемые изделия закрепляются в них в зажимных пат¬
ронах шпинделей, которые смонтированы в шпиндельном блоке.
Обработка производится с поперечных суппортов (на каждой по¬
зиции) и центрального продольного суппорта во время стоянки
шпиндельного блока в зафиксированном положении. Периодичес¬
кий поворот шпиндельного блока обеспечивает последовательный
подвод обрабатываемых изделий ко всем инструментам и их по¬
следовательную обработку от черновой обточки до отрезки.Программоносителем является распределительный вал, распо¬
ложенный сверху, над шпиндельным блоком и суппортами. Каж¬
дый целевой механизм рабочих и холостых ходов управляется от
соответствующего кулачка, смонтированного на распределитель¬176
ном валу, через рычажные системы. Рабочий цикл соответствует
одному обороту распределительного вала и, следовательно, одно¬
му срабатыванию каждого из основных механизмов (суппорты, ме¬
ханизмы подачи и зажима обрабатываемого материала, поворота
и фиксации шпиндельного блока и др.). За один цикл выдается
одно готовое изделие и подается одна новая позиция обрабатыва¬
емого материала.Кинематическая схема многошпиндельного токарною автома¬
та приведена на рис. 9.5. Как показано па схеме, главный электро¬
двигатель и основные передаточные механизмы расположены в пра¬
вой стойке, Автомат имеет две кинематические цепи: от электро¬
двигателя к шпинделям — цепь главного движения; от электро¬
двигателя к распределительному валу — цепь подач.Главное движение передается через гитару сменных шестерен,
центральный вал, ось которого совпадает с геометрической осью
автомата, и центральную шестерню, которая соединена со всеми
шестернями шпинделей, расположенных по окружности. Привод
распределительного вала обеспечивает две скорости его вращения,
переключаемые дважды за каждый рабочий цикл. При медленном
вращении распределительного вала через гитару сменных шесте¬
рен осуществляются все рабочие ходы и технологические опера¬
ции обработки. При последующем быстром вращении распредели¬
тельного вала происходят быстрый подвод и отвод суппортов, по¬
ворот шпиндельного блока, подача и зажим материала.На этом автомате выполняются операции обточки, расточки,
фасонирования, подрезки, отрезки, сверления, зенкерования, на¬
резания резьбы, т.е. полный комплекс, необходимый для обработ¬
ки любой детали — тел вращения длиной, соизмеримой с диамет¬
ром. Однако несмотря на наименование универсальность этого ав¬
томата значительно ниже, чем универсальность токарного станка.Универсальные автоматы превышают по производительности
неавтоматизированные станки во много раз благодаря использо¬
ванию принципов совмещения отдельных рабочих и холостых хо¬
дов между собой. Так, в рассмотренном ранее токарном мнопо-
шпиндслыюм автомате все операции обработки в различных по¬
зициях совершаются одновременно и тем самым совмещаются
между собой.В результате токарные многошпиндельные автоматы производи¬
тельнее станков с ручным управлением до 20 раз. Однако это спра¬
ведливо лишь при отсутствии переналадки, при обработке одних и
тех же изделий, так как мобильность автоматов и полуавтоматов
значительно ниже, чем неавтоматизированных станков. Так, пере¬
наладка токарного автомата (см. рис. 9.5) занимает несколько часов
и требует переналадки программоносителя — замены кулачков,
копиров, а также регулировки рычажных передаточных систем; ки¬
нематической перенастройки — замены сменных шестерен; замены177
Рис. 9.5. Кинематическая схема миогошпиндсльного токарного автомата:/ — механизм поворота шпиндельного блока; 2 — поперечные суппорты: 3 — распределительный вал; 4 — наладочный двигатель:
5 — главный двигатель; 6 — прололмшв rv-лог^ ~ ■ м.,	 -пкч 8 — транспортер стружки
инструментов и технологической оснастки; регулировки механиз¬
мов и устройств — суппорта, зажимных механизмов и т.д.Поэтому универсальные автоматы типичны для крупносерий¬
ного производства и массового производства с быстрой заменой
объектов обработки, они широко применяются в различных от¬
раслях машиностроения и приборостроении.В условиях массового производства стабильной продукции от¬
падает необходимость в переналадке оборудования. При этом, как
правило, весьма велики и масштабы выпуска, а следовательно,
требования к производительности технологического оборудования,
отсюда появление третьей группы машин — специализированных и
специальных автоматов и полуавтоматов.Специализированными называются рабочие машины, которые
можно переналадить на обработку узкой группы однотипных изде¬
лий. Специальные станки, автоматы, полуавтоматы и автомати¬
ческие линии проектируются в расчете на изготовление конкрет¬
ного изделия.Любое специальное оборудование в той или иной степени яв¬
ляется уникальным, что заставляет при проектировании постоян¬
но искать новые оригинальные конструктивные и компоновочные
решения, отработка и доводка которых требуют значительного
времени. Поэтому общими недостатками специализированных и
специальных автоматов и полуавтоматов являются не только вы¬
сокая стоимость и недостаточная надежность, но и длительные
сроки поставки новых машин. На проектирование, изготовление,
отладку и освоение новых оригинальных машин требуется, как
правило, несколько лет, в течение которых объект производства
может устареть. Между тем при смене обрабатываемых изделий
подавляющее большинство специального оборудования оказыва¬
ется непригодным и подлежит списанию или модернизации.Устранить противоречия между растущими требованиями к про¬
изводительности и мобильности оборудования можно только путем
создания машин, сочетающих высокую производительность с ши¬
рокими технологическими возможностями, короткими сроками
проектирования и освоения. Это достигается в том случае, если но¬
вые специальные автоматы и полуавтоматы не проектируются каж¬
дый раз заново, а компонуются на базе типовых механизмов и уст¬
ройств, которые можно унифицировать подобно тому, как унифи¬
цируют крепежные изделия, подшипники, электродвигатели и др.В 30-е гг, XX в, началось проектирование специапьных машин из
унифицированных функциональных узлов, которые к настоящему
времени получили широкое применение во многих отраслях авто-
матостроения. Наибольшее их количество создано для механичес¬
кой обработки корпусных и других изделий, неподвижных при
обработке. Такие автоматы и полуавтоматы — четвертая группа —
получили название агрегатных станков.179
Агрегатные станки компонуются из разнотипных унифициро¬
ванных механизмов и узлов с минимапьным количеством ори г и
нальных конструктивных элементов. Они предназначаются обыч'
для выполнения сверлильных, расточных операций; нарезан
резьбы в отверстиях; фрезерования плоскостей, пазов и выступо
Многопозиционный агрегатный станок-полуавтомат имеет следу¬
ющие основные функциональные узлы: силовые столы, несамо¬
действующие силовые головки, шпиндельные коробки, поворот¬
ный стол с приводом поворота, боковые станины, вертикальные
стойки, центральную (Панину.Унификация возможна для тех узлов, функциональное назна¬
чение которых не зависит от конкретных обрабатываемых изделий.
Так, силовые столы как механизмы подачи при любой обработке
имеют один и тот же цикл срабатывания: быстрый подвод — мед¬
ленная рабочая подача — быстрый отвод — остановка в исходном
положении. Поэтому силовые столы унифицированы в виде гаммь
типоразмеров.Аналогично унифицируют несамодействуюшие силовые голоь
ки, которые монтируются на силовых столах и имеют ло одном\
выходному шпинделю. Шпиндельные коробки являются специаль
ными узлами и проектируются применительно к конкретному об
ра(батываемому изделию, которое определяет и число, и взаимно!,
расположение рабочих шпинделей, несущих режущие инструмен¬
ты, Аналогично необходимо в каждом случае проектировать и при¬
способления для закрепления обрабатываемых изделий.Поворотные столы различных станков имеют одинаковое функ¬
циональное назначение — периодический поворот и стоянку в
фиксированном положении — и могут отличаться лишь числом
позиций и габаритными размерами. Поэтому поворотные столы
унифицированы по типоразмерам, отличающимся числом пози¬
ций и диаметром стола. Стол унифицируют вместе с механизмом
поворота и центральной (круглой) станиной, которая имеет стьь
ковочные присоединительные поверхности для боковых станин и
стоек, на которых монтируют силовые узлы (столы, головки).В результате проектирование агрегатных станков по разработан¬
ному технологическому процессу сводится к проектированию
шпиндельных коробок и приспособлений. Остальные узлы подби¬
рают из имеющейся номенклатуры типоразмеров и компонуют в
соответствии с типовыми компоновочными решениями, одно из
которых представлено на рис. 9.6.Агрегатные станки решают проблемы автоматизации прежде
всего массового производства, потому что, как правило, они не
предусматривают переналадки на другие изделия.Новым прогрессивным видом автоматизированного оборудова¬
ния, которое получило широкое применение лишь в 60-е гг. XX в.,
являются станки с числовым программным упрощением, примене¬но
Рис. 9.6. Компоновочная схема многопозиционного агрегатного станка:/ — приспособление с обрабатываемыми изделиями: 2 — направляющая; 3 -
силовая головка с шпиндельной коробкой: 4 — центральная колонка; 5 — боко¬
вая станина; 6 — центральная станина; 7 — поворотный столние которых позволяет решить проблемы автоматизации серийно¬
го производства.В отличие от полуавтоматов и автоматов, в которых программо¬
носителями являются кулачки или упоры, в станках с числовым
программным управлением программа задается с помощью ин¬
формации, закодированной на носителях информации (например,
перфоленте), считываемой и преобразуемой с помощью элект¬
ронных систем.На рис. 9,7 представлен многооперационный станок с числовым
программным управлением и автоматической заменой инструмента.
Станок имеет магазин, в котором помещается комплект инстру¬
мента, необходимый для обработки, и механизмы для автоматичес¬
кой замены инструмента в шпинделе по заданной программе. Это
дает возможность производить автоматически за один установ весь
цикл обработки самых сложных корпусных изделий с выполнением
операций фрезерования, расточки, сверления, зенкерования, на¬
резания резыбы и т.д. Коробки скоростей и подач обеспечивают ав¬
томатическое переключение во время холостых ходов, что позволя¬
ет на всех операциях применять оптимальные режимы обработки.
Многооперационные станки с программным управлением, как пра¬
вило, имеют два стола, что позволяет совмещать снятие обработан¬
ных изделий, установку и выверку заготовок с обработкой.Таким образом, станки с ЧПУ сочетают высокую производи¬
тельность, присущую полуавтоматам к автоматам, с высокой мо¬
бильностью, характерной для универсальных станков. Их создание181
Рис. 9.7. Многооперационный станок с числовым программным управле¬
нием:/ — координатный стол; 2 — стойка; 3 — шпиндельная бабка; 4 — магазин
инструментов; 5 — пульт управленияи внедрение явилось новым этапом развития мирового автомато-
строения.Высшей формой автоматизированного производства на первом
этапе являются поточные линии из полуавтоматов и автоматов, в
которых основные технологические процессы обработки выпол¬
няются автоматически, а межстаночнос транспортирование, на¬
копление заделов, контроль качества обработанных изделий, уда*
ление отходов выполняются вручную. В поточных линиях из полу¬
автоматов, кроме того, вручную выполняются операции загрузки-
выгрузки обрабатываемых изделий.9.3.	Автоматические линииВторой этап автоматизации — автоматизация системы машин.
Создание автоматических линий охваггывает решение таких конст¬
рукторских задач, как создание механизмов межстаночного транс¬
портирования, изменения ориентации, накопления заделов, а так¬
же систем управления машинными комплексами.В настоящее время линии из агрегатных станков получили ши¬
рокое применение в различных отраслях машиностроения для из-182
лелий, неподвижных при обработке, главным образом, корпус¬
ных изделий (блоки цилиндров и головки блока цилиндров двига¬
телей, корпуса электродвигателей, редукторов и передаточных
механизмов, картеры коробок перемены передач), а также шату¬
нов, коленчатых валов, базовых деталей гидро- и пневмоаппара¬
туры и т. 11.Типовая планировочная схема автоматической линии из агре¬
гатных станков представлена на рис. 9.8. Линия скомпонована из
однопозиционных двухсторонних агрегатных станков, работающих
напроход, и разделена на две независимые секции, между кото¬
рыми находится межоперационный накопитель. В линии имеется
1) рабочих позиций, на которых обрабатываемые одновременно с
двух сторон изделия зажимаются и фиксируются в стационарных
приспособлениях. Между отдельными технологическими участка¬
ми 1; 2; 3 располагаются механизмы (поворотные столы) измене¬
ния ориентации в вертикальной 5 и горизонтальной // плоскостях.
Установка изделий на первую позицию и съем с последней произ-Ссккня IУчасток IУчасток 2UXLоЧт? 4т? hr? [ттт1оа 17 а’Г~~1 fiшоУчасток 3	Секция ИРис, 9.8. Автоматическая линия из агрегатных станков:/ — позиция загружн заготовок; 2^4, 6~8> /2-/6 — рабочие позиции; 5 иII	— поворотные столы; 0 — поперечный транспортер; Ю— межоперационный
накопитель; /7 — позиция съема готовых изделий183
водятся вручную или с помощью подъемно-транспортных средств.
Автоматические линии из агрегатных станков, как правило, отно¬
сятся к линиям с жесткой межагрегатной связью, на которых станки
и элементы транспортной системы должны работать в едином же¬
стком ритме, а отказ любого элемента (инструмента, механизма,
устройства) вызывает останов всей линии. В линиях, разделенных
на отдельные секции межопераиионными накопителями, жесткая
связь осуществляется в пределах одной секции.Так, согласно рис* 9.8 в едином ритме должны работать все станки
технологических участков 1 и 2 (2—4 и 6—5), их шаговые транс¬
портеры, поворотный стол 5, Рабочий цикл начинается с движе¬
ния вперед шагового транспортера участка, который перемещай
все изделия в следующую позицию. После окончания хода дается
команда на фиксацию и зажим изделий в приспособлениях, после
чего следует общая команда на пуск всех силовых головок. Каждая
головка в соответствии с видом, характером и режимами обработ¬
ки выполняет быстрый подвод, медленную рабочую подачу, быс¬
трый отвод и останов. Как только получен последний сигнал о
возврате силовых головок, производится разжим изделий и вывод
фиксаторов, после чего следует новый ход транспортера вперед —
начинается новый рабочий цикл.Возврат транспортеров в исходное положение совмещается с
обработкой, когда изделия закреплены в приспособлениях. В это
же время происходит поворот стола 5, на который при ходе транс¬
портера вперед подана деталь с последней позиции технологичес¬
кого участка. За интервал времени до следующего хода транспорт
тера стол поворачивается вперед, деталь снимается транспорте¬
ром следующего участка, после чего стол возвращается в исходное
положение. Рабочие циклы смежных технологических участков,
разделенных поворотными столами, или кантователями, смеща¬
ются по фазе.Межоперацнонные накопители Ю позволяют локализовать дей¬
ствие отказов (при выходе из строя какого-либо элемента останав¬
ливается не вся линия, а только одна секция) и тем самым повы¬
сить производительность и надежность линии в работе. Если нако¬
питель сквозного типа, через который проходят все изделия, то
рабочие циклы смежных секций независимы. При тупиковых на¬
копителях, которые работают на прием или выдачу только при
останове одной из секций (см. рис. 9.8), рабочие циклы секций
взаимосвязаны.Автоматические линии из агрегатных станков, как и отдельные
агрегатные станки, компонуются в основном из унифицирован¬
ных узлов: силовых столов и головок, линейных шаговых и попе¬
речных транспортеров, поворотных столов, кантователей* нако¬
пителей, гилропанелей, электрошкафов и др. Как и в отдельных
станках, оригинальными узлами являются лишь шпиндельные184
коробки станков, приспособления для закрепления изделий и дру¬
гие элементы.Если изделия, предназначенные для обработки на линии, не имеют
хорошей устойчивости при установке на базовой поверхности и меж-
позиииоином транспортировании, то их обработка производится на
особых приспособлениях-спутниках, которые перемещаются из по¬
зиции в позицию, зажимаются и фиксируются в стационарных при¬
способлениях. Конструктивной особенностью линий со спутниками
является наличие специального транспортера возврата спутников в
начало линии, тле и происходит замена обрабатываемых изделий.9.4.	Классификация автоматических линийРазработка классификации автоматических линий является важ¬
ным вопросом теории автоматических линий. Типовые конструк¬
ции, выделяемые классификацией, позволяют выбирать станки с
соответствующей системой питания и транспортирующих устройств
и определить комплекс механизмов, через которые проходит заго¬
товка в автоматической линии. В качестве признаков при класси¬
фикации принимаем способ питания встроенных станков и тип
транспортирующего устройства автоматической линии. Эти при¬
знаки наиболее полно характеризуют структуру автоматических
линий. Другие факторы, влияющие на конструкцию автоматичес¬
ких линий, например способ агрегатирования, концентрация и
дифференциация технологических операций, совмещение транс¬
портного и рабочего времени, в данном учебнике не рассматрива¬
ются. Способы питания встроенных станков подразделяют на бун¬
керный, магазинный, непосредственно транспортером и комби¬
нированный. Типы транспортирующих устройств подразделяют на
инерционные, гравитационные, цепные и др. Инерционные уст¬
ройства осуществляют перемещение заготовок под действием силы
выбрасывания, пневматики, вибрации. Их применяют для мелких
и средних деталей. В гравитационных устройствах заготовки пере¬
мещаются под действием собственного веса. Гравитационные уст¬
ройства применяют также для мелких деталей.Транспортирующие устройства со съемом заготовок для обра¬
ботки широко используют для подачи средних деталей, преиму¬
щественно таких, которые при обработке вращаются. К этому типу
транспортирующих устройств относятся шаговые, цепные с зажи¬
мами, захватами, выемками и др.Транспортирующие устройства без съема заготовок во время
обработки применяют для крупных деталей, в основном корпус¬
ных. При обработке заготовок в данном случае вращается инстру¬
мент, К этому типу транспортирующих устройств относятся шаго¬
вые устройства.185
В зависимости от способа питания все автоматические линии
делят на четыре класса: 1 — с бункерным питанием; II — с мага-,
зинным питанием; 111 — с непосредственным питанием; IV — с j
различными видами питания (магазинным, бункерным, прутко- |
вым, бунтовым).	1В зависимости от типа транспортирующего устройства все авто¬
матические линии делят на три группы: с инерционными и грави¬
тационными транспортирующими устройствами, с дисковыми и
ценными транспортирующими устройствами со съемом заготовок
и без съема заготовок для обработки.Автоматические линии 1 класса (рис. 9.9) включают автоматы с
бункерным питанием, предназначаются для обработки мелких де¬
талей и строятся как с последовательным, так и с параллельным
агрегатированием. Линии I класса подразделяются на два типа: с
жесткой связью и с гибкой связью.На рис, 9.9, а приведена автоматическая линия с жесткой свя¬
зью с межстаночным пневмотранспортом. В первый автомат линии
заготовка подается из бункерного загрузочного устройства / и да¬
лее проходит последовательную обработку на всех автоматах без
потери ориентирования. Транспортирование заготовок от автомата
к автомату производится пневматикой. На рис. 9.9, б показан учас¬
ток автоматической роторной линии конструкции J1. Н. Кошкина,
в которой возможна большая концентрация технологических опе¬
раций на одном автомате, транспортное и рабочее время совме¬
щено. Транспортирующие устройства / и рабочие блоки 2 пред¬
ставляют собой роторы непрерывного действия, конструкция ко¬
торых позволяет производить быструю полналадку линии. Такие
автоматические линии применяют для изготовления мелких дета¬
лей, они состоят из прессов, монтажных автоматов и др. Для изго¬
товления мелких деталей применяют также автомаггические линииРяс. 9.9. Автоматические линии I класса с жесткой связью:а — линии с межстаночным пневмотранспортом: / — буккерное загрузочное
устройство; 6 — участок роторной линии: / — транспортирующее устройство:2 — рабочий блок186
с гибкой связью {с промежуточным запасом заготовок в бунке¬
рах).Схемы автоматических линий с гибкой связью параллельного
агрегатирования представлены на рис. 9.10, а и последовательно¬
го — на рис. 9.10, б. Заготовки, засыпанные в накопитель 1
(см. рис. 9.10, а), ленточным транспортером 2, подаются в доза¬
тор Зч из дозатора — в промежуточный бункер 4 и далее на транс¬
портер J, который перемешает заготовки моль фронта автоматов,
оснащенных индивидуальными бункерными загрузочными устрой¬
ствами 6. Из бункерного загрузочного устройства заготовки в ори¬
ентированном положении поступают на автоматы 7. После обра¬
ботки детали поступают на транспортер готовой продукции 8. Ав¬
томатические линии II класса (рис. 9.11) отличаются тем, что в
них встраивают станки с магазинным питанием. Для построения
этих линий широко используют универсальные автоматы и полу¬
автоматы. На автоматических линиях 11 класса обрабатывают пре¬
имущественно мелкие и средние детали (ролики» кольца шарико-Рис. 9.10. Автоматические линии 1 класса с гибкой связью:а — параллельного агрегатирования: / — накопитель; 2 — ленточный транспор¬
тер; 3 — дозатор; 4 — промежуточный бункер; 5 — транспортер; б — индивиду¬
альное бункерное загрузочное устройство; 7 — автомат; 8 — транспортер для
готовой продукции; б — последовательного агрегатирования187
Рис, 9. И. Автоматические линии I! класса с жесткой связью:а — с поштучной передачей заготовок; 6 из полуавтоматов. оснащенных пи¬
тателями (автооператорами); * — на базе универсального оборудования с шаго¬
вым транспортером; г — с непрерывным и шаговым транспортерами; / — мага¬
зин; 2 — транспортирующее устройствоподшипников, поршни, тракторные стулиим и др.). Обработку
производят путем вращения заготовок с применением различных
операций: обтачивания, сверления, растачивания, фрезерования,
шлифования, нанесения покрытий, контроля, упаковки. Агрега¬
тирование может быть как последовательное, так и параллельное.
Автоматические линии II класса можно подразделить на два типа:
с жесткой и гибкой связью,Следующая поштучная передача заготовок производится пнев¬
матическим транспортирующим устройством 2(рис. 9.II, а). Авто¬
матическая линия с параллельным агрегатированием и жесткой свя-
1ью для обработки шарикоподшипниковых колеи показана на
рис. 9.4,6. Автоматическая линия выполнена из универсальных полу¬
автоматов, оснащенных питателями (авггоопераггорами). На рис. 9.11, в
изображена схема автоматической линии с последовательным агре¬
гатированием для обработки и сквозного сверления валиков. Линия
мы пол не на на базе универсального оборудования. Подача заготовок
из магазина / и от станка к станку осуществляется шаговым транс¬
портером, представляющим собой подвижные каретки с автомати¬
ческими захватами, совершающими возвратно-поступательное дви¬
жение. Автоматическая линия II класса с жесткой связью последо¬
вательного агрегатирования показана на рис. 9.1К г. Заготовки в ней
передаются на шаговый транспортер из магазина.Автоматическая линия II класса с гибкой связью показана на
рис. 9.12, а. Промежуточное накопление заготовок в ней лроизво-Ж■—Q0-Q3-0-Q Q--ос-О-оа5-0.Sf/ S/S *■■'// /// /// /// // ' /// /// /S/ /'/ /// /// /// /// /// /// SSS //s /s/ s/s sssРис. 9J2. Автоматические линии Л класса с гибкой связью:а — с наклонными лотками / и качающимися питателями 2; 6 — с наклонными
лотками / и транспортерами 2У в — с накоплением заготовок в транспортере и лотке189
дится в наклонных лотках /. Подача заготовок из лотка в станок
осуществляется качающимся питателем 2, Перемещение заготовок
в латках осуществляется под действием собственного веса. На pL9.12,6	показана схема автоматической линии, предназначен*!
для растачивания и монтажа тракторной ступицы. Промежутс
ный запас заготовок создается с помощью наклонных лотков j
транспортеров 2 На рис. 9.12, в показан участок автоматнческо) .
завода для обработки поршней (ЭНИМС), где накопление запаса
заготовок производится в транспортере и лотке.Автоматические линии 111 класса (рис. 9,13) обычно применя¬
ют для обработки крупных литых деталей, наиболее характерными
технологическими операциями для них являются операции по об¬
работке отверстий (сверление, развертывание, зенкерование и др.).
