Автоматизация Бобриков Гричачина
.pdf
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Табл. 4 |
|
Расчет коэффициента автоматизации станка модели 3Л722ВФ1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
№ |
Наименование функции |
|
Уровень |
|
Значение |
п/п |
|
автоматизации |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
11. |
Включение оборудования |
|
ручное |
|
0 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
12. |
Установка заготовки на станке |
|
ручная |
|
0 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
13. |
Закрепление заготовки на станке |
|
автоматизированное |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
14. |
Обработка заготовки |
|
автоматическое |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
15. |
Контроль обрабатываемой |
|
ручной |
|
0 |
|
поверхности |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16. |
Контроль режущего инструмента |
|
автоматизированный |
|
0,5 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
17. |
Правка режущего инструмента |
|
автоматическая |
|
1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
18. |
Снятие готовой детали |
|
ручное |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
19. |
Удаление отходов |
|
автоматическое |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
20. |
Выключение оборудования |
|
автоматическое |
|
1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
Ka(3Л722ВФ1) = 5/10 = 0.5
Выбранный станок может использоваться в составе ГПС после дооснащения его обеспечивающими системами:
▪подачи заготовок
▪контроля изделий и инструмента
2.Определение потребности в технологическом оборудовании
2.1. Определение уровня автоматизации ТП
Рассчитаем уровень автоматизации технологической подсистемы до модернизации и после модернизации. (рис.6)
11
Рис. 6
|
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
(ГАУ) = |
|
= |
|
= 0,15, |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
а |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где N |
|
- количество подразделения ГАУ; |
|
|
|
||
K a |
- |
сумма уровней автоматизации технологического оборудования и всех |
|||||
подразделений ГАУ. (рис.7)
Рис. 7 |
|
|
|
||
|
|
|
3 |
|
|
(ГАУ) = |
|
= |
|
= 0,5 |
|
|
|
|
|||
а |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|||
Принимаем общий уровень автоматизации 0,5.
2.2. Определение количества основного технологического оборудования
При разработке структуры автоматического производственного комплекса необходимо знать потребное количество основного и вспомогательного оборудования для обеспечения заданной программы выпуска деталей.
12
Определить количество основного оборудования, включаемого в автоматический комплекс, можно, исходя из среднего такта выпуска деталей на комплексе.
Средний такт выпуска деталей
Т = |
Ф |
К |
|
|
0 |
|
|
a |
|
|
|
|
||
|
|
N |
г |
|
|
|
|
|
|
где Фо - номинальный фонд времени работы оборудования , ч. [5]
при односменной работе оборудования Фо=2070 ч.; при двухсменной работе Фо=4140 ч.; при трехсменной работе Фо=6210 ч.
Примем двухсменный режим работы
Т = Ф0 × К = 4140 0,5 = 0,12ч = 6,9минг 18000
К - коэффициент использования оборудования принимаем равным общему уровню автоматизации;
Nг - годовая программа выпуска деталей.
Согласно заданию время выполнения
№ операции |
|
005 |
|
|
010 |
|
015 |
|
020 |
|
025 |
|
030 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время выполнения То, мин |
|
5 |
|
|
|
4 |
|
|
5 |
|
5 |
|
6 |
|
6 |
31 |
||
Определим степень загрузки оборудования |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
К |
|
= |
Т |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
з |
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
№ операции |
|
005 |
|
010 |
|
|
015 |
020 |
|
025 |
|
030 |
Кзср |
|||||
Коэффициент загрузки, Кз |
|
0,72 |
|
0,58 |
|
|
0,72 |
0,72 |
|
0,87 |
|
0,87 |
0,75 |
|||||
|
|
|
13 |
|
|
|
Коэффициент загрузки оборудования ГАУ |
|
|||
1 |
|
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
|
|
|
Рис.8 |
|
|
Исходя из коэффициентов загрузки принимаем следующее количество |
|||||
оборудования. |
|
|
|
|
|
№ операции |
005 |
010 |
015 |
020 |
025 |
030 |
|
|
|
|
|
|
|
Ед. оборудования |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
14
3.Разработка компоновок ГПМ
3.1.Определение структуры ГПМ для операций 005, 010, 015 и 020. На базе
фрезерного станка модели 6Р13Ф3
Для функционирования полностью в автоматическом режиме станок надо дооснастить обеспечивающими системами:
•подачи заготовок,
•контроля инструмента,
Всвязи с малым объемом стружки система автоматизированного удаления стружки для данного ГПМ не предусмотрена.
