bushuev_v_v_i_dr_metallorezhushie_stanki_tom_2

На следующей АЛ, состоящей из двух параллельно работающих четырехшпиндельных автоматов 21 и других автоматов, связанных лотками и подъемниками 20 и 23, происходит: алмазное растачивание отверстия под палец в два перехода, на машине 22 — промывка, на трехшпиндельном автомате 25 — раскатывание отверстия под палец, а на автомате 24 — окончательная мойка и сушка поршней.

Перед раскатыванием на автомате измеряется диаметр отверстия под палец,

ипоршень, в зависимости от полученного фактического размера, поступает на одну из трех вращающихся роликовых раскаток.

После промывки и сушки поршни подъемником 26 передаются в магазин 27, расположенный, как и контрольные автоматы, в термоконстантном помещении для стабилизации температуры. Через подъемники 26 и 30, лотки и спиральный спуск 29 поршни поступают в автомат 28 для контроля диаметров юбки и отверстия под палец; на днище проводится клеймение одной из пяти размерых групп по диаметру юбки и одной из четырех групп — по диаметру отверстия. Сортированные по диаметру юбки поршни по лоткам передаются на стол 32 для визуального контроля отсутствия внешних дефектов, рассортировки по 20 группам

иукладки поршней в наклонные лотки двух магазинов-распределителей групп 33 и 34. Контрольный автомат 31 предназначен для работы в случае выхода из строя автомата 28, а также для перепроверки забракованных поршней. Контрольные автматы обслуживают два комплекса смежных АЛ для механической обработки, и поршни со смежного комплекса поступают на контроль по подъемнику 30. Консервация и упаковка поршней в бумагу осуществляются партиями по размерным группам. При пропуске одной из групп (порядок выдачи поршней устанавливает оператор) поршни из магазина-распределителя 33 или 34 через подъемник 35 или 36 следуют в автомат 37 для консервации, а далее — в роторный автомат 38 для упаковки в бумагу. Готовые поршни по лотку выдаются на конвейер 39 для укладки в контейнеры. При необходимости поршни (без консервации) могут, минуя автомат 37, поступать непосредственно на автомат 38 для упаковки.

Комплекс АЛ обслуживают одиннадцать наладчиков, два оператора и шесть контролеров в смену.

18.6. Автоматизация обработки зубчатых колес

Технологический процесс полной обработки на комплексной автоматической линии зубчатых колес двух наименований планетарной передачи легкового автомобиля приведен на рис. 18.12.

На линии применен гравитационный транспорт — на первом участке линии до операции зубонарезания детали катятся по плоскости лотка, на втором — после зубонарезания — торцовой поверхностью по роликам. На первом участке зубчатые колеса из накопителя Н1 с помощью гравитационной системы Тр подаются к трем токарным автоматам С1 и после 100%-ного контроля основных параметров обработки (биения базового торца, размера отверстия и внешнего диаметра) на приборах конроля К1 через накопитель Н2 направляются на второй участок линии.

Рис. 18.12. Технологический процесс полной обработки на комплексной автоматической линии:

Н1—Н3 — накопители; С1—С7 — станки; К1—К5 — контрольные устройства; Тр — транспортер; М1, М2 — моечные машины; ТУ — установка термической обработки; ПУ — приемное устройство; ЭК — пульт управления

На последующих двух параллельно работающих станках-автоматах С2 производится зубофрезерование зубьев колес. Пройдя 100%-ный автоматический контроль на приборах К2 по величине припуска, оставленного под шевингование зубьев, погрешности колебания межцентрового расстояния и направления зуба, годные зубчатые колеса поступают на автомат С3 для снятия фасок и заусенцев

сострых кромок зубьев одновременно с обеих сторон. Далее зубчатые колеса

из накопителя Н3 через моечную машину М1 попадают на операцию шевингования профиля зубьев, осуществляемую на двух зубошевинговальных станках

С4. Пройдя термическую обработку в установке ТУ, закаленные зубчатые колеса подвергаются притирке торцов на станке-автомате С5 с последующим автоматическим контролем зубчатого зацепления и сортировкой их на установке К3.

После хонингования отверстия на многошпиндельном автомате С6 зубчатые колеса поступают на операцию холодного прикатывания на станке С7. Прикатывание осуществляется тремя специальными прикатными зубчатыми колесами

сзубьями различной формы. Два прикатных колеса обрабатывают профиль зуба колеса в разных зонах (один ближе к ножке, другой — к головке зуба), а третье колесо — в зоне фаски вершины зуба.

