4. Расчет и проектирование межоперационного склада заготовок и деталей

В условиях серийного производства целесообразно использовать для каждой типа деталей отдельный спутник с приспособлением. Детали каждого наименования устанавливаются на спутник с конкретным устройством базирования и закрепления, т.е. каждому наименованию деталей соответствует «свой» спутник. Это позволяет сократить капитальные затраты, связанные с изготовлением дополнительных комплектов оснастки, и уменьшить размер стеллажа для хранения спутников.

Спутник располагается в отдельной ячейке стеллажа. Таким образом, число наименований деталей определяет число ячеек в стеллаже. Минимальное число ячеек стеллажа соответствует числу наименований деталей при условии, что для обработки одного наименования деталей используется один и тот же спутник.

Так как автоматизированные комплексы позволяют обрабатывать широкую номенклатуру деталей, которая может меняться в процессе эксплуатации, то целесообразно иметь запас ячеек в стеллаже (например, 10 %) на случай увеличения числа обрабатываемых деталей, т.е. число ячеек стеллажа принимается:

К_СТЕЛ  1,2   К_наим^.  = 1,2 ∙ 50 = 62. (4.1)

Определяем габаритные размеры стеллажа.

Необходимо определить размеры, занимаемые партией деталей каждого наименования вместе с ложементом.

Далее необходимо определить размеры спутника из стандартного ряда. Известные число ячеек стеллажа и размеры спутника позволяют определить параметры клеточных стеллажей.

Комплекс (рис. 2.2) включает десять станков (СТ1– СТ10), n_СТ = 10 шт., стеллаж-накопитель спутников с ячейками позиции загрузки, разгрузки, контроля, внешний и внутренний штабелеры. Средняя трудоемкость обработки одной детали t_ОБ = 2,0 ч; средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования N_НАИМ = 50 шт.; месячный фонд работы одного станка в две смены Ф₀ = 305 ч. ; среднее месячное количество наименований деталей (номенклатура), K_НАИМ = 28 шт.

Рисунок 4.1 - План комплекса

Так как размеры спутника 500×500×130 мм, m = 50кг то выбираем ячейки для свободного расположения спутника: (А_СТ=670 мм, В_СТ=670 мм, Н_я=600мм, Н_ст=1210мм).

Из конструктивных соображений количество ячеек, расположенных по длине стеллажа Y=15шт. Соответственно количество ячеек, расположенных в высоту стеллажа:

2 шт.

Длина стеллажа определяется по формуле:

мм.

Высота стеллажа определяется как:

(4.2)

где Z – количество ячеек, расположенных в высоту стеллажа; С_Я – высота ячейки; h_H – расстояние от пола до первого ряда ячеек.

Масса детали: m_дет =50кг

Масса спутника: m_спут =300кг

Нагрузка на одну ячейку будет: м_нагр = 50 + 300 = 350кг

Площадь одной ячейки S=670 ∙ 670 = 44890 0,4489 тогда удельная масса будет:

1,5 т/м² (4.3)

5. Расчет состава оборудования для транспортирования деталей между операциями

Штабелер, расположенный со стороны станков, должен передавать спутники с заготовками со стеллажа на станки и со станка на станок, если деталь обрабатывается на нескольких станках последовательно, а также спутники с обработанными деталями со станка в стеллаж.

Для определения числа штабелеров, расположенных со стороны станков, на стадии технического предложения необходимо знать усредненный маршрут обработки деталей по станкам. Это позволит определить общее число перемещений спутников со станка на станок в течение определенного отрезка времени (удобнее всего месяца). Зная число обрабатываемых деталей, число установок, выходящих на контроль и возвращающихся для продолжения обработки, а также маршрут движения установок по станкам, можно подсчитать число перемещений штабелера, расположенного со стороны станков.

Для случая «чистого» ГАУ после обработки на станке деталь обязательно возвращается на межоперационный склад, а затем уже на другой станок (каждое наименование деталей по одному разу подается на каждый станок и по одному разу возвращается на склад). Тогда суммарное время Т_ОБСЛ работы штабелера со стороны станков примерно можно выразить формулой:

(5.1)

где n_типСТ=2  число различных типов станков в комплексе; N_СПУТ - количество деталей одного наименования, которое планируется разместить на одном спутнике.

Время выполнения штабелером одной передачи спутника (будь то t_{СТЕЛ-СТ} или t_СТ-СТ) определяется временем отработки им двух кадров. Время передачи (мин) спутника штабелером

t_ПЕР = 2t_К + 2 ∙ t_ПОД + 2   t_В.С (5.2)

где t_К  время расчета и передачи кадра от ЭВМ на локальную систему ЧПУ, управляющую штабелером, мин; t_ПОД – время подхода к заданному месту, мин; t_В.С – время работы цикловой автоматики телескопического стола штабелера по выполнению операции «Взять спутник» (из ячейки, из загрузочного устройства станка), мин; t_П.С – время работы цикловой автоматики телескопического стола штабелера по выполнению операции «Поставить спутник» (в ячейку, на загрузочное устройство станка), мин.

