Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

где Гр, Гв - соответственно время работы сис­ темы и время восстановления ее работоспо­ собности.

Гибкость мощности - способность ГПС к расширению объемов производимой продук­ ции. Эта способность зависит от резервов мощности ТО, а также комплекса организа­ ционных мероприятий, обеспечивающих по­ вышение производительности ГПС в целом. Гибкость мощности выражают коэффициен­ том

^M=(Oi-O2)/G, = AO/0,-

где AQ = Qi — Q2 — прирост производитель­ ности ГПС при расширении мощности по сравнению с базовой производительностью

Полную оценку гибкости ГПС можно определить интегральным покйателем A„.n, который включает все рассмотренные показа­ тели составляющих этого понятия

или аддитивным показателем

Аа = аКп + рАт + jKjc + ^Ас + соАорг + еА'м,

где а, р, у, t,, со, Е - соответствующие весовые коэффициенты, определяющие экономич­ ность той или иной формы проявления гиб­ кости в каждом конкретном случае и пронор­ мированные следующим образом:

а + р +у +^ + (О + Е =1.

Уровень автоматизации ГПС - это пока­ затель, равный отношению времени автома­ тической работы оборудования к общему фонду времени его использования.

Уровень автоматизации ТО (ГПМ, многооперационных станков и других машин) характеризуется коэффициентом использова­ ния при работе по УП, т.е. в автоматическом цикле при изготовлении партии одинаковых деталей:

А„ = Е(^Уп/^^^

где fyn / - время работы по УП при изготов­ лении одной /-Й детали, мин.; /уст / - время перемещения заготовок детали из позиции загрузки в позицию обработки, несовмещен­ ное с временем обработки, мин.; /щт^ / штучно-калькуляционное время изготовления /-Й детали партии; т - число деталей в пар­ тии.

Комплексная оценка уровня автомати­ зации ГПС и организации производства на

ней, в том числе функционирования АТСС, может быть выполнена посредством коэффи­ циента использования годового фонда време­ ни ГПС:

^ г = 1 /Ф^ .

где Тф^ - фактическое время работы оборудо­ вания ГПС по УП в течение года; п - количе­ ство единиц ТО в ГПС; Фэ - эффективный

годовой фонд времени работы ГПС, ч.

Производительность труда - это количе­ ство продукции, вырабатываемой обслужи­ вающим персоналом в единицу времени, вы­ раженное стоимостью или в штуках. Произ­ водительность труда рассчитывается по фор­ муле бтр = P/Roy где Р ' количество годной продукции, изготовленной ГПС за опреде­ ленный интервал времени, нормо-ч или шт.; Ro - общая численность персонала, обслужи­ вающего ГПС.

Для ГПС (ГАУ)

Ро ^ Рус + ^и + ^.н + ^итр •*" 1 у

где Рус - количество работающих на участке сборки приспособлений и установки загото­ вок на налеты; /?„ - количество работающих на участке предварительной постройки режу­ щего инструмента на размер вне станка; 7^, „ - количество операторов и наладчиков; /?итр - количество НТР и рабочих, отнесенное ус­

представляет собой расположение ее компо­ нентов, обеспечивающих наиболее рацио­ нальное функционирование всей системы; она определяется типом изготовляемых дета­ лей и ТП их изготовления. На выбор струк­ турной схемы ГПС существенно влияет ее технологическое назначение.

В типовых компоновочных схемах механообрабатывающих ГПС предусматривается как жестко заданный маршрут перемещения обрабатываемых заготовок (в ГАЛ), так и гиб­ кое варьирование этими маршрутами (в ГАУ). Маршрут перемещения заготовок зависит от того, последовательно изготовляется деталь или с возвратом на склад после выполнения операции, что обуславливает прямую или косвенную (через склад) связь ТО между со­ бой. Прямая связь ТО (минуя склад) исполь­ зуется обычно в условиях крупносерийного производства при изготовлении деталей зна­ чительной массы и сравнительно большом времени обработки. Косвенный вид связи ТО применяется при относительно коротком цикле обработки. Эта связь ТО несколько

дороже прямой, но обладает рядом преиму­ ществ: наиболее полная загрузка ТО; весь производственный процесс контролируется и управляется от центрального пульта управле­ ния; заготовки новой партии направляются к станку только после окончания обработки предыдущей партии, что уменьшает вмести­ мость накопителей.

