Расчет автоматической линии анодирования
Расчетная часть
Расчет фонда рабочего времени оборудования
Цех с периодическим режимом работы, в выходные и праздничные
дни не работает.
Календарный фонд времени принимаем – 365 дней.
Выходных и праздничных – 118 дней.
Расчет ведем исходя из 5-ти дневной рабочей недели в две смены,
продолжительностью каждой смены 8 часов.
Номинальный годовой фонд времени:
Tн = 365 – 118 = 247 день.
Z = Tн ∙ 16 ч = 3952 ч.
где Z - количество рабочих часов в году.
Общие годовые потери времени на неизбежный простой оборудования,
эти потери связаны с ремонтом оборудования (Tр) и возможным невыходом
обслуживающего персонала, принимаем 5%.
Тд = Z – (Z ∙ Tp)
где Тд – действительный фонд работы оборудования.
Тд = 3952 – (3952∙ 0,05) = 3754,4 ч
Исходя из общей годовой программы и на основании ведомости
деталей, рассчитывается производственную программу цеха для каждой
группы деталей. Процент деталей, подлежащих переделке, принимаю 2,5 %.
В соответствии с этим годовая программа определится:
P = Pг∙ (1+0.01 ∙ α), м2.
где Рг - годовая программа по заданию: для анодирования–110000 м2; для
никелирования – 50000 м2; α - брак продукции – принимаем 2,5 %.
Тогда для анодирования:
Р = 110000∙ (1+ 0,01 ∙ 2,5)= 112750м2/год;
Для никелирования:
Р = 50000 ∙ ( 1 + 0,01 ∙ 2,5) = 51250 м2/год.
Определение времени обработки деталей
Общее время обработки в той или иной технологической операции
складывается из времени необходимого для обработки деталей и времени
затрачиваемого на загрузку и выгрузку.
𝜏 = 𝜏1 + 𝜏2,
где τ1 – время на обработку деталей в ванне, мин; 𝜏2 – время,
затрачиваемое на загрузку при данной операции, принимаю 2 минуты.
Определяю время анодирования одной загрузочной единицы:
𝜏1 =
𝛿 ∙ 𝛾 ∙ 60
𝑖а ∙ 𝑞 ∙ВТ
,
где δ – толщина покрытия, см; γ - плотность осаждаемого металла, г/см3; 60 –
коэффициент перевода часов в минуты;iк – катодная плотность тока, А/см2;
g – электрохимический эквивалент материала покрытия, кг/А ∙ ч; Вт – выход
по току.
Определяем время анодирования одной загрузочной единицы:
𝜏1 =
0,0015 ∙ 60 ∙ 3,69
0,015 ∙ 1,24 ∙ 0,9
= 24,32 ≈ 25 мин.
Общее время анодирования:
𝜏1 = 25 + 2 = 27 мин.
Определяем время никелирования одной загрузочной единицы:
𝜏1 =
0,001 ∙60 ∙8,9
0,03 ∙1,095 ∙0,95
= 17,22 ≈ 18 мин.
Общее время никелирования:
𝜏2 = 18 + 2 = 20 мин.
Таблица 2.2 – Ведомость загрузки деталей на годовую программу
№
п/
п
Наименова-
ние деталей
Характеристика деталей Годовая
программа
по поверх-
ности, м2
Вид
обработ-
ки
Мате-
риал
Габарит-
ныеразме
ры,мм
Масса,
кг
Покрываемая
поверхность,
м2
Панель
малая
крыльевая
баковая
Алюми-
ний
250×600×
2,5
10,125 0,3 110000
Анодное
оксидиро
вание
Пластина
стальная
Сталь 3 60×32×2 3,41 0,0384 50000
Никелир
ование
Расчет автоматической линии анодирования
Рассчитываю ритм выдачи подвесок:
𝑅 =
Тд ∙ 60 ∙ 𝜕 ∙ 𝛾
Р
;
где Тд - действительный годовой фонд работы оборудования,
ч.;𝜕 −количество одновременно выдаваемых подвесок;у–единовременная
загрузка деталей на подвеску, м2; Р – годовая программа, м2/год.
Ритм выдачи подвесок при анодировании:
𝑅 =
3754,4 ∙60 ∙3 ∙2,7
= 16,18мин.
Количество ванн покрытия:
𝑚 =
𝜏
𝑅
,
𝑚анод =
16,18
= 1,66.
Количество полученных ванн округляем в большую сторону,
принимаем 2 ванны анодирования.
Количество вспомогательных ванн определится по формуле:
𝑚 =
𝜏
𝑅
,
𝑚обезжир =
16,18
= 0,3 ≈ 1.
Принимаем одну ванну обезжиривания.
𝑚освет =
16,18
= 0,12 ≈ 1.
Принимаем одну ванну осветления.
𝑚наполн =
16,18
= 0,92 ≈ 1.
Принимаем одну ванну наполнения анодной пленки. Расчет
количества прочих вспомогательных ванн аналогичен.
Ритм выдачи подвесок при 100% загрузке:
𝑅100% =
𝜏
𝑚
,
𝑅100% =
= 13,5 мин.
Производительность автомата:
𝑄 =
60 ∙ 𝜕 ∙ 𝛾
𝑅100%
,
𝑄 =
60 ∙ 3 ∙ 2,7
13,5
= 36 м2/час.
Потребное количество:
𝑁 =
𝑃
Тд ∙𝑄
,
𝑁 =
3754,5 ∙36
= 0,83.
Количество полученных автоматов округляем в
большуюсторону,принимаем N=1.
3.3.1 Расчет размеров ванн
Внутренняя длина ванны:
l= l1+ 2l2,мм,
где l1–длина подвески; l2– расстояниеотподвески достенки ванны,100мм.
