Трухин В.В. Проектирование гибких производственных систем

Подождите немного. Документ загружается.





   









исхпозnooподии

подидспиндсишт

ttttttв

ttаrtktmtt

(14)

где

– число смен инструмента;

– число обрабатываемых сторон с

одного установа;

– число установок заготовки для полной обработки;



– число переходов;

– число запрограммированных измерений де-

тали во время обработки;

– число запрограммированных измерений

инструментов во время обработки;

си

t – время автоматической смены

инструмента (для каждого ГПМ

const



си

t );

инд

t – индексация стола

(для каждого ГПМ

const



инд

t );

сп

t – время смены кассеты (дета-

ли/заготовки);

ид

t – время одного измерения детали щупом-пробой;

под

– время одной автоматической подналадки;

ии

t – время одного измере-

ния инструмента щупом-пробой;

t – время выполнения одного пере-

хода;

по

t – время быстрого подвода/отвода инструмента;

поз

t – время

позиционирования;

исх

t – время возврата шпиндельной головки в ис-

ходное положение для смены инструмента.

Фактическая производительность ГПС за любой период времени

определяется с учетом суммарных простоев отдельных ГПМ в системе

и всей ГПС







t с учетом всех внецикловых потерь времени (просто-

ев).

2.4. Структура гибкой производственной системы

В настоящее время значительное повышение эффективности в

машиностроении, особенно в мелкосерийном и серийном производстве,

может быть достигнуто за счет широкого применения ГПС, управляе-

мых с помощью ЭВМ.

ГПС – это совокупность в разных сочетаниях оборудования с

ЧПУ, роботизированных технологических комплексов (РТК), ГПМ, от-

дельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения

их функционирования (СОФ) в автоматическом режиме в течение за-

данного интервала времени, обладающая свойством автоматизирован-

ной переналадки при производстве изделий произвольной номенклату-

ры в установленных пределах значений характеристик оборудования.

СОФ ГПС в автоматическом или автоматизированном режиме

имеют следующие структурные составные части:

 автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС) –

систему взаимосвязанных автоматизированных транспортных и склад-

ских устройств с установкой в спутнике (на паллете) или другой

транспортной таре (поддоне, кассете, в магазине) для временного на-

копления, распределения и доставки предметов производства и техно-

логической оснастки к ГПМ, РТК или другому технологическому обо-

рудованию ГПС. АТСС может выполнять автоматическое хранение,

подачу на сборку элементов УСП, а также автоматическую мойку;

 автоматизированную систему инструментального обеспечения

(АСИО) – это взаимосвязанные устройства, оборудование и система

управления, включая участки подготовки и настройки инструмента,

его транспортировки, накопления, смены и контроля качества, обеспе-

чивающие подготовку, хранение, автоматическую замену инструмента

в магазинах, на станках;

 автоматизированную систему удаления отходов (АСУО) – уст-

ройства с системой управления для удаления стружки и других отхо-

дов из зоны ГПМ, РТК и другого оборудования, включенного в ГПС;

 систему автоматизированного контроля (САК) – систему кон-

троля заданных параметров детали или изделия в процессе обработки,

включающую контрольно-измерительную машину с ЧПУ, программи-

руемые и моделирующие проверочно-испытательные машины, систе-

му устройств и мер по контролю параметров поступающих заготовок и

комплектующих изделий и другие устройства, обеспечивающие кон-

троль качества выпускаемой продукции, накопление и выдачу инфор-

мации;

 автоматическую систему управления ГПС (АСУ ГПС) – ком-

плекс ЭВМ, микропроцессорной техники, программного обеспечения

и центральный пульт управления, связывающий управление со всеми

составными частями ГПС в режиме DNC и обеспечивающий сбор, и

передачу производственной информации для координации и принятия

решений по всем уровням связей и управления;

 систему автоматизированного проектирования (САПР) – ком-

плекс автоматизированного оборудования на базе ЭВМ, программного

обеспечения и различных средств ввода и вывода информации;

 автоматизированную систему технологической подготовки

производства (АСТПП) – комплекс автоматизированных средств про-

граммного обеспечения банков данных для разработки и расчета тех-

нологии изготовления продукции, необходимой технологической ос-

настки, инструмента и пр.;

 автоматизированную систему научных исследований (АСНИ) –

комплекс ЭВМ, автоматизированных средств программного обеспече-

ния проведения научных исследований по совершенствованию и даль-

нейшему развитию выпускаемой продукции.

Состав и структура ГПС определяются содержанием ТП, который

включает:

 параметры заготовок и номенклатуру деталей;

 готовую программу выпуска деталей, определяющую цикл из-

готовления;

 состав технологического оборудования;

 организацию производства обслуживания оборудования в про-

цессе изготовления, переналадки, смены инструмента, приспособле-

ния, схватов, контроля деталей;

 диагностирование, управление оборудованием и ремонтом тех-

нических средств.