В зависимости от схемы расположения ТО в ГПС, перемещение заготовок и других

компонентов материального потока может быть организовано по жесткому (рис. 4.5.4, а-в) или гибкому (изменяемому) маршруту. При комбинированном потоке на отдельных участках ГПС маршрут может изменяться, а на других может быть изменен. В этом случае АТСС планируют так, чтобы заготовки могли направляться к ТО в различной последова­ тельности, пропуская какую-либо единицу оборудования (позицию) ГПС (табл. 4.5.4).

П р и м е ч а н и е . "+" - наличие, "—" - отсутствие.

Рис. 4.5.6. ГПМ, содержащий один станок с ЧПУ:

а- с двумя маятниковыми рабочими столами;

б- с автоматизированным загрузочным устройством;

7 - магазины с инструментами; 2 - станок с ЧПУ; 3 - стол станка; 4 - автоматизированное загрузочное устройство (шаговый конвейер-накопитель палет)

Рис. 4.5.7. ГПМ со стендовым накопителем веерного типа:

/ - станок с ЧПУ; 2 - поворотный столперегружатель; 3 - веерный накопитель заготовок, установленных на палетах

В ГПМ со стендовым (стационарным) накопителем веерного типа (рис. 4.5.7) число стендов позиций накопления заготовок может наращиваться постепенно, что снижает пер­ воначальные затраты. Заготовки со стендов на станок перегружаются поворотным столом. Загрузка заготовок в накопитель может вы­ полняться ПР или робокарой.

ГПМ (рис. 4.5.8) имеет две системы смены инструмента: одна - из магазина, а вторая обеспечивает замену многошпиндель­ ных головок.

Использование в ГПС оборудования с многошпиндельными головками дает возмож­ ность совмещения переходов обработки и, следовательно, повышает ее производитель­ ность. Смена головок может проводиться из магазина поворотом револьверной головки, поворотом стола. Применение специальных шпиндельных насадок на станке с горизон-

тальным шпинделем (рис. 4.5.9) позволяет выполнять обработку инструментом, распо­ ложенным вертикально, что дает возможность обрабатывать заготовку с пяти сторон.

ГАЛ состоит из нескольких ГПМ с еди­ ным устройством загрузки и транспортирова­ ния заготовок. В ГАЛ для повышения произ­ водительности используются станки с много­ шпиндельными головками. На ГАЛ с жестким конвейером подачи заготовок (рис. 4.5.10) обработка выполняется последовательно на каждом или некоторых рабочих местах. На

Рис. 4.5.8. ГПМ с автоматизированными системами смены инструмента из магазина и шпиндельных головок из накопителя:

1 - магазин с инструментами; 2 - станок с ЧПУ; 3 - накопитель шпиндельных головок (коробок); 4 - перефужатель головок; 5 - поворотный стол станка; 6 - рельсовая тележка-зафужатель заготовок; 7 - стенд-накопитель с заготовками

Рис. 4.5.9. Схемы применения на станке с ЧПУ специальной головки для обработки инструментами с горизонтальным и вертикальным расположением оси

ГАЛ, как правило, изготовляют детали огра­ ниченной номенклатуры с общими конструк­ тивно-технологическими признаками и с го­ довым выпуском несколько десятков тысяч в год. В основе организации производства ле­ жит групповой технологический процесс. Гибкость ГАЛ определяется типом применяе­ мого оборудования.

На ГАЛ (рис. 4.5.11) часть ТО размеще­ на на параллельных потоках, а часть на одном потоке обработки. Параллельно-последова­ тельная обработка позволяет совмещать одно- и многоинструментальные станки, оснащен­ ные специальными головками. На ГАЛ изго­ товляют до 10 тыс. деталей в год. За счет со­ четания станков повышается коэффициент их использования. При увеличении партии за­ пуска эффективность ГАЛ повышается вслед­ ствие уменьшения затрат на наладку.

ГАЛ (рис. 4.5.12) состоит из нескольких ОЦ с многошпиндельными головками. Заго­ товки подаются на позицию загрузки ГАЛ

робокарой, а на линии они перемещаются конвейером. Обработка заготовок осуществля­ ется с нескольких сторон. При переходе на обработку заготовок новых деталей заменяют­ ся огдельные или все заготовки. Многошпин­ дельные головки, находящиеся вне рабочей позиции, подаются на позицию контроля, на которой весь изношенный инструмент заме­ няется.

