Проектирование автоматизированных процессов изготовления деталей 3 страница

с гибкой межоперационной связью

где k_Ti — собственные внецикловые потери i-ro РТК.

Q_ж.с соответствует минимальной, a Q_{r с} — максимальной произво­дительности РТЛ.

Комплексный показатель надежности к_н = t₀/t_0TK + t_B0C, где Z_0TK — время наработки ПР на отказ; t_BQC — среднее время восстановления работоспособности ПР.

При эксплуатации РТК необходимо обеспечить ритмичность производственного процесса и синхронность операций. Для РТК устанавливают усредненный ритм г_ср и путем подбора и группирова­ния операций обеспечивают равенство или кратность между г_ср и продолжительностью операций: r_cp = t_mi/m_c. Синхронизация обеспе­чивает минимум простоя основного оборудования РТК, увеличение его производительности.

В ГПС для многономенклатурного мелкосерийного производства ГПМ оснащают широким набором дополнительных устройств, увели­чивающих их гибкость. ГПМ, работающие в режиме безлюдной технологии, должны отвечать ряду специальных требований, которые можно разделить на основные и дополнительные. Например, токар­ным ГПС предъявляют следующие основные требования: управление от ЭВМ, наличие магазина инструментов, конвейера для сбора струж­ки, автоматический зажим и разжим заготовок в патроне станка. К дополнительным требованиям относятся возможность автоматической переналадки патрона по программе, регулировки по программе силы зажима заготовки определяемого жесткостью заготовки и силами резания, автоматической корректировки УП при изнашивании режу­щего инструмента и т.д. Аналогичным требованиям должны отвечать и ГПМ на базе многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных стан­ков. Кроме этого, такие ГПМ должны отвечать специфическим требо­ваниям: наличие магазинов приспособлений-спутников, многошпин­дельных головок, возможность замены комплектов инструментов или целиком инструментальных магазинов; замена тары для стружки и емкостей для СОЖ при переходе на обработку различных материа­лов; очистка от стружки опорных поверхностей спутников и позици­онных приспособлений; корректировка положения заготовки в спут­нике и т.д. Обязательным требованием к ГПМ является возможность его встраивания в ГПС. Поэтому он должен иметь стандартные сопрягающие устройства для стыковки с АТСС, с центральной ЭВМ, а также отдельными системами ЧПУ станков, ПР и транспортных устройств. ГПМ создают на основе модульного принципа.

На рис. 5.61 представлена компоновка ГПМ "Модуль 500" создан­ного на базе многоцелевого станка ИР-500МФ4, оснащенного допо­лнительным накопителем 5 приспособлений-спутников. Устройство 6 смены спутников представляет собой двухпозиционный поворотный стол, связывающий станок с накопителем. На спутник можно уста-

Рис, 5.61. Компоновка ГПМ "Модуль-500" на базе многоцелевого станка ИР-500 МФ4: I — станок, 2 — шкаф электрооборудования, 3 — система управления измерением параметров обработки; 4 — устройство ЧПУ; 5 — накопитель спутников; 6 — устрой­ство смены спутников; 7 — спутник, 8 — кассета с инструментом

навливать как заготовку, так и кассету с инструментом. Кассета в нужный момент подается на стол станка, а затем манипулятор заме­няет инструмент.

На рис. 5.62 показан гибкий сверлильно-фрезерно-расточной модуль МА2765МЗФ4 с ЧПУ, служащий для многооперационной обработки заготовок корпусных деталей из черновых и цветных металлов. ГПМ может работать как индивидуально, так и в составе

Рис. 5.62. Переналаживаемый ГПМ с магазином многошпиндельных коробок

ГПС. Он состоит из многоцелевого станка 6, систем автоматической смены многошпиндельных коробок, несущих режущий инструмент, и обрабатываемых заготовок, системы управления 12. Станок состоит из привода главного движения 13, поперечного подвижного поворот­ного стола 15, ограждения 16 устройства для удаления стружки 2, гидрооборудования 8. Система автоматической смены заготовок включает двухпозиционную станцию загрузки и зажима 3 заготовок, подъемник-укладчик 1, подающий посредством манипулятора 4 заготовки 14 со склада 5 на станцию загрузки. На складе кроме заготовок хранятся столы-спутники 7 с приспособлениями для установки и закрепления заготовок. При переналаживании модуля заменяют зажимные приспособления, СШК 10 с инструментами 11, УП обработки партии заготовок новых деталей. УП вводятся в ЧПУ либо с пульта управления ГПМ, либо путем замены программоноси­теля. Доставка СШК на модуль осуществляется транспортным уст­ройством 9.

