123762 (Принципы построения гибкой системы обработки корпусов)

Введение

Основной задачей современного машиностроения является создание высокопроизводительных и экономически выгодных технологий изготовления деталей. Для этого применяют типовые и групповые методы обработки деталей, новое оборудования, что способствует снижению их материале- и энергоемкости, внедрению малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшению трудоемкости изготовления продукции за счет широкого внедрения различных средств автоматизации и механизации, в том числе робототехники.

Технологический процесс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции изделия, но и непрерывным совершенствованием технологии производства. В настоящее время важно, при минимальных затратах и в заданные сроки, изготовить изделие, применив современное высокопроизводительной оборудование, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производственных процессов. От принятой технологии производства во многом зависит долговечность и надежность выпускаемых изделий, а также затраты при их эксплуатации.

Одним из основных направлений повышения эффективности производства является его автоматизация. Основной путь автоматизации механической обработки в серийном производстве – применение станков с числовым программным управлением. Известно, что такая автоматизация в значительной степени сокращает штучное время, улучшает условия труда, способствует использованию многостаночного обслуживания. Развитие новых процессов на базе использования станков с ЧПУ, роботов, гибких производственных систем и вычислительной техники способствует созданию более совершенных машин, снижению их себестоимости и уменьшению затрат на изготовление. Кроме того, применение автоматизированных транспортно-складских систем (АТСС), автоматизированных систем инструментального обеспечения (АСИО) и систем удаления отходов позволяет повысить эффективность и производительность производственного процесса и одновременно свести к минимуму долю низко квалифицированного ручного труда. Целью данной контрольной работы является проектирование ГАЛ обработки корпуса. В результате решаются задачи по выбору и определению состава основного технологического оборудования, выбору системы и расчету характеристик АТСС и АСИО, планировка схемы ГАЛ.

Задание

1. Годовой объем выпуска деталей в ГПС N=21400 шт.

2. Сведения о детали-представителе:

• Годовой объем выпуска N=800 шт.

• Габаритные размеры детали: 100100×150 мм

• Масса детали m=3,7 кг

• Масса заготовки m_з=6 кг

• Деталь изготавливается в условиях среднесерийного производства

• Маршрут обработки:

1. Сущность и структура гибкого автоматизированного механизма

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) – это гибкая производственная система, состоящая из нескольких единиц технологического оборудования, объединенных автоматизированной системой управления, оснащенных единым устройством загрузки и транспортирования заготовок, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций. Поскольку технологическое оборудование ГАЛ расположено в строгой очередности, определяемой маршрутом обработки, то ГАЛ отличаются невысокой гибкостью и переналаживаемостью, что обуславливает ограничение номенклатуры изделий, изготавливаемых на линии. Ввиду этого ГАЛ ориентированы в основном на групповую обработку. Гибкость ГАЛ определяется типом используемого оборудования.

Оборудование ГАЛ может располагаться как в последовательном порядке (в одну линию), так и параллельном (в несколько рядов) и в параллельно-последовательном. В нашем случае использовано последовательное (линейное) расположение станков. Станки обращены лицевой стороной к складу. Возле каждого станка располагается накопительная станция, на которой устанавливается тара с заготовками или готовыми изделиями. На фрезерной (005) и совмещенной комбинированной (010,015) операций для автоматизированной загрузки-разгрузки станков применяются приспособления – спутники, что целесообразно при обработке корпусных деталей. Особенностью ГАЛ является последовательное перемещение заготовок от одной единицы технологического оборудования к другой в соответствии с маршрутной технологией. Поэтому детали перемещаются транспортными устройствами от станка к станку по мере изготовления партии деталей.

Для транспортирования применяют краны-штабелеры, либо другие транспортные устройства.

2. Структура основного технологического оборудования

Основное технологическое оборудование в ГАП должно удовлетворять ряду требований:

• Высокий уровень автоматизации основных и вспомогательных операций

• Возможность быстрой автоматизированной переналадки при смене объектов производства

• Широкие технологические возможности, способствующие реализации принципов концентрации и комплексности производственного цикла.

• Обеспечение необходимой производительности и качества изготовления изделий.

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет оборудование с ЧПУ, на основе которого и построена проектируемая ГАЛ.

В соответствие с вышеизложенными положениями принимаем следующие модели технологического оборудования:

– Для фрезерной операции (005) применяем сверлильно-фрезерно-расточный станок 400V с прямоугольным столом и вертикальным шпинделем, размер рабочей поверхности 400*900 мм, габаритные размеры 2400*2200*2640, масса 4700 кг, емкость инструментального магазина – 20 позиций;

– Для комбинированной операции (010. 015) применяем станок с расширенными технологическими возможностями – сверлильно-фрезерно-расточный 500HS с поворотным столом и горизонтальным шпинделем, размер рабочей поверхности – 630*630 мм либо Ф500 мм, габаритные размеры 4300*2850*3200, масса 8000 кг, емкость инструментального магазина – 20 или 40 позиций.