Типичными станками этого класса являются агрегатные станки,
на которых обработка производится при неподвижной заготовке,
вращательное и поступательное движение совершает инструмент.
Последовательное перемещение заготовок в рабочую позицию стан¬
ка производится непосредственно транспортером, на котором смон¬
тированы зажимы.Транспортное и рабочее время не совмещаются, на одном станке
благодаря комбинированному инструменту и введению большого
числа шпинделей выполняется много технологических операций.Концентрация технологических операций и маршрут заготовок
являются главнейшими факторами сокращения длины автомати¬
ческих линий, В этих линиях применяют шаговые транспортеры, на
которых заготовки закреплены и проходят весь цикл обработки.
Применяют также транспортеры со спутниками. Спутник является
отдельной частью транспортера. На нем заготовка закрепляется ибРис. 9.13. Автоматические линии Ш класса с жесткой связью для обра¬
ботки корпусных деталей:
а — с испным шаговым транспортером; б — с шаговым транспортером со спут¬
никами н возвратом обработанных деталей190
i	ранспортируется от станка к станку. Па окончании обработки де¬
таль снимается, а спутник сталкивается на нижний транспортер,
который возвращает его в позицию загрузки. На рис. 9.13, а приве¬
дена схема автоматической линии с цепным шаговым транспорте¬
ром, а на рис. 9.13, 6 — с шаговым транспортером со спутниками
и возвратом обработанных деталей. На этих линиях за время обра¬
ботки деталь не снимается с транспортера.Автоматические линии ГУ класса, показанные на рис. 9Л4, вклю¬
чают различные виды питания (магазинное, бункерное, прутковое,
бунтовое) и различные транспортирующие устройства. На рис. 9,14, а
показана автоматическая линия для шлифования конических роли¬
ков. В этой линии питание заготовками встроенных автоматов про*
изводится с помощью бункерных / и магазинных 2 загрузочных ус¬
тройств. Применение двух систем питания вызвано нарушением ори¬
ентирования заготовок в процессе съема их с позиции обработки.Развитие комплексной автоматизации производственных про¬
цессов привело к необходимости создания автоматических линий,
выполняющих самые различные технологические операции по
обтачиванию, фрезерованию, шлифованию, термической обработ¬
ке, контролю, нанесению покрытий, сушке, смазке, монтажу,
упаковке. Примером такой комплексной автоматизации может слу¬
жить автоматический цех для производства подшипников на ГПЗ-1.
Участок автоматической линии для обработки корпуса запальной
свечи показан на рис. 9.14, 6, в эту линию встроены восьмишлин-
дельные прутковые автоматы, автомат для обезжиривания, мойки
и сушки, счетный автомат и другие установки.jEflBSL.?// /7/1 У/? *д//s //а тЛ’ /У /шяГУ/S-т-t-i — г+пWbrJ шш/&)?///// Яу /// sss W/ ss/Ws ///sss //?/}/ sA? rtsРис, 9,14. Автоматические линии IV класса с рати иным и видами питания:а — с питанием из бункерных </) и матннных (2) устройств; б — участок
комплексной линии т различных видов оборудования и систем питания191
Таким образом, существуют три основных класса автоматами
ких линий: с бункерным питанием (I класс), с магазинным лии
нием (II класс) и с непосредственным питанием (III класс). До¬
полнительный класс (IV класс) включает разновидности трех пре¬
дыдущих классов и другие виды питания (прутковое, бунтовое).9.5.	Технологическая и цеховая
производительностьСогласно приведенным ранее исходным положениям теори
производительности, для выполнения любой работы требуются
определенные затраты времени:^= fp.* +где Т — время, в течение которого производится определенная
порция продукции (штуки, единицы длины, площади, объема,
веса); г^к — время, затрачиваемое на рабочие ходы, т.е. непосред¬
ственно на обработку данной детали (время резания и деформа¬
ции металла при штамповке, время, расходуемое на загибку про
волоки, нагрев и штамповку линзы штабика электролампы, и т.д.
г*_* — время, затрачиваемое на холостые ходы при выполнени
всего цикла обработки детали (подвод и отвод инструмента, пот
ча материала, включение отдельных механизмов и т.д., т.е. цикл<
вые потери времени).Так как за время Т заканчивается обработка определенного ко¬
личества материала — определенной «порции», то, очевидно, при
установившемся режиме работы машин для обработки следующей
такой же порции потребуется то же самое время Т.Производительностью рабочей машины называется количество
продукции^ выдаваемой в единицу времени. Для того чтобы количе¬
ственно оценить производительность любой машины, необходимо
выпушенную продукцию отнести к отрезку времени, за который
эта продукция произведена.Если за период рабочего цикла Г машина выпускает одно изде¬
лие или порцию изделий, то ее цикловая производительность (при
условии бесперебойной работы)шQa*T = l~^-Если за период рабочего цихла Т машина производит не одно,
а р изделий, то цикловая производительностьflL-f192
Очевидно, что в зависимости от целевого назначения рабочей
машины, от вида обработки, количество обработанной продук¬
ции машин может измеряться в различных единицах {штуках, еди¬
ницах длины, объема, веса и т.д.). В качестве единицы времени в
1еории производительности принята минута; кроме того, в произ¬
водственных условиях относят количество выпушенной продук¬
ции к одной рабочей смене, одному часу и т.д.Так как в машиностроении значительную часть представляет штуч¬
ка» продукция, то здесь в основу взята штучная производитель¬
ность, т.е. количество изделий, изготовленных в единицу времени:[01 = шт./мин, шт./смена.Если в машине отсутствуют холостые ходы (/„„ = 0; Т = ivx) и
технологический процесс осуществляется непрерывно, цикловую
производительность можно определить по формулер»Величину К называют технологической производительностью
рабочей машины, она представляет собой фиктивную производи¬
тельность любой машины, вычисленную без учета потерь времени
на холостые ходы tx %.Проектирование любой рабочей машины начинают с разработ¬
ки технологического процесса выбора методов и последовательно¬
сти обработки, технологических баз, режушего инструмента, за¬
тем следует дифференциация технологического процесса на эле¬
менты, совмещение операций в каждой рабочей позиции, выбор
режимов обработки и т.д. В результате этого определяют длитель¬
ность обработки детали, согласно технологическому процессу —
время рабочих ходов. Таким образом, еще не имея конструкции
машины, можно рассчитать ее технологическую производитель¬
ность К (шт./мин или шт./смена).Так, если согласно принятому технологическому процессу дли¬
тельность обработки изделия определена в /РЛ = 0,5 мин, то, не
проектируя машины, можно считать, что она не может иметь тех¬
нологическую производительность выше, чем К = 2 шт./мин.Технологическая производительность машин зависит от обра¬
батываемых изделий, методов и режимов обработки. Так, при об¬
работке резанием цилиндрических поверхностей время рабочих хо¬
дов рассчитывается по формуле/ ж//
р*_ ns~ lOOOw’
где I — длина хода инструмента, мм; s — подача, мм/об; п —
частота вращения шпинделя, об/мин; v — скорость резания,
м/мин; d — диаметр обрабатываемой поверхности, мм.193
Отсюдаv 1 IОООдо
л = — 			—.Повышение технологической производительности достигаем »
интенсификацией режимов обработки v и s> применением нов
прогрессивных технологических процессов, сокращением длш
обработки, приходящейся на каждый инструмент, совмещен и*
операций между собой, а также и другими методами; при эт<
технологический потенциал производительности машины повь
шается.В машинах дискретного действия с холостыми ходами цикловая
производительность всегда меньше технологической:0 =_J	 1	к К 1 Кп" Гр	+	+	+ ЛТаким образом, цимовая проиэводитыьность рабочей машины
представляет собой произведение технологической производительно¬
сти К на коэффициент производительности ту Коэффициент произ¬
водительности определяют отношением времени рабочих ходов к
периоду цикла;1	_ <?* _ V*Л -Величина ц характеризует степень непрерывности протекания
технологического процесса в автомате или автоматической линии.
Так, коэффициент Г| = 0,8 означает, что в рабочем цикле 80%
времени составляют рабочие ходы, а 20 % — холостые, следова¬
тельно, возможности, заложенные в технологическом процессе,
использованы на 80%.Чем выше степень непрерывности технологического процесса,
тем удачнее решены задачи конструирования механизмов и уст¬
ройств, тем выше конструктивное совершенство автомата или ли¬
нии. Поэтому коэффициент производительности характеризует
собой конструктивное совершенство автомата или автоматичес¬
кой линии, степень их приближения к системам непрерывного
действия.Таким образом, два вида производительности — технологичес¬
кая и цикловая — характеризуют автомат или автоматическую ли¬
нию как с точки зрения прогрессивности технологического про¬
цесса, положенного в основу линии, так и конструктивного со¬
вершенства механизмов и устройств, системы управления и т.д.Для большинства автоматов и автоматических линий длитель¬
ность рабочего цикла и всех его элементов остается неизменной в
процессе работы машины, поэтому технологическая и цикловая194
производительности являются постоянными величинами. Исклю¬
чение составляют автоматы и автоматические линии с гидравли¬
ческим приводом, где длительность обработки колеблется в неко¬
торых пределах — в зависимости от температуры и вязкости масла,
степени износа инструмента, твердости заготовок и т.д.Легко заметить, что коэффициент производительности одно¬
временно зависит от величин /ми^. Если принять /„, = const, то с
увеличением значения К величина коэффициента производитель¬
ности л уменьшается, как показано на рис. 9.15, на котором три
кривые (I, И, Ш) соответствуют трем различным значениям
Таким образом, при повышении технологической производи¬
тельности, с одной стороны, увеличивается технологическая про¬
изводительность» с другой — уменьшается величина коэффици¬
ента производительности, что ведет к понижению темпа роста
цикловой производительности. Поэтому повышение производитель¬
ности возможно лишь при учете взаимодействия между указанны¬
ми двумя факторами.Откладывая по оси абсцисс технологическую производитель¬
ность, а по оси ординат — цикловую производительность автома¬
та или линии, получим графическое изображение (рис, 9.16) ос¬
новного уравнения производительности, В то время как идеальная
рабочая машина дает прямое увеличение производительности,
цикловая производительность автоматов и линий с постоянными
холостыми ходами имеет асимптотический характер.Максимум производительности рабочей машины, шт./мин, при
= constл г К \Л**.» 4 I fjL*Если уменьшается время холостого хода, приближаясь к нулю
-> 0), то производительность <?„ стремится к технологической:Ряс. 9J5. Зависимость коэффициента про¬
изводительности машин п от К и txxРис. 9.16, Зависимость цик¬
ловой производительности
от К и /* и195
Йчгтт-'-Если К » и /*д -» О, предела повышения производительности
не имеем. Таким образом, при увеличении только технологиче¬
ской производительности при /*.* = const любой конкретный авто¬
мат или линия имеет предел повышения производительности. Если
наряду с увеличением технологической производительности при
создании новых машин сокращается время на холостые (вспомо¬
гательные) ходы, то производительность машин предела не имеет.9.6.	Фактическая производительностьЕсли определить производительность автомата или линии за дли¬
тельный промежуток времени путем деления количества выпушен¬
ной продукции за какой-либо календарный отрезок времени на
его продолжительность, то она окажется меньше величины, под¬
считанной но формуле. Причиной этого является то, что любой
автомат или линия в пределах планового фонда времени (напри¬
мер, две рабочие смены в день) работает не непрерывно, а имеет
паузы в работе — простои, в течение которых готовая продукция
не выдается.Причинами простоев служат различные факторы как техничес¬
кого, так и организационного характера, часть которых является
регламентированными (планово-предупредительная смена инст¬
румента, профилактика механизмов, прогрев машины, сдача и
приемка смены, уборка и очистка), остальные — случайными. К ним
относятся прежде всего устранение отказов механизмов, устройств
и инструментов, перебои в снабжении заготовками, инструмента¬
ми, электроэнергией, несвоевременный приход и уход рабочих,
Простоем является и все время, потраченное на изготовление бра¬
кованной продукции.На рис. 9.17 показана типовая диаграмма работы автомата, где
по оси абсцисс отложено текущее время 0 начиная с момента пус¬
ка, а по оси ординат — количество продукции Z, выпущенной за
это время. В момент пуска (во = 0) количество выпущенной про¬
дукции Z- 0; автомат предполагается работоспособным.Прямая наклонная линия показывает, что при бесперебойной
работе количество выпушенной продукции пропорционально про¬
работанному времени, что справедливо при постоянстве рабочего
цикла (Т- const). В некоторый момент времени происходит непо¬
ладка, например поломка инструмента, что вызывает простой в
течение времени 6|, на графике — горизонтальная линия (время
затрачивается, а количество выпущенных деталей не прибавляется).
После устранения неполадки автомат снова включается, число196
Рис. 9,17. Типовая диаграмма последовательности работы и простоев ма¬
шины при ее эксплуатации:Z — количество продукции» выпушенной за текущее время 0; 2^ — фактический
выпуск продукции; ft,, — иикловая и фактическая производительность соот¬
ветственно; в|—в* — простои; %. е„ — время работы и простоем соответственнообработанных деталей начинает возрастать до тех пор, пока не
происходит очередной останов длительностью е2.В результате за период времени, принятый в качестве базы на¬
блюдения в, фактический выпуск продукции на автоматической
линии составил штук. Диаграмма наглядно показывает, что при
эксплуатации автомата имеется чередование работы и простоев как
по техническим, так и по организационным причинам.Чем чаще и длительнее простои, тем ниже производительность
автомата или линии. Рассмотрим период, в течение которого ли¬
ния выпускает 2$ штук продукции (см. рис. 9.17). Тогда по общему
определению производительность линии равна количеству выпу¬
шенной продукции, деленному на тот интервал времени, в тече¬
ние которого она выпущена, т.е.197
Общее время наблюдения согласно рис. 9,17 складывается иэ
работы и простоев: в - 0Р + Количество вылущенной продук¬
ции пропорционально суммарному времени работы:Используя выражения для 0 и можно записатьВеличину Лнс — отношение времени бесперебойной работы ав¬
томата или линии за какой-то период к суммарному времени ра¬
боты и простоев за тот же период — называют коэффициентом
использования. Коэффициент использования характеризует качестио
работы автомата или автоматической линии, уровень эксплуата¬
ции, надежность в работе, степень нагрузки и численно показыва
ет долю времени работы автомата или линии в обшем фонде вре¬
мени. Так, например, значение х\ж - 0,8 означает, что автомагг или
линия в среднем 80% времени работает, а 20% простаивает по
различным причинам, т.е. фактический выпуск составляет лишь
80 % возможного, а фактическая производительность — 80 % цик¬
ловой.Чем больше простаивает автомат или линия по техническим и
организационным причинам, тем ниже коэффициент использова¬
ния и фактическая производительность.Для того чтобы учесть влияние внецикловых простоев на про¬
изводительность машин, необходимо суммарную величину про¬
стоев отнести к каким-либо единицам, характеризующим работу
машины: одной обработанной детали, единице времени беспере¬
бойной работы и т.д.Разделив в формуле Qu числитель и знаменатель на получимТак как время работы автомата или линии пропорционально
количеству изготовленных деталей: 6Р = 2Т, тоеся на единицу продукции; 2 В — простои на единицу времени
безотказной работы.— внецикловые потери, т.е. простои, приходяши-198
Например, если ^tn = 0,2 мин, из времени, затрачиваемого в
среднем на обработку одной детали, 0,2 мин приходится на про¬
стои, что является объективным параметром работоспособности.Если за рабочий цикл Т выпускается больше одной детали, то
Z0Р = —Г, где Z — число обработанных деталей за период 0р; р —число деталей, выдаваемых за один рабочий цикл;	числоотработанных рабочих циклов за период вр< Отсюда Р1Л ilA |
ер ZT = тПодставляя значение £гл в формулу для определения Лж- полу¬
чаем1	Iч_°7ГЖ='*хв'тОтсюда производительность автомата или линии0 -еп - 1 1	!	1«р - еиЧис - т	- г + 5>я ~ + 1Ж.Ч + £/и *тТаким образом, для того чтобы учесть влияние внеиикловых
простоев автоматов и автоматических линий на их производитель¬
ность, нужно разделить суммарное время простоев за определен¬
ный промежуток времени на количество деталей, обработанных за
тот же промежуток времени, и полученную величину прибавить к
фактической длительности рабочего цикла.Следовательно, вмеиикловые потери, подобно холостым ходам,
оказывают существенное влияние на производительность, однако
природа их возникновения иная — холостые ходы строго регла¬
ментированы и повторяются каждый цикл, а внецикловые потери
являются случайными величинами.9.7.	Выбор технологических методов
и маршрута обработкиКак отмечалось ранее, проектирование любого автомата или
автоматической линии согласно принятому техническому заданию
начинают с разработки технологического процесса обработки,
контроля и сборки, в соответствии с которым затем выбирают
принципиальную схему машины.199
Любой технологический процесс заключается в том, чтобы из
сырья или заготовок получить готовое изделие заданной конфигу¬
рации и точности в требуемом количестве.Начальным этапом разработки технологического процесса яв¬
ляется выбор технологических методов и маршрута обработки в
соответствии с заданной точностью обработки изделий и произ¬
водительностью. Точность обработки изделий зависит от большого
числа факторов, связанных с нестабильностью положений эле¬
ментов системы станок—приспособление — инструмент—деталь
(СПИД) при ее переходах из одного состояния в другое, особен¬
но из исходного в рабочее,К числу этих факторов относятся:•	погрешность установки заготовок в приспособлениях с учетом
колебаний размеров базовых поверхностей, контактных деформа¬
ций, точности изготовления и степени износа;•	упругие деформации системы СПИД под действием перемен¬
ных нагрузок в условиях переменной жесткости;•	погрешность настройки машины на заданный размер обработки;•	износ инструмента.Методы оценки ожидаемой точности обработки при разработ¬
ке технологических процессов с учетом перечисленных факторов
подробно рассмотрены в курсе «Технология машиностроения»,
Оюжность и громоздкость аналитических расчетов и большой прак¬
тический опыт применения типовых технологических методов и
процессов обусловили появление типовых рекомендаций по при¬
менению процессов и маршрутов обработки в зависимости от тре¬
бований точности обработки.При обработке наружных цилиндрических поверхностей раз¬
личными методами достигаются типовые показатели точности раз¬
меров и качества поверхности, приведенные в табл. 9.1.Таким образом, каждому методу обработки соответствует опре¬
деленный диапазон классов точности и шероховатости поверхнос¬
ти, а также степеней геометрической точности изделий (некруто¬
сти, нсцилиндричности изделий и т.д.).При современных требованиях к изделиям заданная точность
достигается обычно только путем многопроходной обработки, на¬
чиная от черновых операций со значительным съемом припуска,
заканчивая чистовыми, доводочными. Например, для обработки
отверстий по второму классу точности в сплошном материале
(стальные изделия) требуется пять последовательных операций
обработки: / — первое сверление, 2 — второе сверление, 3 — зен-
керование, 4 — черновое развертывание, 5 — чистовое разверты¬
вание (рис, 9Л8), которые выполняются пятью последовательно
действующими инструментами. Так как в автоматах и автоматичес¬
ких линиях широко применяются принципы дифференциации и
концентрации технологического процесса, число последователь-200
Таблица 9,1Тквовм шжазатели точмктн размерю ■ качества воверадюсл!
ори обработке наружных цилиндрических поверхностейМетод обработкиКласс точности
размеровКласс шерохова¬
тости поверхностиЧерновое обтачивание5-72-3Чистовое обтачиваниеЗ-За4-6Тонкое алмазное обтачивание2 —2а7-8Предварительное шлифование36-7Чистовое шлифование2 —2а7-8Тонкое шлифование1-28-10Притирка, суперфиниш18—10но действующих инструментов определяет и число рабочих пози¬
ций для обработки данной поверхности. Определив число позиций
для всех несовмещенных операций обработки, получают общее ми*
нимальное число рабочих позиций, необходимое для обработкиданных изделий с требуемой точ¬
ностью, т.е. минимальный техно¬
логический маршрут обработки.
Увеличение числа позиций мож¬
но получить за счет дифференци¬
ации отдельных составных опера¬
ций (например, дробления длины
обработки с целью повышения
производится ьности).В настоящее время в технологии
машиностроения имеется большое
разнообразие видов обработки,
обеспечивающих сходные показа¬
тели точности.Так, обработку плоскостей мож¬
но осуществлять строганием, фре-Рис 9.18. Типовой технологический
маршрут обработки отверстия в сплош¬
ном материале по второму классу точ¬
ности:/ - первое сверление; 2 — второе сверле¬
ние; 3 - эенкероваиие; 4 — черновое раз¬
вертывание; S — чистовое развертывание;S	— подача201
верованием, протягиванием и т.д. В пределах каждого вида можно
применять несколько методов, выбор которых определяется* н
первую очередь, достигаемой производительностью машин.Все указанные виды обработки различаются между собой •
только качественно, но и количественно. В каждом отдельном с,
чае требуются различные ходы для инструментов и режимы об[
ботки, возникают различные усилия, вследствие чего для каждою
способа обработки имеются конструктивно различные станки и
автоматы с различными производительностью и мощностью.Это положение является исходным при выборе соответствую¬
щего технологического процесса, который обусловливает проек¬
тирование автоматов и линий. Однако для каждого частного случая
учитываются специфические условия (например, малая прочность
деталей), которые предопределяют выбор способа обработки.Выбор технологических методов и маршрутов обработки явля¬
ется творческим, непрерывно развивающимся, прогрессирующим
процессом. Технологический процесс, представляющий собой оп¬
ределенное достижение на данном этапе, спустя некоторый про¬
межуток времени, может оказаться устаревшим и поэтому должен
уступить место более совершенному с точки зрения качества про¬
дукции, производительности и экономичности процессу, кото¬
рый, в свою очередь, явится промежуточной ступенью прогрес¬
сивной технологии.Рассмотрим развитие токарной обработки подшипниковых ко¬
леи на автоматах и полуавтоматах.Традиционный метод токарной обработки внутреннего кольца
шарикоподшипника из штучной заготовки (наружная обточка)
представлен на рис. 9.19. В зафузочной позиции 1 заготовка с пред¬
варительно обработанным отверстием и торцом устанавливается в
шпиндель. Последовательность обработки, номенклатура режущих
инструментов составлена в соответствии с общими правилами.
Представленный метещ обработки получил широкое применение.
Основным его недостатком является то, что резервы повышения
производительности типовых многошпиндельных автоматов прак¬
тически исчерпаны. В последнее время производительность таких
автоматов возросла не более чем на SO % с учетом не только совер¬
шенствования их конструкции, но и повышения качества режу¬
щих инструментов и обусловленного этим увеличения режимов
обработки. Поэтому необходим постоянный поиск и отработка
новых прогрессивных технологических методов и маршрутов обра¬
ботки как основы для создания высокопроизводительных автома¬
тов и автоматических линий.На кафедре «Станки и автоматы» МГТУ им. Н.Э. Баумана под
руководством проф., доктора техн, наук Г А. Шаумяна успешно раз¬
работан новый процесс токарной обработки — попутное точение,
на базе которого созданы принципиально новые конструкции то-202
JIIIVIРис. 9,19. Технологический маршрут токарной обработки колец подшип¬
ника на многошпиндельном автомате:I	— позиция загрузки и съсма изделий; 11—VI - рабочие позициикарных станков, в том числе мкогошлиндельный токарный авто¬
мат непрерывного действия.Рабочие шпиндели многошпиндельного автомата непрерывного
действия смонтированы в барабане, который постоянно вращается
вместе с центральным валом. Режущие инструменты (резцы) за¬
креплены неподвижно на станине станка. При вращении барабана
каждый вращающийся шпиндель, последовательно проходя мимо
всех резцов, обеспечивает полную обработку наружной поверхно¬
сти детали. Загрузка и выгрузка деталей происходят автоматически.Схема резания для наружной обработки внутреннею кольца
шарикоподшипника (рис. 9.20, а) предусматривает предваритель¬
ную и окончательную обработку поясков, желоба, внутренней и
наружной фасок н одного торца. Припуск распределен таким об¬
разом, чтобы максимально использовать стандартные не перетачи¬
ваемые пластинки твердого сплава одинаковой формы (рис. 9.20, б).