Рабочая зона ограждена механически сдвигающейся шторкой
2 2
3
1
Рис. 9 Компоновка ГПМ на базе фрезерного станка 6Р13РФ2 и ПР МП20: 1 - ПР МП20, 2 - 6Р13РФ2, 3 - шторка
15
3.2. Определение структуры ГПМ для операций 025 и 030, на базе шлифовальных станков модели 3Л722ВФ1
Для функционирования полностью в автоматическом режиме станок надо дооснастить обеспечивающими системами:
•подачи и снятия заготовок,
•контроля инструмента,
Всвязи с малым объемом стружки система автоматизированного удаления стружки для данного ГПМ не предусмотрена.
Рабочая зона ограждена механически сдвигающейся шторкой
Произведем перерасчет степени автоматизации для 3Л722ВФ1
№ |
Наименование функции |
Уровень |
Значение |
|
п/п |
автоматизации |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
21. |
Включение оборудования |
ручное |
0 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
22. |
Установка заготовки на станке |
автоматическое |
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
23. |
Закрепление заготовки на станке |
автоматическое |
1 |
|
|
|
|
|
|
24. |
Обработка заготовки |
автоматическое |
1 |
|
|
|
|
|
|
25. |
Контроль обрабатываемой |
автоматизированное |
0,5 |
|
|
поверхности |
|||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
26. |
Контроль режущего инструмента |
автоматизированный |
0,5 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
27. |
Правка режущего инструмента |
автоматическая |
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
28. |
Снятие готовой детали |
автоматическое |
1 |
|
|
|
|
|
|
29. |
Удаление отходов |
автоматизированный |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
30. |
Выключение оборудования |
автоматическое |
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
7,5 |
|
|
|
|
|
|
∑ |
7,5 |
|
|
(3Л722ВФ1) = |
|
= |
|
= 0,75 |
|
|
|||
|
|
10 |
|
|
|
|
|||
16
4. Разработка структуры ГАУ
4.1.Выбор общей компоновки ГАУ
Всистему обеспечения функционирования ГПС входят:
-автоматизированная транспортно-складская система (АТСС);
-автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО);
-система автоматизированного контроля (САК);
-автоматизированная система удаления отходов (АСУО);
-автоматизированная система управления (АСУ).
Разработка структуры ГАУ начинается с выбора схемы компоновки
АТСС
Компоновки АТСС разделяются на линейную (разомкнутую) и круговую (замкнутую) [1 ] . Предпочтительность использования той или иной схемы зависит от объема выпускаемых изделий и широты их номенклатуры. Первая обеспечивает более высокую гибкость, вторая производительность.
Центральным элементом АТСС является склад. Существуют различные варианты компоновки автоматического стеллажного склада с расположением накопителя приема грузов: а) с торцовым; б) с боковым и в) со смешанным обслуживанием. Выбор компоновки складской системы определяется грузонапряженностью и объемом обрабатываемых изделий в ГПС.