На типовых компоновочных схемах указывают как жестко задан­ный маршрут перемещения обрабатываемых заготовок (в ГАЛ), так и гибкие маршруты (в ГАУ). Маршрут перемещения заготовок в ГПС выбирают после выполнения операций в зависимости от того, возвра­щается ли она на склад в процессе обработки или нет. Это обусловли­
вает косвенную (через склад) или прямую связь оборудования между собой. В первом случае заготовки транспортируются непосредственно со склада к оборудованию. После обработки на одном станке заготов­ка перемещается к другому, минуя склад.

Этот принцип обработки используют в условиях крупносерийного производства при длительном цикле обработки, значительной массе заготовки. Косвенная связь означает, что транспортирование заготов­ки осуществляется от одного станка через склад к другому. Он ис­пользуется при малой длительности цикла обработки. При косвенной связи оборудования обеспечивается более полная его загрузка, заго­товки новой партии деталей транспортируются к станку только по окончании обработки предыдущей партии, что не требует увеличения вместимости накопителей ГПС, весь производственный процесс упрощается и контролируется с центрального пункта управления и поэтому подается только нужное число заготовок.

В зависимости от схемы расположения оборудования в ГПС транс­портирование заготовок и других компонентов материального потока организуется по жесткому (рис. 5.63, а, б, г) или по гибкому маршру­ту. При комбинированном потоке на отдельных участках ГПС мар­шрут может не изменяться, а на других может быть изменен. В этом случае транспортную систему планируют так, чтобы заготовки могли подаваться к оборудованию в различной последовательности, пропус-

Рис. 5.63. Типовые компоновочные схемы расположения оборудования в ГПС: а — параллельная; б — линейная однорядная; в — линейная многорядная; г, д — круговая; е — роторная; а, б, в — разомкнутое положение оборудования; г, д, е — замкнутое положение оборудования

5.7. Варианты перемещения материального потока в зависимости от расположения оборудования

Схема расположения оборудования	Положение оборудования к линии транс­портного кон­вейера	Подача заготовок
жесткая без пропус­ков	жесткая с пропуска­ми	любая
Линейная: однорядная многорядная	На линии В стороне На линии В стороне	+ + +	+ +	+
Круговая, роторная Однорядная	На линии В стороне	+ +	+	+
Круговая, роторная Многорядная	На линии Многорядная	+	+	+

Примечание. Знак "+" означает наличие, знак "—" — отсутствие.

кая какую-либо единицу оборудования ГПС (табл. 5.7). На основе использования различных компоновочных решений разработаны типовые схемы размещения оборудования в ГПС различного техноло­гического назначения для мелко-, средне- и крупносерийного произ­водства.

На рис. 5.64 показана схема типового ГАУ "Талка-500", предназначенного для изготовления корпусных деталей (L*BxH до 500*500x500 мм) в условиях мелкосерийного производства. Он вклю­чает четыре ГПМ 5 (см. рис. 5.62), автоматизированную транспо-

1 2 3 4 Рис. 5.64. Схема типового ГАУ "Талка-500"

  Рис. 5.65. Структурно-компоновочная схема ГПС АСВ-31 для изготовления деталей типа тел вращения: 1 - станок П756ДФЗ, 2 - ПР СМ80Ц2502, 3 - АТСС, 4 - подвижные тактовые столы для кассет с заготовками, 5 — кран-штабелер СЧ22504, 6 — станция обслужива­ния, 7 — устройства входа-выхода АТСС

ртную систему 6, склад 3, отделения для подготовки спутников 2 и инструментальных комплектов 4, автоматизированный комплекс / на базе малой ЭВМ для подготовки УП, УВК 7 на базе типового ком­плекса ЭВМ СМ2 с необходимыми переферийными устройствами, служащий для организации и управления технологическими процес­сами обработки, выдачи информации о текущем состоянии процессов и оборудования ГАУ.