Окончательная обработка желоба осуществляется стандартными
круглыми пластинками. Торец обрабатывается также однотипны¬
ми резцами с равномерным перепадом по высоте обработки. Окон¬
чательная зачистка торца выполняется одним резцом.203
аРис. 9.20. Обработка колеи подшипников методом попутного точения:а — эскизы обработки кольца; 6 — схема смятия припуска; 1^20 — номерирезцовПовышение точности и чистоты обработки по новому методу
л о сравнению с обычной токарной обработкой достигается вслед¬
ствие высокой жесткости станка, меньших усилий резания и бла¬
гоприятного распределения теплоты при резании. Последнее объяс¬
няется тем, что наибольшее количество теплоты (60.„65 %) отво¬
дится стружкой, примерно 25...30% теплоты уходит в окружаю¬
щее пространство и с охлаждающей жидкостью. Каждый резец уча-204
ствует в резании очень незначительное время (0,3...0,5 с), что по-
шоляет при той же стойкости инструмента применять высокие
режимы резания (v= 200.,,250 м/мин, = I...1J мм/об шпин¬
деля) при толщине снимаемого припуска ло I... 1,2 мм.Использование нового метода обработки позволило создать мно¬
гошпиндельные автоматы непрерывного действия с производитель¬
ностью в 3—4 раза выше, чем в существующих конструкциях авто¬
матов последовательного действия при той же потребляемой мощ¬
ности электродвигателя и меньшей занимаемой площади.9.8.	Роторные конвейерные линииНа базе роторных линий возможна комплексная автоматизация
производственных процессов, включающих в себя обработку дета¬
лей штамповкой и резанием, сборку, расфасовку, комплектацию,
упаковку и маркировку. Для отдельных видов производства созда¬
ние цехов-автоматов, оснащенных только автоматическими ротор¬
ными линиями, дает значительный экономический эффект. Со¬
временное состояние комплексной автоматизации производства
позволяет установить следующие направления развития техноло¬
гических роторных автоматов и автоматических линий.1.	Создание узкоспециализированных конструкций, когда тех¬
нологический роторный автомат или линия предназначены для
выполнения одной или нескольких операций обработки одного
типа деталей массового производства.2.	Создание специализированных конструкций, в которых од¬
ним и тем же видом инструмента, налример сверлами различных
диаметров, можно обрабатывать однотипные детали. Для этого до¬
статочно в конструкции зажимных приспособлений каждого гнез¬
да ротора предусмотреть сменные или универсальные элементы
для крепления деталей. Примером может служить конструкция тех¬
нологического роторного автомата для сверления отверстий диа¬
метром до 12 мм в различных деталях.3.	Создание универсальных конструкций, позволяющих путем
замены инструментальных блоков обрабатывать детали новой но¬
менклатуры. Этот вариант применим только для одинаковых опе¬
раций, так как конструкция технологического ротора не преду¬
сматривает изменения вида движения исполнительных органов.В отечественной промышленности эксплуатируется более 150
различных моделей автоматических роторных машин и линий, каж¬
дая из которых без вмешательства человека выполняет от 2—4 до
10—12 технологических операций с производительностью в пре¬
делах 30—200 шг./мин. Очевидно, что чем больше уста номе иная
программа по выпуску одинаковых или однотипных изделий, тем
эффективнее используют роторные линии.205
Наиболее рационально применять автоматические роторные
линии для изготовления малогабаритных деталей простейшей фор¬
мы, когда для осуществления технологических операций и пере¬
ходов инструменту достаточно сообщить возвратно-поступатель¬
ное и вращательное движения или когда технологическая обра¬
ботка осуществляется перемещением рабочей среды в направле¬
нии непрерывно движущегося потока деталей. Из основных техно¬
логических процессов автоматические роторные линии наименее
целесообразно применять при обработке резанием, так как в этом
случае требуется высокая жесткость системы привода рабочего дп
жения, а надежность технологического процесса низкая.Опыт промышленной эксплуатации роторных линий показь
вает, что особенно рационально применять их в следующих слу¬
чаях:•	при производстве штампованных деталей в машиностроитель¬
ной, приборостроительной, электротехнической, радиотехничес¬
кой, автотракторной и других отраслях промышленности, где опе¬
рации обработки давлением перемежаются с термическими и хи¬
мическими операциями, операциями сборки и контроля, т.е. в
структуре технологического процесса сочетаются различные по
физической сущности операции;•	при производстве деталей прессованием и спеканием из пла¬
стических масс, методами порошковой металлургии, при изготов¬
лении деталей из стекла, резины, металло- и минералокерамики;•	при изготовлении брикетов и таблеток для химико-фармаиев-
тической и пищевой промышленности;•	для выполнения сборочных операций: монтажа, запрессовки,
упаковки, заливки, свертывания, а также для комплектации гото¬
вых изделий в тару и расфасовки сыпучих и жидких материалов;•	для выполнения термических и термохимических операций,
таких как нагрев, отжиг, травление, закалка, сушка, промывка,
обезжиривание, фосфатирование, гальванопокрытие и т,п.;•	для выполнения различных видов контрольных операций по
измерению геометрических размеров и физико-химических пара¬
метров как отдельных деталей, так и готовых изделий.По функциональному назначению и использованию различают
три основные категории механизмов технологического ротора.1.	Механизмы рабочих ходов, исполнительные органы которых
выполняют основные операции обработки, контроля и сборки,
предопределенные функциональным назначением автомата; меха¬
нические, механогидравлические и гидравлические системы при¬
водов технологических движений резцов, пуансонов, штампов и т. п.Механизмы рабочих ходов осуществляют и рабочие, и холос¬
тые ходы продолжительностью tp% и гхл соответственно. Длитель¬
ность периода /рх определяется технологическими возможностями
процесса, длительность периода — структурой приводных ме¬206
ханизмов и вариантами компоновки рабочих механизмов в роторе
и роторов в линии.2.	Механизмы холостых ходов, исполнительные органы кото¬
рых служат для выполнения вспомогательных функций по ориен¬
тации, подаче, зажиму, центрированию, освобождению и выг¬
рузке обрабатываемых деталей.3,	Механизмы управления движением исполнительных органов,
осуществляющих рабочие и холостые ходы: основной распредели¬
тельный вал ротора или узел гидрораспределения, которые обес¬
печивают заданные законы движения исполнительных органов
механизмов рабочих ходов; устройства, обеспечивающие отказ от
выполнения рабочих ходов при неподаче деталей в инструменталь¬
ный блок технологического ротора; механизмы и приборы, управ¬
ляющие расходом и давлением жидкости, подаваемой в систему
привада рабочих инструментов, и т.п.В общем случае технологический комплекс автоматических ро¬
торных линий предназначен для выполнения всех операций тех¬
нологического процесса. Система, представленная на рис. 9.21, а,ВыдачаготовогоизделияПодача | 7 I 7 I 7 готового
деталей / I / 1 / изделия
- ■ АРЛ 	Ч I	 АРЛ 	1 / |	1 / |	 АРЛ	■БМЗ	БМЗ БМЗаЛМРабочийвходТрМТМ —иКУМГ Т.Т 1ТрМ — ТМ — ТрМ -	— км —аТрМилЭНМ (ПРД-ПТД)Рабочийвыход6Рис. 9.21. Схемы технологического комплекса (а) и расположения техно¬
логических (ТМ), транспортных (ТрМ), контрольных (КМ), энергети¬
ческих (ЭНМ), контрольно-управляющих (КУМ) и логических (ЛМ)
машин в системе (£):АРЛ — автоматическая роторная линия; БМЗ — бункеры межлинейных запасов
деталей; ПРД — привод рабочих движений; ПТД — привод транспортных движений207
208
Линия №2Рис. 9.22. Схемы построения систем роторных машин с передачей дета¬
лей с помошью:а — транспортных роторов’ 6 — транспортных роторов и псрсталкквателей; в —
гране пор л 1ых роторов, переталкнватслсй и цепного конвейера: г — транспорт¬
ных роторов, псрстнлкиютслей и цепною многоярусною конвейера; d — диско¬
вых роторов; е — склизов и механических элевагюрои; ж — сборников и механи¬
ческих элеваторов: з — механических и электромагнитных элеваторов209
состоит из отдельных подсистем, объединяемых средствами меж-
линейного транспорта. Число технологических операций, выпол¬
няемых в отдельной автоматической роторной линии, обычно о
слоаливается спецификой и требованиями принятого тсхноло
чес кого процесса. Между соседними автоматическими роторны
линиями устанавливают бункеры межлинейных запасов о&ьеюоп
обработки. Система, представленная на рис, 9.2), 6, включает в
себя следующие виды машин.L Технологические (рабочие), выполняюшие обработку путем
воздействия инструмента или среды на объекты обработки. При
обработке могут быть изменены как геометрические параметры,
так и физико-химические свойства объектов.2.	Транспортные, осуществляющие передачу, изменение ор*
ентации и плотности потока предметов обработки внутри одн«
автоматической роторной линии.3.	Контрольные, обеспечивающие сплошной или выборочный
контроль предметов обработки.4.	Энергетические, предназначенные для преобразования энер¬
гии и движений, создания технологических сред и полей.5.	Контрольно-упрааляющие, корректирующие технологические
параметры процессов обработки и осуществляющие рассортиров¬
ку потока предметов обработки,6.	Логические управляющие, предназначенные для принятия
решений о частичном отказе от подачи заготовок на технологи¬
ческий вход, смене инструмента на основе результатов обмера
предметов обработки, коррекции работы аппаратов и т.п.Первый класс систем роторных машин представляют автомати¬
ческие роторные линии (рис. 9.22, а—г), в которых имеется по¬
стоянная плотность технологического потока предметов обработ¬
ки. Операции обработки выполняются как инструментами, так и
аппаратами. Межмашинная передача объектов обработки осуще¬
ствляется с помощью транспортных роторов, переталкивателей,
цепных конвейеров и т.п. На протяжении всего периода прохожде¬
ния деталей внутри линии они сохраняют установленную простран¬
ственную ориентацию; сечение технологического потока равно
одной детали.Ко второму классу систем роторных машин относятся автома¬
тические роторные линии (рис. 9.22, з), объединяющие техно¬
логические роторы инструментальной и аппаратной обработки и
отличающиеся от роторов первого класса тем, что в отдельных
роторах технологический поток имеет переменную плотность; де¬
тали в аппаратах и агрегатах обрабатываются навалом, с наруше¬
нием пространственной ориентации. Межмашинную и межлиней-
ную передачу объектов обработки можно выполнять с помощью
дисковых роторов, склизов, механических и электромагнитных
элеваторов.210
В отдельных пунктах детали могут накапливаться в небольших
объемах дня компенсации неравномерности при прохождении тех
или иных аппаратов, возникновении отказов соседних линий и т.п.I•	Контрольные вопросыL Что такое «полуавтомат*, «автомат», «автоматическая линия», «ав¬
томатический цех*?2.	По каким основным принципам классифицируются современные
рабочие машины? В каких условиях целесообразно применять специали-
jHpoванные и специальные автоматы и полуавтоматы?3.	Для чего используются агрегатные станки?4.	Каково назначение и каковы области применения многоопераиион-
ных станков?5.	Как выглядит типовая планировочная схема автоматической линии?6.	Как выбираются технологические методы и маршруты обработки
для автоматических линий?7.	Каковы функции систем управления станками-автоматами?S.	Что представляет собой структура роторной машины?9.	Какие существуют основные конструкции роторных машин?•	10. Как работает роторная автоматическая линия?II.	Как автоматизируются процессы металлообработки на роторныхЛШ1ИЯХ?
ГЛАВА 10ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
И РОБОТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ10.1.	Общие сведения о роботахРоботы и робототехника прошли короткий, но стремительный
путь развития. Возникновение современных роботов следует отне¬
сти к I9S9 г., когда в США были созданы первые промышленные
манипуляторы с программным управлением. В 1962 г. появились
первые американские промышленные роботы Unimate и Versatran,
созданные соответственно фирмами Unimation и American Machine
and Foundry и предназначенные для обслуживания технологичес¬
ких процессов: литья пол давлением, ковки, механической обра¬
ботки, точечной сварки, нанесения покрытий. Применение их в
автомобильной и металлургической промышленности оказалась
экономически выгодно: затраты на приобретение роботов Unimate
или Versatran <25—35 тыс. долл. за 1 шт.) окупались за 1,5—2,5 года.
Как было сказано в одной из статей, опубликованной в журнале
Machinery magazine, в американской металлообрабатывающей про¬
мышленности появился новый тип производственного рабочего,
который не состоит в профсоюзе, не пьет кофе в обеденный пе¬
рерыв, работает 24 ч в сутки и не интересуется пособиями или
пенсионной оплатой. Этот рабочий осваивает новую работу за не¬
сколько минут и всегда выполняет ее хорошо, никогда не жалу¬
ется на жару, пыль и запахи и не получает увечий. Он — промыш¬
ленный робот.Роботы можно классифицировать по самым различным при¬
знакам. Наиболее общими и содержательными являются класси¬
фикации по назначению, решаемому классу задач и особенностям
управления.Поскольку с развитием робототехники неизбежно формирова¬
ние новых поколений роботов и внедрение их в новые области и
сферы, классификация по назначению и решаемому классу задач
не является завершенной и, в известной мере, характеризует путь
развития роботов, а поэтому может быть названа эволюционной.По назначению и решаемому классу задач роботы всех поколе¬
ний могут быть разделены ка две большие группы: промышлен¬
ные и исследовательские (рис. 10.1).212
Проиэводггпенн ые*— Роботы —*Исследовател ьекме1iПромышленныеКосмическиеСельскохозяйственныеПодводныеТранспортныеПодземныеСтроительныеЛабораторные
для экстремальных условийРоботы-проектировщикиДля информационного
поиска и разведкиБытовыеДля исследования
искусстда и литературыРис. 10. J. Классификация роботовПромышленные роботы (ПР) — это роботы, предназначенные
для выполнения тяжелой, монотонной, вредной и опасной для здо¬
ровья физической работы, а также для выполнения отдельных ви¬
дов трудоемкой, напряженной и утомительной умственной работы
(проектирование, информационное обеспечение, управление).Соответственно конкретным областям применения существует
ряд разновидностей промышленных роботов.Промышленные роботы, получившие наибольшее развитие в
настоящее время, предназначены для автоматизации основных и
вспомогательных операций в различных отраслях промышленно¬
сти: в машиностроении и приборостроении, в горнодобывающей,
нефтехимической * металлургической, атомной и др.Промышленные роботы, в свою очередь, подразделяются на
три группы по производственно-технологическим признакам: про¬
изводственные, или технологические (ППР), для основных опе¬
раций технологических процессов; палъемно-транспортные, или
вспомогательные (ПТПР), выполняющие действия типа взять —
перенести — положить; универсальные (УПР) для различных опе¬
раций — основных и вспомогательных.По специализации ПР подразделяются на специальные, вы¬
полняющие строго определенные технологические операции или
обслуживающие конкретные модели технологического оборудова¬
ния; специализированные, или целевые, предназначенные для вы¬
полнения технологических операций одного вила (сварки, сбор¬
ки, окраски и т.п.) или обслуживания определенной группы мо¬
делей технологического оборудования, объединенных общностью213
манипуляционных действий; универсальные, или многоцелевые
ориентированные на выполнение как основных, так и вспомога¬
тельных технологических операций различных видов и с различ¬
ными группами моделей технологического оборудования.Исследовательские роботы (ИР) — это роботы, предназначен¬
ные для поиска, сбора, переработки и передачи информации об
исследуемых объектах. Такими объектами могут быть труднодо¬
ступные или недоступные для человека сферы (космическое про¬
странство, океанские глубины, недра Земли, экстремальные ла¬
бораторные условия) либо области, где требуются выявление,
переработка и анализ огромной но объему информации, напри¬
мер информационный поиск и разведка, искусство и литература.Примером современных исследовательских роботов служат ав¬
томатические аппараты для исследования космоса и планет. На
протяжении уже многих лет мы являемся свидетелями штурма кос¬
моса очувст&ленными роботами. В октябре 1959 г. с помощью со¬
ветской автоматической станции «Луна-3» впервые удалось сфо¬
тографировать обратную сторону Луны, положив тем самым нача¬
ло прямому изучению лунной поверхности. Советский космичес¬
кий аппарат автоматической станции «Луна-16* 24 сентября 1970 г
доставил на Землю образцы лунного грунта. Аналотчкан опера¬
ция была совершена в феврале 1972 г. автоматической станцией
«Луна-20*. Очувствленные космические роботы «Луноход-1» (1970)
и «Луноход-2» (1973), доставленные на поверхность Луны автома¬
тическими станциями «Луна-17» и «Луна-21» и управляемые чело*
веком-оператором в супервиэорном режиме, получили и передали
на Землю ценнейшую информацию о поверхности Луны. Эти вы¬
дающиеся эксперименты, имеющие не только космическое, но и
робототехническое значение, показали, насколько сложным и,
казалось бы, невыполнимым может быть задание, даваемое кос¬
мическому роботу*10.2. Составные части и конструкции
промышленных роботовПромышленный робот состоит из исполнительного устройства
(собственно манипулятора) и устройства управления.Манипулятор ПР предназначен для выполнения всех его двига¬
тельных функций и представляет собой многозвенный механизм с
разомкнутой кинематической цепью, оснащенный приводами и
рабочим органом, а также, в общем случае, устройством передви¬
жения.Манипулятор состоит из опорных (несущих) конструкций,
манипуляционной системы, рабочих органов, привода и устрой¬
ства передвижения.214
Устройство управления ПР необходимо для формирования и
выдачи управляющих воздействий манипулятору в соответствии с
управляющей программой. Устройство состоит из собственно сис¬
темы управления, информационно-измерительной системы с уст¬
ройствами обратной связи и системы связи.Структурная схема промышленного робота представлена на
рис. 10.2.Опорные конструкиии служат для размещения всех устройств и
агрегатов ПР, а также для обеспечения необходимой прочности и
жесткости манипулятора. Опорные конструкции выполняются в
виде оснований, корпусов, стоек, рам тележек, порталов и т.п.Манипуляционная система предназначена для переноса и ори¬
ентации рабочего органа или объекта манипулирования в задан¬
ной точке рабочей зоны и представляет собой многозвенный про¬
странственный механизм с разомкнутой кинематической иепыо.Рабочий орган манипулятора ПР, необходимый для непосред¬
ственного воздействия на объект манипулирования при выполне¬
нии технологических операций ати вспомогательных переходов,
представляет собой захватное устройство или рабочий инструмент.Привад предназначен для преобразования подводимой энер¬
гии в механическое движение исполнительных звеньев манипуля¬
тора в соответствии с командными сигналами, поступающими от
системы управления, и в общем виде содержит энергоустановку,
двигатели и передаточные механизмы.Рис. 10.2. Структурная схема промышленного робота215
/ — опорная конструкция (основание);2	— колонна: 3 — рука манипулятора;
4 — кисть; 5 — рабочий орган (охват);6	— датчик обратной связи; 7 — при¬
вод руки; 8 — блок управляющего уст-Рис. 10.3. Конструкция промышлен¬
ного робота:ройства с пультомУстройство передвижения служит для перемещения манипуля¬
тора или ПР в целом в необходимое место рабочего пространства
и состоит из ходовой части и приводных устройств.Система управления необходима для непосредственного фор¬
мирования и выдачи управляющих сигналов и состоит из пульта
управления, запоминающего устройства, вычислительного устрой¬
ства, блоков управления приводами манипулятора и технологи¬
ческим оборудованием.Информационно-измерительная система, предназначенная для
сбора и первичной обработки информации для системы управле¬
ния о состоянии элементов и механизмов ПР и внешней среды,
входит в состав устройства управления ПР и включает в себя уст¬
ройство обратной связи, устройство сравнения сигналов и датчи¬
ки обратной связи.Систему связи используют для обеспечения обмена информа¬
цией между ПР и оператором или другими роботами и технологи¬
ческими устройствами с целью формулировки заданий, контроля
за функционированием систем ПР и технологического оборудова¬
ния, диагностики неисправностей, регламентной проверки и т.п.На рис. 10.3 представлена одна из конструкций ПР,10.3* Технические характеристики
промышленных роботовТехнические характеристики современных ПР можно подраз¬
делить на основные и дополнительные.К основным техническим характеристикам ПР относятся но¬
минальная грузоподъемность; число степеней подвижности; вели¬
чины и скорости перемещения по степеням подвижности; рабочая216
зона, рабочее пространство и зона обслуживания ПР; погрешность
позиционирования или отработки траектории.Номинальная грузоподъемность ПР — наибольшее значение
массы предметов производства или технологической оснастки, при
которой гарантируются их захватывание, удержание и обеспече¬
ние установленных значений эксплуатационных характеристик. Для
многорукого ПР номинальную грузоподъемность определяют как
сумму грузоподъемностей всех его рук. Для некоторых типов ПР
важным показателем является усилие (или вращаюший момент),
развиваемое исполнительным устройством.По величине номинальной грузоподъемности ПР подразделяют
на сверхлегкие (до I кг); легкие (свыше I до 10 кг); средние (свыше
10 до 200 кг); тяжелые (свыше 200 до 1000 кг); сверхтяжелые (свы¬
ше I 000 кг). В настоящее время выпускают до 65% моделей ПР
легкого и среднего типов с грузоподъемностью в пределах 5,..80 кг.Число степеней подвижности ПР определяют как сумму воз¬
можных координатных движений его рабочего органа или объекта
манипулирования относительно опорной системы. Для некоторых
типов ПР дополнительно учитывают число степеней подвижности
захватного устройства, равное числу степеней свободы всех его
звеньев относительно узла крепления к руке робота.Среди степеней подвижности отдельного манипулятора разли¬
чают переносные и ориентирующие. Переносные степени подвиж¬
ности используются для перемещения рабочего органа ПР, ори¬
ентирующие — для его ориентации в рабочей зоне. Для перемеще¬
ния объекта манипулирования в заданное место рабочей зоны без
его ориентации достаточно трех переносных степеней подвижно¬
сти, для полной ориентации — трех ориентирующих. Для переноса
и полной пространственной ориентации необходимо шесть степе¬
ней подвижности; дальнейшее увеличение числа степеней подвиж¬
ности повышает маневренность манипуляционной системы робо¬
та, улучшает динамику, однако усложняет конструкцию и про¬
граммирование, снижает точность позиционирования и увеличи¬
вает стоимость ПР. Поэтому предпочитают ограничиваться четырь¬
мя-пятью степенями подвижности; шесть и более применяют лишь
в наиболее сложных технологических процессах.По подвижности ПР подразделяют на три группы: малую (до
трех степеней подвижности), среднюю (четыре — шесть) и высо¬
кую (более шести). Число степеней подвижности ПР в значитель¬
ной мере определяет его универсальность. Современные ПР имеют
обычно от двух до семи степеней подвижности: самые простые —
од ну-две; наиболее сложные — семь, иногда и более, В структуре
современного мирового парка ПР преобладают конструкции с че¬
тырьмя и пятью степенями подвижности (63 %).Учитывая все большее применение подвижных роботов, наря¬
ду со степенями подвижности манипуляционной системы робота217
следует рассматривать также степени подвижности устройств ею
передвижения, так называемые координатные. Величины и скорости
перемещения рабочего органа по каждой степени подвижное!»
характеризуют геометрию рабочего пространства ПР, а также ос<
бенпости движения и ориентации переносимого предмета и опрс
деляются механикой манипулятора ПР и возможностями привод.;Величины перемещений по линейным координатам задаются ■»
метрах, по угловым — & градусах или радианах; скорости выража¬
ются в метрах в секунду для линейных и градусах (радианах) в
секунду для угловых координат.По величине линейного перемещения или хода рабочего орга¬
на различают ПР с малым (ло 300 мм), средним (300... I ООО мм) и
большим (более 1 ООО мм) ходом.Скорости перемещений звеньев манипулятора характеризуют
важное качество ПР — быстродействиеt от которого зависит время
обслуживания технологического оборудования. Обычно скорости
линейных перемещений рабочих органов манипуляторов не пре¬
вышают 1 м/с, хотя имеются отдельные роботы со скоростями до
2 м/с и более. Угловые скорости движений рабочих органов нахо¬
дятся преимущественно в диапазоне 15...360°/с (0,25...6,3 рад/с).10.4.	Компоновочные схемы манипуляторовНа этане обшей компоновки манипулятора выбирают количе¬
ство, вид и взаимное расположение его степеней подвижности.