Перед окончательным контролем прикатные зубчатые колеса промывают

в моечной машине М2 и через накопитель Н3 подают в прибор К4 для контроля параллельности торцов после притирки. После окончательного автоматическо-

го контроля в устройстве К5 и сортировки в зависимости от наличия брака обработанные зубчатые колеса направляются в соответствующие желоба приемного устройства ПУ. Все измерительные устройства и контрольные приборы автоматической линии составляют единую систему, управляемую от ЭВМ. Данные контроля высвечиваются на экране ЭК. Производительность автоматической линии при 80%-ной загрузке составляет 680 шт./ч.

На рис. 18.13 представлена схема автоматической линии зубофрезерования

Рис. 18.13. Схема зубофрезерования на автоматической линии одновенцового зубчатого колеса:

1, 16 — моечные машины; 2 — отсекатель; 3 — подъемник; 4, 10, 14 — подъемно-раздающие устройства; 5 — детали; 6 — накопитель; 7, 8 — кантователи; 9, 11, 12 — зубофрезерные автоматы; 13 — ленточный конвейер; 15 — пружина

одновенцового зубчатого колеса (Z = 35, mn = 4 мм, b = 26,5 мм, β= 22о10′51′′) коробки передач грузового автомобиля.

Автоматическая линия состоит из трех специальных зубофрезерных станков, транспортной системы и двухпоточной моечной машины. Детали, поступающие с токарно-хонинговальной автоматической линии, через моечную машину 1 по лотку через отсекатель 2 подаются в подъемник 3, а затем перемещаются

вподъемно-раздающее устройство 4. Подъемно-раздающие устройства 4 и 10 через отсекатель 2 обеспечивают передачу деталей 5 по лотку скольжения в накопитель каждого из трех зубофрезерных автоматов 9, 10 и 12. Накопитель 6, соединяя по две детали в пакет, направляет их на операцию зубофрезерования. Зубонарезание производится в автоматическом цикле двухзаходной червячной

фрезой из стали Р9К10 за один рабочий ход со скоростью 60 м/мин и подачей S0 = = 2,28 мм/об. После цикла зубофрезерования зубчатые колеса поочередно через кантователи 7 и 8 с зубофрезерных автоматов поступают на ленточный конвейер 13, а затем через подъемно-раздающее устройство 14, отсекатель 2 попадают

внакопитель и моечную машину 16. После мойки зубчатые колеса направляются на операцию шевингования. Контроль параметров зубьев обработанных колес осуществляется выборочно за пределами автоматической линии. Производительность линии составляет 39 шт./ч при коэффициенте загрузки 0,75.

18.7. Роторные автоматические линии

Роторные автоматические линии по структурному построению существенно отличаются от рассмотренных АЛ. Роторные линии комплектуются (рис. 18.14) из роторных автоматов 1, на которых обработка заготовок выполняется в процессе непрерывного транспортирования их совместно с режущим инструментом. Таким образом, главной особенностью роторных линий является совмещение во времени транспортирования заготовок и их обработки. Заготовки ко всем роторным автоматам перемещаются транспортными роторами 2.

Траектория транспортного перемещения заготовки имеет замкнутую форму (обычно это окружность). На рис. 18.15 показана развертка барабана роторного автомата. На инструментальном барабане 2 установлены инструментальные шпиндели 1 (с шагом h), соосно с которыми на транспортном барабане 3 расположены обрабатываемые заготовки 4. Скорость транспортного 3 и инстру-

Рис. 18.14. Принципиальная схема роторной линии

ментального 2 барабанов одинакова. При вращении диска с транспортной скоростью vтр инструментальный шпиндель 1 обрабатывает заготовку 4 на пути транспортирования Lт, который меньше длины развертки Lп инструментального барабана.

Все инструментальные шпиндели оснащены одинаковыми инструментами и выполняют только одну технологическую операцию. Каждый инструментальный шпиндель соответствует шпинделю изделия. Технологическое время на обработку одного изделия: Т = Lт/vтр.

Полный цикл работы один инструментальный шпиндель 1 совершает за время Тп = (Lп – h)/vтр (т.е. за один оборот барабана). Число изделий, обработанных за один оборот барабана, равно числу шпинделей, т.е. время на обработку одного изделия T1 = h/vтр. На роторном автомате путем подбора скорости vтр перемещения транспортного диска и шага h (расстояния между шпинделями) можно получить заданную весьма высокую производительность. В роторных станках время на загрузку-выгрузку совмещено со временем обработки. На рис. 18.16 показана типовая единичная группа автоматической роторной линии для сборки двух деталей.