Время t_К зависит от быстродействия локальной системы ЧПУ и от системы программного обеспечения и колеблется в пределах 1,5..10 с. Время t_В.С = t_П.С  зависит от времени отработки цикла телескопическим (выдвижным) столом штабелера и находится в пределах 0,15..0,3 мин. Время подхода штабелера к заданной точке

t_ПОД = (5.3)

где V скорость перемещения штабелера вдоль осей Х и У, м/мин. Для расчета этих величин необходимо произвести подбор моделей транспортного оборудования

Выбираем рельсовый - подвесной кран-штабелер, параметры которого приведены в табл.5.1

Таблица 5.1 - Параметры кран-штабелера

Параметр	РШ П-500
Грузоподъемность, кг	500
Высота стеллажа, м	1,21
Размеры, мм
Расстояние от рельсового пути до нижнего рабочего положения грузозахвата, мм	450
Скорость передвижения крана-штабелера, м/мин	15
Скорость подъема грузозахватного органа, м/с	0,3
Скорость выдвижения грузозахватного органа, м/с	0,26
Суммарная мощность, кВт	6

Рисунок 5.1 – робот-штабелер мод. РШ П-500

Для оценочных расчетов среднего перемещения штабелера можно использовать формулу

20 м (5.4)

где С_Я и А – соответственно высота и длина ячейки стеллажа, м; К_СТ – число принятых ячеек стеллажа.

t_ПОД = = 79с

t_ПЕР = 2(2 + 79 + 0,26) = 162c = 2,7 мин

ч

Рассчитав суммарное время обслуживания станков, можно определить число штабелеров для выполнения этой работы. Коэффициент загрузки штабелера

(5.5)

где Ф_Ш – фонд работы штабелера.

Если К_ЗАГР =0,99≤ 1, то необходимо иметь один штабелер расположен со стороны станков.

После того как определено число штабелеров, расположенных со стороны станков, желательно рассчитать допустимое суммарное время простоев штабелера во время смены. Это необходимо для того, чтобы знать время, которым будет располагать обслуживающий персонал комплекса на устранение неисправностей штабелера, не допуская при этом простоев оборудования. Суммарное время простоев включает в себя время простоя как в результате неисправности самого штабелера (механической и электронной частей), так и по вине оператора, не успевшего загрузить или разгрузить спутник, и задержавшего передачу его на станок.

Штабелер расположенный со стороны позиций загрузки, разгрузки, должен подавать пустые спутники на позицию загрузки, устанавливать загруженные спутники в стеллаж, доставлять спутники с деталями на позиции контроля и разгрузки. Для определения числа штабелеров со стороны позиций необходимо, прежде всего, устанавливать число перемещений штабелера в этой зоне. Это несложно сделать, зная число деталей, обрабатываемых на автоматизированном комплексе, и число деталей, выходящих на позицию контроля.

Время на передачу спутника, затрачиваемое штабелером, работающим со стороны позиций, определяется аналогичным образом для расчета времени, затрачиваемого штабелером, работающим со стороны станков. Оно складывается из тех же величин. Станки, заменяются позициями загрузки, разгрузки и контроля.

Определяем среде перемещение штабелера:

20 м (5.6)

Время подхода штабелера к заданной точке:

t_ПОД = = 79с (5.7)

Время передачи спутника штабелером:

t_ПЕР = 2t_К + 2 ∙ t_ПОД + 2 ∙ t_В.С = 2 ∙ (2 + 79 + 0,26) = 162 c = 2,7 мин (5.8)

Предполагая, что штабелер с позиции обязательно возвращается на межоперационный склад, а затем уже на другую позицию (каждое наименование деталей по одному разу подается с позиции загрузки на склад, со склада на позицию контроля, а также некоторые детали подаются на позицию контроля). Тогда суммарное время Т_ОБСЛ работы штабелера стороны позиций примерно можно выразить формулой:

ч (5.9)

где n_ПОЗ.К, n_ПОЗ.З, n_ПОЗ.Р  число позиций контроля, загрузки и разгрузки в комплексе; К_СТЕЛ  принятое число ячеек стеллажа.

Тогда коэффициент загрузки штабелера:

(5.10)

Так как К_ЗАГР =0,3≤ 1, то необходимо иметь один штабелер расположен со стороны позиций загрузки, разгрузки, контроля.