Технологическое оборудование машиностроительных произ­водств

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СТАНОЧНЫХ СИСТЕМ МЕХАНООБРАБОТКИ

Производство изделий машиностроения примерно на 80 % имеет мелко - и среднесерийный характер. Быстрое обновление широкой номенклатуры изготавливаемых машин при одновременном росте сложности их конструкции и точности вызывает необходимость быс­трой и эффективной перестройки производства на предприятиях на основе высокоавтоматизированных станков с ЧПУ, обслуживаемых ПР. Быстро переналаживаемое автоматизированное производство оку­пается в приемлемые сроки только при условии его работы в две-три смены. Автоматизированное производство обслуживается рабочими только в первую смену, во вторую и третью смены оно функционирует практически без обслуживающего персонала. В дневную смену авто­матизированное производство работает в режиме наладки и подготовки к работе (комплектование и входной контроль заготовок, подлежащих обработке, наладка, контроль состояния и комплектование режущего инструмента, проверка и корректировка УП, контроль состояния, обслуживание оборудования и др.); в вечернюю и ночную смены производство работает в автоматическом режиме под наблюдением дежурного персонала. Принцип такой работы заложен в ГПС различ­ной сложности.

Основные определения. Станочная система (СС) представляет собой совокупность станков и вспомогательного оборудования, которая слу­жит для обработки одной или нескольких одинаковых заготовок, а также заготовок широкой номенклатуры на основе одного и нескольких различных маршрутных технологических процессов.

Автоматизированные или автоматические СС — совокупность взаи­модействующих станков и вспомогательного оборудования, объеди­ненных автоматизированными или автоматическими подсистемами: транспортно-накопительной, инструментального обеспечения и управ­ления. Автоматизированные СС функционируют с участием человека в реализации некоторых производственных функций, а автоматические СС — без участия человека или с минимальным его участием.

В зависимости от типа производства СС подразделяется на специ­альные (непереналаживаемые), специализированные (переналаживае­мые) и универсальные (гибкие).

К специальным СС относятся переналаживаемые автоматические линии (АЛ) для обработки заготовок 1—2 наименований. Годовая программа выпуска деталей одного наименования более 75 ООО шт. по одному маршрутному технологическому процессу. Поток обрабатыва­емых заготовок следует по схеме «станок — станок». В состав специ­альных СС, являющихся основным средством автоматизации крупносерийного и массового производства, входят различные соче­тания специальных, специализированных систем и других механизмов. Благодаря наличию разветвленных транспортных систем и промежу­точных позиций накопления деталей, настройку и техническое обслу­живание отдельных станков в АЛ можно выполнять без существенного снижения выпуска изделий. При изготовлении малогабаритных и однородных по форме деталей наиболее производительны роторные линии, в которых процессы обработки и транспортирования деталей совмещены во времени.

К специализированным СС относятся переналаживаемые АЛ (ПАЛ), в состав которых входят универсальные и специализированные станки, транспортно-накопительные системы и другие механизмы. ПАЛ вы­полняют обработку заготовок от 2 до 15 наименований. В универсаль­ные СС входят только универсальные станки; поток обрабатываемых заготовок движения по схеме «станок — склад — станок». К этой груп­пе СС относятся (ГПС), служащие для обработки заготовок широкой номенклатуры с различными технологическими маршрутами.

ГПС — совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов (РТК), гибких произ­водственных модулей (ГПМ), отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автома­тическом режиме в течение заданного интервала времени. В ГПС предусмотрена автоматизированная переналадка при изготовлении изделия произвольной номенклатуры в установленных пределах зна­чений и их характеристик.

РТК — совокупность единицы технологического оборудования, ПР и средств оснащения. РТК функционирует автономно и осуществляет многократные циклы. Комплекс оснащают устройствами накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и другими устройствами, обеспечивающими функционирование РТК. В качестве технологического оборудования может быть использован ПР. В РТК, предназначенном для работы в ГПС, должны быть предусмотрены автоматизированная переналадка и возможность встраивания в систе­му.

ГПМ — единица технологического оборудования с программным управлением для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик. ГПМ, автономно функционирующий и автоматически осуществляющий все функции, связанные с изготовлением изделий, можно встраивать в ГПС.

Роботизированная технологическая линия (PTJI) — совокупность РТК, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или несколько единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими ПР для выполнения операций в применяемой технологической последовательности.

Система обеспечения функционирования (СОФ) ГПС - совокуп­ность взаимосвязанных автоматических систем, обеспечивающих про­ектирование изделий, технологическую подготовку производства, управление ГПС посредством ЭВМ, автоматическое перемещение объектов производства и технологической оснастки. В СОФ в общем случае входят: автоматизированная транспортно-складская система (АТСС); автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО); система автоматизированного контроля (САК); автоматизи­рованная система удаления отходов (АСУО); автоматизированная си­стема управления технологическими процессами (АСУТП); автома­тизированная система научных исследований (АСНИ); система авто­матизированного проектирования (САПР); автоматизированная сис­тема технологической подготовки производства (АСТПП); автоматизированная система управления (АСУ) и ряд других.