В настоящее время существуют три основных направления при

построении структур автоматизированных участков, линий и цехов:

 автоматизированные системы из РТК или ГПМ, расположенные

в определенной последовательности выполнения технологических

операций (ГАЛ);

 автоматизированные системы из многофункциональных РТК

или ГПМ, расположенные по организационному признаку (ГАУ);

 автоматизированные системы из многофункциональных РТК

или ГПМ с комбинированными компоновками (включая технологиче-

ские и организационные признаки).

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГПС МЕХАНИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ

3.1. Производственная программа

Основой для проектирования механического цеха является поде-

тальная производственная программа.

В зависимости от типа производства и номенклатуры производст-

венная программа может быть точной, приведенной или условной.

Производственная программа называется точной, когда номенк-

латура всех подлежащих изготовлению изделий и их деталей (включая

и запасные части) точно установлена и обеспечена рабочими чертежа-

ми, спецификациями и техническими условиями.

Проектирование по точной программе предусматривает подроб-

ную разработку технологических процессов изготовления каждой дета-

ли с составлением подетальных технологических карт и нормировани-

ем времени по операциям.

Применяется при проектировании цехов массового производства.

Производственная программа называется приведенной, когда все

подлежащие изготовлению изделия условно приводятся к нескольким

типовым машинам, являющимся наиболее характерными для каждой

группы машин.

Проектирование по приведенной программе применяется при об-

ширной и разнообразной номенклатуре подлежащих изготовлению из-

делий, а также когда полные данные (чертежи, спецификации, техниче-

ские условия) имеются лишь по основным типовым изделиям програм-

мы.

Приведенной программой пользуются преимущественно для про-

ектирования цехов мелкосерийного и среднесерийного, а также еди-

ничного производства.

При проектировании механических цехов для обработки деталей

машин, конструкция которых еще не разработана, и, кроме того, неиз-

вестна точная номенклатура изделий, выбирают условные представите-

ли, по которым имеются исходные данные. По принятым условным

представителям и ведут проектирование. В этом случае программа яв-

ляется условной.

Определение приведенной программы

При проектировании по приведенной программе [2] всю номенк-

латуру заданных изделий разбивают на группы. В каждую группу вхо-

дят изделия, сходные по конструкции и технологии изготовления. В

каждой группе намечается изделие-представитель, по которому ведут

все последующие расчеты. Все остальные изделия данной группы при-

равниваются к изделию-представителю с учетом весовых соотношений,

серийности программы и сложности механической обработки.

Общий коэффициент приведения составит

321

KKKK



, (15)

где

K – коэффициент приведения по весу;

K – коэффициент приве-

дения по серийности;

K – коэффициент приведения по сложности.

Коэффициент приведения по весу определяется по формуле















пр

K , (16)

где

– вес приведенного изделия;

пр

– вес изделия-представителя.

Коэффициент приведения по серийности определяется в зависи-

мости от соотношения

пр

, где

– годовая программа в штуках при-

водимого изделия;

пр

– годовая программа в штуках изделия-

представителя.

В практике проектирования пользуются коэффициентами, приве-

денными в табл. 12 [2].

Некоторые укрупненные данные коэффициента по серийности по-

казаны в табл. 1.

Таблица 1

Поправочные коэффициенты по серийности

пр

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 7,0

0,97 1,00 1,07 1,12 1,15 1,17 1,20 1,22 1,25 1,31

Коэффициент приведения по сложности

сл

K учитывает влияние

технологичности конструкции на станкоемкость или трудоемкость ме-

ханической обработки и сборки.

Коэффициент приведения по сложности рассчитывается по фор-

муле

PPPK ...

21сл

 , (17)

где

P...PP ,,,

– коэффициенты, учитывающие различие соответст-

вующих технических параметров рассматриваемого изделия и изделия-

представителя;

aaa ,,,



– показатели, определяющие степень влия-

ния соответствующих технических параметров на трудоемкость.

Для однородных деталей группы наиболее существенными пара-

метрами, определяющими сложность, будут точность и шероховатость

поверхностей обработки.

Указанные параметры при количественной оценке технологично-

сти конструкции детали учитываются средним квалитетом точности

обработки

K и средним значением параметра шероховатости

P , то-

гда:

сл

пр

























 , (18)

где

пр

– средние значения квалитета точности приводимого из-

делия и изделия-представителя,

пр

– среднее значение парамет-

ра шероховатости приводимого изделия и изделия-представителя.

Для





K рекомендуется применять следующие параметры:

Средний квалитет 6 7 8 11 12 13





1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8

Пример расчета приведенной программы дан в табл. 2, где приво-

димые изделия в основном идентичны по конструкции и технологиче-

скому процессу обработки.

Значение





R при обработке резанием определяют по следую-

щим данным:

20,00 10,00 5,00 2,50 1,25 0,63





0,95 0,95 1,00 1,10 1,20 1,40

Таблица 2

Ведомость расчета приведенной программы (пример заполнения)

Заданная программа Приведенная программа

Масса, г

Коэффициент

приведения

Наименование

изделия

Краткая техническая

характеристика

Годовой выпуск, шт.

