Состав и количество основного оборудования в автоматизированном поточном производстве

Состав и количество основного оборудования должны быть такими, чтобы обеспечивать высокую эффективность производственного процесса, а это возможно только при решении оптимизационной задачи выбора оборудования по критерию минимума приведенных затрат.

При выборе технологического оборудования необходимо учитывать возможность его стыковки со вспомогательным оборудованием и системой автоматического управления с целью создания гибкой единой производственной системы (ГПС).

Поточное производство характеризуется незначительной номенклатурой выпуска продукции и высокой интенсивностью технологических процессов, которая достигается только при использовании параллельной и параллельно – последовательной структуры выполнения операции (см. таб. 2.4 [1]), т.е. высоких классов и групп, что необходимо учесть при выборе типажа оборудования.

Для интенсивного развития техники необходима быстрая смена выпускаемой продукции, что также накладывает определенные требования на выбор технологического оборудования для поточного производства, которое должно обеспечивать возможность эффективного изготовления более широкой номенклатуры изделий. Этому требованию удовлетворяют агрегатные переналаживаемые станки с ЧПУ (рис. 2.8 [1]), позволяющие при многоинструментальной обработке с помощью многошпиндельных головок осуществлять быстрый переход с обработки одного типоразмера изделий на другой.

Агрегатный переналаживаемый станок с ЧПУ состоит из следующих унифицированных элементов: поворотного стола 1, центральной станины 7, стоек 6 со шпиндельной бабкой 5, крестового стола 3, крестово–поворотных столов 2. Изделие, установленное на планшайбе поворотного стола 1, может быть обработано одновременно с трех сторон тремя силовыми агрегатами, шпиндельные бабки которых перемещаются по направляющим стоек в вертикальном направлении (координаты Y, Q, V). Стойка со шпиндельной бабкой, установленная на крестовом столе агрегата I, перемещается в направлении оси шпинделя (координата Z) и перпендикулярно к этому направлению (координата X).

На агрегатах II и III стойки со сменными бабками установлены на крестово–поворотные столы, перемещающиеся в направлении оси шпинделя (координаты R и W) и по дуге, центр которой совпадает с осью планшайбы поворотного стола (координаты D и E).

Поворот по координатам D и E позволяет изменять угол между осями трех шпинделей и одновременно обработать поверхности изделия, расположенные под различными углами друг к другу.

Общая схема компоновки агрегатного станка с ЧПУ аналогична схеме специального агрегатного станка, но станок с ЧПУ позволяет перемещать каждую силовую головку по трем координатам от системы с ЧПУ, что существенно расширяет технологические возможности такого станка. Кроме того, силовые агрегаты станка оснащены инструментальными магазинами и устройствами для автоматической их смены по команде от ЧПУ.

На агрегатных станках с ЧПУ можно автоматически производить изготовление детали за один установ и быстро переналаживать их на изготовление других изделий путем изменения управляющей программы и при необходимости – технологической оснастки для установа изделия и инструментальных наладок в магазинах силовых агрегатов. Следовательно, такие агрегатные станки можно отнести к классу многоцелевых многошпиндельных станков.

Возможны и другие компоновки агрегатных станков с ЧПУ в зависимости от конфигурации обрабатываемого изделия и геометрических параметров обрабатываемых поверхностей: например, рабочий стол станка может быть поворотным с вертикальной и горизонтальной осями вращения планшайбы, наклонно – поворотными и прямолинейного перемещения.

Повышение технологических возможностей оборудования, работающего по параллельному и параллельно – последовательному принципам, в частности его гибкости связано с дополнительными материальными затратами, которые могут окупиться только при сокращении расходов на переналадки, и это надо учитывать, выбирая типаж оборудования.

Расчет количества технологического оборудования для поточного производства производится:

по точной программе выпуска изделий;

по подробно разработанному технологическому процессу мехобработки или сборки изделий;

с проведением технического нормирования выполнения каждой операции и перехода на все изготавливаемые изделия, входящие в программу выпуска.