18.8. Переналаживаемые автоматические линии

Переналаживаемые АЛ групповой обработки предназначены для изготовления двух—десяти, а иногда и более заранее известных аналогичных по конструкции, служебному назначению и технологии обработки, близких по размерам деталей в условиях крупносерийного и массового производства. Эти линии используют при необходимости одновременного выпуска нескольких модификаций деталей и узлов или машин. Обработка различных заготовок может вестись как параллельно, так и последовательно после осуществления автоматической или ручной переналадки. Возможность переналадки расширяется за счет использования специальных станков с ЧПУ. Известны следующие варианты компоновок переналаживаемых АЛ.

•Переналаживаемые АЛ с гибким транспортным потоком. В этом случае для каждого типоразмера на линии предусматривают определенные рабочие позиции, сходные по технологическому процессу и по набору режущего инструмента. Каждая деталь имеет свой транспортный маршрут.

•Переналаживаемые АЛ с последовательной обработкой заготовок различных типоразмеров. Основное технологическое и транспортное оборудование, так же как и система управления, переналаживаемые. Все заготовки имеют сходный технологический процесс при одинаковом числе рабочих позиций. Время переналадки сравнительно велико, вследствие чего обработка ведется крупными партиями.

•Переналаживаемые АЛ с фиксированным транспортным потоком деталей. В этом случае транспортные устройства для всей группы обрабатываемых заготовок не подлежат переналадке (в основном это линии с обработкой на приспособлениях-спутниках). Переналадка станков реализуется быстро, в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Затраты на оснастку также сравнительно невелики, но число типоразмеров в группе обрабатываемых заготовок, как правило, не превышает двух—четырех. Переналаживаемые линии получили широкое распространение для групповой обработки блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, отличающихся только размерами, числом цилиндров

икрепежных отверстий.

19.1. Классификация и структурные схемы ГПС

Гибкие производственные системы можно классифицировать по следующим признакам: организационному, комплексности изготовления деталей, виду обработки, разновидности обрабатываемых изделий, уровню автоматизации. По организационному признаку ГПС подразделяют на гибкую автоматизированную линию (ГАЛ), гибкий автоматизированный участок (ГАУ) и гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).

1.Отличие ГАЛ от традиционных автоматических линий (см. гл. 18) заключается в том, что на ГАЛ можно обрабатывать детали широкой номенклатуры. Особенностью компоновки ГАЛ является расположение технологического оборудования (станков с ЧПУ, гибких производственных модулей) в принятой последовательности технологических операций. В ГАЛ транспортные системы перемещают обрабатываемые изделия только по заранее определенным маршрутам.

2.Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) в отличие от ГАЛ позволяет изменять последовательность технологических операций, благодаря этому достигается максимальная загрузка оборудования. В состав ГАУ и ГАЛ могут входить роботизированные технологические комплексы (РТК), включающие в себя технологическое оборудование, промышленный робот и дополнительные средства оснащения, например, магазин заготовок и инструментальные магазины.

3.В состав ГАЦ могут входить ГАЛ, ГАУ, роботизированные технологические линии и участки, а также отдельное технологическое и вспомогательное оборудование: ГПМ, отдельные станки с ЧПУ и др. По назначению ГПС (ГАУ) подразделяются на операционные, предметные и узловые, что характеризует комплексность изготовления изделий.

Операционные ГАУ служат для выполнения однородных технологических операций, являющихся частью комплексного технологического процесса обработки определенной группы изделий (заготовительные ГАУ, сварочные, сборочные, механообрабатывающие, окрасочные, ГАУ для нанесения покрытий и т.п.).

Предметные ГАУ — системы машин, на которых полностью (комплексно) обрабатывается (от заготовки до готового изделия) определенная группа изделий, например, валов, втулок, корпусов, зубчатых колес.

Узловые ГАУ — системы машин, продуктом производства которых являются комплекты деталей и узлы определенных типоразмеров. Комплекты деталей дополняются со склада недостающими покупными деталями, а затем поступают на сборочный участок. Операционные ГАУ входят в состав предметных, а последние — в узловые.

В структуре типовой ГПС необходимы три группы компонентов (подсистем): технологическая, управления и подготовки производства. Каждая из указанных групп компонентов является человекомашиной, в которой наиболее трудоемкие функции выполняются средствами вычислительной техники, а творческие функции — конструкторами, технологами и организаторами производства, работающими в режиме диалога с ЭВМ. Технологическая подсистема представляет собой совокупность основного и вспомогательного технологического оборудования и реализованного на нем технологического производственного про-

цесса, который может быть механообрабатывающим, сборочным, литейным, кузнечно-прессовым, сварочным, гальваническим и т.д. Производственные функции выполняются с помощью специфических для каждого вида производства технических средств, построенных на модульной основе.