Компоновка типового ГАУ для изготовления деталей типа тел вращения показана на рис. 5.65. ГАУ для обработки валов и фланцев (50—60 тыс. шт/год при двухсменной работе) эксплуатируют в сред­несерийном производстве. В состав ГАУ входят токарные полуавтома­ты с ЧПУ и многоцелевые станки сверлильно-фрезерно-расточной группы. ГАУ построен по технологическому принципу из станков одинакового технологического назначения и модели. ГАУ, состоящий из семи секций, управляется УВК.

Годовая программа выпуска деталей в ГПС (станко-ч)

где n — число наименований выпускаемых, шт.; Т_ср — выработанная средняя станкоемкость технологи­ческой операции, включающая среднее цикловое время обработки и время загрузки-выгрузки заготовки, станко-ч; Т_{п 3 ср} — удельное среднее подготовительно-заключительное время, станко-ч; N_t — годовая программа выпуска ьго изделия, шт.; i = 1, 2,...; К_] — число у'-х деталей, входящих в состав комплекта по г-му изделию (с учетом применяемости на изделие); /_ср — среднее число операций полной размерной обработки /'-х деталей.

Производительность ГПМ определяется числом технологических операций, выполняемых за единицу времени.

Цикловая производительность <2_Ц = Т_п/(Т_срт_с), где Т_п — время, в течение которого определяется производительность ГПС, ч; т_с — число единиц оборудования.

Потенциальная производительность Q = Т_п/ [(Т_ср + ^)т_с], где t^/q — удельные затраты времени на плановое и внеплановое обслу­живание механизмов и режущего инструмента, ч; Т^ — время, затраченное на обслуживание за период Т_п; q — число технологичес­ких операций на одном станке за период Г_п, ч.

Эффективная производительность Q₃ = Т_п/[(Т_ср + t_o5 + <_opr)/m_c], где *_орг •= Т_орг/q — удельные затраты времени вследствие простоев оборудования, связанных с организационными причинами; Г_орг — время простоев за период Г_п, ч.

Организационно-технический уровень ГПС определяется коэффи­циентом К_у, характеризующим степень достижения цикловой произ­водительности k_y = QjQ_ly = Т_ср/(Т_ср + *_об + /_орг).

Разделив числитель и знаменатель на 7^, получим к_у = 1/(1 + + У_об + У_орг), где У_о6 — удельная, т.е. отнесенная к одному часу работы ГПС, длительность технического обслуживания; У_орг — удель­ные потери времени по организационным причинам.

Величина 1 — ку характеризует долю времени, в течение которого ГПС простаивает вследствие плановых, внеплановых и организацион­ных причин. Коэффициент к_у характеризует степень соответствия системы обеспечения функционирования (СОФ) ГПС и ее технологи­ческого оборудования.

Состав СОФ ГПС должен быть ориентирован на повышение ее эффективности, но ограничивается экономической целесообразностью использования применительно к условиям конкретного производства, т.е. Ф_эт_с&к_уС_х г С₂ + к_нК, где Ф_э — эффективный годовой фонд работы технологического оборудования, ч; Дк_у — приращение коэф­фициента в результате использования СОФ ГПС; С j — стоимость простоев единицы технологического оборудования, руб.; С₂ — себесто­имость СОФ, руб.; к_н — нормативный коэффициент окупаемости капитальных вложений; К — капитальные вложения на создание СОФ, руб.

Число единиц основного оборудования ГПС определяют дифферен­цировано по моделям. Оборудование должно быть взаимозаменяемым, что повышает работоспособность ГПС. Число единиц оборудования, входящего в ГПС, т_с = N_r/<P_r

Партия запускаемых заготовок = \j2Nj3_n3_x, где п_у- — число

заготовок в партии запуска деталей /-го наименования, шт.; n! — годовой выпуск деталей /-го наименования; З_п — постоянные затраты на подготовку оборудования, руб.; З_х — затраты на хранение одной детали, руб.

