2.4. Компоновка станочных систем

При компоновке станков в станочные системы: автоматические линии, автоматические участки и производства, возможно мно­жество вариантов. Наиболее целесообразную структуру разме­щения станков выбирают, исходя из минимума приведенных за­трат, обеспечения требуемой производительности, минимума зани­маемой площади, удобства обслуживания, простоты и надежности транспорта и манипулирующих устройств.

Автоматические линии целевого назначения для крупно­серийного и массового производства состоят обычно из станков, выполняющих в заданной последовательности отдельные техноло­гические операции. В зависимости от расположения потока об­рабатываемых деталей автоматические линии предусматривают сквозной транспорт деталей через рабочую зону (рис. 11, а) или при верхнем и боковом расположении потока детали вводятся в рабочую зону дополнительным поперечным перемещением (рис. 11, б, в).

Рис. 11. Основные способы ввода потока обрабатываемых деталей в рабочую зону станка: а - сквозным

транспортированием; б - вертикальным перемещением;

в - горизонтальным перемещением

Структура автоматических линий в значительной мере зависит от характера связи станков потоком обрабатываемых деталей.

В том случае, когда деталь, обработанная на одном из станков, сразу попадает на следующий, станки оказываются технологи­чески жестко связанными. Вынужденная остановка одного из станков (рис. 12, а) неизбежно вызывает остановку всей автомати­ческой линии. Введение так называемых гибких связей в виде бункеров-накопителей между последовательно расположенными станками (рис. 12, б) дает возможность в ряде случаев повысить коэффициент технического использования и тем самым фактиче­скую производительность автоматической линии.

Рис. 12. Принципиальные схемы компоновок автоматических линий: а — с жесткой технологической связью;

б — с накопителями; в — с раз­ветвлением потока

деталей; г — роторного типа; С₁,...С₅ — станки;

Н₁, Н₂ — накопители

Решение вопроса о разделении всех станков автоматической линии на отдельные участки, связанные накопителями, и опреде­ляет оптимальную компоновку однопоточной автоматической станочной линии.

Выбор оптимальной компоновки автоматической линии целе­сообразно осуществлять на основе моделирования и использо­вания средств вычислительной техники. Основным критерием выбора является минимум приведенных затрат. При этом анали­зируют варианты компоновки постоянного набора станков. Незна­чительные различия в транспортных устройствах не влияют существенно на капитальные и текущие затраты. Оптимальный вариант можно определить по критерию наибольшей производи­тельности.

При работе автоматической линии каждый ее участок может либо рабо­тать, либо простаивать из-за собственных отказов или отказов смежных участ­ков. Принимая некоторое начальное состояние работы автоматической линии (например, все участки работают, а накопители пусты) и задаваясь законом распределе­ния отказов на каждом из участков линии и в каждом накопителе, можно шаг за шагом проследить работу всей автоматической линии и опреде­лить ее факти­ческую производительность. Кроме того, можно проследить за изменением числа деталей в каж­дом накопителе.

По результатам моделирования определяются фактическая производи­тельность и коэффициент технического использования для всех вариантов структуры и исследуется изменение за­паса деталей в накопителях.

Оптимизация структуры и компоновки средствами вычисли­тельной техники особо целесообразна при анализе сложных обрабатывающих комплексов из ряда разнородных автоматиче­ских линий. Особым видом компоновки являются роторные авто­матические линии при совмещении транспортных движений с основными технологическими операциями. Детали на роторной автоматической линии перемещаются по непрерывной траектории, на отдельных участках которой они обрабатываются рабочими органами станков, которые синхронно перемещаются с обрабатываемыми деталями. Компоновка роторных автоматических линий отличается большой компактностью, а принцип их действия обеспечивает исключительно высокую производительность. Вместе с тем возможности их использования ограничиваются малым машинным временем обработки и условиями массового однотипного производства.

Автоматические производства высокой степени универсаль­ности компонуют из многооперационных станков по схемам, представленным на рис. 13. Компоновка с фиксированным пото­ком деталей (рис. 13, а), как это выполнено в обрабатывающей системе фирмы Буркхардт и Вебер для корпусных деталей, позволяет использовать простейшие транспортные устройства, но ли­шена возможности оптимизировать загрузку станков и использо­вание всей системы. Такого типа компоновки целесообразны для систем сравнительно узкого целевого назначения с небольшим набором обрабатываемых деталей.

Рис. 13. Компоновки обрабатывающих систем:

а — с фиксированным потоком деталей;

б — с разветвлением потока деталей;

в — с промышленными роботами;

г — кругового типа

Компоновка с разветвленной транспортной системой (рис. 13, б) дает возможность управлять потоком деталей и оптимизировать загрузку станков и технологический процесс обработки совокуп­ности деталей по многим параметрам. Заготовки с приспособле­ниями-спутниками попадают в транспортную систему, и их путь от станка к станку определяется в ЭВМ оптимальным образом в зависимости от конкретной обстановки. Главным недостатком указанной компоновки с разветвленным транспортом является относительно высокая стоимость транспортных устройств и недо­статочная мобильность производства.

Компоновка с адресным складированием заготовок и универ­сальными транспортно-загрузочными устройствами типа про­мышленных роботов показана на рис. 13, в. Такая компоновка является наиболее универсальной и мобильной; ее можно осуще­ствлять на принципах агрегатирования и с различной степенью автоматизации транспортно-загрузочных устройств и всей обрабатывающей системы.

Прямолинейная компоновка по сравнению с круговой компо­новкой (рис. 13, г) имеет то преимущество, что дает большие воз­можности для последующего изменения и модернизации обра­батывающей системы, для дополнительного включения основного и вспомогательного оборудования, а в случае необходимости и его замены.