Технология обработки заготовок в ГПС

ГПС. Их назначение и классификация.

Одной из тенденций развития технологии изготовления деталей в серийном производстве является применение и использование в промышленности ГПС (гибких производственных систем).

Гибкие системы создавались для автоматизации мелкосерийного, серийного производства. При этом выравнивалась разница по производительности и мобильности с КС и массовым производством до определенного оптимума.

ГПС позволяет ликвидировать незавершенное производство, увеличить рентабельность его за счет увеличения производительности в 4 … 8 раз, а также позволяет осуществлять принцип в технологии «Делай вовремя».

ГАУ – гибкий автоматизированный участок.

ГАЦ – гибкий автоматизированный цех.

ГАЗ – гибкий автоматизированный завод.

ГПМ – гибкий производственный модуль.

ГПЯ – гибкая производственная ячейка.

ГАЛ – гибкая автоматическая линия.

ТО – технологическое оборудование.

Согласно ГОСТ 26.228-90 ГПС представляет собой управляемую средствами вычислительной техники совокупность технологического оборудования (ТО), состоящую из ГПМ в сочетании ГПЯ и других видов, автоматических систем технологической подготовки производства и системы обеспечения, функционирования, обладающая свойством автоматизированной переналадки при изменении программы производства изделий, разновидность которой ограничена технологическими возможностями оборудования.

ГПМ – единица ТО, автоматически осуществляющая технологические операции, в пределах его технических характеристик, способная работать автономно или в составе ГПС, или ГПЯ.

ГПЯ – управляемая средствами ВТ совокупность нескольких ГПМ и системы обеспечения функционирования, осуществляется комплекс технологических операций, способных работать автономно и в составе ГПС при изготовлении изделий в пределах подготовки запаса заготавливают и РИ.

Промежуточным элементом ГПС является ГАЛ. ГАЛ отличается от ГАУ тем, что в ней операции располагаются в строгой последовательности ТП.

Операция ГПС служит для выполнения одой или нескольких операций обработки деталей. Предметная ГПС изготавливает отдельные детали, сб. единицы, а узловая изготавливает компоненты деталей, сб. единиц и осуществляет их сборку.

1-ый уровень автоматизации: При нем осуществляется автоматизированная переналадка оборудования при изготовлении освоенных изделий.

2-ой уровень автоматизации: Характеризуется автоматической переналадкой при изготовлении освоенных изделий.

3-ий уровень автоматизации: Когда производится автоматизированная переналадка при изготовлении новых изделий.

1 – МЦС – многоцелевой станок

2 – Тактовые (приемные) столы

3 – монорельс

4 – трансробот

5 – промежуточный накопитель

6 – автоматизированный склад

7 – диспетчерский пункт (ЭВМ)

8 – участок сборки приспособлений

Основным оборудованием ГПС являются МЦС, ГПЛ, ГПЯ, модули, сборочные автоматы, установки ТД и т.д.

Оборудование АТСС, принадлежит автоматизированному складу.

Вспомогательное оборудование – это промышленные роботы, тактовые столы, моечные машины, верстаки, тумбы и т.д.

Цель создания ГПС: ГПС создается в МС, СС, КС производствах с целью:

1. увеличения производительности труда.

2. улучшения условий труда.

3. снижения себестоимости изготавливаемой продукции при заданных программах производства и требований качества продукции.

Первая цель достигается уменьшением t шт., увеличением эффективного времени работы оборудования

Третья цель достигается уменьшением себестоимости изготовления - за счет устранения брака и незавершенного производства, а также уменьшением затрат при обновлении продукции.

Структуры ГПС

Структуры ГПС являются инструментом проектирования ГПС и служат для расчета ГПС. По функционально-целевому назначению структуры ГПС делятся:

® ПС определяет состав операций, а, следовательно, состав МТП (маршрутного технологического процесса) по обработки конкретного изделия.

® ТС определяет состав технологического оборудования.

Между ПС и ТС имеются только горизонтальные связи (функциональные, технологические связи и д.р.)

® КС определяет состав вспомогательного оборудования и его взаимосвязь с основным технологическим оборудованием.

® ИУС – система обеспечения управления ГПС. Управление происходит материальными потоками (поток заготовок, готовых изделий, РИ) и информационными потоками.

Между КС и ИУС есть как горизонтальные, так и вертикальные связи. ИУС работает по иерархической системе управления.

Задача ПТС – определить состав основного технологического оборудования и его технологические возможности. ПТС характеризуется ПТ Потенциалом, под которым понимается совокупность производительностей при изготовлении n – групп деталей или k–х деталей на данной ГПС, а также их технологические возможности.

где n – число конструктивно-технологических групп;

k – k-ая деталь группы;

Р – потенциал;

– производительность Д₁-детали:

/за 1 час/

К_Т.И.– коэффициент технического использования;

/годовая/

ОТС – ее задачей является определение состава вспомогательного оборудования и расчет площадей, необходимых для размещения основного и вспомогательного оборудования ГПС.