Вместимость склада-накопителя ГПС определяют суммированием партий заготовок, ожидающих первоначальной обработки, и партии заготовок, находящейся на промежуточном хранении перед последую­щей обработкой: М_я = {(п^/с₂) [/_оср + t^ (/_ср - 1)]*Д.Ф_Н, ще N_s -

число ячеек склада накопителя; и- — число заготовок в партии; д^ — вместимость транспортной тары (среднее число заготовок /-го типа, укладываемых в тару); к₂ — число партий заготовок, одновременно находящихся на обработке в ГПС; t_{Q ср} — среднее время ожидания

партии заготовок перед первоначальной обработкой, смены; t^_cp — то же, перед последующей обработкой, смены; к_г — коэффициент, учитывающий неравномерность грузооборота (к_г = 1,25); к_с — число рабочих смен в сутки; Ф_н — номинальный фонд времени в году, дни.

Количество транспортных средств ГПС определяют исходя из того, что условия работы АТСС соответствуют условиям работы систем массового обслуживания (СМО) с пуансоновским законом распределе­ния времени заявок на обслуживание оборудования. Заявка возникает по окончании обработки на станке заготовки или заготовок, разме­щенных в транспортной таре или позиционном накопителе.

Интенсивность потока заявок на транспортное оборудование А. = = {Т_п/[2Т_ср(т_с — т_п)]} + 2т_п, где Т_п — расчетный период времени, ч; r_cp — выборочная средняя станкоемкость технологической операции, ч (в случае группового транспортирования деталей Т_ср = = Y.T_cpk_{j); m_n — число станков, подлежащих переналадке за период Т_п.

Первое слагаемое в формуле учитывает время подачи заготовок (тары с заготовками при групповом способе транспортирования); второе — подачи к станкам оснастки, когда при переналадке обору­дования она выполняется АТСС.

Длительность обслуживания заявки определяется типом транспо­ртного средства, его скоростными характеристиками и длиной трассы. Для транспорта циклического действия (транспортные манипуляторы, краны штабелеры) длительность обслуживания (мин) при двухадрес­ном режиме Г_д = 2(t_p + t_T + t_n + t_{B n}), где t_p, t_T — время соответственно разгона и торможения транспортного средства, мин; t_R — время его движения на маршевой скорости, мин; /_{в п} — время выполнения цикла взять — поставить, мин.

Для определения Т обычно используют среднюю длину пути движения транспортного средства на маршевой скорости, составляю­щую 0,3—0,5 длины трассы.

Интенсивность обслуживания ц = 1/Г_д. Основное условие функ­ционирования АТСС следующее: а < т_тс, ще а = Я/ц — коэффици­ент; m_{T с} — число транспортных средств. Длина очереди (шт.) Lj =

^mc

= Е (z — m_TC)P_k, где z — число заявок на обслуживание, шт.;

^k=mr.c

Р_к — вероятность того, что в системе на обслуживание и в очереди находится ^-требований; Р_к = (m_c! а⁴Р₀)/[K\(m_c — А)] при 1 <, К <.

i. т_с; Р_к = (т_с! а⁴Р₀)/ ^ттст_тс!(т_с — Л)!] при т_{Т С} <. К <. т_с.

^тс

Величину Pq определяют из условия Т,Р_к = 1 при & = 1, 2, 3,..., т_с.

^тс

Среднее число отрабатываемых требований L_cp = Е zP_k. Коэф­фициент использования оборудования к_и0 = 1 — (L^/т_с). Коэффици­ент простоя оборудования в ожидании обслуживания к_{п 0} = L/m_c. Коэффициент к_ио является интегральной характеристикой замкнутой системы, определяющей интенсивность эксплуатации обслуживаемого технологического оборудования. Практически он определяет вероят­ность того, что данный станок будет находится в эксплуатации в любой момент времени. Эта характеристика справедлива при отсут­ствии буферного накопителя. При наличии последнего для исключе­ния простоев оборудования нужно, чтобы L <. Т_с'_р, где Т¹ — среднее время изготовления детали или транспортного комплекта, мин.

