Состав и количество основного оборудования ГПС

При создании ГПС выбор состава технологического оборудования должен ориентироваться на результаты расчета экономической эффективности и учитывать возможность встраивания его в автоматический комплекс с учетом как автоматизации загрузки и разгрузки его, так и стыковки системы управления с централизованной ЭВМ.

Широта номенклатуры гибкого производства выдвигает особые требования к быстрой переналадке оборудования при переходе на другой тип обрабатываемого изделия. Этому требованию отвечают в основном станки с ЧПУ, где переналадка осуществляется заменой программного обеспечения. Для приближенной ориентации выбора оборудования для гибких автоматизированных участков (ГАУ) можно использовать стоимостную зависимость изготовления одной детали от типа производства и ее годового выпуска (рис. 2.9 [1]).

Использование автоматических комплексов с ЧПУ вместо универсального оборудования позволяет сократить число рабочих – станочников и повысить производительность труда в 4 раза и более.

В ГПС широко используются гибкие производственные модули ГПМ, состоящие из технологического оборудования и загрузочно–разгрузочных устройств в виде промышленных роботов и встроенных накопителе изделий (рис. 2.10 [1])

ГПМ позволяет не только автоматически выполнять технологические операции, но и осуществлять функции автоматической транспортно – накопительной системы.

Экономическая эффективность применения ГПМ определяется стоимостью переналадки технологического оборудования, приходящейся на одно изготовляемое изделие:

З_п = , (2.18 [1])

где n_оп – число операций, для которых по технологическому процессу необходима переналадка на изготовление изделий нового наименования;

t_нал – средняя продолжительность переналадки в часах;

r_нал – часовая ставка наладчика, учитывающая премию и накладные расходы на обслуживание производства, руб.;

f_зап – частота запуска партий изделий в течение года;

N – годовой объем выпуска изделий, шт.

Затраты в результате связывания оборотных средств в незавершенном производстве, приходящиеся на одно изделие определяются по формуле:

, (2.19 [1])

где С_и – полная себестоимость изделия, руб.;

к_пот = 0,1 – коэффициент, учитывающий потери от связывания оборотных средств в незавершенном производстве;

Ф_д – число рабочих дней в году;

åТ_мех – годовая трудоемкость механической обработки на всех операциях, дни;

t_сб – время пролеживания детали до сборки, дни;

к_сб = 0,5 - коэффициент, усредняющий время пролеживания детали до сборки;

t_м.п – среднее время пролеживания между операциями, дни;

n – число операций;

f_{за п} – частота запуска партий изделий в течение года.

Суммарные затраты, приходящиеся на одну деталь, от переналадки автономного оборудования с ЧПУ и связывания оборотных средств в незавершенном производстве, приведены на рис. 2.11[1].

Трудность определения количества основного оборудования в ГПС заключается в том, что практически очень сложно разработать техпроцессы мехобработки и сборки всех наименований изделий, обрабатываемых на ГПС. В то же время для определения количества оборудования надо знать суммарную станкоемкость или машиноемкость при сборочных операциях (Т_å), т.к. количество оборудования определяется по формуле:

, (2.20[1])

где С_р – расчетное количество оборудования в ГПС, шт.;

Т_å - суммарная станкоемкость годового выпуска изделий в ГПС, мин.;

Ф_э – эффективный годовой фонд времени работы оборудования (таб.2.5 [1]).

Для расчета станкоемкости (Т_å) используют различные методы приведения программы выпуска изделий, сущность которых заключается в том, что Т_å определяют для выбранных изделий – представителей, на которые разрабатывают технологические процессы изготовления. В этом случае сокращается трудоемкость работ в условиях многономенклатурного производства.

На первом этапе проектирования проводят разбивку всех деталей и сборочных единиц на группы по конструктивно – технологическому подобию. Для разбивки на группы необходимо классифицировать изделия с целью статистического описания совокупности изделий и их основных характеристик, для чего разработаны соответствующие классификационные признаки в системе ЕСТПП.

Состав классификационных признаков обеспечивает возможность разбиения изделий на технологические группы, в основе которых заложена не только общность технологических маршрутов изготовления, но и технологические возможности металлорежущих станков. В этом случае любая деталь из всего множества номенклатуры, входящей в определенную группу, может быть описана набором классификационных признаков: Р = {P_i; I = 1, 2,…n}.