Расчет количества станков

Количество станков-дублеров на операции определяют по зависимости:

где – средний такт выпуска деталей;

Т_ШТ-Ki – станкоемкость обработки детали на I-й операции.

где F – эффективный годовой фонд работы оборудования (для трехсменной работы на станках с ЧПУ принимается равным 5835 ч);

N_j – суммарный годовой объем выпуска деталей на линии (N).

Определим средний такт выпуска деталей:

= 5835/21400=0,27 ч=16,36 мин.

Определим расчетное количество станков на каждой операции S_Pi и принятое количество S_Пi, определяемое путем округления расчетного количества увеличением до целого числа, а также коэффициент загрузки оборудования _i, определяемый отношением расчетного значения количества станков к принятому количеству.

1) Для станка 400V (005 операция): S_P1 =4,2/16,36=0,26

S_n1 =1, ₁=0,26/1=0,26;

2) Для станка 500HS (010, 015 операции): S_P2 =22,3/16,36=1,36,

S_n2=2, ₂=1,36/2=0,68.

Итого: 3 станка.

Помимо вышеперечисленного оборудования в состав ГАЛ входит: моечно-сушильный аппарат МСА-031 с габаритными размерами 4830x3375*2865 мм; координатно-измерительная машина с габаритными размерами 1365x1082х2185 мм.

Межстаночное расстояние принимаем равным 1300 мм, тогда с учетом габаритов станков получаем длину линии:

L_л= 2400+2*4300+4830+1365+4*1300 = 22395 мм = 22 м 395 мм.

3. Сущность автоматизированных транспортно-складских систем

Автоматизированная складская система (АТСС) – система взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств для укладки, хранения, временного накопления и доставки предметов труда, технологической оснастки.

По характеру организации потоков заготовок и деталей АТСС можно подразделить на:

– АТСС с единой системой складирования и транспортирования

– АТСС с раздельными подсистемами складирования и транспортирования

Разнообразие компоновочных решении АТСС определяется, главным образом, реализацией транспортных потоков и может быть сведено к четырем типам:

1. АТСС с краном-штабелером и совмещенными подсистемами складирования и транспортирования;

2. АТСС с рельсовым транспортом и раздельными подсистемами складирования и транспортирования;

3. АТСС с робокарами и раздельными подсистемами складирования и транспортирования;

4. АТСС с конвейерами, причем подсистемы складирования и транспортирования могут существовать как в совмещенном, так и в раздельном вариантах.

Выбор типа АТСС производится в соответствии с алгоритмом, представленном блок-схемой в учебном пособии /8/.

Учитывая характер проектируемой ГПС, выбираем АТСС с единой системой складирования и транспортирования.

Основной расчетной характеристикой склада является его емкость, которая определяется через число наименований (К_наим) деталеустановок, изготавливаемых в ГПС в течение месяца:

К_наим=

где F_CT – месячный фонд времени работы станка, ч;

S – число станков в ГПС;

Т_ср – средняя станкоемкость изготовления одной деталеустановки, мин;

N_мес – месячный объем выпуска детали-представителя;

F_CT =F*h₃/12,

где, h₃ – нормативный коэффициент загрузки оборудования, h₃ =0,8;

F – эффективный годовой фонд времени работы оборудования, при трехсменной работе F=5835 ч. (станки с ЧПУ)

F_ст=58350,8/12=389 ч.

N_мес=800/12=67 шт.

,

где, Т_ci – станкоемкость изготовления детали-представителя на I-й операции;

m – число операций технологического процесса,

Т_ср=(4,2+22,3)/2=13,25 мин.

К_наим=

Полученное число определяет минимальное число ячеек склада при условии, что для каждой деталеустановки используется только один стол-спутник с приспособлением. Для нормальной работы ГПС необходимо, чтобы емкость склада имел некоторый запас (около 10%), тогда оптимальная емкость склада будет равна:

Е_с=1,1 * К_наим= 1,1*78,87 = 86,76 = 87 ячеек.

Более удобно иметь несколько спутников на одну деталь-установку, чтобы уменьшить время пролеживания заготовок на складе.

Определим ориентировочную длительность цикла изготовления детали при маршруте:

ПЗР Стеллаж Ст1 (Оп.005) Ст2 (Оп. 010,015) МСА КИМ Стеллаж ПЗР

где, ПЗР – позиция загрузки-разгрузки детали в приспособлении-спутнике;

Ст – станок;

МСА – моечно-сушильный агрегат;

КИМ – координатно-измерительная машина).

Принимаем:

Время загрузки-разгрузки детали в приспособлении – спутнике – 3 мин.

Время транспортирования – 1 мин.