ОТС характеризуется ОТ Потенциалом, определяющим степень автоматизации будущей ГПС и ее универсальность.

где n – число групп, которые можно обработать на данной ГПС;

А – коэффициент, определяющий степень механизации ГПС в ТС;

где К_о – капитальные затраты на основное технологическое оборудование;

С_зп – затраты на ЗП всех рабочих в ГПС;

Е_н – нормативный коэффициент, Е_н = 0, 6…0, 9;

Т.к. основу любой ГПС составляет выбор ПТС, в которой в основном ~50% стоимости составляет технологическое оборудование, поэтому выбор любой ГПС уже определяется стоимостью технологического оборудования.

ГПС: 50% – технологическое оборудование;

25% – технологическая оснастка (РИ, приспособления, …)

15% – транспортные системы;

10% – ЭВМ, управление структуры.

Целевой функцией при ТЭО выбора ПТС являются превентивные затраты по тому или иному варианту ГПС.

З_п =С_з+ Е_н·К_о,

где С_з– себестоимость (технологическая) изготовления продукции в ГПС,

Е_н – нормативный коэффициент, Е_н = 0, 15,

К_о – капитальные затраты на оборудование.

Для малолюдной технологии критерием является приведенные народно-хозяйственных затраты:

З_п.н =С_з+ Е_н·К_о+ Е_п·H·L;

где Е_п – нормативный коэффициент использования трудовых резервов;

H – ЗП одного высвобожденного рабочего;

L – число высвобожденных рабочих.

М – число МТП для той или иной структуры ГПС.

Основные характеристики ГПС

Характеристики ГПС используются при организационно-технологическом проектировании ГПС, а также при оценке качества эксплуатации объекта ГПС. данные характеристики обычно используются для разработки ТЗ на проектирование ГПС.

Основными характеристиками являются:

1. Продукция (тип, номенклатура, серийность (партия запуска, % обновления начинки деталей в ГПС)).

2. Производительность ГПС.

3. Гибкость ГПС.

4. Надежность ГПС.

5. Масштаб ГПС (по количеству технологического оборудования:

2-3 МРС – низкая ГПС;

4-6 МРС – средняя ГПС;

7-13 МРС – высокая ГПС.

6. Уровень автоматизации (1, 2, 3 (смотреть классификацию ГПС)).

7. Технологические возможности ГПС (состав операций, качество обработанных деталей).

8. Безопасность.

9. Эксплуатационные характеристики (режим работы ГПС, численность работающих в ГПС, занимаемая площадь ГПС, продолжительность работы в автоматическом режиме, и т.д.)

Производительность ГПС – продолжительность производственного цикла (чем ‹, тем ›).

Цикловая производительность:

Технологическая производительность:

Если Т_в= 0, то:

Фактическая производительность:

где h – коэффициент использования ГПС. При h=0, 7 – простой ГПС = 30%.

где å t_n – сумма простоев, мин;

Производительность можно увеличить, если: уменьшить Т_о, Т_в, å t_n; применять высокопроизводительное оборудование; автоматизировать; организационными путями; применять перспективный РИ.

В ГПС синхронизация операций обработки деталей базируется на теории расписаний.

Гибкость ГПС – реакция ГПС на изменение номенклатуры обрабатываемых деталей на данной ГПС.

ГОСТ не устанавливает требований к терминам «гибкость». В общем случае, гибкость ГПС характеризуется несколькими свойствами (формами) гибкости:

1. Технологическая гибкость.

2. Техническая гибкость.

3. Структурная гибкость.

4. Организационная гибкость.

Технологическая гибкость характеризует возможность ГПС подстраиваться на изготовление новой номенклатуры обрабатываемых деталей ? или с минимальной переналадкой оборудования. Она характеризуется индексом гибкости: FMS « ГПС

где K – % обновления деталей на ГПС (в год или период);

N – программа (партия) обработанных деталей;

n – типовая партия запуска деталей.

Техническая гибкость характеризует скорость перехода ГПС на изготовление новой продукции, т.е. оценивает потери времени при переналадке.

где Т_о – основное время;

Т_в – вспомогательное время;

С_о– стоимость переналадка основного оборудования;

С_в – стоимость переналадка вспомогательного оборудования.

Структурная гибкость характеризует возможность ГПС перестраиваться по модульному принципу, т.е. можно добавить оборудование и нарастить ГПС; изменить маршрут движения заготовки.

Организационная гибкость характеризуется организационно-технической структурой ГПС. Задача проектировщика – обеспечить максимальную загрузку оборудования и минимальную производственный цикл.

Различают 2 принципа:

1. Предметный – рассчитан на выпускаемую продукцию.

2. Технологический.

Если используется 1-ый принцип, то получаем увеличенную загрузку оборудования, снижаются заделы, но при этом повышается качество МРС.