Пример классификации изделий по конструктивно – технологическим признакам, увязанным с возможностями технологического оборудования, приведена в таблице 2.7 [1].

Кроме габаритных размеров изделий, входящих в ту или иную группу, можно добавить еще ряд классификационных признаков:

¨ вид заготовки, определяющий особенности основного оборудования;

¨ материал обрабатываемого изделия, определяющий условия стружкоудаления и т.п.

Классификация сборочных единиц также осуществляется по конструктивно-технологическим признакам на базе общности применяемого сборочного оборудования и технологической оснастки. В качестве конструктивно – технологических признаков изделия учитывают:

¨ габаритные размеры;

¨ массу и геометрическую форму объектов сборки;

¨ материал, геометрическую форму и размеры сопрягаемых поверхностей и баз;

¨ способность объектов сборки к загрузке в оборудование;

¨ точность относительной ориентации собираемых объектов на позиции сборки;

¨ вид сборочной операции и т.п.

В условиях автоматизированного проектирования классификация деталей может быть проведена с использованием классификаторов Оргстанкинпрома и системы ЕСТПП. Кодирование сложности детали проводится с использованием классификатора деталей, в котором детали различаются по следующим признакам:

¨ служебному назначению;

¨ основной форме (класс);

¨ габаритным размерам;

¨ материалу;

¨ массе;

¨ виду термической обработки;

¨ видам элементарных поверхностей и их размерам;

¨ точности размеров и шероховатости поверхностей.

На каждую деталь составляются кодировочные таблицы по данным чертежа детали и классификаторов класса деталей и элементарных поверхностей. Эти таблицы являются основой базы данных по группам, классам и подгруппам материалов деталей.

Затем проводится выявление и анализ характеристик совокупности деталей с целью определения основных требований к станкам и выбора деталей - представителей для проектирования технологических процессов.

Исходя из данных о распределении основных параметров изделий, определяют изделия – представители для класса изделий в выбранных размерных группах, отражающие характерный технологический маршрут обработки изделий данной группы.

Рекомендуются следующие соотношения масс М_пр и годового объема выпуска N_пр изделия представителя к соответствующим показателям в группе:

0,5 М_мах < М < 2 М_мin;

0,1N_мах < N < 10 N_мin,

где M_мax M_мin N_мax N_мin – соответственно наибольшие и наименьшие значения массы и годового выпуска изделий, входящих в соответствующую группу. При невыполнении этих соотношений необходимо выполнить дополнительное разбиение изделий на группы.

На основании данных об элементарных поверхностях деталей и их положении относительно основной базы выявляются параметры для обработки элементарных поверхностей, а также относительные координатные перемещения и точность обработки для каждого типа элементарной поверхности.

Нормируя переходы в операциях, определяют суммарную станкоемкость мехобработки или машиноемкость автоматизированной сборки для каждого изделия - представителя. Затем по данным станкоемкости или машиноемкости изделий – представителей определяют суммарную станкоемкость или машиноемкость для всех изделий, входящих в группу, по приведенной программе, которая определяется тремя способами.

При первом способе разрабатывают технологические процессы и определяют станкоемкости изделия - представителя по операциям, имеющим наибольшую, среднюю и наименьшую сложность в группе. Поскольку будет известно значение станкоемкости в крайних интервалах (размах) и закон распределения станкоемкостей (обычно это закон Гаусса – нормального распределения), можно определить математическое ожидание станкоемкости по каждой операции и, умножив его на число изделий, изготавливаемых на данной операции, найти станкоемкость годовой программы выпуска и по формуле (2.20) определить количество оборудования для каждой операции.

Второй способ заключается в том, что из каждой группы выбираются несколько изделий - представителей (от 3 до 5) и для них рассчитывают станкоемкость T_ci по типам используемого оборудования в технологическом процессе изготовления. Разделив, полученную станкоемкость на массу M_i соответствующих изделий – представителей, определяют станкоемкость изготовления одного килограмма изделия – представителя, которую и принимают как среднюю для всей рассматриваемой группы, откуда взяты изделия представители. Умножив массу всей группы изделий M_J на среднюю станкоемкость 1 кг этой группы по типам оборудования и просуммировав полученные произведения, определяют общую станкоемкость, необходимую для изготовления изделий заданной программы выпуска по формуле:

, (2.21 [1])

где n - число изделий – представителей;

m – число групп.