При использовании транспортных средств непрерывного действия (различного вида конвейеров) АТСС рассматривается как система массового обслуживания с неограниченным количеством обслуживаю­щих приборов, т.е. т_{т с} = При любой интенсивности входящий поток заявок начинает сразу обслуживаться так как в системе имеют­ся незанятые приборы.

Контрольные вопросы

1 Какие параметры определяют условия применения автоматической сборки''

2 В какой последовательности выполняют проектирование технологического процесса автоматической сборки''

3 В какой последовательности проектируют автоматическое сборочное оборудо­вание''

4 Как определяют надежность работы автоматического сборочного оборудования''

5 Как выполняют группирование изделий для их автоматической сборки и обработки''

6 В какой последовательности осуществляют проектирование автоматизированных и автоматических процессов изготовления деталей''

7 Назовите основные этапы проектирования ГПС механической обработки

8 Как выбирают вид, компоновку и число автоматизированных станочных систем''

Список литературы

Александрова А.Т.. Ермаков Е.С. Гибкие производственные системы электрон­ной техники М Высшая школа, 1989 319 с

1 Бабушкин А.З.. Новиков В.Ю., Схиртладзе А.Г. Технология изготовления металлообрабатывающих станков и автоматических линий М Машиностроение, 1982 270 с

2 Брюханов В.Н., Схиртладзе А.Г. Метод автоматизированного проектирования ГПС механической обработки деталей М МГЦНТИ Вып № 90-440, 1990 5 с

3 Васильев В.Н., Садовская Т.Г. Организационно-экономические основы гибкого производства М Высшая школа, 1988 271 с

4 Гибкое автоматическое производство /ВО Азбель, В А Егоров, А Ю Звониц- кий и jp М Машиностроение, 1985 454 с

5 Гибкие производственные системы сборки /ПН Алексеев, А Г Герасимов, ЭП Давыденко и др М Машиностроение, 1989 348 с

6 Давыгора В.Н. ГПС для сборочных работ М Высшая школа, 1989 109 с

7 Дашенко А.И., Белоусов А.П. Проектирование автоматических линий М Высшая школа, 1983 327 с

8 Коновал Д.Г., Косов М.Г.. Схиртладзе А.Г. Задачи проектирования гибких производственных систем механической обработки М МГЦНТИ Вып № 240,1992 6с

9 Коновал Д.Г.. Митрофанов В.Г.. Схиртладзе А.Г. Гибкая производственная система токарной обработки М МГЦНТИ Вып № 491,1992 6 с

10 Коновал Д.Г., Митрофанов В.Г.. Схиртладзе А.Г. Иерархическая экспертная система проектирования автоматизированных станочных систем М МГЦНТИ, 1992 Вып № 492 6 с

11 Куранов А.Р., Султан-заде Н.М., Схиртладзе А.Г. Имитационное моделирова­ние потоков заказов и отказов в ГПС М МГЦНТИ, 1988 Вып № 357 4 с

12 Лебедевский М.С., Вейц В.Л.. Федотов А.И. Научные основы автоматической сборки М Машиностроение, 1985 315 с

13 Новоков В.Ю., Схиртладзе А.Г. Технология станкостроения М Машинострое­ние, 1990 256 с

14 Сборка и монтаж изделий машиностроения Справочник / П П Алексеенко. МЛ Гельфанд, Б Г Гольштейн и др М Машиностроение. 1983 480 с

15 Соломенцев Ю.М., Сосонкин В.Л. Управление гибкими производственными системами М Машиностроение, 1988 352 о

16 Султан-заде Н.М. Надежность и производительность автоматических станочных систем М ВЗМИ. 1982 79 с

17 Султан-заде Н.М.. Схиртладзе А.Г. Определение производительности роботизи­рованных участков М МГЦНТИ, 1992 Вып № 484 4 с

18 Султан-заде Н.М., Схиртладзе А.Г. Определение производительности и надежности роботизированных участков М МГЦН'ГИ, 1992 Вып № 331 б с

19 Схиртладзе А.Г. Определение сложности проектирования автоматизированных станочных систем М МГЦНТИ, 1992 Вып № 536 6 с

20 Схиртладзе А.Г. Определение оптимального варианта ГПС М МГЦНТИ, 1992 Вып № 250 6 с