Длина подвески:
l1 = п1× lдет+ ( n1- 1 ) × lмеж.дет+ 2× l3,
где lдет–длинадетали,мм;lмеж.дет– расстояниемеждудеталями вванне (30–
100мм); l3– расстояние междуподвеской и краем детали (100– 150мм); п1 -
количестводеталей,установленныхводин рядподлине ванны.
l1 = 3× 600+ (3- 1)×50+ 2×100= 2100мм.
Ширина ванны:
W= nkW1+ 2W2
где nk-количествоанодныхрядов; W1–расстояние междуцентрами
анодныхштанг,мм; W2–расстояние
отанодадостенкиванны(дляваннснабортными–змеевикамипринимается
=150мм,для ванн без змеевиков= 50мм.)
W= 3 × 300+ 2× 150= 1200 мм.
Высота ванны определится поформуле[10]:
h= h1+ h2+ h3+ h4,
где h1–расстояниеотподвески додна ванны,равное 200мм; h2–высота
подвески,мм; h3– заглубление верхнегокрая подвески,равное50мм; h4–
расстояние отборта ванныдоуровня электролита,равное150мм.
h= 200+ 900+ 50+150= 1500мм
При расчѐте объѐма электролита в ванне уровень электролита
принимается на 150ммниже борта ванны,поэтомуhэ= 1350мм.
Наружныеразмерываннскладываютсяизсоответствующихвнутреннихра
__________змеров,толщины стенок, днаиразмера элементов жесткости. Толщина
стенокванн изменяетсяв пределах 4-5 мм, размеры элементов
жесткостиуголков50–
100мм.Вваннахпромывокиобезжириванияимеютсясливные карманы.
Сливные карманы устанавливаются по длинной стороне ванн.Ширина
сливногокармана составляет100–125мм.
3.3.2 Расчет количества автооператоров
Количество автооператоров определится по формуле [7]:
𝑍 =
𝜅 ∙ 𝜏 ∙ 𝛼
𝑅
где Z – количество автооператоров (округляется до целого числа в большую
сторону);k – коэффициент, учитывающий прямые и обратные ходы
автооператора. Для автоматических линий с жѐстким циклом k принимается
равным 1,5;τ – суммарное время работы автооператора, которое
складывается из суммарного времени вертикальных τв и горизонтальныхτг
перемещений автооператоров; 𝛼– коэффициент, учитывающий время выстоя
автооператора с подвеской над ванной (α = 1,6 – 1,7), принимаю 1,6.
Расчет суммарного времени работы автооператора, мин.
τавт = τг + τв, мин;
где 𝜏в =
2Н ∙ 𝑚
𝑉в
– суммарное время вертикальных перемещений автооператора
на подъѐм и опускание подвески, мин;𝜏г =
𝐿 ∙ 𝑚
𝑉г
суммарное время
горизонтальных перемещений автооператора на подъѐм и опускание
подвески, мин;L – среднее расстояние между центрами соседних ванн,
принимаю 1,5 м;Vг(в) – скорость горизонтального (вертикального)
перемещения автооператора, м/мин;m – количество позиций в линии;H –
высота подъема подвески.
Высоту подъема подвесок Н принимаю 0,9 м.
𝜏в =
2 ∙1,1 ∙ 10
= 1,47 мин,
𝜏г =
1,5 ∙ 10
11,5
= 1,3 мин,
τавт = 1,47 + 1,3 = 2,73 мин,
𝑍 =
1,5 ∙ 2,73 ∙ 1,6
13,5
= 0,48шт.
Принимаю 1 автооператор.
3.3.3 Расчет габаритных размеров автоматической линии
Длину автоматической линии рассчитаем по формуле:
L = Σ n W + Wс + Wз/р+ Δ Wc+ n0ΔW0 + n1ΔW1-n2ΔW2+Wб, мм;
где n — количество ванн одного размера, 1; W — ширина ванны принятого
типоразмера, 1000 мм; Wс - ширина сушильной камеры для подвесок,
принимаем 1200 мм; Wз/р - ширина загрузочно-разгрузочной стойки, 1115 мм;
ΔWC - зазор между сушильной камерой и загрузочно-разгрузочной стойкой
(ΔWC = 200-300 мм), примем 200 мм; n0 - количество комбинаций соседних
ванн без бортовых отсосов, 4; ΔW0 - зазор между стенками ванн без бортовых
отсосов, принимаем 390 мм; n1 - количество односторонних бортовых
отсосов, 6; ΔW1 - зазор между стенками ванн с односторонними бортовыми
отсосами, принимаем 290 мм; n2 - количество двухсторонних бортовых
отсосов, 1; ΔW2 - зазор между стенками ванн с двухсторонними бортовыми
отсосами, принимаем 160 мм; Wб - ширина одностороннего бортового отсоса
по краю линии, принимаем 212 мм.
Значения Wз/р, ΔW0, ΔW1, ΔW2, Wб, мм для ванн различной длины
приведены в таблице 6.
L = 10 ∙ 1000 + 1200 + 300 + 2 ∙ 250 + 3 ∙ 360 + 2 ∙ 460 + 212 + 250 =
= 14562 мм.
Ширину однорядной линии рассчитываю по формуле
W = lвн + W1 + W2,
где lвн – внутренняя длина ванны, 1200 мм; W1 - расстояние от внутренней
части стенки ванн до наружной плоскости опорной стойки (для подвесочных
автооператоров), принимаем 650 мм; W2 - расстояние от внутренней части
стенки ванн до наружной плоскости площадки обслуживания, принимаем
1165 мм.
W = 2400 + 650 + 1165 = 4215
Высота автооператорной линии принимаем равной 4450 мм.