Затем определяют количество основного оборудования на каждой операции.

По третьему способу определяют общий коэффициент приведения к_пр, характеризующий отношение станкоемкости (машиноемкости) изготовления приводимого изделия к станкоемкости (машиноемкости) изделия – представителя по формуле:

к _пр = к_м к_сер к_т к_о (2.22),

где к_м = (М_пр/M_пред)^0,66 – коэффициент, учитывающий различие в массе собираемого приводимого изделия и изделия – представителя (при механической обработке вместо отношения масс берут отношение площадей обрабатываемых поверхностей приводимого изделия и изделия – представителя);

к_сер = (N_пр /N_пред)^0,2…0,33 – коэффициент серийности учитывает изменение станкоемкости (машиноемкости) при изменении программы выпуска изделия приводимого и изделия – представителя и отражает влияние объема выпуска на время переналадки основного оборудования. Показатель степени зависит от габаритных размеров изделия.

к_т – коэффициент приведения по точности, учитывает влияние точности изготовления на станкоемкость (машиноемкость) операций. Например. ужесточение требований по точности или шероховатости приводит к росту станкоемкости обработки деталей за счет увеличения числа переходов или снижения режимов резания.

В общем случае при сборке изделий нормальной точности к_т = 1,0, изделий повышенной точности к_т = 1,1 и высокой точности к_т = 1,2.

При механической обработке к_т учитывает средний квалитет Т_ср и среднее значение параметра шероховатости поверхностей деталей Ra_cp приводимого изделия и изделия – представителя по следующим формулам:

, (2.23)

, (2.24)

где T_i – i – й квалитет; n_i – число размеров i – го квалитета;

Ra_j – j - е значение Ra; n_j - число поверхностей, имеющих значение Ra=j.

При определении к_т для механической обработки используется соотношение:

(2.25),

где к_к.пр. и к_к.пред – коэффициенты, характеризующие соответственно квалитет приводимого изделия и изделия – представителя;

к_ш.пр и к_ш.пред – коэффициенты, характеризующие соответственно средний параметр шероховатости приводимого изделия и изделия – представителя.

Количественные значения коэффициентов к_к и к_ш принимается по опытным данным таблицы 2.8 [1].

Таблица 2.8

	Тср
кк	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8
	Ra мкм				2,5	1,25	0,63
	кш	0,95	0,97	1,0	1,1	1,2	1,4

В сборочном производстве определяется коэффициент к_о, учитывающий число оригинальных деталей в сборочных единицах, по следующему соотношению:

к_о = (n_пр / n_пред)^0,5, (2.26)

где n_пр и n_пред - число наименований оригинальных деталей соответственно в приводимом изделии и изделии – представителе.

Вычислив значения частных коэффициентов приведения, входящих в формулу (2.22), и, определив по ней общий коэффициент приведения к_пр, можно установить станкоемкость (при мехобработке) или машиноемкость (при сборке) в автоматизированном производстве, не разрабатывая при этом технологический процесс изготовления рассматриваемого изделия. Для этого станкоемкость (машиноемкость) изделия – представителя Т_с.пред умножают на коэффициент приведения и получают станкоемкость (машиноемкость) приводимого (рассматриваемого) изделия. Определив коэффициент приведения для каждого изделия в группе, можно найти суммарную станкоемкость (машиноемкость) для каждого изделия в группе.

Проектирование экспериментальных сборочных и механических цехов автоматизированных производств выполняют по условной программе, т.к. для них характерна нестабильность номенклатуры выпускаемых изделий.

В этом случае выбирают условное изделие, на которое имеются чертежи. Количество изделий выбирается таким, чтобы их масса была равна массе изделий, планируемых к выпуску в данном производстве. На все детали изделия – представителя разрабатывают технологические процессы и определяют суммарную станкоемкость (машиноемкость) по типам необходимого оборудования (по операциям) на годовой выпуск по заданной программе.

При реконструкции или техническом перевооружении действующих цехов используют способ расчета количества основного оборудования, основывающийся на наличии заводских данных о стакоемкости (трудоемкости) изготовления изделий и планируемого снижения трудоемкости за счет внедрения прогрессивной технологии и повышения уровня автоматизации проектируемого производства.