С компоновкой манипулятора, прежде всего, связаны такие экс¬
плуатационные характеристики робота, как форма, расположение
и размеры рабочего пространства и рабочей зоны. Рабочее про¬
странство характеризует ту часть объема, которую занимает роботи,	следовательно, в которой не могут находиться остальное обо¬
рудование технологического комплекса и строительные конструк¬
ции. Рабочая зона характеризует досягаемость роботом тех или иных
точек пространства.Перемещение рабочего органа между точками рабочей зоны
осуществляется так называемыми переносными степенями под¬
вижности манипулятора. Ориентация рабочего органа осуществля¬
ется ориентирующими степенями подвижности. При их работе
может также происходить некоторое перемещение рабочего орга¬
на, но оно обычно малб по сравнению с перемещением, обуслов¬
ленным переносными степенями подвижности, т.е. ориентирую¬
щие степени подвижности незначительно влияют на форму и раз¬
меры рабочей зоны робота.На рис. 10.4—10.6 приведены примеры наиболее распростра¬
ненных обобщенных компоновочно-кинематических схем роботов.
Ориентирующие степени подвижности условно опушены.218
Рис. 10,4. Схемы манипуляторов, работающих в плоской и объемной си¬
стемах координат:а — в плоской прячоутольной; б — в плоской полярной; л — в прямоугольной
объемной; 1—6— варианты компоновок модулей; -ISb — поступательная
кинематическая кара;	— вращательная кинематическая пара; -м	воз¬можное место разделении манипулятора на модули; >— - рабочий орган роботаДля систематизации разнообразных компоновок манипулято¬
ров используют обобщенное понятие системы координат робота.
По виду системы координагг различают манипуляторы, работаю¬
щие:•	в плоской прямоугольной системе координагг (схемы /; 2 и 3,
рис. 10.4, а), — содержат две взаимно-перпендикулярные поступа¬
тельные степени подвижности;•	прямоугагьной {объемной) системе координат (схемы 1.1-, 2.1 и
3.1, рис. 10.4, б), — содержат две взаимно-перпендикулярные по¬
ступательные степени подвижности;•	плоской полярной системе координат (схемы 4\ 5 и б,
рис. 10.4, в), — содержат взаимно-перпендикулярные вращатель¬
ные и поступательные степени подвижности, причем вращатель-219
Рис. 10.5. Схемы манипуляторов, работающих в цилиндрической и сфе¬
рической системах координат:а, 6 — в цилиндрической; $ — & сферической: 1.2—6J — варианты компоновок
модулей; остальные обозначения см. на рис. 10.4ная степень подвижности соединена с неподвижным основанием
и производит поворот поступательно;•	цилиндрической системе координат (схемы I.Z 12; 3.Z 4.1: 5J
и б,/, рис. 10,5, а, б)ч — содержат одну вращательную и две взаим-
но-перпеши;кулярные поступательные степени подвижности;•	сферической системе координат (схемы 4.2, 5.2 и 6,2* рис.
10.5, вК — содержат две вращательные и одну поступательную сте¬
пени подвижности с взаимно-перпендикулярными осями;•	пюской сложной полярной системе координат (схемы 7; $ 9 и10,	рис. 10.6, я), — содержат две вращательные степени подвиж¬
ности с параллельными осями;•	сложной цилиндрической полярной системе координат (схемы7,	/; 8. /; 9.1 и 10. /, рис. 10.6, б), — содержат одну поступательную
и две вращательные степени подвижности с параллельными осями;•	сложной сферической полярной системе координат (схемы 7.2,
А2, 92 и /0.2, рис. 10.6, в), — содержат три вращательные степени220
ця 7 *1 1 Ig * да
ill
? I *lit
|£*
а Л |
п и 1
^ а аГНhi
я я 5х
с ? -
л £a хJIу « 51112^isgм-:* *-i11 1 S
р >2- 8
р I |£ f
К g ?оbsi?эе£Il-HS^^7Сложные сфсркчссккс полярные системы координат|Т\ *>1^j wit-1 й
ф1“I
подвижности, оси двух из которых параллельны, а ось третьей
перпендикулярна осям двух предыдущих;•	в полярной системе координат, с рабочей зоной в виде цилин¬
дрической поверхности (схемы //; 12 и Л?, рис. 10.6, г) — содер¬
жат две степени подвижности: поступательную и вращательную.Манипуляторы, работающие в сложных плоских полярных, а
также сложных цилиндрических и сферических системах коорди¬
нат, иногда объединяют в одну ipynny и называют либо ангуляр-
ными, либо манипуляторами, работающими в комбинированных
системах координат.Таким образом, система координат определяет вид и взаимную
ориентацию переносных степеней подвижности и форму рабочей
зоны. Кроме этих признаков компоновки роботов с одинаковыми
системами координат могут различаться последовательностью и
дублированием степеней подвижности, а также общей ориентацией
манипулятора и соответственно рабочей зоны относительно гори¬
зонта.Рассмотрим области целесообразного применения различных
компоновок манипуляторов. Перемещения рабочего органа между
двумя или более точками, лежащими на общей прямой или ок¬
ружности (рис. 10.7, я, б), могут быть выполнены простейшим
устройством с одной поступательной или вращательной степенью
подвижности. Манипуляторы с поступательными степенями под¬
вижности» особенно при перемещениях до I м, являются, как
правило, наиболее простыми. В пределе они могут состоять только
из силового цилиндра с вспомогательной направляющей. Манипу¬
ляторы с вращательными степенями подвижности несколько слож-Рис. 10,7. Виды траекторий перемещений манипуляторов:а, б — для установки (снятия) изделий в технологическое оборудование; в—д —
для загрузки штампов и сборки; е — для раскладки на поддоны и обслуживания
прессов; ж, j — для загрузки штампов или металлорежущих станков или сменын них инструментаадежз222
нее, В них обычно кроме двигателя имеются дополнительные пере¬
дачи. При той же точности позиционирования рабочего органа тре¬
буется в 5—15 раз более высокая точность позиционирования при¬
вада. Основное достоинство манипуляторов с вращательными сте¬
пенями подвижности — значительно меньшие габаритные разме¬
ры (в 2—6 раз) при той же протяженности траектории перемеще¬
ния, что и у манипуляторов с поступательными степенями под¬
вижности.При отсутствии препятствий перемещение изделия между дву¬
мя или более точками его снятия и установки (сопряжения) в
технологическое оборудование осуществляется манипуляторами
с двумя степенями подвижности. Траектории, изображенные на
рис. 10,7 в—д, и соответствующие им компоновки (схемы 2, 3\ 11
и б, см. рис. 10.4, а, в) применяют, например, при загрузке штам¬
пов или сборке. Траектории, изображенные на рис. 10.7, е, и соот¬
ветствующие компоновки (схема 4Ч см. рис. 10.4) используют в уп¬
рощенных манипуляторах, например для раскладки изделий на
поддоны, или обслуживания прессов. Траектории, показанные на
рис. 10.7, jvc, ?, и соответствующие компоновки (схемы /; 12; 13,
см. рис. 10.4, а, рис. 10.fi, г) применяют для загрузки штампов или
металлорежущих станков, или смены в них инструмента.Если на пути перемещения имеются препятствия, то транспор¬
тирование изделия между двумя или более точками ею снятия и
установки в технологическое оборудование может осуществляться
также манипулятором с двумя поступательными степенями под¬
вижности, например роботом типа СМ80Ц (схема J, см. рис. 10.4, д).
Однако это возможно, если сопрягающее движение (установка
изделия в оснастку оборудования или снятие с нею) лежит в
плоскости манипулирования (рис. 10 8, а), В остальных случаях
(рис. 10.8, б) данная задача решается манипуляторами с тремя пе¬
реносными степенями подвижности (роботы МП-5 и МП-9, схе¬
ма 5./, см. рис. 10.5, 5), «Циклон 3. 01», ПР-10, «Бриг 10» (схема
22, см. рис. 10.5, а), СМ40Ц4301 (схема 4.1 или 1.2, см. рис, 10.5),Рис. 10.8. Схемы установки роботом изделий в оснастку оборудования:а — сопрягающее движение <установка изделия в оснастку оборудования) лежит
в плоскости манипулирования; б. в — сопрягающее движение осуществляется
манипуляторами с тремя переносными степенями подвижности223
В таких роботах сопрягающее движение, как правило, осуществ¬
ляется поступательной степенью подвижности с относительно не¬
большим ходом (50... 150 мм), а транспортирование изделия —
двумя другими степенями подвижности: одной вращательной и
другой поступательной.Для автоматизации сварки, окраски, обработки сложных поверх¬
ностей, а также загрузки оборудования разной высоты (рис. 10.8, в)
требуются роботы с рабочей зоной, габаритные размеры которой
в различных направлениях соизмеримы. Такие задачи манипулиро¬
вания решаются роботами с тремя переносными степенями под¬
вижности.Манипуляторы, работающие в плоской прямоугольной систе¬
ме координат, роботы НОА (схема 2.1, см. рис. 10.4,0) и Л М40Ц4701
(схема 3.1, см. рис. 10.4,6) применяют преимущественно для свар¬
ки, сборки, раскладки изделий. Некоторое увеличение габаритных
размеров роботов в данном случае компенсируется возможностью
движения с высокой точностью по естественным прямолинейным
траекториям при относительно простой позиционной системе уп¬
равления.Компактные роботы, работающие в цилиндрической (робот
УМ-1, схема 2.2, см. рис. 10.5, а) или сферической (робот «Уни¬
версал 15», схема 4.2 или 6.2, см. рис. 10.5, в) системе координат,
применяют для автоматизации различных операций.Еще большей компактностью при тех же размерах рабочей зоны
обладают ангулярные манипуляторы, например, для роботов «Ко¬
лер», «Контур», ПРК-20, Tralfa (Норвегия), Асеа (Швеция), Кика
(ФРГ) — схема 8.2 (см. рис. 10.6, в); Horizontal 80 (Франция) —
схема 7./(см. рис. 10.6, б);СМ40Ф2.80.01 и УМ 160 Ф2. 80.01 -
схема 9./(см. рис. 10.6, б)\ Puma (США) — схема 10.2(см. рис. 10.6, в).
В приводах ангулярных роботов не всегда удается эффективно ис¬
пользовать простые, компактные и мошные гидравлические ци¬
линдры. Однако благодаря созданию новых высокомоментных и
точных гидравлических и электрических приводов в последнее
время ангулярные роботы получают все более широкое примене¬
ние.10.5.	Захватные устройстваЗахватные устройства (ЗУ) роботов служат для захватывания
объектов манипулирования (ОМ). К ним предъявляются следую¬
щие требования: сохранение положения ОМ при всех режимах
работы робота, приспособление к изменениям формы и размеров
ОМ, компенсация погрешностей взаимного расположения ОМ,
ЗУ и обслуживаемого оборудования, быстродействие, долговеч¬
ность, надежность, компактность, легкость и др.224
По способу удержания ОМ захватные устройства подразделяют
на поддерживающие* удерживающие и схватывающие. В поддер¬
живающих ЗУ ОМ лежит свободно и фиксируется только собствен¬
ным весом. В удерживающих ЗУ ОМ фиксируется на основе раз¬
личных физических эффектов: магнитных, атмосферного давле¬
ния, струйных, адгезионных и т.п. Чаще всего ОМ удерживается
силами трения и запирающими усилиями, возникающими вслед¬
ствие перемещения рабочих элементов. Наиболее распространен¬
ные схемы таких ЗУ, называемых схватами, показаны на рис. 10.9.
Их основные функциональные элементы: губки, пальцы, двигате¬
ли, передачи, корпусные несущие конструкции.Легкосменные губки с базирующими поверхностями предназна¬
чены для приспособления робота к специфике ОМ. Губки закрепля¬
ются на пальцах жестко или на шарнирах с фиксирующими пружи¬
нами. В ПР пальцы, как правило, односуставные. Они могут быть
неподвижными (рис. 10.9, я), качаться (рис. 10.9, б—ж), двигаться
поступательно прямолинейно (рис. 10.9, з, и) ил и по дуге (рис. 10.9, к),
совершать сложное пространственное движение (рис. 10.9, л).Благодаря легкости регулирования усилия схваты чаще всего
оснащаются пневматическими цилиндрами, реже — гидро- илиРис. 10.9. Схемы захватных устройств роботов:«г — с неподвижными пальцами; б—лг — с качающимися пальиами; t< и —
с пальцами, движущимися поступательно прямолинейно; к — с пальцами, дви¬
жущимися по дуге; л — с пальцами» совершающими сложное пространственноедвижениеабдеж225
электроприводами. Простейшие схваты без собственного привода
срабатывают под действием ОМ (см. рис. 10.9, б) или внешнего
оборудования. Двигатели связываются с пальцами непосредствен¬
но (см. рис. 10.9, а) или через передачи, служащие для преобразо¬
вания вида движения, увеличения усилия зажатия или перемеще¬
ния губок, координации перемещения пальцев. Выбор передач в
значительной мере определяется требуемой зависимостью зажи¬
мающего усилия от величины раскрытия схвата и соответственно
размеров ОМ. При произвольных в некотором диапазоне массе и
размерах ОМ усилие схвата желаггельно иметь по возможности по¬
стоянным. Наилучшие в этом отношении характеристики у зубча¬
тых передач (см, рис. 10.9, е—к).Достаточно стабильное усилие можно получить подбором вза¬
имного расположения и размеров звеньев в шарнирно-рычажных
и коп ирных передачах (см. рис. 10.9, в, г).Если изменение размеров ОМ незначительно, то возможно
уменьшить за счет возрастания передаточного отношения / = FJFaB
при зажатии (Fn, F^ — усилие на губках пальцев и двигателе). В шар-
нирно-рычажной и копирной передачах это достигается соответ¬
ствующим выбором положения оси пальцев и углов передачи (см.
рис. 10.9, д).Рассмотрим клетевой схвагс призматическими губками (рис. 10.10).
Из прямоугольных треугольников Д0ЛГС, АОАВ и &ОАЕ найдем
расстояние от основания схвата зажатой детали радиуса Rгде /( = АВ, 12 = АЕЧ /* = tf С — постоянные для данного механизма
геометрические параметры.Из данной формулы видно, что положение захваченного ОМ
определяется только его размерами и не зависит от предшествую¬
щих погрешностей. Захватные устройства, обеспечивающие посто¬
янство положения ОМ, называют центрирующими. При измене¬
нии диаметра захватываемой дета¬
ли ее центр смещается по прямой
ОЕ. Это смещение может привес¬
ти к погрешностям позициониро¬
вания ОМ при захвате изделия за
различные поверхности, измене¬
нии размеров в процессе обработ¬
ки или вследствие неточности за¬
готовки.Погрешность уменьшается при
Рис. 10.10. Схема клещевого схва- увеличении длины пальцев и их
та с призматическими губками поступательном перемещении по226
дуге (см. рис, 10,9, к). Для сохранения положения центра детали с
изменяющимся в широком диапазоне диаметром профилируют
губки клещевых схватов, переходят к поступательному прямоли¬
нейному движению пальцев, а также специальным симметрич¬
ным трехпальцевым схемам (см. рис. 10.9, д—з).Проектирование ЗУ начинают после выбора объекта роботиза¬
ции. В результате анализа множества возможных обрабатываемых
изделий выбирают типовые. По всем операциям обработки этих
деталей составляют технологические схемы и определяют возмож¬
ные подходы схвата и места захвата роботом; уточняют условия
установки изделия в технологическую оснастку: зазоры и заход-
ные фаски, усилия гюджатия к базам и т. п.; выбирают по возмож¬
ности общие подходы и места захвата для выполнения большего
числа операций и изделий; выявляют ситуации, в которых невоз¬
можно обойтись без перезахвата или смены схвата.Затем для каждого схвата манипулятора роботизированного
комплекса выбирают количество и кинематику пальцев, а также
форму и расположение базирующих поверхностей губок. Детали с
неизменным диаметром и повышенными точностными требова¬
ниями при установке в оборудование переносятся схватами с цан¬
гами или деформируемыми оболочками. При изменении диамет¬
ров на 20...30% можно использовать обычные клещевые схваты с
призматическими губками. Если смещение центра деталей различ¬
ных размеров превышает допускаемые погрешности, то вводят
коррекцию программных точек или профилированные губки. Схваты
с двумя подвижными пальцами применяют для деталей с измене¬
нием диаметров до 100%, а также для плоских ОМ. Особо широ¬
кодиапазонные схваты выполняют трехлальцевыми. Для сложных
и непрочных деталей губки выполняют по форме переносимого
объекта. Тонкие детали переносятся обычно вакуумными присос¬
ками или магнитными ЗУ,После выбора базирующих элементов рассчитывают усилие паль¬
цев fn, прикладываемое к ОМ для его удержания. При проектных
расчетах из множества возможных режимов работы схвата выделя¬
ют наиболее характерные. Например, для коротких тел вращения
(рис. 10.11) достаточно учесть осевую нагрузку Р0 (на рисунке не
показана), возникающую при сборке или базировании в техноло¬
гическом оборудовании, и радиальную Р^, вызванную силами
инерции. Осевые нагрузки обычно воспринимаются силами тре¬
ния. Требуемое усилие пальцев в этом режимеr w Рс sin а
2/ 'где а = 45... 60* — половина угла между базирующими поверхностя¬
ми призмы (см. рис. 10.9);/— коэффициент трения скольжения.227
I*fJ%Рис. 10.11. Схема расчета уси¬
лий пальцев клещевого с хвата:Рщ — усилис пальцев; — ради¬
альная нгнруэка; й — половина угла
между базирующими поверхностя¬
ми призмы: Р — угол между бис¬
сектрисой призмы и нормальюИз радиальных нагрузок наиболее опасна нагрузка Р^ направ¬
ленная вдоль пальцев. Для ее восприятия требуется усилиегде р — угол между биссектрисой призмы и нормалью к Р^Если найденные усилия Fn вызывают повреждение ОМ, то не¬
обходимо разнести базирующие элементы и, по возможности,
перейти к геометрическому замыканию.Затем выбирается типоразмер двигателя по максимальному уси¬
лию Рл»т<> FnmJi* и перемещению SM2 5ПГ. Ориентировочно пе¬
редаточное отношение /' для легких ОМ лежит в пределах J ...4;
для тяжелых — в пределах 0,2...!. Характер изменения усилия
двигателя Fm - Ф^^ля) сопоставляется с Fn- ФИ(5П) и определя¬
ется желаемая форма зависимости передаточного отношения i =
= /ji/fjin = ФЛ-SiiK По функции Ф/(5^) выбирают кинематическую
схему и кинематические параметры передач схвата, размеры кото¬
рых определяют по прочностным и жесткостным критериям.Проектирование схвата завершается компоновкой функциональ¬
ных элементов на корпусе и оценкой инерционных параметров.10.6.	Промышленные роботы
агрегатно-модульной конструкцииПрименение агрегатно-модульного принципа построения ПР по¬
зволяет создавать различные по функциональному назначению и ком¬
поновке роботы без избыточности функций с оптимальными харак¬
теристиками и высокой эффективностью для решения конкретной
технологической задачи. Проектирование новых моделей ПР на базе
предварительно разработанного набора типовых агрегатных узлов и
блоков (модулей) позволяет сократить время и трудоемкость проек¬
тирования, упростить и значительно удешевить их производство.Количество выпускаемых модификаций ПР практически неогра¬
ниченно, так как любому базовому модулю может соответствоватьF„ > 0,SPa tg(a + рК228
неограниченное число типоразмеров, которые отличаются друг от
друга прежде всего грузоподъемностью и размерами перемещений.
Для робота агрегатно-модульной конструкции создание опытного
образца не требуется, поскольку он собирается из серийно выпус¬
каемых модулей по отработанной технологии сборки. Соответствен¬
но и срок разработки конструкции составляет 2—4 мсс вместо 1,5—2	лет у ПР традиционной конструкции. Если узлы агрегатно-мо¬
дульной системы П Р достаточно хорошо отработаны, то надежность
робота значительно возрастает. Ограниченная номенклатура узлов и
деталей, возможность прогнозирования их показателей надежности
и введение планово-предупредительного ремонта с единой систе¬
мой комплектации способствуют повышению ремонтопригодности
и эксплуатационной надежности конструкции.Среди зарубежных разработок можно отметить серию ПР типа
Robitus RS фирмы Mitsubishi Heavy Ind (Япония), построенных на
базе конструктивно унифицированных узлов-модулей, из которых
компонуется ряд моделей роботов, работающих в цилиндричес¬
кой, сферической и прямоугольной системах координат.Разработаны отечественные модульные роботы типов ПР 18-2,
ПР5-2, ПР4-2 и ПР-АСС-500. Робот ПР 18-2 реализован в блочно¬
модульном исполнении, имеет до четырех степеней подвижности,
функционирует в цилиндрической системе координате линейными
перемещениями до 160 мм и точностью позиционирования до
±0,1 мм. На его базе созданы модификации, из которых ПР 18-6 вне¬
дрена в составе РТК трафаретной печати плат печатного монтажа.Система модулей включает в себя поворотный механизм, механиз¬
мы горизонтального и вертикального перемещения и команаоаппарат.
У всех модулей, кроме поворотного механизма, несколько различ¬
ных видов исполнения. Рука робота имеет три исполнения: собственно
рука; рука с кантователем, который поворачивает охват на угол а
вокруг продольной оси; рука с механизмом сгиба, обеспечиваю¬
щим поворот схвата на угол р в вертикальной плоскости. Унифици¬
рованные стыковочные поверхности модулей позволяют скомпоно¬
вать до 54 вариантов различных исполнений робота. Механизм по¬
ворота, сгиба и кантователь выполнены на основе моментиыч пнев¬
моцилиндров, а механизм линейных перемещений — поршневых
пневмоцилиндров. Существуют также демпфирующие устройства,
которые обеспечивают плавность подхода к заданной позиции.Командоалпараты выполнены в трех вариантах: механическом
с лневмораспределителями, управляемыми кулачками; электро¬
механическом с синхронным двигателем и редуктором; электрон¬
ном, состоящем из устройства циклового управления на восемь
выходов с плавной регулировкой длительности цикла. Электрон¬
ный командоаппарат комплектуется с блоком электропневмати-
ческого преобразователя. Схема конструкции и рабочая зона робо¬
та типа ПР 18-2, его структуре и примеры построения различных229
компоновок представлены на рис. 10.12, а технические характери¬
стики — в табл. 10.1. Промышленные роботы ПР 5-2 (рис. 10.13)
являются универсальными, сверхлегкими, простыми в обслужи¬
вании и предназначены для использования в составе РТК произ¬
водства изделий приборостроения и могут успешно применяться в
производстве РЭА. Модули данного робота можно использовать
индивидуально и в различных комбинациях с другими модулями.Набор модулей состоит из четырех модулей линейных переме¬
щений, одного модуля угловых перемещений и четырех комплек¬
тов переходных элементов, используемых для сочленения модулей.