По 2-му принципу обеспечиваем максимальную производительность, уменьшаем количество людей, но не обеспечивают приемлемую загрузку.

Для ГПС – второй принцип при условии, чтобы увеличить уровень загрузки надо использовать ЭВМ для диспетчеризации и планирования на данной ГПС.

Загрузка ГПС:

К_з = 0, 7 – нормальная;

К_з = 0, 75…0, 8 – оптимальная;

К_з = 0, 85 – предельная;

Гибкость ГПС – свойство ГПС переходить из одного состояния в другое, при определенных технологических возможностях оборудования, на выпуск новой продукции или осуществлять новую функцию.

Надежность ГПС – имеет большое значение на всех этапах производства. ~15-20 % эффективного фонда оборудования – простои (отказы) основного или вспомогательного оборудования.

В соответствии с ГОСТ 26.228-90, надежность ГПС оценивается коэффициентом технического использования:

где Т_o _i – время наработки основного технологического оборудования до отказа при выполнении i – го задания;

Т_в_i – время, связанное с ремонтом или восстановлением вспомогательного оборудования при выполнении i – го задания;

Т_орг.Т._i – время на обслуживание основного и вспомогательного оборудования.

Данный коэффициент используется при проектировании ГПС.

Надежность ГПС определяется следующими методами:

- Расчетный;

- Экспериментальный;

- Экспериментально-расчетный.

На стадии проектирования используется расчетный метод, который может быть успешно реализован моделированием на ЭВМ.

При сдаче ГПС в эксплуатацию, а также при ее эксплуатации используется экспериментальный метод; проводят 20-30 испытаний по выпускаемой продукции и фиксируют выход основного оборудования из строя, вспомогательное оборудование и по организационно-техническим причинам. Далее определяют коэффициент К_Т.И.:

К_{Т.И. экспер}: ³ [К_Т.И.: ]_ТЗ

ТПП обработки деталей в ГПС

Технологическое проектирование ГПС начинается с проектирования производственно-технологической структуры (ПТС), а заканчивается организационно-технической (ОТС).

ТПП включает в себя следующие этапы:

1. Определение номенклатуры обрабатываемых деталей в ГПС с учетом организационно-технических требований и требований технологичности деталей не обрабатываемых в ГПС. Классификация и группирование деталей. Определение оптимальной партии деталей для обработки в ГПС.

2. Отработка деталей на технологичность.

3. Выбор метода получения заготовок (проектирования заготовок).

4. Проектирование оптимальных (групповых) маршрутов, и операций ТП обработки деталей.

5. Выбор оптимального состава основного технологического оборудования. Разработка ТЗ на проектирование технологической оснастки.

6. Разработка УП (на каждую деталь не менее двух).

7. Определение оптимального уровня автоматизации ГПС.

8. Выбор системы обеспечения функционирования ГПС, АТСС, САК, СУО, ОТУ, …, средств контроля и диагностики.

9. Разработка вопросов организации ГПС и управления ГПС ( расчет грузопотоков, материалов, и информации, … потоков, …).

10. Оформление технологической документации.

Отработка деталей на технологичность, требования к деталям, получение заготовки и обработка деталей на станках с ЧПУ (смотри учебное пособие – «Проектирование ТП обработки деталей для ГПС»).

Особенностью ТПП является пример АСТПП в ГПС используемые групповые ТП.

В ГПС используют оптимальный ТП, который характеризуется следующим:

1. Безусловное обеспечение ТП заданной производительности, качества (линейных размеров, точности взаимного расположения, качества поверхностного слоя).

2. Запас точности ТП в ГПС ≥ 1, 25…1, 3.

3. Многообразие реализуемых маршрутов обработки для обработки каждой детали группы.

4. Обеспечение единства базирования деталей в ТП.

5. Минимальные затраты на ТО (режущий, мерительный, вспомогательный инструменты, приспособления, …).

6. Минимальные затраты времени на переналадку и простои оборудования.

7. Максимальное время работы в автоматическом режиме.

Особенностью группового ТП для ГПС, в отличии от универсальных станков является:

- Отсутствие жестких требований по конструированию технического подобию деталей.

- одновременно с этим усложняются машинные классификации деталей. Требуется более формализованный подход к группированию и классификации признаков.

- Упрощается формирование МТП по отношению к деталям группы за счет применения станков с ЧПУ.

- Предъявляются более жесткие требования к ТБ детали и базам для захвата заготовки промышленными роботами. Эти базы должны быть едиными для всех деталей группы.

- Контроль размеров деталей должен производиться едиными измерительными средствами, общими для всех деталей группы (КИМ)

Применение станков с ЧПУ, КИМ позволяют делать группирование деталей в виде «открытых» групп, позволяющих водить в эти группы новые детали при обновлении продукции, что нельзя сделать при группировании деталей для универсальных станков, где группы считаются закрытыми, т.е. составными (количество деталей в группе определяется количеством РИ в наладке станка).

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