Наибольший эффект достигается в результате внедрения нового оборудования на лимитирующих операциях технологического процесса. Поэтому при изучении действующего производства необходимо выявить лимитирующие операции, выяснить их фактическую трудоемкость и уровень технологического оснащения.

Сущность расчета количества основного оборудования заключаются в следующем:

¨ собирают данные о фактической трудоемкости (станкоемкости) выполнения каждой операции технологического процесса изготовления трех – четырех изделий представителей в каждой группе;

¨ определяют в техпроцессах лимитирующие операции;

¨ имеющиеся станкоемкости по каждому виду работ корректируют с учетом изменения объемов выпуска изделий и снижения станкоемкости (благодаря использованию более прогрессивного оборудования).

Коррекция проводится путем введения коэффициента коррекции станкоемкости, определяемого по формуле:

, (2.27 [1])

где Т_б и Т_пр – соответственно базовая и проектная станкоемкость выполнения операции;

N_б и N_пр – соответственно базовый и проектный объем выпуска изделий – представителей;

n – число изделий – представителей в выбранной группе.

Для определения проектной станкоемкости Т_пр разрабатывают новый прогрессивный техпроцесс мехобработки для реконструируемого производства.

Коэффициент коррекции станкоемкости зависит от сложности изготовляемых изделий, технического уровня действующего производства и партии запуска. Чем сложнее изготовляемое изделие, ниже технический уровень действующего производства и меньше партия запуска, тем меньше коэффициент коррекции, и наоборот.

Полученный расчетным путем средний к_кр относят ко всем изделиям в группе и, пользуясь им, определяют проектную станкоемкость изготовления всех изделий в группе, не разрабатывая при этом техпроцесса их изготовления, по формуле:

Т_прi = к_кр Т_бi. (2.28 [1])

Аналогичные расчеты проводят для каждой группы изделий и, суммируя эти значения для каждой операции, определяют количество технологического оборудования.

На стадии предпроектного периода при технико–экономическом обосновании применяют укрупненный способ определения количества основного оборудования, используя технико–экономические показатели передовых отечественных и зарубежных заводов.

Технологический процесс в этом случае не разрабатывают, а в основу расчетов принимают следующие обобщающие технико–экономические показатели:

¨ станкоемкость мехобработки или трудоемкость (машиноемкость) сборочных работ 1 тонны массы изготавливаемых изделий;

¨ годовой выпуск продукции, осуществляемый единицей технологического оборудования для принятого режима работы в натуральном выражении (т, шт.);

¨ годовой выпуск изделий, осуществляемый единицей технологического оборудования в денежном выражении, руб (используется редко).

Расчет по укрупненному способу ведется в следующей последовательности. Выбрав на передовом заводе изделие, подобное тому которое хотят выпускать, определяют нормативную станкоемкость (Т_н) изготовления 1 т изделий, станко-час. Суммарная станкоемкость изготовления всех изделий определится по формуле:

Т_å = Т_н М_и N к_сер., (2.29 [1])

где М_и – масса изделия, т;

N – годовой объем выпуска данного изделия, шт;

к_сер – коэффициент серийности, отражающий изменение объема выпуска изделия для проектируемого цеха N_пр по отношению к базовому производству N_б, определяемый по нормативным данным таблицы 2.9 [1].

Таблица 2.9

Nб/Nпр	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,65	0,90
ксер	0,73	0,78	0,83	0,87	0,90	0,94	0,99

Зная суммарную станкоемкость изготовления изделий можно расчитать количество основного оборудования для проектируемого автоматизированного участка или цеха по формуле (2.20 [1]).

2.7. Выбор оборудования в ГПС

В состав оборудования ГПС входит:

¨ технологическое оборудование (табл. 2.10, 2.11 [1]);

¨ транспортно – накопительные системы;

¨ манипуляционные системы;

¨ промышленные роботы (таб. 2.12 [1]);

¨ контрольно – измерительные средства.

При выборе технологического оборудования в ГАУ целесообразно ограничить его типаж. Следует ориентироваться, главным образом, на применение многоцелевых однотипных станков, что позволяет достигать наибольшей гибкости, однако при этом следует учитывать следующие два фактора:

¨ использование дорогостоящих многоцелевых станков должно быть экономически оправданным;

¨ включение в состав ГАУ узкоцелевых станков можно принять, если согласно специфике технологических операций изделие получается с максимальной готовностью.