Модульные роботы гаммы ПР 5-2 содержат от двух до пяти моду¬
лей. Состав системы конструктивных модулей определяется техно¬
логическими требованиями к геометрическим характеристикам пе¬
ремещения объектов производства в соответствии с конкретно
решаемой технологической задачей. Такая система компоновки
позволяет применять ПР без избыточных функциональных спо¬
собностей с оптимальными характеристиками и максималь¬
ной эффективностью. Технические характеристики роботов ПР 5-2
сведены в табл. 10.2.Таблица 10.1Технические характеристики модельного робота ПР 18-2ПараметрыМодуль робела ПР I&-2Тип 1Тип 2Тип 3Число степеней подвижности344Число схватов1/11/11/1Номинальная грузоподъемность, кг111Погрешность позиционирования, мм±0,1±0,1±0,1Наибольший вылет руки Ry мм328422400Линейное перемещение при скорости
0,3 м/с по оси Хч мм25,-6025.., 10025,., 160Линейное перемещение при скорости
0,2 м/с по оси Z, мм20...6020... 10020... 160Угловые перемещения при скорости
160 7с.Ф240240240а——тА—90—Масса, кг606060230
Рис. 10.12. Схема построения модульного робота типа ПР 18-2:а — схема компоновки робота; 6 — структура ряда; « — примеры различных
компоновок роботов: / — программный блок; 2 — основание; 3 — механизм
вертикальных перемещений; 4 — механизм поворота; 5 — механизм горизон¬
тальных перемещений; б — кантователь; 7— механизм сгиба; 8— механический
преобразователь; 9 — электромеханический преобразователь; 10 — электрон нев-
матнческий преобразователь; /7 — комплект захвата
лРис. 10.13. Схемы состава системы модулей роботов типа ПР 5-2:/ — модуль линейный для горизонтального перемещения МЛ Г; 2 — модуль угло¬
вой МУ; 3 — комплекты переходных элементов ПЭ; 4 — модуль линейный для
вертикального перемещении МЛ В; 5 — модуль линейный для перемещения рухи
МЛР: 6 — модуль линейный захвата МЛЗМодули МЛ представляют собой функционально законченные
звенья с одной степенью подвижности. Привод модулей — пневма¬
тический. Позиционирование модулей осуществляется по перена¬
лаживаемым упорам.Модуль линейный с перемещением подвижного элемента в го¬
ризонтальной плоскости (МЛГ) (рис, ЮЛ4, а) имеет четыре мо¬
дификации с перемещением подвижного элемента 50; 80; 160 и
200 мм, погрешностью позиционирования ±0,05 мм, скоростью
перемещения 0,1 и 0,2 м/с и грузоподъемностью 6,3 кг. Модули
изготавливаются в двух исполнениях с левым и правым располо¬
жением пневмоцилиндра.Модуль линейный для линейного перемещения руки робота
(МЛР) (рис, 10.14, б). Пространственное положение модуля может
быть любое. Модули изготавливаются четырех модификаций с пе¬
ремещением подвижного элемента 45; 75; 105 и 150 мм, погреш¬
ностью позиционирования ±0,05 мм, скоростью перемещения 0,1
и 0,2 м/с и грузоподъемностью 0,63 кг.Модуль угловой (МУ) (рис. 10.14, в) обеспечивает поворот под¬
вижного элемента вокруг вертикальной оси на угол 180е со скоро¬
стью 180 */с и погрешностью позиционирования ±0,05 мм. Грузо¬
подъемность модуля на плече 200 мм составляет 0,63 кг.Модуль линейный для вертикального перемещения (МЛВ)
(рис. 10.14, г) рабочего органа или инструмента выполняется двух232
Таблица 10.2Технические харлктермстшси робот» ПР 5-2ПараметрПР5-2П-5.4.3ПР5-2П-13,4.3ПР5-2П-13.3.7ПР5-2Э-5.4.3ПР5-2Э-13.4.3ПР5-2Э-133.7Число степеней
подвижности333333Число схватов1/11/11/11/11/1l/lГрузоподъемность, кг0,30.30,30,30.30,3Погрешность пози¬
ционирования, мм±0,1±0,1±0,1±0,1±0,1±0,1Тип приводаП невматнчески йПневматическийСистема упрааленияЦикловая, пневмокоманлоап парат
с электромеханическим приводомЦикловая электроннаяПродол житсл ьностъ
цикла, с3...63...63...6333Линейные перемеще¬
ния со скоростью
0,2 м/с, мм:
под:
поу
по z1501057515010575160——160——505020505020Угловое перемещение
Ф со скоростью 180 Ус—1801801S0180Габаритные размеры
(Ixbxh), мм425x268x2191S0 х 223 х 221180x223x257425 х 268 х 219ISOx 223x221180x223x257Масса, кг191917151515Потребляемая
мощность, Б А200200200100100100
Рис. 10.14. Эскизы линейных (д, £, г, д) и углового (*) модулей роботовтипа ПР 5-2:модификаций с перемещением подвижного элемента 15...30 и
15-.50 мм, точностью позиционирования ±0,05 мм, скоростью
перемещения 0,1 м/с и грузоподъемностью 2 кг.Модуль линейный захвата (МЛЗ) (рис. 10.14, d) обеспечивает
линейное перемещение в любом пространственном положении на
	478	чРис. 10.15, Конструкция многопредельного пневмоцилиндра:штуцер; 2 - гайка; 3 - хвостовик; 4, 7, 9. //, 13, 16 - шайбы: 5, 8, №. 12. 14 - поршни; 6 - блок герконов (датчиков): IS -цилиндр; 17 — шток
20 мм со скоростью 0J м/ч и погрешностью позиционирования
±0,05 мм. Грузоподъемность модуля 0,32 кг.Кроме модулей перемещения для сборки конструкции MJI раз¬
работаны четыре комплекта переходных элементов J (см, рис. 10.13).
Вышеперечисленные модули и комплекты переходных элементов
позволяют компоновать МП робота ПР 5-2 для выполнения раз¬
личных технологических операций в производстве РЭА и могут
работать в РТК с различным технологическим оборудованием.Особый интерес представляет конструкция многопредельного
пневмоиилиндра.Он обеспечивает дополнительное перемещение схвата с шагом2	мм. Применение такой конструкции пмевмоцилиндра значитель¬
но расширяет технологические возможности робота.Пневмоцилиндр многопредельный (рис. 10.15) состоит из собст¬
венно цилиндра /5, поршней 5, Я, 10, /2, 14 и штока 17, который
на конце имеет отверстие для крепления к дву предельному пнев-
моцилиндру. Поршни обеспечивают ход соответственно: 21 = 2; 22 = 4;
23 = 8; 24 = 16; 25 = 32 мм, а шток имеет ход 2Ь = 64 мм. Ходы
поршней установлены пригонкой с высокой точностью шайб 4; ?, £
//; Д /6. Чтобы при сборке и разборке не перепутать шайбы, шайба
4 под поршнем с ходом 2 мм (крайняя левая) выполнена без отвер¬
стия; шайба 7(ход поршня 4 мм) — с одним отверстием; следующая
9 — с двумя отверстиями и т.д. Последняя шайба 16 с пяггью отвер¬
стиями. Воздух в пневмо1Шли»1Др полается через штуцеры /.Шток и все поршни постоянно поджаты воздухом в крайнем
левом положении. После поступления воздуха под один или не¬
сколько поршней шток перемещается вправо, так как площадь,
на которую воздействует сжатый воздух, у поршней примерно в2	раза больше, чем площадь, на которую воздействует воздух с
правой стороны шгока.К пневмоцилиндру крепится блок герконов б, который содер¬
жит датчики (герконы) положения. Хвостовик 3 служит для уста¬
новки исходного (нулевого) положения схвата робота. Для этого
освобождается гайка 2Ч и вращением хвостовика связка поршней
и шток перемещаются до установки отверстия на другом конце
штока в нужное положение. После выполнения этой операции гай¬
ку 2 затягивают.10.7.	Общие сведения
о роботехнологических комплексахПри механической обработке деталей с помощью ПР автома¬
тизируют:•	установку заготовок в рабочую зону станка и (при необходи¬
мости) контроль правильности их базирования;236
•	снятие готовых деталей со станка и размещение их в таре (на¬
копитель);•	передачу деталей от станка к станку;•	кантование деталей (заготовок) в процессе обработки;•	контроль размеров деталей;•	очистку базовых поверхностей деталей и приспособлений;•	смену инструментов.Опыт эксплуатации ПР показывает, что наиболее целесообраз¬
ной формой роботизации в условиях серийного производства яв¬
ляется создание роботизированных технологических комплексов,
на базе которых в перспективе могут быть созданы роботизирован¬
ные участки, цехи и заводы.Роботизированный технологический комплекс (РТК) — это
автономно действующая совокупность технологических средств
производства, обеспечивающая полностью автоматический цикл
работы внутри комплекса и его связь с входными и выходными
потоками остального производства и включающая в себя единицу
или группу технологического полуавтоматического оборудования
(например, металлорежущие станки), взаимодействующего с этим
оборудованием ПР, вспомогательное оборудование.На базе одних и тех же моделей станков могут создаваться РТК
различных компоновок, комплектуемые ПР, обладающими раз¬
личными технологическими и техническими возможностями.Наибольшее распространение получили РТК следующих ком¬
поновок: одностаночные, состоящие из одного станка, обслужи-
ваемого подвесным (расположенным над станком), напольным
(расположенным рядом со станком) или встроенным в станке ПР;
многостаночные РТК линейной или линейно-параллельной ком¬
поновки, обслуживаемые подвесными ПР; многостаночные РТК
круговой компоновки, обслуживаемые напольными ПР.Многостаночные РТК линейной и линейно-параллельной ком¬
поновки, обслуживаемые подвесными ПР, имеют следующие до¬
стоинства: занимают меньшую (по сравнению с РТК круговой
компоновки) производственную площадь; обеспечивают возмож¬
ность переналадки и ремонта оборудования без остановки работы
всего РТК; обеспечивают возможность визуального наблюления за
работой оборудования; обеспечивают безопасные условия работы
обслуживающего персонала; обеспечивают возможность обслужи¬
вания одним ПР трех или более станков.Достоинством РТК круговой компоновки, обслуживаемого на¬
польным ПР, является то, что ПР этого типа характеризуется ма¬
лой материалоемкостью и простотой обслуживания.Основное достоинство одностаночного РТК со встроенным в
станок промышленным роботом — минимальная (по сравнению с
РТК других компоновок) производственная площадь, требующа¬
яся для размещения комплекса.237
10.8.	Роботизированные технологические
комплексы для механической обработки
деталейТребования к цюмышлешым роботам. Промышленные роботы
должны осуществлять установку заранее ориентированных эагото-
вок в рабочую зону станка; снятие деталей со станка и раскладку
их в тару или укладку в магазин (конвейер); кантование деталей;
выдачу технологических команд для управления технологическим
оборудованием; транспортирование деталей между станками.Основные требования к ПР, используемым для автоматизации
металлорежущих станков, следующие:•	конструктивные и технологические параметры ПР (грузоподъ¬
емность, скорость перемещения рабочих органов* точность пози¬
ционирования, размеры рабочей зоны, тип программного управ¬
ления) должны соответствовать параметрам станков, для обслу¬
живания которых они предназначаются;•	применение ПР должно обеспечить: повышение произво¬
дительности станков не менее чем на 20 %; повышение качества
обработки деталей; повышение коэффициента загрузки станков
в 2 — 2,5 раза; снижение трудоемкости на единицу продукции
в 2—2,5 раза;•	ПР должен иметь число степеней подвижности, обеспечиваю¬
щее необходимый объем операций при обслуживании как станка,
так и вспомогательного оборудования РТК;•	достаточная степень универсальности, позволяющая при пе¬
реходе РТК на обработку нового изделия обходиться минималь¬
ной переналадкой ПР;•	высокая надежность, обеспечивающая наработку ПР на отказ
не менее I ООО ч;-	наличие зоны безопасности, находясь в которой обслуживаю¬
щий персонал может беспрепятственно наблюдать за процессом
резания и в случае аварийной ситуации принимать соответствую¬
щие меры, не подвергаясь при этом возможности быть травмиро¬
ванным ПР.Робошзнроишнй технологический комплекс KCI0.48, Роботи¬
зированный технологический комплекс КС 10.48 предназначен для
токарной обработки широкой номенклатуры деталей типа флан¬
цев диаметром 40... 160 мм и массой до 10 кг в условиях мелкосе¬
рийного и серийного производства. Заготовки устанавливаются в
станок с помощью трехкулачкового самоцентрирующего патрона.В состав РТК (рис. 10.(6) входят токарно-револьверный станок /
мод. 1ВЭ40ФЗО; ПР 2 мош. М20Ц48.01, оснащенный двумя захват¬
ными устройствами J; дисковый магазин 6 с дисками 5; огражде¬
ние 4.238
Робототехнологический комплекс имеет линейную компонов¬
ку и управляется от устройств ЧПУ промышленного робота (УЧПУ).Приемная и загрузочная позиции РТК совмещены. На станке
производится либо полная обработка детали (с одной установки),
либо обработка детали с одной стороны. В последнем случае обра¬
ботка другой стороны детапи производится или на другом РТК,
или на том же РТК после его соответствующей переналадки.Детали устанавливаются на диске с ориентирующими штыря¬
ми, размешенном на поворотном магазине. Магазин устанавлива¬
ется так, чтобы две его соседние позиции могли обслуживаться
захватными устройствами ПР.Расстояние между двумя руками ПР равно расстоянию между
двумя соседними позициями магазина. Когда каретка ПР останав¬
ливается в крайнем левом положении, руки ПР оказываются пол
соответствующими позициями магазина, в результате чего взятие
заготовки и укладка обработанной детали производятся одновре¬
менно.После выработки стопы заготовок и заполнения стопы обрабо¬
танных деталей магазин поворачивается на один шаг, подводя под
разгрузочную руку пустую позицию, а под загрузочную руку стопу
заготовок.Промышленный робот во время работы станка захватывает за¬
готовку и удерживает се в непосредственной близости от рабочей
зоны станка. Когда обработка детали закончена, ПР первым сво¬
бодным захватным устройством снимает готовую деталь, а вто¬
рым — устанавливает на ее место заготовку, после чего обработка
возобновляется. Во время обработки этой детали ПР укладывает
изделие в разгрузочную позицию магазина и одновременно сво¬
бодным вторым захватом берет из стопы заготовку и переносит ееРис. 10.16. Роботизированный технологический комплекс КС 10.48 для
токарной обработки:/ — то карно-револьверный станок 1В34ОФЭ0; 2— ПР М20Ц48.01; 3 — захватные
устройства; 4 — ограждение; 5 — диск; 6 — дисковый магазин239
в позицию, расположенную в непосредственной близости от ра¬
бочей jo ни станка.Дисковый магазин предназначен для храпения заготовок и об¬
работанных деталей в стопах и выдачи их на позиции загрузки-
выгрузки. Магазин включает в себя поворотный стол с приводом,
на столе закреплена планшайба; диск фиксируется от поворота
пальцем, установленным на планшайбе.Прежде чем войти в какую-либо зону рабочего пространства
ПР, оператору необходимо поднять ограничитель, преграждаю¬
щий ему путь. При этом срабатывают связанные с ограничителем
микропереключатели* прерывающие работу ПР, Для повышения
надежности оба микропереключателя работают параллельно.Промышленный робот оснашен двумя одноместными захват¬
ными устройствами, которые удерживают деталь (диаметром
40... 160 мм) тремя губками, синхронно сходящимися под углом
120е и центрирующими заготовку. Захватное устройство установле¬
но в опоре качания и может поворачиваться (с помощью толкате¬
ля и рычага) вокруг горизонтальной оси. Крепление захватного
устройства в руке ПР осуществляется посредством стандартизиро¬
ванного хвостовика.10.9.	Оценка экономической эффективности
применения промышленных роботов
и робототехнологических комплексовЭкономическая эффективность от внедрения РТК рассчитыва¬
ется при определении целесообразности внедрения ПР и РТК и
фактического экономического эффекта огг их внедрения. В случае,
когда внедрение ПР или РТК проводится для модернизации су¬
ществующего технологического процесса, сопровождаемой заме¬
ной устаревшего оборудования, экономическая эффективность
определяется из сравнения показателей потрем вариантам произ¬
водства: робототехнологическому комплексу производства; техно¬
логическому оборудованию, входящему в состав комплекса с руч¬
ным обслуживанием; заменяемому оборудованию. Если оборудо¬
вание действующего производства физически изношено, то оно в
расчетах эффективности заменяется современными аналогичны¬
ми моделями. Решение о целесообразности внедрения той или иной
новой техники принимается по минимуму приведенных затрат по
сравниваемым вариантам. Размер фактической экономии опреде¬
ляется путем сравнения с заменяемой техникой.При отсутствии на предприятии аналогичной заменяемой тех¬
ники за базу сравнения принимаются для вспомогательных ПР
показатели оборудования, предназначаемого для работы в комп¬240
лексе, и показатели оборудования с ручным обслуживанием; для
технологических ПР показатели специального технологического
оборудования либо при его отсутствии показатели ручного выпол¬
нения операции; для универсальных ПР в зависимости от их про¬
изводственного применения показатели, аналогичные технологи*
ческим или вспомогательным (подъемно-транспортным) ПР.На всех стадиях внедрения годовой экономический эффектЭг = 31 - 32 - (С| + ЕНК|) - (Cj + ЕМК>),где Эг — годовой экономический эффект от использования ПР и
РТК за один год эксплуатации (суммарный), p.; 3, — приведен¬
ные затраты потребителя по базовому варианту, рассчитанные на
годовой объем продукции, производимой при использовании РТК,
р.; 32 — приведенные затраты потребителя при использовании РТК,
p.; Ct — себестоимость по базовому варианту в расчете на годовой
объем продукции, производимой при использовании РТК, р.; С2 —
себестоимость годового выпуска продукции, производимой на
РТК, р.; К| — капитальные вложения потребления по базовому
варианту в расчете на годовой объем продукции, производимой
при использовании РТК, р.: К2 — капитальные вложения потре¬
бителя при использовании РТК, р.Эффект от внедрения собственно ПР не определяется, так как
обычно он входит в состав РТК. Эффективность будет достигнута
при положительной разнице приведенных затрат 3t > 32, при этом
срок окупаемости должен быть менее 6,7 года. Срок окупаемости
дополнительных капитальных вложений 7^, годы, определяют по
формулек,-к,“"c.-cvКапитальные вложения потребителя К, р., рассчитывают по
формулеК * Кф + Кш+ К^, + + Кпр + К„ у + Кте„ + К4,где Кб — балансовая стоимость оборудования, р.Определим другие составляющие. Стоимость помещения (зда¬
ния), занимаемого оборудованием, р., определяют по формулеК„ = UrmJS + SyY/P,,!,,где U1L,, — стоимость I м2 площади цеха; p.; S— площадь, занима¬
емая оборудованием по габаритным размерам, м2; — площадь,
занимаемая выносными вспомогательными устройствами (пуль¬
том управления, электрошкафами, гидростанцией и др.), м1; у —
коэффициент, учитывающий дополнительную площадь, занимае¬
мую оборудованием, для базового варианта принимается по нор¬
мативу (обычно у= 1.3); Ря|, — принятое число единиц основного241
технологическою оборудования j-й модели; п — число наименова¬
ний моделей основного технологического оборудования.Площадь РТК рекомендуется определять по габаритным разме¬
рам (с учетом выносных устройств) в соответствии с планиров¬
кой, приведенной в руководстве по эксплуатации РТК, В этом слу¬
чае вместо S + Sy принимается ллошадь по планировке.Стоимость служебно-бытовых помещений (бытовые помещения,
столовая, заводоуправление и др.), р., рассчитывают по формулегде Цплв — стоимость 1м2 служебно-бытовых помещений, р,; S& —
площадь служебно-бытовых помещений, приходящихся на одного
рабочего, равная 7 м2; Р^, Рн, Рт — число рабочих операторов,
наладчиков, транспортных рабочих соответственно, необходимое
для выполнения годовой программы выпуска деталей.Оборотные средства в незавершенном производстве в расчете
на один комплекс, р., определяют по формулегде 3 — число партий деталей, приходящихся в среднем на одно
рабочее место (одна — в ожидании обработки, вторая — в работе,
третья — на транспортировке либо на контроле); т* = Р^, шт., —
размер партии запуска деталей (Р — годовой выпуск деталей од¬
ного наименования, шт., зависящих от серийности производства
деталей, обрабатываемых на оборудовании; 5^ — число запусков в
год, в условиях серийного производства 5|? = 4; 6; 12 и 24, а приме¬
нительно к среднесерийному можно принять ^ - 12, т.е. партии
ежемесячно повторяются); С, — стоимость заготовки, р., С, - CMAf;
См — стоимость I кг заготовки, включая транспортно-заготови¬
тельные расходы, р,; М — масса заготовки, кг; С — себестоимость
готового объема выпуска продукции, р.; Вг — годовой объем про¬
дукции, шт., производимый при использовании единицы нового
оборудования; 0,5 — коэффициент нарастания затрат; о - 1,1... 1,2
при количестве оборудования больше одного.Стоимость специальных приспособлений, р., определяют по
формулегде K'„p — стоимость комплекта специальных приспособлений для
обработки деталей одного наименования, включая затраты на про¬
ектирование и изготовление, р.; аг — число наименований дета¬
лей, обрабатываемых на РТК в течение года.Единовременные затраты на специальные приспособления учи¬
тываются как по базовому, так и по новому вариантам. Затраты на
приспособления зависят от серийности производства, продолжи-242
цельности выпуска деталей и других факторов. Текущие затраты на
сборку, разборку, износ приспособления по обоим вариантам в
таких случаях должны учитываться в составе годовых эксплуатаци¬
онных издержек потребителя.Стоимость комплекта программного управления ПУ, р., опре¬
деляется по формулеKfl.y =где К'„у — стоимость подготовки ПУ на одно наименование дета¬
ли, р.Затраты на проектные работы по привязке РТК к условиям за¬
казчика, р., учитываются только по новому варианту. При расчете
эффекта на стадии создания РТК, когда фактические затраты не¬
известны, сумма затрат принимается равной 3 % от стоимости РТК,
т,е.K™ = 0,03U2.Затраты на жилищное и культурно-бытовое строительство оп¬
ределяют для каждого варианта по формулеК* = 1UP„ + Р„ + Рт),где Цж — стоимость жилищного и культурно-бытового строитель¬
ства, приходящаяся на одного рабочего, принимается равной6,6	тыс. р.Внедрение РТК обеспечивает сокращение численности рабо¬
чих, поэтому в расчетах необходимо учитывать экономию затрат
на жилишное и культурно-бытовое строительство на предприяти¬
ях промышленности. Себестоимость годового выпуска продукции,
р,, определяют по формулеС = И, + И„у + И„р + И уН П + Ив + Ии + Ии Ир + Иу +■ и, + и„,где И* — годовая зарплата рабочих (со всеми начислениями), р.;
Ипу — годовые затраты на подготовку и возобновление программно¬
го управления, р.; И™ — годовые затраты на ремонт специальных
приспособлений, р.; И^п — годовые затраты на прокат универсаль¬
ных приспособлений, р.; И6 = — годовые амортизационные
отчисления на полное восстановление оборудования, р. (Я — амор¬
тизационные отчисления на полное восстановление оборудования
в долях единицы; на этапе внедрения РТК в качестве Р принимаются
утвержденные нормы амортизационных отчислений на полное
восстановление основного технологического оборудования); И41Л —
годовые затраты на содержание помещения, занимаемого оборудо¬
ванием, р.; — годовые затраты на содержание служебно-быто-
вых помещений, приходящихся на единицу оборудования, р.; Ир —
годовые затраты на ремонт (включая капитальный) и техническое
обслуживание оборудования (кроме устройств ПУ), р.; Иу — годовые243
затраты ка техническое обслуживание и ремонт устройств ПУ, р.;
И> — годовые затраты на силовую электроэнергию, р.; Ив — годо¬
вые затраты на сжатый возлух, р,В данной метшикс годовые амортизационные отчисления от
стоимости оборудования учитываются следующим образом: на
полное восстановление оборудования в процентах к балансовой
стоимости; на капитальный ремонт в зависимости от ремонта (вклю¬
чая капитальный). Такой метод более объективно оценивает голо¬
вые затраты на капитальный ремонт дорогостоящего оборудова¬
ния с ПУ, чем метод, применяемый на практике, по которому
расчет ведется в процентах от стоимости оборудования.Если нормативы годовых затрат на капитальный ремонт отсут¬
ствуют, то допускается вести расчет всех амортизационных отчис¬
лений, принимая в качестве Р действующую общую норму амор¬
тизационных отчислений (на полное восстановление и капиталь¬
ный ремонт), В этом случае при расчете затрат на ремонт Ир учиты¬
ваются только текущий ремонт и текущее обслуживание.При определении целесообразности приобретения ПР и РТК
используются расчетные показатели (годовая программа выпуска
деталей, число наименований обрабатываемых деталей и т.д.) и
нормативные данные. Если подобранная номенклатура деталей
обеспечивает частичную загрузку РТК, то необходимо расширить
расчетную номенклатуру деталей. При отсутствии возможности
полной загрузки РТК в планируемом году расчеты на данной ста¬
дии следует вести исходя из условия полной загрузки РТК (К, =
= 0,85) с учетом дальнейшего расширения номенклатуры. Коэф¬
фициент загрузки оборудования при внедрении ПР и РТК без учета
фактической эффективности принимается равным 0,85* Коэффи¬
циент загрузки базового варианта на этапе создания ПР и РТК
составляет 0,6.„О,7, на этапе внедрения определяется по расчету
производственной мощности соответствующего цеха.Расчеты фактической экономической эффективности РТК про¬
водятся с учетом фактической загрузки оборудования по сравнива¬
емым вариантам, при этом фактический коэффициент загрузки РТКI/ _	+ ^н2ф’ = Фоб ’гае Гш.20 — фактическое годовое штучное время обработки деталей
на РТК, ч; Тнг^ — фактическое годонос время наладки РТК, ч.Для расчета фактической экономической эффективности вне¬
дрения РТК необходимо иметь данные, характеризующие номен¬
клатуру деталей, обрабатываемых на РТК, годовую программу
выпуска каждой детали. При расчете отдельных статей капиталь¬
ных вложений и себестоимости продукции допускается примене¬
ние нормативных данных.244
Контрольные вопросы1.	Для каких целей применяются промышленные роботы в современ¬
ном производстве?2.	По каким признакам классифицируются промышленные роботы?3.	Mi каких составных частей состоят промышленные роботы и каково
их назначение?4.	Какие основные технические параметры характеризуют промыш¬
ленный робот?5.	Что представляет собой манипуляционная система промышленного
робота?6.	Как построена кинематическая схема типового промышленного ро¬
бота?7.	Что такое робототехнологический комплекс и каково его назначение?8.	Как используются робототехнологические комплексы лля механи¬
ческой обработки деталей?