АТСС — система взаимосвязанных автоматизированных транспор­тных и складских устройств для укладки, хранения, временного накоп­ления, загрузки и доставки предметов труда, технологической оснастки.

АСИО — система взаимосвязанных элементов, включающая в себя участки подготовки инструмента, его транспортирования, накопления, а также устройства смены и контроля качества инструмента, обеспе­чивающие подготовку, хранение, автоматическую установку и замену инструмента.

По организационным признакам ГПС подразделяют на гибкую автоматизированную линию (ГАЛ), гибкий автоматизированный уча­сток (ГАУ), гибкий автоматизированный цех (ГАД) и гибкий автома­тизированный завод (ГАЗ).

ГАЛ — это совокупность не менее двух единиц оборудования или ГПМ, объединенных посредством АСУ, АТСС для полуфабрикатов, заготовок, инструментов, оснастки, отходов, переналаживаемая на обработку заготовок заданной номенклатуры в пределах технической 346 возможности оборудования. Технологическое оборудование располо­жено в принятой последовательности технологических операций.

ГАУ — указанная, как и в ГАЛ, совокупность оборудования, фун­кционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмот­рена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

ГАЦ — ГПС, представляющая собой в различных сочетаниях со­вокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких автоматизированных участков, робо­тизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.

ГАЗ — это комплекс ГАЦ, ГАЛ, САУ, ГПМ (литейных, кузнечно - прессовых, металлорежущих и т. д.) и других типов основного обору­дования, переналаживаемых на выпуск изделий, входящих в план основного производства.

В настоящее время от производства требуется быстрый переход от изготовления одного вида изделий к другому. Это свойство называют мобильностью или гибкостью. Различают два вида гибкости: при внеплановых изменениях производственного задания; при плановом изменении задания или номенклатуры выпускаемой продукции.

Первый вид гибкости характерен для кратковременного выхода из строя отдельных станков. В этом случае задания выполняются за счет передачи заготовок на аналогичные станки из числа взаимозаменяе­мых, т. е. исключается сплошная специализация оборудования.

При такой форме гибкости можно несколько расширить число наименований заготовок, обрабатываемых на каждом станке, и обес­печить своевременные поставки готовых деталей. Заданная произво­дительность при этом достигается оптимизацией структуры и состава производительной системы для различной (по типу, числу и трудоем­кости), но четко ограниченной номенклатуры продукции. Количест­венно такую форму гибкости можно оценить как число наименований заготовок, которые могут быть обработаны на данной СС.

Второй вид гибкости оборудования комплекса — эффективно из­готовить детали как заданной номенклатуры с переменной последова­тельностью их запуска в производство, так и измененной номенклатуры.

Понятие гибкости производственной системы относится к двум основным областям: производству (управлению и организации); пла­нированию производства (технологии, структуре, мощности).

Технологическая гибкость определяется как универсальность, т. е. способность выполнять на имеющихся СС несколько технологических задач, таких, как мобильность — способность комплекса выполнять различные технологические задачи с небольшими затратами времени на переналадку.

Структурная гибкость характеризуется свободной в выборе после­довательности операций обработки. При этом возникает противоречие между стремлением к максимальной загрузке оборудования и стрем­лением к минимальному производственному циклу.

Стремление к сокращению производственного цикла приводит к построению производственной структуры, ориентированной на изде­лия (предметный принцип). При этом станки располагают в последо­вательности выполнения технологического процесса изготовления изделий.

Стремление к увеличению загрузки оборудования приводит к по­строению производственной структуры, ориентированной на средства производства (технологический принцип). При этом выход из строя одной СС легко компенсируется загрузкой аналогичных, соседних СС. Такая структура требует промежуточного складирования объектов про­изводства.

Гибкость производственной мощности системы характеризуется ее способностью к расширению, компенсационной возможностью, нако­пительной способностью. Способность к расширению определяется количественными резервами производственной мощности системы (изменением сменности, увеличением выпуска продукции).

Компенсационная возможность заключается в способности систе­мы выравнивать количественные сдвиги производственной програм­мы.

Накопительная способность — способность системы выравнивать количественные колебания структуры заказов за счет среднесрочного временного сдвига начала работы. Чем меньше накопительная способ­ность системы, тем производство является более гибким.

Интегральным показателем гибкости является коэффициент гиб­кости Кг = n/N, где п — совокупность всех деталей-операций (вся номенклатура заготовок), выполненных или подлежащих выполнению в течение планового периода времени; N— общее число всех деталей, подлежащих изготовлению. При 0,25 < Кт ГПС обладает большей гиб­костью; 0,1 <КГ< 0,25 средней и при 0,025 < Кг< 0,1 — малой гибкостью.

В зависимости от типа производства, сроков сменяемости изготав­ливаемой продукции, технико-экономических и социальных требова­ний в машиностроении используются все основные направления автоматизации. ГПС механической обработки создаются для серийно­го, а в ряде случаев и для массового производства.