Станки фрезерные, сверлильные, протяжные, зубообрабатывающие, кругло - и плоскошлифовальные дополняют токарные патронные станки и должны вписываться в компоновку ГАУ.

Детали, не имеющие форму тел вращения, обрабатываются на станках расточно–фрезерно–сверлильной группы (обрабатывающие центры – ОЦ).

В состав ГАУ могут входить станки фрезерные, плоскошлифовальные и отделочные. Они естественно должны вписываться в общую технологическую структуру, определяемую расточно–фрезерно–сверлильной группой станков.

Целесообразность использования дополнительных станков независимо от типов обрабатываемых деталей с учетом того, что их требуется полностью автоматизировать, определяются не только необходимостью выполнения тех или иных операций, но и коэффициентом загрузки станков, выполняющих необходимые операции. При низкой загрузке станков операции следует выполнять вне ГАУ.

В гибких производственных системах необходима полная автоматизация вспомогательных функций станочного оборудования:

¨ загрузка заготовок и выгрузка деталей;

¨ закрепление заготовок;

¨ ограничение зоны резания;

¨ смена инструмента;

¨ выполнение контрольных операций;

¨ транспортировка изделий между технологическим оборудованием;

¨ удаление стружки и СОЖ.

Для выполнения вышеперечисленных действий станки с ЧПУ, располагающиеся в ГАУ, должны укомплектовываться соответствующими моделями промышленных роботов, вписывающихся в структурно – компоновочную схему ГАУ (таблица 2.12 [1])

Транспортно - манипуляционные системы ГАУ предназначены для перемещения и накопления материалов, заготовок, полуфабрикатов различной степени готовности, инструментов, оснастки, отходов. Автоматизация их перемещения осуществляется взаимосвязанными системами накопления, транспортирования и манипулирования.

Транспортно – накопительная система осуществляет получение материалов и заготовок, а также технологической оснастки со смежных подразделений цеха или участка, их комплектацию и хранение, перемещение между входными и выходными складами. Перемещение может осуществляться с помощью конвейеров (ленточных, роликовых или цепных), транспортных роботов – штабелеров, каруселей и подвесных роботов поштучно и партиями в специальных контейнерах.

Особенностью ГАУ является применение транспортных роботов, представляющих собой программно – управляемые тележки со средствами загрузки и разгрузки, перемещающиеся в автоматическом режиме по задаваемым адресам в пределах участка. Простейшие транспортные роботы перемещаются по направляющим и питаются по гибким кабелям от автономных источников или от скользящих токопроводов.

Наиболее современным и гибким видом транспортных средств ГАУ являются напольные транспортные роботы, управляемые оптическими или дистанционными индуктивными датчиками.

Штабелеры (краны – штабелеры, штабелеры - манипуляторы, роботы - штабелеры) предназначены в основном для обслуживания складов, выполненных в виде металлических многоярусных стеллажей с ячейками для хранения деталей, инструментов, приспособлений – спутников.

Основные функции штабелеров – перемещение объекта между транспортной системой ГАУ и складом, загрузка и разгрузка ячеек стеллажей, комплектация партии деталей. Различают два вида штабелеров: стеллажный и мостовой.

Основные параметры различных типов штабелеров измеряются в следующих единицах и пределах:

¨ грузоподъемность от 500 до 100000 Н;

¨ высота подъема от 3 до 15 м;

¨ скорость перемещения по горизонтали от 20 до 60 м/мин;

¨ скорость перемещения по вертикали от 6 до 20 м/мин;

¨ погрешность позиционирования от 2 до 10 мм.

Для ГАУ пригодны только те штабелеры, которые могут обеспечить надежное функционирование в автоматических режимах.

Полная автоматизация транспортных процессов конкретного производства зачастую требует применения нескольких видов транспортных средств, поэтому целесообразно создавать транспортные системы на базе транспортных и складских модулей, при сочетании которых обеспечиваются гибкость и адаптация к технологическому процессу.

Под транспортным модулем следует понимать программно – управляемый комплекс однотипных транспортных средств, перегружающих, приемо–выдающих, накопительных устройств и технических средств управления.

Манипуляционная система осуществляет промежуточное хранение изделий в ожидании обработки, загрузку и разгрузку основного технологического оборудования, смену режущего инструмента и перемещение изделий между соседними станками общего технологического комплекса.