ГЛАВА 11АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ СБОРКИ11.1.	Проектирование технологических
процессов автоматизированной сборкиСборка — часть технологического процесса изготовления изде¬
лия, которая состоит из работ по соединению отдельных деталей в
сборочные единниы и из них — готовых изделий, соответствую¬
щих своему назначению.В технологический процесс сборки включаются также работы
по регулированию, наладке и испытанию изделия. Трудоемкость
сборочных работ составляет в массовом производстве до 20 %, в
крупносерийном — 20...25%, в серийном — 30...35%, в мелкосе¬
рийном — 40...50% от трудоемкости механической обработки.По форме организации сборка бывает стационарной и подвиж¬
ной. При более прогрессивной подвижной сборке изделие в про¬
цессе сборки перемещается от одного рабочего места к другому и
на каждом рабочем месте выполняется постоянно одна и та же
операция одним рабочим или бригадой. Подвижная сборка харак¬
терна для крупносерийного и массового типов производства. Диф¬
ференциация работ на ряд мелких операций оказывается высоко¬
производительным и прогрессивным процессом.В современном производстве все большее место занимает авто¬
матическая сборка, при которой операции сборки, контроля, ок¬
раски, сушки производятся без непосредственного участия чело¬
века. При автоматической сборке используются сборочные автома¬
ты, в конструкцию которых вводят бункерно-ориентирующие ус¬
тройства, накопители, устройства для скрепления собираемых де¬
талей и контроля качества их соединения.Автоматическая сборка, как правило, выполняется по принци¬
пу полной взаимозаменяемости, а, следовательно, соединяемые
детали должны быть изготовлены с малыми допусками.Для сборки несложных сборочных единиц, а также для покра¬
сочных и других вредных для человека работ, для транспортирова¬
ния изделий, установки и снятия заготовок могут использоваться
промышленные роботы, представляющие собой универсальные
автоматы с большим числом (до Ю) степеней подвижности рабо¬
чего органа и управляемые ло программе.246
При проектировании поточных линий сборки возникает необ¬
ходимость определения такта выпуска изделий с линии. Такт вы¬
пуска изделий, мин, определяется по формулегде Фд^г — действительный годовой фонд времени работы сбороч¬
ного конвейера с учетом заданной сменности (при двухсменной
работе и с учетом времени на ремонт оборудования Фдг = 4008 ч);—	годовой объем выпуска изделий.Число сборочных мест определяется по формулеМ^"св.|фл * Т Р ** аг сргде Т<* пр— трудоемкость сборочного процесса, мин; = 1,2... 1,8 —
средняя плотность работы (число рабочих на одном рабочем месте).Общее число сборочных мест с учетом контрольных (Мк) и
резервных мест (Мр) составит^сб.обш = Мсб + М* + Мр.Скорость движения конвейера при непрерывном его движении
определяют по формулездесь / — расстояние между осями двух смежных собираемых
объектов, т.е. шаг рабочих мест или станций сборочного кон¬
вейера:Сои и = 4 ^ (iplгде /„ — длина собираемого объекта или длина сборочного места
(станции); = 0,3... I — расстояние между объектами сборки или
между рабочими местами (станциями), м.Рабочая длина поточной сборочной линии (конвейера) опре¬
деляется следующим образом:= f общ*При решении ряда технологических вопросов, связанных со
сборкой машин и механизмов, возникает необходимость решения
задач по определению отдельных параметров плоских размерных
цепей.Достижение заданной точности замыкающего звена достигает¬
ся благодаря полной взаимозаменяемости, неполной взаимозаме¬
няемости, групповой взаимозаменяемости, пригонки и регулиро¬
вания.247
В технологической практике чаще встречаются задачи, в кото¬
рых по установленным номинальным размерам, допускам и пре¬
дельным отклонениям составляющих звеньев определяют номи¬
нальный размер, допуск и предельное отклонение замыкающего
звена («обратная задача»).Последовательность решения обратной задачи методом полной
взаимозаменяемости такова:1)	рассматривая сборочный чертеж или технологическую схе¬
му, выделяют размерную цепь со всеми ее звеньями и выделяют
замыкающее звено, а остальные звенья разбивают на увеличиваю¬
щие и уменьшающие;2)	составляют уравнение размерной цепи и определяют номи¬
нальный размер замыкающего звена по уравнениют	ягде m, it — число увеличивающих и уменьшающих звеньев соот¬
ветственно;3)	рассчитывают среднее отклонение поля допуска замыкаю¬
щего звена= —т	тгде Дс у* и Ас у„ — средние отклонения полей допусков увеличиваю¬
щих и уменьшающих звеньев соответственно;4)	рассчитывают поле допуска замыкающего звена по формулетх = S т„т+ягде Tt — допуск каждого составляющего звена;3) определяют предельные отклонения: верхнее нижнее
ДJx, предельные размеры замыкающего звена: наибольший Ау^, и
наименьший Ау~„\= Дс1 + 0,5 7i;М. = 0,57^;3 + Д*^;^Хтт = Л+Сборка деталей машин, осуществляемая по посадкам с натя¬
гом, предназначается для осуществления неподвижных соедине¬
ний без дополнительных средств крепления. Этот способ соедине¬
ния деталей обладает рядом достоинств (простота конструкции
деталей и сборки, высокая точность центрирования и др.) и по¬
этому широко распространен в машиностроении.Имеется два основных способа сборки деталей при посадке с
натягом: I) продольная запрессовка — сборка осуществляется при248
нормальной температуре с помошью пресса (сборка под прессом);2)	поперечная запрессовка, или «способ термических деформа¬
ций», — сборка осуществляется при предварительном нагреве ох¬
ватывающей детали (отверстия) или охлаждения охватываемой
детали (вала).В задачи технолога при разработке и реализации операции про¬
дольной запрессовки входит определение необходимой максималь¬
ной силы пресса. Она определяется по формулегде/п = (1,15... 1,2)/— коэффициент трения при запрессовке (при
соединении стальных деталей/= 0,06...0,13, при соединении чугун¬
ных деталей /=0,07,., Д12 и др.); / — длина контактной поверхно¬
сти соединения, м; — давление на контактных поверхностях
сопрягаемых деталей, Па, при максимальном натяге мм,
определяют по формуле_	-Тшт' ■ 4.*<С,/£, +С2/£2)’где — поправка, учитывающая смятие шероховатостей контакт¬
ных поверхностей деталей при их соединении, определяется через
параметры шероховатости поверхностей отверстия и вала:Тш = 1.2(Rzo + RzJ)\ Yin = 5(Яа<> + Ra4),dnx — номинальный диаметр соединения, мм; С, и С2 — коэффи¬
циенты Ляме, соответственно для охватываемой (вал) и охваты¬
вающей (отверстие) поверхностей:С'-Ж^Г.dt — диаметр отверстия в охватываемой (вале) детали (при </, = 0,
т.е. в сплошном вале, получаем С, = I - ц,); d2 — наружный диа¬
метр охватывающей (втулки, корпуса) детали (при массивном кор¬
пусе, когда dj -» « получаем С = I + р2); jLi|, — соответственно
коэффициенты Пуассона материалов деталей вала и отверстия (для
стальных деталей ц = 0.3, для чугунных ц - 0,25, для бронзовых и =
= 0,35, для латунных ji = 0,38); £г — модули упругости, Па,
материалов соответственно деталей вала и отверстия (для стали £=
= (1,96... 2)- 10м Па, для чугунного литья £ = (0,74... 1,05)-10" Па;
для бронзы Е ~ 0,84-10" Па; для латуни £=0,78-10" Па).В задачи технолога при проектировании операции сборки попе¬
речной запрессовкой входит определение температуры нагрева
охватывающей детали (отверстия) или температуры охлаждения
охватываемой детали (вала):249
* _ ^max ^ *^сб ■ « .
h—+/*,+ Дд6где yVmu — наибольший натяг соединения, мм; 5^ — минимально
необходимый зазор при сборке, мм, принимаемый равным зазору
в посадке Н7/ф; а — температурный коэффициент линейного рас¬
ширения материала детали (для алюминия а = {23,9... 26,5)-10~* К'1;
для бронзы а = (17,6... 18,2) -10^ К для латуни а = (17... 21) -10-6 К'1;
для стали о = (П.5...12) . I0-6 К '); d- номинальный диаметр со¬
единения, мм; (л — температура в помещении сборки, 'С.Нагрев можно осуществлять в кипящей воде Цр£ 100*С), масля¬
ной ванне (t0 S 110... 130 ’С), газовыми горелками, в нагреватель¬
ных шкафах и печах, в индукционных лечах с нагревом ТВЧ и др.Для охлаждения охватываемой детали можно применять твер¬
дый диоксид углерода (1а - -79 *С), его смесь со спиртом (4, =
= -100 *С), жидкий азот (/rf= -196 *С).Применяется также комбинированный способ одновременного
температурного воздействия на обе детали соединения.Определение основных параметров сборочного конвейера рас¬
смотрим на примере. Годовой объем выпуска изделий сборочным
участком Д, = 100 000 шт.; трудоемкость сборки одного изделия
Ttf = 20 мин; длина собираемого изделия /„ = 0,5 м; режим работы
сборочного участка двухместный; на конвейере производится сбор¬
ка изделия и две контрольные операции; расстояние между изде¬
лиями /„ = I м.Требуется определить такт сборки, количество сборочных
мест на конвейере, длину конвейера и скорость его движения.Определение такта выпуска изделий с линии сборки (с кон¬
вейера):Число сборочных мест
20И*" * 2 4 | 2 “ 6’9, пРимем М— = 7.
Определение общего числа мест конвейера:
Mrt.oau = 7 + 2 + 3-12.
Определение длины конвейера:^юи» - 12(0,5 + I) » 18 м.4008100000= 2,4 мин.250
Скорость движения конвейераtU.» = Т7 * 0 625 м/мин.11.2.	Технологичность конструкций для условий
автоматической сборкиМногие механизмы и машины в настоящее время имеют такую
конструкцию, которая не позволяет автоматизировать их сборку.
При разработке этих конструкций предполагалось, что сборка бу¬
дет производиться вручную, в лучшем случае — с применением
механизированного инструмента. В связи с этим при подготовке к
автоматизации процесса сборки, т.е. к проектированию автомати¬
ческого оборудования, приходится анализировать технологичность
конструкции изделия исходя из условий автоматической сборки.
В случае неудовлетворительной технологичности конструкции ее
необходимо пересматривать и изменять.Прежде чем рассматривать отдельно особенности конструкций,
определяющие технологичность, отмстим, что технологичность
конструкции для условий автоматической сборки не всегда совпа¬
дает с технологичностью изготовления отдельных деталей. Техно¬
логичность конструкции не может рассматриваться вообще, а лишь
применительно к определенному способу сборки. Это означает,
что при изменении способа сборки, когда, например, условия
базирования оказываются другими, суждение о технологичности
также может измениться. Однако можно сформулировать некото¬
рые общие требования к технологичности деталей для автомати¬
ческой сборки, выполнение которых в большинстве случаев улуч¬
шает и технологичность конструкции.Первое требование — блочность конструкции. Конст¬
рукция, расчленяющаяся на отдельные блоки, уже сама по себе
представляет определенные удобства для производства, так как
из блоков она может изготавливаться на определенном участке.
При автоматизации процесса сборки блочная конструкция по¬
зволяет автоматизировать сборку отдельных блоков, если конст¬
рукция изделия достаточно сложна, чтобы автоматизировать его
сборку в целом.Второе требование — простота конструкции. Имеется в
виду конфигурация деталей, их число, расположение в конструк¬
ции. Требование простоты конфигурации деталей совладает с со¬
ответствующим требованием, выдвигаемым при обработке дета¬
лей, Действительно, при автоматической сборке деталь более про¬
стой конфигурации требует и более простых ориентирующих уст¬251
ройств, меньше ступеней ориентирования, более простых питате¬
лей и базирующих устройств. Уменьшение числа деталей осуще¬
ствляется* например, заменой методов крепления и, следователь¬
но, уменьшением числа крепежных деталей, а также объединени¬
ем деталей, в результате чего образуются более сложные детали,
которые могут быть изготовлены современными технологически¬
ми методами (пластмассовые детали; детали, отлитые под давле¬
нием).Наиболее удобным для сборки на автоматическом оборудова¬
нии является такое расположение деталей в конструкции, при ко¬
тором в процессе сборки не требуется изменения положения базо¬
вой детали, а присоединяемые к ней детали подаются в одном
направлении, например сверху. В связи с этим наиболее широко
распространена автоматическая сборка изделий и их узлов, имею¬
щих осесимметричную конструкцию, в которой на стержневую
базовую деталь надевается несколько других, а также узлов, в ко¬
торых базовая деталь (плоская или корпусная) имеет отверстия с
параллельно расположенными осями, в которые устанавливаются
другие детали, как, например, при автоматической сборке блоков
и головок иилицдров двигателей.Точностные требования к конструкции могут быть сформули¬
рованы следующим образом. Допуски на сопрягаемые поверхности
должны обеспечивать сборку методом полной взаимозаменяемо¬
сти. Кроме того, должны быть обоснованы расчетом допуски на
относительное расположение сопрягаемых и базовых поверхно¬
стей, если базирование не может быть осуществлено по сопрягае¬
мым поверхностям. Например, если нет особых требований к кон¬
струкции, при ручной сборке соосность наружной и внутренней
поверхностей втулки можно особо не оговаривать. Однако при ав¬
томатической сборке в случае базирования втулки в приспособле¬
нии или в захватном органе автомата по наружной цилиндричес¬
кой поверхности эксцентриситет этил поверхностей должен быть
строго ограничен.Подготовка к автоматизации сборки изделия требует проведе¬
ния анализа технологичности конструкции, для чего необходимо
четкое установление признаков технологичности деталей и соби¬
раемого изделия в целом. Отдельным признакам необходимо дать
оценки, которые, в свою очередь, позволят получить общую оценку
технологичности. Такая оценка позволяет решить вопрос о воз¬
можности автоматизации процесса сборки существующей конст¬
рукции изделия, а также определить, по каким признакам оценки
технологичности являются наиболее низкими, с тем чтобы можно
было наметить изменения конструкции, позволяющие автомати¬
зировать процесс сборки.Технологичность деталей можно характеризовать ло определен¬
ным признакам, приведенным в табл. 11.1.252
Таблица 11.1Формы ведомости оценок тосмшюппиости изделия (сборочной единицы)№3X£X3*1вV1.
и к
X миI4*XX13i0
X31
г
§
101
«
о5X3"1 рулла признаков технологичности деталейПоказатель технологичности деталиКSас;Х4*I8Xi ~
X ЖИ5 341
и vл w
§
aXS3XX3«IикXXг1о0Sим11. Фориа и
устойчивость
поверхности2, Ориентирование и загрузка3, Бази¬
рование4. Со¬
бирае¬
мостьS Признаки
технологичнос¬
ти изделия
(сборочной
единицы)Признаки технологичности деталей2XX4ГX0к 3■° I
it1
и5S51а2
гчfi1Гrn2.1. Детали формы
тел вращения2.2, Призматические
(плоские летали)3.1. Наличие поверхностей,
пригодных для базирования
при сборке* US £
if |
Щ
S-1и 3 1х<2 -illMlill
#4» *ri fасifИu s
£ =
8 =Usi_j оч§1й?
0 -а* 1
цкп §3ёАИ* 4#IIoi«о1 ^
sr к
| а.
§ *
Р *Е 3
в» g*	5*	рI8иU*1ыУ54БГМгчr>i1ЯС«Ч"1гКrNУtУТ••Гoi8ев531Г.о»г4§5ч’О<NыиИгri.кrvы83«асCN|вГЧ ,
riКоэффициент значимости признакаЯ\«4*4ft<ЬЯы9*1Ч\гЯ\уЯ* 401»«16*17яшС510412468351910105810301013яX-2Оиенкапризнака технологичностиеXя1<т>о*<1*аяjioвма1*а"<z14a15А1*виТ,7Лт123456189]0II12131415161718192021222324
Применительно к деталям можно установить следующие допол¬
нительные признаки технологичности: отсутствие дефектов, об¬
разующих новые элементы формы деталей; отсутствие дефектов,
мешающих базированию; отсутствие дефектов, мешающих соеди¬
нению деталей. Кроме признаков технологичности деталей отме¬
тим признаки технологичности изделий (или сборочных единиц):
возможность узловой последовательной сборки; технологичность
класса соединения; возможность автоматической сборки по точ¬
ностным критериям.Для оценки технологичности конструкции введем следующие
понятия: оценка признака технологичности а}, где / — порядковый
номер признака; j — порядковый номер детали или сборочной
единицы; коэффициент значимости признака ft. Общий коэффи¬
циент значимости для деталитQin =Ыгде т — общее число учитываемых признаков.Коэффициент значимости для изделия (сборочной единицы) Q
представляет собой сумму коэффициентов значимости отдельных
деталей* к которой добавляются коэффициенты значимости при¬
знаков технологичности изделии (сборочной единицы) в целом:<?*£<?•/+ Х*ггде п — число деталей в изделии (сборочной единице); qy — коэф¬
фициент значимости признаков технологичности изделия (сбороч¬
ной единицы).Коэффициенты значимости, приведенные в табл. 11.1, установле¬
ны исходя из опыта оценки технологичности конструкций группы
электротехнических изделий. В случае оценки технологичности других
видов изделий величины этих коэффициентов могут быть уточнены.Показатель технологичности дляу-й детали или сборочной единицы«Общий показатель технологичности всех деталей изделия (сбо¬
рочной единицы)хадт.-Ч	■Х&У}- I254
Опенки по отдельным признакам устанавливаются в диапазоне
от нуля до единицы через одну десятую, т.е. 0; 0,1; 0,2;...; КО. При
этом в случае полного соответствия детали требованиям данного
признака ставится оценка IД а в случае полной непригодности
детали условиям автоматической сборки ставится оценка 0.Основные направления улучшения технологичности конструк¬
ций, разработанных без учета требований, предъявляемых при ав¬
томатизации сборки, состоят в следующем: при переработке кон¬
струкция должна быть расчленена на отдельные блоки (узлы), дол¬
жны быть упрошены детали и соединения, уменьшено их количе¬
ство, рационально назначены допуски на размеры, играющие важ¬
ную роль при автоматическом совмещении деталей.Изменяя конструкцию деталей, иногда даже незначительно,
можно обеспечить возможность эффективной автоматизации про¬
цесса сборки. Уже небольшие изменения крепежных деталей по¬
зволяют улучшить условия автоматического ориентирования и по¬
высить надежность автоматического получения соединений. Это
характерно в основном для винтов и болтов, причем нередко та¬
ким образом удается преодолеть затруднения, встречающиеся при
автоматизации сборки. Например, образование шлицов на обоих
концах винта (рис. И Л, а) позволяет ограничиться лишь первич¬
ным его ориентированием,С целью устранения перекоса винта, входящего в резьбовое от¬
верстие, применяют винты с направляющей цилиндрической ча¬
стью стержня (рис. 11.1, £), диаметр которой d\ равен внутреннему
диаметру резьбы, а длина /( = 0,9d,. Несмотря на некоторое увели¬
чение расхода материала, применение этой конструкции винтов
при диаметре до MS оказывается экономически целесообразным.При скреплении винтом двух или более деталей, каждая из ко¬
торых имеет отверстие, бывает затруднено точное соблюдение со¬
осности отверстий. В таком случае обычный винт нередко не можетIIIцва€Рис. 11.1. Технологичные конструкции крепежных деталей:а — установочный винт со шлицами на обоих концах; б — вннт с направляющим
концом; в — вит* сверлящий отверстие и нарезающий резьбу255
быть завинчен. Выход из положения даюгеамонарезающие винты,
которые в заранее просверленном или пробитом на штампе отвер¬
стии нарезают резьбу и одновременно в эту резьбу завинчиваются.
При такой технологии сборки отпадает одна из предшествующих
операций механической обработки, так как нет необходимости
заранее нарезать резьбу в отверстии одной из деталей. В ряде случаев
э<Й>ективны винты, на конце которых образована режущая кром¬
ка, так что при вращении винта сперва сверлится отверстие, за¬
тем сам винт нарезает в нем резьбу и завинчивается (рис. 11.1, е).
В этом случае отпадает даже необходимость заранее сверлить от¬
верстия в соединяемых деталях. Зато сборку производить удобнее,
небольшие неточности расположения деталей не нарушают ход
процесса сборки.11.3.	Базирование при автоматической сборкеБазирование собираемых деталей на рабочей позиции автомата
может производиться различными методами в зависимости от кон¬
фигурации деталей и допустимой степени сложности базирующихРис. 11.2. Схемы базирования деталей и образования погрешностей уста*а — ка прямоугольную призму; б — на конусный прижим; в — на призму с
углом р; г — на конусный прижим с углом р; д — на три упора по двум перпен¬
дикулярным плоскостям; $,	Зу — погрешности установкивгдновки:256
устройств. Последнее обстоятельство, в свою очередь, зависит от
требуемой точности совмещения определенных координат соби¬
раемых деталей. Схемы базирования деталей и образования погреш¬
ностей установки приведены на рис. 11.2.Крупные плоские или корпусные базовые детали можно бази¬
ровать ка опорную плоскость и два отверстия, особенно если эти
отверстия уже использовались для базирования при обработке.