Расчет числа станков, необходимых для каждой операции, выполняют на основании штучно – калькуляционного времени и объема выпуска каждого наименования изделия, проходящего данную операцию, по формуле:

, (2.12)

где n – число наименований изделий, проходящих данную операцию;

tшкi и Ni – соответственно штучно – калькуляционное время (мин) изготовления одного наименования изделия на данной операции и ее годовой объем выпуска (шт);

Фэ – эффективный годовой фонд времени работы основного оборудования, определяемый по таблице 2.5 в часах.

При отсутствии точных данных по штучно – калькуляционному времени можно использовать формулу:

, (2.13)

где a = от 6 до 18% - процент потерь времени (вне цикловых) от оперативного времени в зависимости от сложности наладки.

При непрерывно – поточном производстве (применение роторных линий) такая составляющая штучно – калькуляционного времени, как подготовительно – заключительное время на партию деталей (Тп.зi/ni) не учитывается, т.к. в данном случае отсутствует переналадка оборудования на другие наименования изделий.

Рассчитанное значение Ср округляют до ближайшего целого числа, получая при этом количество технологического оборудования Спр, принятое для выполнения данной операции.

Коэффициент загрузки технологического оборудования определяют по формуле:

, (2.14 [1])

При проектировании поточного производства желательно, чтобы Кз³ 0,65, если расчетное количество оборудования незначительно больше 1 (от 1,05 до 1,1), то следует пересмотреть содержание структуры выполнения операции, параметры режимов ее выполнения и состава технологического оснащения, чтобы получить коэффициент загрузки оборудования на уровне 0,98.

Практика работы поточных линий показала, что на производительность линии оказывают влияние наложенные потери, вызванные остановкой смежного оборудования, отсутствием заготовок в связи с различными рода перебоями в снабжении и другими причинами.

Наложенные потери времени учитывают, вводя коэффициент использования оборудования Ки, определяемому по таблице 2.6 [1] в этом случае принятое число станков на данной операции определяется как:

Спр= Ср/Ки

Расчет числа сборочных станций на сборочном конвейере определяется по формуле (2.12) с учетом штучно - калькуляционного времени на сборку, но полученное значение умножают на 1,05 или 1,1, чтобы иметь дополнительные сборочные станции, которые можно использовать при изменении конструкции собираемого изделия.

При выборе состава и количества оборудования следует предусмотреть построение технологической системы в виде автоматической линии.

Пример классификации автоматических линий приведен на рис. 2.8 [1]

Стационарные автоматические линии характеризуются тем, что обрабатываемое изделие не меняет своего положения относительно технологического оборудования и лишь по окончании операции на очередной позиции транспортируется в следующую позицию. На роторных линиях одновременно выполняются технологическая операция и транспортирование.

По типу используемого оборудования в автоматических линиях их подразделяют на линии, состоящие из специального, агрегатного, специализированного и многоцелевого оборудования.

Линии из специального оборудования применяют в поточном производстве при изготовлении изделий одного типоразмера в течение нескольких лет и в большом объеме.

Линии, скомпонованные из агрегатного и специализированного оборудования (многорезцовые одношпиндельные или многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы, сверлильные и другие станки, встраиваемые в автоматические линии), применяют в поточном производстве с более широкой номенклатурой выпускаемых изделий.

Линии, состоящие из многоцелевого оборудования, используют в гибких производственных системах (ГПС). Они позволяют быстро переходить к изготовлению изделий другого типоразмера. Выбор структурно – компоновочной схемы технологической системы (автоматической линии) является оптимизационной задачей, в которой критерием оптимизации является минимум приведенных затрат, учитывающий:

объем выпускаемой продукции;

станкоемкость выполнения переходов при изготовлении изделия;

нормативный коэффициент экономической эффективности;

потери времени на отказы оборудования, зависящие от его сложности;

затраты на зарплату обслуживающего персонала;

стоимость оборудования и ряд других факторов.

В качестве ограничений принимают условия обеспечения требуемого качества изделий и требуемой производительности, которую определяют по методике работы [1], изложенной на с. 32 – 34.

Дата добавления: 2014-01-05