Для сохранения требуемой производительности ГАУ при возможном отказе отдельного оборудования предусматриваются буферные накопители (контейнеры с партиями деталей или тактовые столы). Накопители позволяют разбить ГАУ на ряд участков, обладающих определенной независимостью друг от друга, если на таком участке применяются роботы, то такой участок называют роботизированным технологическим комплексом (РТК). Началом (входом) и окончанием (выходом) такого РТК являются различного рода накопители, объединяемые с технологическим оборудованием роботами.

Промышленные роботы применяются в ГАУ для передачи изделий в процессе их изготовления с одной позиции на другую. Основные технические характеристики роботов приведены в таблице 2.10.

Контрольно – измерительные средства служат для контроля качеств изготавливаемых изделий непосредственно в ГАП и представляют собой контрольно - измерительные автоматы и полуавтоматы (контрольно – измерительные ячейки в ГАУ).

Возможность автоматизации контроля следует оценивать, рассматривая каким образом выполняются основные функции при контроле:

¨ загрузка контролируемых изделий;

¨ базирование и перемещение изделий на измерительных позициях;

¨ кинематика процесса измерения контролируемых параметров;

¨ преобразование первичных данных, их вторичная обработка;

¨ регистрация конечных результатов контроля.

При необходимости контроля одного параметра однотипных деталей в узком диапазоне можно использовать один контрольный автомат с фиксированной установкой датчика. Если же контролируемый параметр изменяется в широких пределах, возможны следующие варианты:

¨ установка на фиксированные позиции нескольких датчиков;

¨ смещение одного датчика на разные позиции;

¨ применение нескольких контрольных автоматов.

Контроль нескольких параметров возможен:

¨ на одном автомате с одним датчиком, перемещающимся по нескольким координатам;

¨ на одном автомате с системой датчиков;

¨ на нескольких автоматах последовательно.

Наиболее универсальным является принцип перемещения датчика по нескольким координатам, который реализуется в измерительных машинах, но стоимость таких машин очень высока, и их лучше использовать на окончательном контроле вне пределов ГАУ.

2.8.Определение последовательности выполнения операций

и технологическое обеспечение

После классификации и группирования изделий приступают к разработке группового технологического процесса, который позволяет осуществлять обработку любой детали данной группы без значительных отклонений от общей технологической схемы.

Групповым технологическим процессом называется совокупность технологических операций, обеспечивающих обработку различных деталей группы по общему технологическому маршруту, при этом некоторые детали группы могут пропускать отдельные операции.

При разработке групповых технологических процессов руководствуются следующими основными положениями:

¨ принятая последовательность технологических операций при групповом маршруте операций или переходов должна обеспечивать обработку любой детали группы в соответствии с чертежом и технологическими требованиями;

¨ технологическая оснастка должна быть групповой или универсально переналаживаемой;

¨ оборудование должно обеспечивать высокопроизводительную обработку при минимальных затратах на переналадку;

¨ технологическая документация должна быть простой по форме, исчерпывающей по содержанию и удобной для пользования на рабочих местах;

¨ правила разработки групповых технологических процессов изложены в ГОСТ 3. 1121 – 84.

В ряде случаев создается комплексная деталь (условная деталь, имеющая все основные элементы деталей данной группы). Под основными элементами понимаются поверхности, определяющие конфигурацию детали, и технологические задачи, решенные в процессе обработки.

При разработке технологии изготовления деталей на ГАУ рекомендуется:

¨ в качестве материалов, обрабатываемых деталей, применяют стали различных марок (кроме труднообрабатываемых); чугуны (без отбельной корки) и цветные сплавы;

¨ сложность контура детали ограничивается десятью ступенями, включая конические и сферические поверхности;

¨ наивысшей точностью обработки деталей в ГАП считать 5 – 7 квалитеты;

¨ использовать заготовки с минимальными припусками и допусками отклонениями на размер (максимум ±0,5 мм);

¨ применять по возможности симметричные конструкции заготовок;

¨ согласовывать размеры и форму заготовки с размерами рабочего пространства станка, хода его рабочих органов, условиями зажима заготовки в патроне (длина зажимаемой ступени заготовки не менее 5 мм при вылете от 120 до 160 мм);