Цилиндрические детали типа втулок, шайб, а также детали другой
формы, имеющие отверстие, нередко также базируют по отвер¬
стию, используя специальный стержень — ловитель. Во время со¬
пряжения собираемых деталей ловитель убирается (рис. IL.3).Точность автоматического совмещения деталей в процессе сбор¬
ки является одним из важнейших факторов, определяющих рабо¬
тоспособность оборудования. При этом учитываются точностные
показатели оборудования и участвующих в процессе сборки дета¬
лей, которые поступают на сборку со своими погрешностями.Задача точностного расчета сводится к тому, чтобы определить
и сопоставить суммарную погрешность относительного располо¬
жения собираемых деталей с допускаемой погрешностью, в пре¬
делах которой обеспечивается собираемость деталей.При расчете отклонения относительного положения деталей
погрешности систематического характера суммируются арифме¬
тически, случайные погрешности — квадратически, Для система¬
тических погрешностей суммарное отклонение= ХЦл<м+«/у]-«лу.где ^ — передаточное отношение, характеризующее влияние по¬
грешности составляющего эвена на замыкающее; — координата
середины лоля допуска звена; а, — коэффициент относительной
асимметрии распределения; 6; — допуск на размер звена; ал, 5Л —
коэффициент асимметрии поля допуска и допуск на размер замы¬
кающего звена.Рис. 11.3. Применение ловителя для базирования деталей по отверстию257
Коэффициент сс, определяется по формуле„ _	■“ Д«и	"щР. ’где M(xq,) — координата центра группирования распределения;
До, — координата середины поля рассеяния; соу — поле рассеяния
составляющего звена.Индекс I относится к составляющим звеньям размерной цепи,
индекс Д — к замыкающему звену.Для случайных погрешностей суммарное отклонениеДггде t — коэффициент, зависящий от принимаемого процента рис*
ка; X'i — коэффициент относительного рассеяния.При нормальном законе распределения, если принять процент
риска Р- 0,27, коэффициент / = 3.Коэффициент — отношение среднеквадратического откло¬
нения о,- к половине поля рассеяния: A.J = 2а,/со,<Для закона Гаусса принимают V/ = 1/9.11.4.	Автоматическая сборка методом исканияНедостатки системы «жесткого базирования» привели к появ¬
лению способов автоматической сборки, основанных на самоори-
ентировании деталей в процессе сборки друг относительно друга.
При этом обычно одна из сопрягаемых деталей жестко крепится, а
вторая сопрягаемая деталь получает свободу перемещения в огра¬
ниченном пространстве и при этом имеет возможность самоуста-
навливаться. Простейший способ самоориентирования заключает¬
ся в колебании входящей внутрь детали (рис. 11 .4, а) с помощью
кулачка с волнистым профилем. Входящая внутрь деталь несколь¬
ко раз проходит над деталью жесткого базирования и «ищет» мес¬
то, куда она должна опуститься.Рижским политехническим институтом предложено вибраци¬
онное устройство с двумя электромагнитами, расположенными
перпендикулярно друг другу, якори которых жестко соединены с
исполнительным органом сборочного приспособления. Электро¬
магниты /и 7 (рис. 114, б) крепятся к станине сборочного при¬
способления. Якори 2 и 6 связаны со сборочным приспособлени¬
ем 5, в котором установлена одна из соединяемых автоматом дета¬
лей 3. Другая деталь подается в направлении, перпендикулярном
плоскости чертежа. Приспособление J может перемешаться в на¬
правлении действия обоих магнитов. Пружина 4 возвращает при-258
Рис. 11.4. Сборка методом искания;
а — самоориеитирование с помощью кулачка с волнистым профилем; б — вибра¬
ционное устройство с двумя электромагнитами: 1,7— электромагниты; 2, 6 —
якори; 3 — пружина; 4 — соединяемая деталь; 5 — сборочное приспособление;
«. г — механизмы с плавающей рабочей частью: / - механизм движения; 2 —
рычаг; 3 — корпус; 4 — установочное приспособление; 5 — ориентируемая де¬
таль; с — направление движения рычаге; Л — пояс искания; VD — диоды; фо —
направление движения механизмаслособление в исходное положение. При включении обоих элект¬
ромагнитов сборочное приспособление 5 совершает колебания по
круговой или эллиптической траектории, обеспечивая соедине¬
ние деталей.Наиболее универсальными сборочными механизмами, работа¬
ющими по методу искания, являются устройства с плавающей
рабочей частью (рис. 11.4, в, г). Агрегатная сборочная головка та¬
кого устройства подводится в рабочее положение соответствую¬
щим механизмом подачи до упора. В паз корпуса 3 встраивается
поворачивающийся в горизонтальной плоскости вокруг плаваю¬
щей оси 0 рычаг 2, один конец которого связан с механизмом I
движения ориентации, а другой снабжен установочным приспо¬
соблением 4 для ориентируемой детали 5.Движение ориентации по спирали можно осуществить, если
коней рычага кулисно связать с диском механизма движения ори¬
ентации (см. рис. 11.4, «г) и перемещать его одновременно с враще¬
нием диска в радиальном пазу от центра. Если же коней рычага
кулисно связать с ползуном механизма (см. рис. 11.4, г) и сообщить
ему возвратно-поступательное движение в пазу ползуна, то можно
получить движение ориентации по синусоиде или другой сходной
с ней кривой.259
Рис. U.S. Агрсгативная головка для сборки исканием:
а — схема сборки деталей: 6 — поле искания; I — вставляемая деталь; 2 — упор;
3 — вторая собираемая деталь; 4 — установочное приспособление: 5 — шибер;6	- пружина; d„ — диаметр отверстия; е — высота фаски; Л» — точность предва¬
рительной ориентации неподвижной летали; Дф — величина заходной фаски
летали; 4 — поле искания; К — точка контакта деталей; Р<ь — сила, перемеща¬
ющая вставляемую деталь /; Р„ — сила, пол дейспшем которой деталь I сопряга¬
ется с деталью 3; Д, — разность диаметров (зазор) втулки и налаПроцесс ориентации в этих приспособлениях совершается в два
этапа. Собираемые детали предварительно ориентируются подачей
до упора 2 (рис. 11.5. а), затем сила /** перемещает вставляемую
деталь / в направлении сопряжения с деталью 3 собираемого узла.
Если собираемая деталь встречает препятствие, явившееся след¬
ствием недостаточной точности предварительной относительной
ориентации До, то деталь окончательно ориентируется заходной
фаской Дф.В точке контакта деталей К возникает сила Р0, под действием
которой деталь / перемешается в необходимое для сопряжения
положение. Плавающее установочное приспособление находит¬
ся в равновесном центральном положении относительно окна ши¬
бера 5 на радиально расположенных пружинах 6. При предвари¬
тельной установке детали / на сборочной позиции автомата ее
сопрягаемая поверхность должна находиться в поле искания А
(рис. 11.5, б), т.е. в поле перемещения плавающего установочного
приспособления.260
Для изменения величины поля искания А может быть предус¬
мотрена переналадка. Величина поля исканияА > Ац, До — £Дф + 2Ли>гас До — точность предварительной ориентации подвижной дета¬
ли, мм; Дф — величина заходной фаски детали, мм; Дн — точность
изготовления неподвижной детали, мм.11.5.	Вибрационный способ совмещения
деталей при сборкеТочность взаимного расположения деталей при их автомати¬
ческой сборке определяется размерной цепью, в состав которой
входят размеры как собираемых деталей, так и частей механизма,
осуществляющего сборку. Надежная сборка обеспечивается при
условии, что максимальная ошибка совмещения деталей Дх не
превышает величину допустимого отклонения Д.Размерная цепь, определяющая величину ошибки совмещения
д£, включает в себя обычно большое число размеров. Величина
допустимого отклонения обусловливается наличием зазора в со¬
пряжении или наличия направляющих фасок, поэтому условие Д* <
< Д легко выполняется только в отдельных частных случаях. Во
многих устройствах для обеспечения требуемой точности совме¬
щения используют специальные ловители, заходиые конусы и т+д.При использовании вибраиионного способа совмещения дета¬
лей в состав сборочного автомата включают вибрационное устрой¬
ство, перемещающее на позиции сборки одну из деталей по опре¬
деленной траектории в плоскости, перпендикулярной направле¬
нию соединения деталей. Этим достигается «нащупывание» или
«искание» сопряженных поверхностей деталей в определенной зоне.
Существующие вибрационные устройства осуществляют искание
в направлении двух координатных осей и обеспечивают надежную
сборку деталей типа вал—втулка при исходной ошибке совмеще¬
ния Дх их осей, в 7—8 раз превышающей допустимое отклонение.
Вибрационное устройство, схема которого изображена на рис, 116,
обеспечивает перемещение втулки 6 при сборке ес с валиком 7по
спиральной траектории. Втулка 6 установлена в сборочном при¬
способлении 5, которое через подшипники 4 соединено с враща¬
ющимся валом J. Ось вала наклонена под небольшим углом к оси
вращения ротора L В исходном положении точка пересечения оси
вращения ротора с осью вала располагается под подшипником,
поэтому сборочное приспособление 5 неподвижно. Валик 7 пода¬
ется на сборку толкателем 8. Если при этом оказывается, что ошибка
совмещения деталей Az не превышает допустимого отклонения Д,
валик беспрепятственно входит в отверстие втулки. Если у казан-261
Рис. 11.6. Устройства с накладным
валом для вибрационного совмеще¬
ния деталей:/ ~ ротор; 2 — пружина; 3 — вращаю¬
щийся ни; 4 — пслшипннк; 5 — сбо¬
рочное приспособление; 6 — втулка;
7— валик; 8 — толкательное условие не выполняется, валик 7 (или специальный упор, со¬
единенный с толкателем 8) упирается в торец втулки 6 и переме¬
шает ее вместе с приспособлением 5 вниз. При этом верхний ко¬
нец вала 3, являющийся осью подшипников 4, смещается относи¬
тельно оси вращения ротора /, описывая восходящую спиральную
траекторию в проекции на плоскость, перпендикулярную направ¬
лению сборки. Этот процесс продолжается до тех лор, пока соби¬
раемые детали займут положение, при котором возможно их со¬
единение. После начала соединения деталей приспособление 5 воз¬
вращается в исходное положение под действием пружины 2.11.6.	Автоматическая селективная сборкаАвтоматические сборочные системы, работа которых основана
на методе селективной сборки, могут собирать узлы из ранее рас¬
сортированных деталей или подбирать к одной (или нескольким)
из измеряемых деталей парную из соответствующей размерной
группы.Примеры автоматизации селективной сборки, когда сортировке
подвергается только одна из сопрягаемых деталей, чаще всего встре¬
чаются при сборке сборочных единиц, содержащих наряду с други¬
ми размерными звеньями одно многопредметное звено. Например,262
подшипники качения состоят из наружного и внутреннего колеи и
комплекта тел качения (шариков или роликов). По результатам из¬
мерения обшей погрешности (я = I) деталей, сочетающихся в лю¬
бой последовательности, подбирают размерную группу многопред¬
метного звена, исправляющую эту погрешность. Так работают сбо¬
рочные автоматы при производстве пошиипников на ГПЗ-1.В подшипниковой промышленности Японии подобный способ
автоматической сборки получил название способа соответствую¬
щего выбора. На нем основана работа автоматической машины для
сборки шариковых подшипников, изготовленной фирмой «Токио
Сеймииу». Принципиальная схема этой сборочной машины пред¬
ставлена на рис. 11.7.Наружное и внутреннее кольца из устройств автоматической
загрузки / и 2 подаются в измерительный блок IV, при этом блок
III контроля наличия деталей включает программу последователь¬
ности II, выполняемую блоком управления I. Результаты измере¬
ния блоком IV (3 — устройство измерения) диаметров сопрягае¬
мых поверхностей наружного А и внутреннего В колеи поступают
в вычислительный блок V, измерительное устройство 8 которого
определяет разность А - В. Пройдя через усилитель 9, эта разность
в зависимости от своего значения и наличия комплекта шариков в
кассетном устройстве 12 поступает либо в устройство 10 выбора
комплекта шариков, либо в устройство 11 формирования сигнала
некомплектности.Если имеется комплект шариков, соответствующий величине
разности А - В, то устройство 13 при наличии сигнала от блока II
программы последовательности, сверив для надежности с помо¬
щью измерителя 14 номер выбранной группы шариков с их дей¬
ствительным размером, подает команду на механизм 15 управле¬
ния затвором 16, который пропускает комплект шариков на пози¬
цию 17 комплектования с кольцами.В свою очередь, кольца, успешно пройдя контроль и дождав¬
шись на позициях измерения результата выбора комплекта шари¬
ков, поступают в устройство J, в котором внутреннее кольцо встав¬
ляется в наружное. Затем устройство 6 поворачивает пару скомп¬
лектованных колец в положение, удобное для сборки с шариками.
На позиции 7 внутреннее кольцо наклоняется относительно на¬
ружного так, чтобы в образовавшуюся между ними щель могли
быть засыпаны шарики. В таком положении кольца зажимаются и
передаются на комплектовочную позицию /7, где и происходит их
комплектация с шариками. На позиции 18 происходит оконча¬
тельная сборка, т.е. внутреннее кольцо устанавливается в выпрям¬
ленное относительно наружного положение и собранный подшип¬
ник через устройство 19 покидает автомат.Если в ячейках кассетного устройства 12 шарики размера, со¬
ответствующего вычисленной разности А - В, отсутствуют, то со-263
ЗагрузкаШ “1I	11!	А \ 1 IЧ ip 1и-Дй-сЬ1Рис. 11.7. Схема автоматической машины для сортировки и сборки шари¬
ковых подшипников:	— движение деталей;	прохождение команд; I — блок управле¬
ния; И — блок программы послсдовательности; III — блок контроля наличия
деталей; IV — блок измерения; V — вычислительный блок; VI — блок выбора
шариков; /, 2 ~ устройства автоматической загрузки; Зг 8 — устройства измере¬
ния; 4 — блоки выбора колеи; 5 — устройство сборки колец; 6 — устройство
поворота скомплектованных колец; 7 — устройство для наклона внутреннего
кольца; 9 — усилитель; 10 — устройство выбора комплекта шариков; // — уст¬
ройство формирования сигнала некомплектности; 12 — кассетное устройство;
S3 — устройство подачи команд; 14 — измеритель; /5 — механизм управления
затвором; /6 — затвор; У7 — механизм комплектования подшипников; 18 —
окончательная сборка; 19 — разгрузочное устройство; А, В — сопрягаемые поверх¬
ности наружного н внутреннего колеи соответственно264
четание внешнего и внутреннего колец, поступивших в блок из¬
мерения [V, будет считаться непригодным. Тогда одно из колец
сбрасывается с позиции измерения, а на его место подается новое
кольцо* после чего описанный цикл повторяется до тех пор* пока
не будет подобрано сочетание, для которого в кассетном устрой¬
стве имеются шарики соответствующего размера.11.7.	Электромагнитная сборка соединений
по цилиндрическим поверхностямСобрать соединение с натягом значительно проще при нали¬
чии теплового зазора. Поскольку величина зазора мала (до 0*002
посадочного диаметра) из-за офаничений температуры нагрева
охватывающей детали (или охлаждения охватываемой), во избе¬
жание заклинивания процесс сборки должен проходить с доста¬
точно высокой точностью. Поэтому сборочное устройство должно
отвечать соответствующим требованиям.Наиболее просты устройства, в которых относительная ориен¬
тация и сопряжение деталей производятся с помощью электро¬
магнитных сил. В таких устройствах подвижная деталь затягивается
в неподвижную или насаживается на нее. Электромагнитная сбор¬
ка обеспечивает надежный процесс сопряжения ферромагнитных
охватываемых деталей с охватывающими деталями из любых маг¬
нитных материалов. Возникающее при этом явление слипания оди¬
наковых по магнитным свойствам материалов в магнитном поле
удается исключить путем придания подвижной детали радиальной
вибрации с помощью магнитных сил.Процесс электромагнитной сборки деталей по цилиндричес¬
ким посадочным поверхностям, если подвижная деталь — вал, про¬
исходит в следующем порядке. Охватывающую деталь (втулку) на¬
гревают или охлаждают охватываемую деталь (вал). Затем охваты¬
вающую деталь / (рис. 11.8) устанавливают на базу, расположен¬
ную в зоне постоянного поля электромагнита 3 так, чтобы она
могла быть подтянута магнитными силами до упора и в процессе
сборки оставаться неподвижной. Втулку на базе можно просто за¬
крепить. Вал 5 помещают на базирующее устройство, расположен¬
ное рядом в зоне действия постоянного поля и переменного, со¬
здаваемого электромагнитом 6.С подачей напряжения на электромагниты детали намагничи¬
ваются и стремятся занять положение с минимальным запасом
потенциальной энергии: втулка, если она не закреплена, подтяги¬
вается к упору, а вал начинает движение к втулке. В качестве упора
можно использовать стальную вибрационную шайбу 4, устанавли¬
ваемую на немагнитный каркас соленоида. В шайбе, являющейся265
Рис. 11.8. Схема электронагрева детали перед сборкой:7	— охватывающая деталь; 2 — упор; Л б - электромагниты; 4 — вибрационнаяшайба; 5 — валконцентратором напряженности магнитного поля, осуществляет¬
ся вибрация вала.Войдя в соленоид, вал займет положение, при котором его ось
совпадет с направлением постоянного магнитного потока и уп¬
рется своим ториом в левую или правую часть переднего торца
втулки. Эю будет длиться 0,01 с — до перемагничивания вала под
действием переменного магнитною поля (частотой 50 Гц). Как толь¬
ко концы вала поменяют полярность, он притянется к торцу про¬
тивоположной части втулки. Этот процесс также длится 0,01 с —
до следующего перемагничивания.Таким образом, вал, находясь в соленоиде, колеблется с часто¬
той 50 Гц под действием момента вращения магнитных сил Мп.
Одновременно осевая магнитная сила F постоянно стремится пе¬
реместить вал согласно градиенту поля, т.е. втянуть его в свою
центральную зону. Это создает условия для автоматического со¬
вмещения (автопоиска) контуров посадочных поверхностей дета¬
лей, С момента совмещения контуров начинается процесс сопря¬
жения, в котором продолжают участвовать та же осевая сила и
переменный по направлению вращающий момент, действующий
с частотой переменного тока. Вращающий момент отбрасывает вал
от стенок отверстия постоянно намагниченной втулки, что обес¬
печивает «нсслипание» деталей из одинаковых магнитных матери¬
алов и исключает возможность их заклинивания.Ограничить продвижение вала в отверстии втулки можно либо
упором 2, либо таким ее размещением, при котором вал имеет ми¬
нимальный запас потенциальной энергии, и, следовательно, его
остановка будет соответствовать положению в собранном узле. Со¬
единения повышенной точности следует обязательно собирать с ис¬
пользованием упоров. В этом случае втулка размещается ближе к валу.266
После остывания деталей и их надежной фиксации в требуемом
положении сборочная единица снимается. Процесс автопоиска и
собственно сборки длится десятые доли секунды.11.8.	Исполнительные механизмы
для автоматической сборки цилиндрических
соединенийЗначительное повышение производительности и рациональную
концентрацию сборочных действий иногда можно обеспечить при¬
менением механизмов для одновременной сборки группы деталей
(рис. 11.9).При использовании механизма (рис. 11.9, а) втулки 4, 7 и 8,
имеющие различные наружные диаметры, выдаются из трехсек-
ционного лотка 6 на призмы подвижного установочного устрой¬
ства / при помощи отсекателя 5. Установленные на призмах втулки
«прошиваются» ловителем 2, после чего установочное устройство
отходит вниз от упоров 10 (рис. 11.9, б).При дальнейшем перемещении втулок на ловителе торец вала 3,
упираясь в торец ловителя, утапливает его, а досылатель 9 обеспе¬
чивает сопряжение деталей.При вертикальной сборке втулки 13, 15 и /7 (рис. 11.9, е) могут
одновременно выдаваться из лотков при помоши соответствую¬
щих шиберных устройств 14 до опорных поверхностей упора 18.
После этого ловитель 12, перемещаясь, вниз, проходит через от¬
верстия втулок. В момент касания ловителя с валом /1 шиберные
устройства отходят влево и втулки под действием гравитационных
сил падают на вал (рис. 11.9, г). При дальнейшем перемещении
вниз ловитель утапливается за счет сжатия своей пружины, а до¬
сылатель 16 осуществляет сборку втулок с валом.Безотказная работа сборочных автоматов и линий зависит глав¬
ным образом от безотказной работы исполнительных сборочных
механизмов, установленных на их позициях. В исполнительных
механизмах наиболее ответственной частью, определяющей их без¬
отказность, является устройство, непосредственно выполняющее
заданное соединение в зоне сборки. При автоматической сборке
гладких цилиндрических соединений с зазором такими простей¬
шими устройствами являются рабочий орган с втулочным глад¬
ким ловителем при установке валиков в отверстия (рис. 11.10) и
рабочий орган со стержневым гладким ловителем при надевании
втулок на валы.Номинальным положением сопрягаемых поверхностей базовой
и присоединяемой деталей является такое, когда их оси лежат на
одной прямой. Однако на позициях сборочных автоматов и линий
неизбежны перекосы и смешения этих осей.267
	J-ш1тюРис. П.9. Схемы сборочных механизмов (а—г) для одновременной сбор¬
ки группы деталей:/ — установочное устройство: 2 — ловитель; 3 — вал; 4, 7, 4 /-*. 15, /7 — втулки;5	— отсскагтель; 6 — лоток; 9, /б ™ досылатель; — упор; // — вал дли втулок;
12 — ловитель; 14 — шиберные подающие устройства; 18 — упорКак показали исследования, перекосы в пределах ±5', имеющи¬
еся перед началом выполнений соединения, не оказывают значи¬
тельного влияния на собираемость. Поперечные смещения каждой
сопрягаемой поверхности, возникающие вследствие погрешнос-268
Рис. НЛО. Схема простейших рабочих органов для автоматического со¬
единения цилиндрических деталей с зазором:а — схема сборки с центровкой валика подпружиненными валиками; 6 — схема
сборки с плавающей направляющей втулкой; / — досьслатель; 2 — присоединя¬
емая деталь; 3 — сборный гладкий втулочный ловитель; 4 — базовая деталь; 5 —
ориентирующее устройство в зоне сборки с удерживающими элементами; 6 —
подпружиненный гладкий стержневой ловитель; rfnj — диаметры присоеди¬
няемых деталей; dnl — диаметр сборного гладкого втулочного ловителя; йлЪ —
диаметр подпружиненного гладкого стержневого ловителя; f>*л — диаметр базо¬
вой детали; 6С — диаметральный зазор и выполняемом соединениитей собираемых деталей и сборочного оборудования, приводятся к
одному смешению» которое равно расстоянию между осями этих
деталей, взятому по перпендикуляру к рабочему движению сборки.Погрешность является расчетной величиной, которая скла¬
дывается из ряда составляющих погрешностей, имеющих случай¬
ный характер, и в общем виде может быть представлена следую¬
щим образом:= Ж, £пр* Дф* Дд* Дц« еир> с'б)>где ев, — погрешности базирования базовой и присоединяемой
деталей; е,, — погрешности закрепления базовой и присоединя¬
емой деталей; епр, е'„р — погрешности положения базовой и присо¬
единяемой деталей; Дф — погрешность фиксации для базовой де¬269
тали; Дл — погрешность деления для базовой детали; Д,, — погреш¬
ности настройки; Л'п^ — погрешности позиционирования и фик¬
сации присоединяемой детали (имеет место у исполнительных
механизмов типа механической руки).Когда S 0,58^ где 5,; — диаметральный зазор в выполняемом
соединении, цилиндрическое соединение с зазором можно вы¬
полнить прощальным перемещением присоединяемой детали. В этом
случае фаски на обеих собираемых деталях могут отсутствовать.Когда Дх > и фасок на собираемых деталях нет, присоединя¬
емая деталь при продольном перемещении упирается своим торцом в
торец базовой детали по серповидной площадке и ее движение пре¬
кращается — нормальное выполнение соединения невозможно.Когда Ах > 0,56с, а хотя бы у одной из собираемых деталей на
сопрягаемой поверхности есть фаска с > Д£, где с — величина ра¬
диального катета фаски, то сила р, с которой досылатель действу¬
ет на присоединяемую деталь, раскладывается на две составляю¬
щие. Одна из них действует в направлении рабочего движения сбор¬
ки, другая — перпендикулярно ему. Под действием перпендику¬
лярной (поперечной) составляющей начинаются отжатия присое¬
диняемой детали с ловителем и базовой детали с приспособлени¬
ем в разные стороны, уменьшающие смешение Дг. Одновременно
с этим под действием продольной составляющей начинается про¬
дольное перемещение присоединяемой детали.Когда смещение Д£ становится меньше половины диаметраль¬
ного зазора в соединении 8С, начинается выполнение соединения.