Подсистема управления ГПС имеет иерархически организованную структуру. Она реализует функции управления технологическим процессом и оборудованием, оперативного и долгосрочного планирования, учета хода производства и обеспеченности производства всеми необходимыми средствами контроля и диагностирования работы ГПС, подготовки и передачи производственной информации в смежные управляющие службы предприятия.

Подсистема подготовки производства выполняет в полном объеме или частично функции САПР и АС ТПП.

Производственная гибкость ГПС определяется технологической, структурноорганизационной и параметрической гибкостью. При этом под гибкостью понимают приспосабливаемость ГПС к изменениям, связанным с выполнением производственной программы. Технологическая гибкость может быть оценена коэффициентом запуска нового изделия, показывающего, во сколько раз затраты на запуск очередного изделия в условиях ГПС меньше, чем при обычной технологии. Технологическая гибкость характеризуется номенклатурой изделий и переналаживаемостью оборудования, режущего инструмента, оснастки.

Структурно-организационная гибкость в значительной мере определяет структуру ГПС, вариантность выбора последовательности обработки, возможность выполнять обработку на другом оборудовании при выходе из строя какого-либо станка или устройства, возможность наращивания ГПС на основе модульного принципа. При выборе структуры ГПС обычно приходится принимать компромиссное решение, так как возникает противоречие между стремлениями максимально загрузить оборудование и обеспечить минимальный производственный цикл. Структурно-организационная гибкость в наибольшей степени обеспечивается интеграцией ГПС, САПР, АС ТПП и АСУП, а также унификацией используемых заготовок, режущего инструмента и оснастки.

Гибкость ГПС отражает также способность системы сохранять в заданных пределах основные параметры (производительность, экономическую эффективность, надежность и точность функционирования и др.) при переходе из одного устойчивого состояния в другое в соответствии с целью — изменение объекта производства. Поэтому можно ввести понятие параметрической (т.е. динамической) гибкости, которая характеризуется показателями переходного процесса в ГПС. К таким показателям относятся время, скорость и точность перехода ГПС в новое устойчивое состояние.

Анализ динамических показателей ГПС позволяет рассматривать гибкость как свойство, обеспечивающее наилучшее качество переходного процесса и поддержание нового состояния в условиях изменения номенклатуры изделий или вывода из работы функциональных компонентов ГПС. Как динамическую техническую систему ГПС можно характеризовать в математической форме входной и выходной функциями, внешним возмущением и временем переходного процесса. Передаточная функция при изменении объекта производства отражает интенсивность изменения выходной функции системы в зависимости от

430 ГЛАВА 19. ГИБКИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ

задаваемой цели. Передаточная функция по внешним воздействиям определяет устойчивость системы к внешним возмущениям в установившемся режиме. Физический смысл запаса устойчивости системы заключается в установлении предельных параметров изделий, при которых их обработка и сборка возможны без дополнительной переналадки или изменения состава компонентов ГПС.

Под организационно-производственной структурой ГПС механообработки понимают: заданную номенклатуру обрабатываемых деталей, программу производства и возможные варианты технологического процесса изготовления каждой партии деталей; организационный тип производства; качественный и количественный состав основного (технологического) и вспомогательного (транспортного, накопительного, манипулирующего, контролирующего и т.д.)

оборудования; компоновку и размещение оборудования, структуру материальных потоков; стратегию управления системой

в целом и отдельными элементами.

Проектирование организационно-

производственной структуры ГПС заклю-

чается в принятии решений по каждому из

указанных пунктов. Сложность этой про-

блемы состоит, прежде всего, в многова-

риантности ее решений, которая возника-

ет из-за большого количества допустимых

сочетаний различных технологических

процессов не только для разных, но и для одинаковых типов деталей, из-за возможности использования различного оборудования. Эти обстоятельства становятся особенно существенными, если учесть

высокую стоимость каждой ГПС и соот-

ветственно те убытки, которые приносят

недостаточно обоснованные проектные

решения.

На рис. 19.2 приведена укрупнен-

ная схема организации проектирования

структуры ГПС. Все этапы проектирова-

ния допускают автоматизацию на базе

математического моделирования и широ-

кого применения средств вычислительной

техники.

На этапах предпроектных исследований и составления технического задания, заканчивающихся предварительным экономическим исследованием, технологический процесс и состав оборудования точно не определены; при этом многократно повторяются расчеты по проверке