¨ по возможности исключить внутреннюю обработку валов (растачивание отверстий диаметром менее 25 мм на длине более 52 мм);

¨ размеры наружных и внутренних канавок ограничивать рядом типизированных канавочных резцов и их прочностью;

¨ унифицировать размеры корпусных деталей с целью уменьшения числа смен инструментов на многоцелевых станках;

¨ в корпусных деталях следует предусмотреть отверстия, расположенные перпендикулярно основной базовой плоскости и на одном уровне (базирование на пальцы, располагающиеся в этих отверстиях с точностью IТ 14/2);

¨ максимально сконцентрировать переходы при обработке корпусных деталей (на многоцелевых станках необходимо осуществлять обработку за один установ).

Разработка общей маршрутной технологии включает в себя:

¨ формирование схемы обработки каждой обрабатываемой поверхности;

¨ определение последовательности их обработки для каждой детали группы;

¨ объединение переходов обработки обрабатываемых поверхностей в групповые операции;

¨ для поверхностей, постоянных для большинства деталей группы (общие по размерам и расположению), назначают: одинаковые технологические требования, режущие инструменты, схему базирования, режимы обработки, оборудование, рекомендованные типовыми технологическими процессами;

¨ для переменных обрабатываемых поверхностей (различных для деталей группы) желательно, чтобы изменение размеров или расположения их друг относительно друга не вызывало необходимости в новом оборудовании и инструменте, а требовало лишь изменения настроечных параметров и режимов обработки.

Последовательность обработки поверхностей выбирают с учетом следующих особенностей:

¨ необходимо задать единую последовательность обработки для всей группы, чтобы направление движения вдоль ГАУ оставалось постоянным;

¨ следует задать все технологические допустимые последовательности обработки деталей с указанием их приоритета.

С учетом перечисленных особенностей предварительно формируют переходы обработки каждой детали группы и общий перечень переходов.

Переходы объединяют в операции по принципу возможности их выполнения на оборудовании одного типа при определенной схеме базирования и закрепления. При этом желательно, чтобы значения времени выполнения операций были близки или кратны друг другу.

Каждый переход, относящийся ко всем деталям группы, можно выделить в отдельную операцию, если для всех деталей группы он может быть выполнен на станке одной модели, причем коэффициент загрузки должен быть не менее значения, определенного технико–экономическим расчетом (0,8).

Каждое сочетание из 2 или 3 переходов можно объединить в групповую операцию, если эти переходы могут быть выполнены на станке одной модели, коэффициент загрузки которого не менее 0,9.

Ниже рассматриваются особенности группирования технологических решений на примере участков типа АСВ (автоматизированный участок изготовления ступенчатых валов).

Рекомендуется следующий порядок типовых технологических операций:

1. Для обработки на патронно-центровом токарном станке с ЧПУ:

¨ предварительная обработка;

¨ окончательная обработка;

¨ или совмещенная обработка.

2. Для обработки на сверлильно–фрезерном многооперационном станке:

¨ фрезерно–центровальная обработка;

¨ предварительное сверление центрального отверстия с фрезерование торца или без него;

¨ обработка отверстий (сверление, зенкерование, цекование, резьбонарезание);

¨ фрезерование (лысок, пазов, контуров и т.д.);

Сочетание этих технологических операций – установов деталей на станках, выполняемых в определенной последовательности, образуют ряд опорных технологических маршрутов. Они служат базой для формирования группового маршрута для ГАУ путем добавления к нему вспомогательных операций (прием заготовок, термообработка, контроль и т.п.). Примеры опорных маршрутов приведены в таблице 2.13.

Методика разработки маршрутов механической обработки различных изделий приведена в работе [1 с. 48 - 52].

Виды, комплектность, порядок разработки и правила формирования технологических документов, применяемых при разработке и внедрении технологических процессов операций и управляющих программ при обработке заготовок на робото–технологических комплексах (РТК и станках с ЧПУ) регламентированы ГОСТ 3.1118 – 82. оформление форм бланков и документов производят по ГОСТ 3.1404 – 86.

2.9. Построение схем плана расположения технологического оборудования на производственных участках

Практикой эксплуатации ГПС установлено, что на отдельном автоматизированном участке следует располагать от 6 до 18 единиц технологического оборудования, причем в их число могут входить станки – дублеры, установленные с целью избежать простоев участка при выходе станков из строя или при их плановом ремонте.