21 Схиртладзе А.Г. Работа оператора на станках с программным управлением М Высшая школа, 1987 175 с

22 Схиртладзе А.Г., Новиков В.Ю., Соколов В.И. Технологические основы обработки деталей станков Киев Высшая школа, 1991 327 с

23 Схиртладзе А.Г., Соколов В.И., Фадеев В.А. Металлорежущие станки с программным управлением и подготовка программ Харьков Высшая школа, 1992 252 с

24 Тимирязев В.А., Схиртладзе А.Г. Метод определения погрешности установки спутников в ГПС М МГЦНТИ, 1990 Вып № 125 4 с

Оглавление

Предисловие 3

Глава I Автоматический производственный процесс в машиностроении (ЕР Ковальчук) 5

1 1 Основные определения и задачи автоматизации

производства 5

1 2 Основные характеристики производственного

процесса 9

3 Размерные, временные и информационные

связи в интегрированном производстве 12

Глава. 2 Основы проектирования и реализации размерных связей автоматических производственных

процессов (h Р Ковальчук) 17

1 Требования к качеству изделий,

обеспечиваемому сборкой 17

2 2 Особенности выбора и реализации методов достижения точности при автоматической

сборке 23

2 3 Авючашческая сборка X 29

2 4 Способы и средства транспортирования, автоматической подачи и ориентирования

заготовок и деталей 32

2 5 Требования к конструкции изделий,

предназначенных для автоматической сборки 46

2 6 Последовательность размерного анализа сборки 51

2 ⁷ Размерные связи процесса изготовления

деталей 57

2 8 Анализ установочных размерных связей

при изготовлении деталей 59

2 9 Операционные размерные связи в

автоматизированном производстве 70

2 10 Межоперационные размерные связи 88

11 Размерные связи при изготовлении

дегатей на спутниках в ГГ1С 95

Глава 3 Основы проектирования временных связей автоматизированных производственных

процессов (ИМ Султан-заде) 112

1 Цель и задачи построения временных

связей процесса 112

3 2 Виды взаимодействии процессов во времени 118

3 3 Нестабильность затрат времени на

выполнение процессов 124

3 4 Надежность процессов и оборудования 127

3 5 Организация производственных процессов во времени 147

Глава 4. Основы проектирования и обеспечения информационных связей автоматических производственных процессов (В Г Митрофанов,

ЮМ Союменцев) 159

4 1 Потоки информации в автоматическом производственном процессе Основные

требования к информации 159

4 2 Возможности использования ЭВМ для информационного обеспечения

автоматизированного производственного процесса 172

4 3 Информационное обеспечение сборочного производства

Уровни \ правления 183

4 4 Автоматический контроль размеров деталей 191

4 5 Автоматическое диагностирование режущего

инстр% мента 197

4 6 Автоматическое диагностирование оборудования 199

4 7 Идентификация объектов в ГПС 200

8 Методы подготовки, доставки к оборудованию

и отладки управляющих программ 201

Глава 5 Проектирование автоматизированных и

автоматических производственных процессов

(AI Схирпиадзе, М Г Косов) 212

1 Определение стр\ кгл'ры и основных характеристик

производственного процесса 212

5 2 Усювия применения автоматической сборки 215

5 3 Последовательность проектирования технологического

процесса автоматической сборки 221

5 4 Технико-экономическая оценка вариантов

техно мгического процесса автоматической сборки 230

5 5 Типовые и гр\пповые технологические

процессы сборки 232

5 6 Испочьзование ЭВМ при проектировании

технологического процесса автоматической сборки 234

5 7 Поспедоватепьность проектирования автоматического

сборочного оборудования 235

5 8 Определение надежности работы автоматического

сборочного оборудования 236

5 9 Выбор типа и компоновки автоматического

сборочного оборудования 237

5 10 Гибкие производственные системы сборки 251

5 11 Экономическая оффективность автоматической сборки 261

5 12 Проектирование автоматизированных процессов

изготовления деталей 262

5 13 Последовательность проектирования ГПС

механической обработки 278

5 14 Выбор вида, компоновки и числа

автоматизированных станочных систем 295

Список литературы 309

Дата добавления: 2014-11-18