одного изделия

всего

Наименование

изделия-представителя

по весу К

по серийности К

по сложности К

общий К

Приведенное количе-

ство на годовую про-

грамму

Диск 1 Т

200 0,70 140 0,42 1,20 1,20 1,32 264

Диск 2 Т

400 0,80 320 1 1 1 1 400

Диск 3 Т

300 0,50 150

Диск 2

0,79 1,04 1,10 0,84 250

Итого 400 610 914

3.2. Режим работы, действительный годовой фонд времени

работы оборудования и рабочих

Режим работы гибких автоматизированных производств механи-

ческой обработки деталей и сборки изделий, как правило, составляет 2-

3 смены.

Данные о действительном годовом фонде времени работы произ-

водственных рабочих и металлорежущих станков приведены

в табл. 3, 4.

Таблица 3

Действительный годовой фонд времени рабочих

Номинальный

годовой фонд

времени, ч

Продолжитель-

ность отпуска,

дн.

Потери от но-

минального

фонда, %

Действитель-

ный годовой

фонд времени, ч

2070 15 10 1860

2070 18 11 1840

2070 24 13 1800

Таблица 4

Действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч

Наименование

оборудования

В одну смену В две смены В три смены

Металлорежу-

щие станки:

до 10

до 100

2040

2000

4060

3985

6060

5945

Станки с ЧПУ

до 10

до 100

3945

3868

5855

5740

ГПМ, РТК

до 10

до 100

5870

5710

Обрабатываю-

щие центры

до 10

до 100

3890

3810

5775

5650

Действительный годовой фонд времени – номинальный фонд вре-

мени за вычетом неизбежных потерь, к которым относятся:

а) потери в связи профотпусками, дополнительными отпусками за

непрерывную работу свыше двух лет, болезнями, отпусками по бере-

менности и т.д.;

б) потери вследствие простоев оборудования при плановом ре-

монте.

3.3. Определение типа производства

В зависимости от размера производственной программы, характе-

ра продукции, а также технических и экономических условий осущест-

вления производственного процесса все разнообразные производства

условно делятся на три основные вида: единичное, серийное и массо-

вое.

У каждого из видов производственный и технологический процес-

сы имеют свои характерные особенности и каждому из них свойственна

определенная форма организации работы.

Производство можно отнести к тому или другому типу условно,

по количеству обрабатываемых в год деталей одного наименования и

типоразмера, пользуясь табл. 5.

Таблица 5

Характеристика типов производства

Количество обрабатываемых в год деталей одного

наименования и типоразмераВид (тип) про-

изводства

Крупных (тяжелых)

до 30000 кг

Средних

до 2000 кг

Малых (легких)

15–20 кг

Единичное до 5 до 10 до 100

Серийное свыше 5 до 1000 свыше 10

до 5000

свыше 100

до 50000

Массовое свыше 1000 свыше 5000 свыше 50000

Согласно ГОСТ 3.11.08–74 ЕСТД одной из основных характери-

стик типа производства, т.е. классификационной категории производст-

ва, выделяемой по признакам широты номенклатуры, регулярности,

стабильности, объема выпуска изделий, является коэффициент закреп-

ления операции

зо

K [17]. Поэтому после разработки ТП следует уточ-

нить тип производства по

зо

K .

зо

K показывает отношение числа всех различных технологиче-

ских операций, выполняемых подразделением в течение месяца, к чис-

лу рабочих, т.е.

зо

K характеризует число различных технологических

операций, приходящихся в среднем на одно рабочее место подразделе-

ния за месяц.

зо





, (19)

где



– суммарное число различных операций;

– явочное число

рабочих подразделения, выполняющих различные операции.





опт

зо

K – оптимальное значение коэффициента – характеризует

вариант наиболее эффективной организации, при которой изготовление

продукции осуществляется с наименьшими затратами производства.

По значению





опт

зо

K определяют тип производства:





101





опт

зо

K – для крупносерийного производства;





2010





опт

зо

K – для среднесерийного производства;





4020





опт

зо

K – для мелкосерийного производства.

3.4. Технологический процесс, трудоемкость

Разработка технологического процесса механической обработки и

определение затрат времени на изготовление деталей является основ-

ным этапом проектирования.

При разработке технологического процесса необходимо ориенти-

роваться на прогрессивные решения с учетом внедрения современных

достижений в области механической обработки и применения высоко-

производительного оборудования.

При разработке технологических процессов в целях достижения

прогрессивных технико-экономических показателей проекта руково-

дствуются следующими основными направлениями:

1. Высокая концентрация операций, достигаемая в результате об-

работки несколькими инструментами одновременно различных поверх-

ностей детали на одном станке.

2. Использование прогрессивных методов получения заготовок с

минимальными припусками.

3. Применение прогрессивных конструкций инструментов с меха-

ническим креплением сменных пластин из твердых сплавов, в том чис-

ле с износостойкими покрытиями, сверхтвердых материалов, керамики

и других.

4. Применение унифицированных (групповых, типовых) техноло-

гических процессов механической обработки и сборки изделия.

5. Применение высокопроизводительного оборудования на базе

станков с ЧПУ и обрабатывающих центров.

6. Применение универсально-сборных переналаживаемых приспо-

соблений (УСПО), оснащенных универсальными механизированными

крепежными наборами (УМКН).