Соединение осуществляется при непрекращающемся действии
поперечной составляющей силы Р, которая сохраняет возникшее
отжатие системы и прижимает друг к другу сопрягаемые поверх¬
ности. По окончании выполнения соединения присоединяемая де¬
таль теряет контакт с ловителем, поперечная составляющая силы Р
быстро становится равной нулю и отжатые элементы системы воз¬
вращаются в исходное положение.11.9.	Применение промышленных роботов
для автоматизации сборкиПрименение ПР позволяет решать проблему автоматизации про¬
цессов сборки как в массовом, так и в серийном производстве.Серийность производства определяет технологию и конфигура¬
цию сборочной системы. Так, в случаях создания автоматической
сборочной линии в условиях массового производства, как правило,
применяются однооперационные сборочные модули, из которых
создается автоматизированное производство. В случае когда некото¬
рые технологические операции на сегодняшнем уровне разработки
не поддаются автоматизации, их должен выполнять оператор.270
При создании автоматических сборочных систем в условиях се¬
рийного производства наиболее целесообразно использовать мно¬
гооперационные сборочные модули, где операция сборки произво¬
дится в специальном приспособлении с помощью одного или не¬
скольких ПР с использованием многооперационной сборочной го¬
ловки или системы автоматической смены сборочного инструмента.Анализ технологии сборки показывает, что имеется ряд типо¬
вых сборочных операций, решение которых позволяет осуществ¬
лять автоматизацию сборки. К таким операциям относятся уста¬
новка деталей типа втулок (фланцы, зубчатые колеса и т. п.) на
вал, установка подшипников, шпонок, замковых колец, резино¬
вых уплотнительных колеи, картонных прокладок, завинчивание
винтов и гаек и т.д. Для осуществления этих операций создаются
специализированные сборочные инструменты, которые предназ¬
начены для работы с ПР в автоматическом режиме.Особое внимание при автоматизации сборки следует обращать
на конструкцию собираемого изделия, его деталей, узлов и эле¬
ментов. Как правило, в большинстве случаев выпускаемые изде¬
лия машиностроения не приспособлены для эффективной авто¬
матизации сборки. Поэтому первым шагом автоматизации сборки
становится пересмотр и модернизация конструкции изделия и его
узлов и деталей.Как известно, при сборке сопряженных деталей их часто требу¬
ется устанавливать с натягом. Для этого используют тепловые ме¬
тоды: нагревание охватывающей детали или охлаждение охватыва¬
емой. Температура нагрева составляет обычно 75... 400 *С. Сборка с
охлаждением охватываемой детали имеет ряд преимуществ: охлаж¬
дение экономичнее нагревания, осуществляется быстрее, обеспе¬
чивает большую прочность соединений; при нем не возникают
неравномерные тепловые деформации, окисление поверхностей,
коробление детали и снижение твердости. Охлаждение охватывае¬
мой детали осуществляется в различных средах: в жидком азоте
или воздухе до температуры -195 *С, в смеси сухого льда с денату-
рированнным спиртом до температуры -78,5 'С. При выполнении
тепловой сборки необходимо осуществлять меры по защите обслу¬
живающего персонала.Для выполнения этих операций целесообразно использовать ПР,
что позволяет автоматизировать весь сборочный процесс. Далее при¬
веден ряд примеров автоматизации сборки с использованием ПР.Сборочный комплекс (рис. 11.11) предназначен для автоматиза¬
ции процесса сборки трансформаторов из трех наименований дета¬
лей массой до 0,5 кг. Сборка производится на конвейере 5. Промыш¬
ленные роботы 2, управляемые от системы 4, передают детали из
питателей / на позиции конвейера и осуществляют непосредствен¬
но операции сборки. Правильность выполнения отдельных этапов
сборки контролируется при помощи чувствительных устройств 3271
Рис. 11.11. Комплекс для автоматизации сборки трансформаторов:/ — питатель; 2 — промышленный робот; 3 — чувствительное устройство (дат¬
чик); 4 — система управления; 5 — конвейер* 6 — сушильная лечь; 7 — конт¬
рольная плошадеа(оптических датчиков, датчиков тока и датчиков положения), рас¬
положенных вдоль конвейера. Собранные трансформаторы переда¬
ются далее конвейером в сушильную печь 6 и поступают на конт¬
рольную площадку 7 Время цикла сборки трансформатора — 15 с.Сборочный комплекс (рис. 11.12) предназначен для сборки из¬
делий типа печатных плат массой до 0,2 кг, состоящих из восьми
наименований комплектующих деталей. Десять ПР 4 выполняют
следующие операции: из магазина Зу находящегося на координат-Рис. 11.12. Комплекс для сборки печатных плат;I, 3 — магазины готовых изделий и базовых деталей соответственно; 2 — коор¬
динатный стол; 4 — ПР; 5 — роторный стол
' оо
оооооооооо5	4Рис. 11.13. Комплекс для сборки узлов электроаппаратов:/, 3 — вибробункеры: 2 — пневмопресс; 4 — система управления; 5 — промыш¬
ленный роботном столе 2, берут базовую деталь и на роторном столе 5 последо¬
вательно производят сборку узла. Собранный узел возвращается в
магазин / готовых изделий, который также расположен на коор¬
динатном столс. Комплекс управляется от ЭВМ.На рис. 11.13 представлен сборочный комплекс для автоматиза¬
ции технологического процесса сборки узлов электроаппаратов,
состоящих из деталей типа вал — втулка массой до 0,2 кг. Собирае¬
мые детали выдаются из вибробункеров / и 3 в ориентированномРис. 11,14. Сборочный комплекс для монтажа полюсов в статоре электро¬
двигателя:/, 4Щ 5 — поддоны; 2 — ПР; 3 — карусельный стол273
виде на позиции выгрузки. Промышленные роботы 5, управляемые
от системы 4, передают детали в сборочное приспособление, на¬
ходящееся в пневмопрессе 2, и после запрессовки удаляют собран¬
ные детали. Время цикла сборки — 6 с.На рис. 11.14 представлен сборочный комплекс для монтажа в
автоматическом режиме полюсов в статоре электродвигателя. На¬
польный ПР 2 укладывает и закрепляет основные и вспомогатель¬
ные пат юса в статоре. Карусельный стол 3 обеспечивает шаговое
передвижение монтируемых статоров по четырем позициям: I —
загрузка (с поддонов 5) и разгрузка (на поддоны 4) статоров ра¬
бочим; II — монтаж полюсов (поступающих с поддона /) в стато¬
ре роботом; П! — спайка соединений рабочим; IV — автоматиче¬
ский контроль полюсов. Время никла сборки — 24 мин.Контрольные вопросы1.	В чем состоят особенности технологичности конструкции изделий
для условий автоматической сборки?2.	Как оценивается технологичность изделия (сборочной единицы)?3.	Как осуществляется базирование при автоматической сборке?4.	Как производится автоматическая сборка методом искания?5.	Каково назначение вибрационного способа перемещения деталей
при сборке?6.	Как осуществляется автоматическая селективная сборка?7.	Как обеспечивается электромагнитная сборка по цилиндрическим
поверхностям?8.	Как производится автоматизация сборки соединений с натягом на
основе теплового метода?9.	Какими исполнительными механизмами обеспечивается автомати¬
ческая сборка?
ГЛАВА 12
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ12.1.	Основные направления автоматизации
контроляКонтрольные операции в машиностроении занимают большой
объем работ. Множество контролеров проверяют заготовки, полу¬
фабрикаты, готовые детали и изделия, чтобы не допустить брако¬
ванную продукцию на последующие операции или к потребителю
изделия. Автоматизация контроля не только уменьшает необходи¬
мость в контролерах, но позволяет стабильно выполнять все за¬
программированные действия по проведению контроля и более
тщательно проверять контролируемые параметры (размеры, фор¬
му и др.) деталей и изделия в целом.Контроль — это одна из действенных форм борьбы за улучше¬
ние качества изделий в соответствии с его основными функция¬
ми — профилактикой брака при изготовлении изделий и предотв¬
ращением выпуска бракованной продукции. Организационно-тех¬
нический контроль может быть классифицирован:•	по назначению — проверка линейных размеров, формы, ше¬
роховатости поверхности, физико-механических и химических
свойств деталей, взаимного расположения и качества соединения
деталей в сборочных единицах (соблюдение требуемых зазоров,
натягов и т.п.), выполнения функциональных параметров изделия
и т.п.;•	количеству измеряемых изделий — на сплошной и выбороч¬
ный;•	количеству контрольных операций — на пооперационный и
окончательный;•	степени автоматизации — на ручной, механизированный и
автоматизированн ый;•	характеру влияния на технологический процесс — на актив¬
ный и пассивный;•	способу измерения — на прямой, косвенный, комбинирован¬
ный.Применение автоматизации контроля, так же как и других опе¬
раций производственного процесса, должно быть обосновано тех¬
нически и экономически. Основные соображения, которыми нуж¬275
но руководствоваться при выборе автоматизации контроля и при¬
меняемых измерительных средств:•	рациональная схема контроля, обеспечивающая проверку с
заданной точностью и стабильность показаний измерения;•	наименьшие из возможных трудовых затрат на контрольные
операции;•	достижение минимального времени на операцию контроля;•	совмещение контроля нескольких параметров в одном конт¬
рольном переходе, т.е. использование устройств для контроля не¬
скольких величии одновременно;-	использование наиболее экономичных приборов и устройств;•	применение надежных и долговечных устройств простых в эк¬
сплуатации и ремонте с максимальной продолжительностью ра¬
боты до повторного ремонта.При выполнении контрольных операций возникают погрешно¬
сти измерения, образующиеся в результате неправильного бази¬
рования контролируемой детали, ограниченной точности конт¬
рольно-измерительных средств, погрешностей отсчета, влияния
температурных факторов, нерациональной схемы проведения из¬
мерения и др. Погрешности измерения разделяют на грубые, сис¬
тематические и случайные.Грубые погрешности — это погрешности, которые по абсолют¬
ному значению превышают допустимые и свидетельствуют о яв¬
ном искажении результатов измерения. Такие погрешности воз¬
никают при неправильно настроенном приборе, сбившейся шкале
(в результате улара, толчка и др.), плохо закрепленных конт¬
рольных приборах, неустойчивых фундаментах и др. Обнаружива¬
ются грубые погрешности измерения проведением контрольных
промеров.Систематические погрешности измерения — это погрешности,
которые входят с постоянным значением и знаком в измерения
всех деталей. Эти погрешности могут также изменяться по опреде¬
ленному закону и возникать в результате неправильной установки
прибора и измеряемой детали, несовершенной конструкции и гра¬
дуировки прибора, из-за изменения температуры в процессе из¬
мерения и других факторов.Случайные погрешности измерения — это погрешности, кото¬
рые по значению и знаку могут быть большими или меньшими у
каждой из деталей. Они возникают из-за несовершенства конст¬
рукции прибора, погрешности отсчета, колебания измеритель¬
ного усилия, деформации деталей прибора, трения деталей при¬
бора и др.Чтобы уменьшить влияние погрешностей, следует измерения
выполнять при постоянном усилии и температуре <20 ± 2) *С инст¬
рументом, цена деления которого не более 1/6 поля допуска изме¬
ряемого значения. Инструмент должен быть годным (срок действия276
прибора по паспорту не истек). Проверку его производят через
установленное время. Наибольшее значение имеют систематичес¬
кие погрешности измерения: температурные и установки детали.
Чтобы уменьшить влияние температурных погрешностей, измере¬
ния следует проводить при одинаковой температуре инструмента
и измеряемой детали. Иначе необходимо на измеряемый размер
вводить поправкуДI = /[а,(20 - (,) - а||НСГр(20 - /ижтр)|,где / — измеряемый размер, мм; а, — коэффициент линейного
расширения материала детали; /д — температура детали, *С; сц,^ —
коэффициент линейного расширения материала инструмента;температура измерительного инструмента (принимается
равной температуре цеха), *С.Погрешности установки деталей в измерительные приспособле¬
ния соответствуют погрешности базирования, если деталь при из¬
мерении не закрепляется. В ряде случаев, когда измеряются дета¬
ли, изготовленные с малыми допусками, желательно пользовать¬
ся измерительными средствами с большей иеной деления, так как
такие приборы проще и дешевле. Достичь этого можно, используя
схему расположения установочных элементов приспособления та¬
ким образом, чтобы перемещение измерительного штока было бы
ббльшим, чем допуск на измеряемый размер детали. Например,
при измерении диаметра детали, установленной на призму с уг¬
лом 60* (см. рис. 12.4, д), перемещение штока составит 1,5ДЛ при
колебаниях размеров деталей на ДЛ т.е. если размеры деталей из¬
менятся на 0,02, то шток переместится на 0,03. Таким образом,
вместо измерения детали прибором с ценой деления 0,002 (так
как цена деления прибора должна быть в шесть раз меньше допус¬
ка на измеряемый размер детали) можно производить измерение
прибором с ценой деления 0,005.Все устройства автоматизации контроля состоят из приспособ¬
ления для установки измеряемой детали, измерительного датчи¬
ка, промежуточных устройств для усиления сигнала, подаваемого
датчиком, иногда реле времени для задержки сигнала и исполни¬
тельного устройства для управления сортировочным устройством
или станком, на котором обрабатывается и контролируется де¬
таль, а также устройствами для световой или звуковой сигнализа¬
ции и счета деталей.При автоматизации контроля необходимо предусмотреть воз¬
можность наблюдения за работой контрольных устройств, чтобы
своевременно производить регулировку и не пользоваться прибо¬
рами, начинающими давать ошибочные показания измеряемых
параметров.Экономическую целесообразность перехода от ручного контро¬
ля к автоматизированному определяют по выражению277
где Ад — стоимость автоматизированных средств контроля, p.; Qp —
затраты на заработную плату исполнителям при ручном контроле
одного объекта р,/ил\; — затраты на заработную плату при
автоматизированном контроле одного объекта с учетом того, что
наладчик обслуживает ряд автоматических устройств, р./шт.; т —
программа объектов контроля в год, шт./г.; Ар — стоимость средств
ручного контроля, p.; 7j>, Тш — срок службы средств соответствен¬
но ручного и автоматизированного контроля, лет.12.2.	Пассивный и активный контрольАвтоматическим контрольным устройством называют такое,
которое без участия рабочего выполняет все действия, необходимые
для измерения изделия и сопоставления его действительных разме¬
ров с заранее заданными. В автоматическом контрольном устрой¬
стве имеется блок памяти, в который заносят предельные размеры
параметров изделия (детали), чтобы устройство могло сопостав¬
лять измеренные размеры с заданными предельными. Если в ре¬
зультате такого сопоставления устройство сортирует детали по груп¬
пам, то сто называют автоматом пассивного контроля (рис. 12.1, а).
Если по результатам сопоставления размеров устройство изменяет
ход протекания процесса (уменьшается подача, отводится шлифо¬
вальная бабка и др.), то его называют автоматом активного конт¬
роля (рт. 12Л, tf)*Рис. 12.1. Схемы автоматов пассивного (я) и активного (б) контроля:/ — измерительное приспособление; 2 — деталь; 3 — шток; 4 — рашермый
датчик; 5 — счетчик; 6 — сигнализация; 7— промежуточное звено; 8 — сортиро¬
вочное устройство: 9 — ящики для рассортированных деталей; /0— инструмент;
// — исполнительный механизм; 12 — шлифовальная бабка278
Автоматы пассивного и активного контроля содержат ряд оди¬
наковых по назначению деталей устройств, что позволяет унифи¬
цировать наиболее надежные и конструктивно совершенные вилы
таких устройств.Автоматы пассивного контроля. В автоматах пассивного конт¬
роля (см. рис. 12.1, а) можно не только сортировать детали 2,
параметры которых измеряются в приспособлении /, на годные
и негодные по заниженным и завышенным размерам, но и сор¬
тировать (# — сортировочное устройство) годные детали по груп¬
пам с заранее заданным групповым допуском (9 — ящики для
рассортированных деталей), что особенно важно при автомати¬
ческой сборке деталей. В часовом производстве применяют авто¬
маты пассивного контроля для сортировки балансов часов по
моменту инерции и спиралей по крутящему моменту на ряд групп,
что позволяет существенно сократить трудоемкость сборочных
операций.Для разделения деталей по группам используют различные кон¬
струкции сортировочных автоматов. Часто поток деталей сортиру¬
ется с помощью шиберов или флажков, приводимых в действие
электромагнитами (рис. 12.2). Электромагнит /, получая сигнал от
датчика, срабатывает и флажок 3, поворачиваясь, закрывает ка¬
нал 6, чтобы деталь могла пройти в канал а. При отсутствии сиг¬
нала от контрольного датчика флажок находится в первоначаль¬
ном положении, и деталь направится в канал б. Аналогично рабо¬
тают флажки в последующих разделительных каналах. Для умень¬
шения количества сигналов на электромагниты и упрощения ра¬
боты сортировочного автомата нужно интервалы измерения дета¬
лей разделять пополам. Например, нужно сгруппировать детали,
изготовленные на размер 2 + 0,08, на четыре группы с групповым
допуском 0,02. Первый разделитель потока настраивают ка размер
2,04, чтобы детали, большие 2,04, отделялись в поток а, мень¬
шие — в поток б. Детали, поступившие в поток а, вновь разделяют
на размеры, большие и меньшие 2,06. В потоке б разделение про¬
исходит на размеры, большие и меньшие 2,02. Таким образом, для
определения группы деталей должно быть лишь I — 2 сигнала на
срабатывание соответствующих шиберов (2,04 и 2,06 или 2,02). Так,
если действительный размер детали 2,03, то измерительный дат-Рис. 12.2. Схема разделителя
потока:/ — электромагниты; 2— 4 — флаж¬
ки; 6 — каналы279
чик подаст команду на переключение лишь флажка ка размер от
2,02 до 2,04. Деталь сразу попадает в канал б, а затем из него в
канал, открываемый флажком 4. Таким образом, сработал лишь
один флажок. Если действительный размер будет 2,07, то сработа¬
ет флажок J, открывающий канал а (на 2,04), и флажок 2, откры¬
вающий канал на размер, больший чем 2,06,Автоматы активного контроля. Измерения проводятся в процес¬
се обработки летали. Причем измерять можно непосредственно
обрабатываемую деталь (прямой метод), положение инструмента
или части станка (косвенный метод) либо деталь и наложение
инструмента (комбинированный метод). Иногда активный конт¬
роль осуществляют не в процессе обработки, а после окончания
обработки, когда трудно встроить измерительный шток в зону об¬
работки. Автомат активного контроля, измерив деталь, может по¬
дать сигнал на остановку станка из-за несоответствия заданных
размеров, поломки инструмента и других причин. Он же может
подавать сигнал и на поднастройку станка.Активный контроль — наиболее прогрессивный метод, так как
он не фиксирует брак, а предотвращает его появление, позволяет
освободить рабочего от функций управления станком в зависимо¬
сти от достижения заданных параметров изделия и создает воз¬
можность введения автоматической подняладки.На рис. 12.3, а показана трехконтактная измерительная скоба,
предназначенная для измерения при врезном наружном шлифова¬
нии, Накидная скоба / связана с кожухом шлифовального круга с
помощью амортизатора 4. Автоматическое измерение детали 5 и
управление процессом шлифования осуществляются с помощью
алектроконтактного датчика 3. Датчик настраивают по эталонной
детали или с помощью расположенного на скобе индикатора 2.
Цикл работы станка состоит в следующем. Деталь устанавливается
ка станке. Измерительная скоба устанавливается на деталь. Затем
подводится шлифовальный круг и начинается обработка детали.
При уменьшении диаметра детали до значения, соответствующего
начерно отшлифованной детали, шток, опускаясь вниз, замыкает
контакты, подающие сигнал на переключение подачи с черновой
на чистовую. При дальнейшем шлифовании, когда размер детали
окажется равным окончательному, шток, продолжая опускаться,
замкнет другие контакты, подающие сигнал на отключение пода¬
чи и на реле времени, которое отключит станок после процесса
выхаживания детали.На внугришлифовальных станках автоматический контроль при
обработке можно осуществлять с помощью калибров 6 и 7 по схе¬
ме, показанной на рис. 12.3, б, Калибры закреплены на штоке 5,
проходящем через шпиндель станка. Шток и калибры вращаются
совместно со шпинделем станка. Калибр 7сделан по размеру чер¬
новой обработки отверстия, калибр 6 — чистового размера. С по-280
Q5	6 7	8бРис, 12.3. Активный контроль прямым способом с помощью:а — трехконтактной скобы: / — накидная скоба; 2 — индикатор; 3 — электро-
контактный датчик; 4 — амортизатор; 5 — деталь; 6 — калибров: /, 2 — инкро<
мстрнчсскис пинты; 3. 5, 10 — нпхжи; 4 — кронштейн; 6Ч 7 — калибры: 8 —
шлифовальная бабка: 9 — угюр: // — пружина; /i. /.? — контактымощью пружины // через шток 10 и кронштейн 4 обеспечивается
непрерывное поджатие калибров к торцу детали. Во время шлифо¬
вания при движении шлифовальной бабкн 8 упор 9 отводит ка¬281
либры от детали, чтобы не мешать шлифованию. При отходе бабки
вправо калибры вводятся в измеряемое отверстие. При входе ка¬
либра 7 замыкается контакт /2, подается команда на автоматичес¬
кую правку шлифовального круга и переход на чистовое шлифо¬
вание. При входе калибра 6 замыкается контакт 13 и подается ко¬
манда на окончание работы. Микрометрические винты / и 2 слу¬
жат для регулирования контактов /2 и 13. Штоки Зи /0 определя¬
ют положение кронштейна 4'12.3.	Автоматический контроль линейных
размеров деталейЧаше всего у деталей контролируют наружные и внутренние
диаметры, длину, высоту, расстояние между цапфами и отверсти¬
ями, биение одних поверхностей относительно других. Рассмот¬
рим устройства для измерения наружных диаметров (рис. 12.4).
Конусный калибр (рис. I2.4, а), однопредельная или двухпредель¬
ная скоба (рис. I2.4, 6, в) при своих перемещениях нажимают на
соответствующие чувствительные элементы датчиков, чтобы по¬
дать команду на прибор, для сортировки или регулировки работы
станка и на приборы для визуального наблюдения. При измерении
размера детали от плоскости (рис. 12.4, г) перемещение штока / =
= Д/f, а при установке детали в призму (рис. 12.4, д)еж	зРис. 12.4. Схемы автоматического контроля {а—г) наружных диаметров:/ — изделие; 2 — толкатель: 3 — шарнир; 4 — шток: 5 — губка; 6 — пружина;
7 — установочный элемент282
. _ &А АА
2 +2sin(Y/2)‘где АА — допуск на размер детали; y — угол призмы.Чем меньше угол у, тем больше перемещение штока.При измерении по схеме, представленной на рис. 12.4, е, пере¬
мещение штокат.е. перемещение штока очень мало и точность измерительного
устройства очень высока.Если надо измерять изделие в процессе перемещения, то мож¬
но применять схемы, представленные на рис. 12.4, лс, з. В схеме,
представленной на рис. 12.4, ж, изделие / прижимается к плоско¬
му установочному элементу 7толкателем 2 и губкой 5 с помощью
пружины 6. Непараллельность сторон губки 5 — до 0,4 мкм, что
обеспечивает высокую точность показания прибора при переме¬
щении штока 4. Толкатель 2 связан с губкой 5 шарниром 3.В схеме, представленной на рис. 12.4, з, размер диаметра изме¬
ряется губками-ножницами.При этих измерениях (см. рис. 12.4, ж. з) перемещение штока
значительно больше, чем допуск на размер детали &А.Контакт датчика необходимо устанавливать на расстоянииот вертикального положения штока. Например, ДЛ = 0,01, Я® 100,Таким образом, расстояние, проходимое контактом на штоке,
в 1,128 раз больше допуска на размер вала.Действие автоматических устройств для измерения высоты и
длины аналогичны рассмотренным на рис. 12.4, а—г, з. Устрой¬
ства, предназначенные для измерения диаметров отверстий, мо¬
гут работать по схемам, представленным на рис. 12.5. При контроле
однопредельной и двухпредельной пробками (рис. 12.S, а, б) пе¬
ремещение их в отверстии приводит к замыканию контактов для
подачи сигнала на сортирующее устройство или в систему управ¬
ления станком и прибором для визуального наблюдения. Анало¬
гично измеряют конические пробки (рис. 12