Исходя из среднего объема выпуска примем линейную схему компоновки АТСС со смешанным обслуживанием предложим следующую схему общей компоновки ГАУ обработки детали «Кронштейн» (см. рис. 10)
|
|
РТК 2 комплекс АСВР-06 |
|
|
|
|
|
|
Зона |
|
|
|
|
Зона |
Зона сбора |
|
|
|
|
|
комплектации |
стружки |
|
|
комплектации |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
палет |
|
|
|
инструмента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3Л722ВФ1 |
3Л722ВФ1 |
|
|
|
|
1 |
1,2,3,4 |
1,2,3,4 |
|
2,3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АТСС |
|
|
|
|
2 |
2,3 |
1,2,3,4 |
1,2,3,4 |
1,2,3,4 |
1,2,3,4 |
|
|
|
Зона |
Устано |
6Р13РФ2 |
6Р13РФ2 |
6Р13РФ2 |
6Р13РФ2 |
|
|
подгот |
вка |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
овки |
мойки- |
|
|
|
|
ГАУ |
|
баз |
сушки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
РТК 2 комплекс АСВР-10 |
|
|
|
5. Общая схема линейной компоновки ГАУ |
обработки корпусных деталей: |
|||||
|
|
|
8. Спецификацияучасткарис.1: |
|
|
||
|
материальные протоки 1 – поток инструментальных комплектов; 2 – поток паллет с заготовкой; 3 – |
||||||
1 – Поток инструментальных комплектов; |
|
|
|
|
|||
|
|
поток деталей;4 – поток тары со стружкой. (приводится для примера) |
|
||||
|
|
|
|
Рис. 10 |
|
|
|
18
4.2. Компоновка ГАУ
Исходя из рассчитанного количества оборудования окончательно выберем следующие решения для автоматизации технологических операций.
Для фрезерные операций 005, 010, 015 и 020 используем комплекс АСВР-
10.
Для шлифовальных операций 025 и 030 используем комплекс АСВР 006.
Уточненная общая компоновка ГАУ представлена на рис 10.
Вучасток входят:
1.Станок модели 6Р13Ф2.
2.Станок модели 3Л722ВФ1.
3.Робот подвесной транспортный модели СМ40Ф2.80.01 портального типа.
4.Штабелер.
5.Шарнирно-балансирующий манипулятор (ШБМ).
6.АРМ с системой управления.
7.Рольганговый конвейер для подачи тары с заготовками.
8.Цепной конвейер для подачи и выгрузки контейнера под стружку.
9.Устройство приема-выдачи инструментальных комплектов.
10.Устройство приема-выдачи заготовок-деталей.
11. Место приема-выдачи в АТСС.
12.Контейнер для стружки.
13.Оператор наладчик.
19
5. Функционирование подсистемы складирования деталей с ГПМ
5.1.Описание задачи и функционирование складской подсистемы ГПС.
Подсистема складирования деталей с использованием Гибких Производственных Модулей (ГПМ) предназначена для автоматизированного хранения, перемещения и управления запасами деталей в рамках гибкой производственной системы.
Подсистема складирования деталей с грузоподъемными механизмами (ГПМ) представляет собой высокоорганизованный автоматизированный комплекс, предназначенный для эффективного управления материальными потоками. В ее основе лежит взаимодействие специализированного стеллажного оборудования, грузоподъемных механизмов и интеллектуальной системы управления. Стеллажные конструкции проектируются с учетом специфики хранимых. Грузоподъемные механизмы, включая краны-штабелеры, мостовые краны и автоматизированные тележки, обеспечивают точное позиционирование и перемещение грузов в трехмерном пространстве склада.
Процесс функционирования подсистемы начинается с автоматизированной приемки деталей, где системы идентификации (RFID, штрих-кодирование, компьютерное зрение) фиксируют поступающие грузы. Полученные данные передаются в систему управления складом (WMS), которая на основе встроенных алгоритмов определяет оптимальное место размещения с учетом характеристик детали, сроков хранения и текущей загрузки зон. Грузоподъемные механизмы, получая команды от WMS, осуществляют транспортировку деталей к назначенным ячейкам хранения, при этом система постоянно мониторит состояние оборудования и параметры грузов.
Важной особенностью работы подсистемы является ее адаптивность к изменяющимся условиям. Интеллектуальные алгоритмы WMS постоянно анализируют статистику запросов и оперативно перераспределяют детали между зонами хранения для оптимизации маршрутов перемещения. В динамических стеллажных системах этот процесс происходит автоматически за счет специальных конструктивных решений. При поступлении заявки на отгрузку система в реальном времени координирует работу ГПМ, обеспечивая быстрый поиск и доставку требуемых деталей в зону комплектации или непосредственно к месту отгрузки.