Зная общее число оборудования в автоматизированном цехе можно определить число производственных участков по формуле:

, (2.30 [1])

где С_ц – общее количество основного оборудования в цехе, шт.;

С_у – среднее количество оборудования на одном участке, шт.

Выбор состава и количества основного оборудования на производственных участках тесно связан с распределением номенклатуры изготовляемых изделий по производственным участкам.

При формировании автоматизированных участков, построенных по линейному принципу, желательно количество основного оборудования на них принимать с учетом полного изготовления одного или нескольких изделий на участке.

При технологическом принципе формирования стремятся создавать равновеликие (по количеству основного оборудования) участки, создавая иногда участки с двумя и более различными типами станков.

Построение участков по предметному принципу производится подбором групп изделий с целью создания равновеликих участков, используя формулу:

, (2.31 [1])

где n – число групп изделий, закрепляемых за участком;

m – число наименований изделий в к – й группе;

N_i – годовой объем выпуска i – го изделия;

Р_i – число операций изготовления i – го изделия;

Ф_э – эффективный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

штучное время j – й операции изготовления i – го изделия.

После того как будет распределена номенклатура изготовляемых изделий по участкам и определен состав и количество основного оборудования на них, переходят к построению схемы расположения технологического оборудования на участках.

Схема размещения основного и вспомогательного оборудования на площадях цехов и участков, называемая топологией производства, - важный этап проектирования нового и реконструкции действующего производства.

На этом этапе происходит формирование системы материальных связей, на базе которых в дальнейшем проектируют энергетические и информационные потоки.

Задачи формирования системы материальных потоков при синтезе топологии ГПС имеют большую размерность и требуют значительного времени на их решение. В качестве критерия оптимальности, выполнения синтеза топологии, принимают мощность материального потока, которую определяют по формуле (2.3).

В общем виде задача синтеза топологии технологической системы формулируется следующим образом, если задано:

¨ множество технологического оборудования С ={c₁, c₂,…c_n};

¨ материальные связи между оборудованием Q ={q₁, q₂,…q_n};

¨ габаритные размеры оборудования V ={v₁, v₂,…v₃};

¨ ограничения на размещение оборудования.

По заданным условиям следует найти такое взаимно однозначное расположение множества оборудования С в объеме цеха или участка и взаимные материальные связи между ними Q, которые обеспечивают экстремум целевой функции W₁ (определяемой по формуле 2.3).

К ограничениям на размещение технологического оборудования относят:

¨ нецелесообразность размещения рядом станков, изготовляющих изделия высокой точности и станков, выполняющих обдирочную обработку, ввиду влияния вибрации на точность обработки;

¨ не допускается расположение шлифовальных станков рядом со сборочным оборудованием;

¨ не должны нарушаться, предусмотренные санитарными нормами и правилами, значения ширины проходов и проездов (кроме магистральных), расстояния между станками и расстояния станков от стен и колонн.

Конкретные примеры планировок участков и линий механической обработки и сборки, нормы расстояний между различными элементами планировок, а также варианты размещения станков друг относительно друга и условные обозначения тех или иных элементов планировок приведены в работе [1] (рис. 2.12 – 2.16 и табл. 2.2.15 – 2.18).

Типовые схемы расположения технологического оборудования выбираются таким образом, чтобы располагаемое на участке оборудовение занимало как можно меньшую площадь (нормы удельной площади для основного металлорежущего оборудования приведены в таблице 2.19 [1]).

Наиболее удобное и распространенное расположение технологического оборудования – вдоль транспортной трассы. Поперечное расположение применяют в случае, когда может быть достигнуто лучшее использование площади или, когда при продольном расположении получаются слишком длинные линии.

Под углом от 15° до 20° к транспортной трассе технологическое оборудование располагают в случае, когда длина оборудования значительно превышает его ширину (продольно – фрезерные, расточные, продольно – строгальные, расточные, револьверные станки и прутковые автоматы).

Кольцевое расположение оборудования целесообразно для многостаночного обслуживания с помощью промышленных роботов, работающих в цилиндрической системе координат, но создает трудности для использования межоперационного транспорта и инженерных коммуникаций.

Основные схемы расположения автоматизированного оборудования (установочных мест) приведены на рис. 2.16 [1].