ГАЛ (рис. 4.5.13) предназначена для об­ работки стержневым инструментом отверстий (сверление, зенкерование, развертывание, снятие фасок, нарезание внутренней резьбы) в корпусных деталях четырех наименований (семи типоразмеров) винтовых компрессоров. При переходе с обработки одной партии дета­ лей на другую шпиндельные головки на транспортной системе заменяет оператор с пульта управления посредством механизиро­ ванной тележки и секций автоматизирован­ ного склада.

t

Рис. 4.5.13. Структурно-компоновочная схема ГАЛ ПАС МА-1 для обработки корпусных деталей:

/ - место крепления шпиндельных коробок; 2 - кантователь (в горизонтальном положе­ нии); 3 - транспортер (прямоугольной фор­ мы); 4 - накопитель шпиндельных коробок; 5 - поворотные секции транспортера;

6 - шпиндельные коробки (ь вертикальном положении); 7- силовой

стол (с приводами подачи и врашения); 8 - кантователь со шпиндельной коробкой (в

вертикальном положении); 9 - обрабатываемая деталь;

10- поворотный стол (трехпозиционный); и - разгрузочная позиция; 12 - загрузочная позиция

Рис. 4.5.14. ГАУ, содержащий два модуля и единое автоматизированное устройство для смены палет:

7, 2 - станки с ЧПУ; 3 - рельсовая тележкаперегружатель палет; 4, 5 - стенды с налетами, закрепленными за каждым станком

Рис.4.5.15. ГАУ с двумя модулями и единым автоматизированным загрузочным устройством смены палет и инструмента:

1 и 2 - станки с ЧПУ; 3 - накопитель инструмента; 4 - промышленный робот смены инструмента; 5 - рельсовая тележка-перефужатель палет;

6 - налеты для любого станка участка;

7 - позиции загрузки-разгрузки палет;

8 - АСУ распределения загрузки

7-Щ I Q-^ \

Рис. 4.5.16. ГАУ с контрольно-измерительной машиной и установкой для мойки деталей:

/ и 2 - станки с ЧПУ; 3 - стол-перегружатель палет; 4 - установка для удаления стружки и мойки деталей и палет; 5 - контрольно-измерительная машина;

6 - конвейер-накопитель палет; 7 - станция зафузкиразфузки палет заготовками и деталями;

8 - промышленный робот-кантователь заготовок; Р - ЭВМ участка

Простейший ГАУ состоит из двух стан­ ков типа ОЦ (рис. 4.5.14), общего перегружа­ теля заготовок, закрепленных на налетах. Ка­ ждый станок имеет свой комплект палет (до 15 шт.). Заготовки загружают на налеты вручную.

ГАУ (рис. 4.5.15) имеет объединенные устройства для смены палет и единую систему автоматической смены инструмента для не­ скольких (до четырех) станков. Инструмент заменяется специальным ПР. Один комплект палет используется для нескольких станков. Станки взаимозаменяемы.

ГАУ (рис. 4.5.16) предназначен для вы­ полнения нескольких операций. Использова­ ны станки разного технологического назначе­ ния, которые дополняют друг друга, и одна транспортно-накопительная система. Слож­ ные заготовки обрабатываются с шести сто­ рон.

ГПС (рис. 4.5.17) обеспечивает изготов­ ление деталей типа тел вращения с использо­ ванием станков разных групп. Подача загото­ вок осуществляется в кассетах. Заготовки из кассет на станки подает ПР. Он же укладыва­ ет в кассеты готовые детали. Управление ГПС осуществляет центральная ЭВМ.

ГПС (рис. 4.5.18) предназначена для комплексной обработки корпусных деталей (LxBxH до 500x500x500 мм) в условиях мел­ косерийного производства. ГПМ сконструи­ рованы на базе многоцелевого станка мод. ИР500МФ4, оснащен восьмиместным линей­ ным накопителем заготовок, установленных на приспособленных спутниках, и устройст­ вом их автоматической смены. Транспортная система состоит из тележки-манипулятора и станций загрузки-разгрузки приспособлений спутников и комплектов инструментов. Авто­ матизированный склад (182 ячейки) обслужи­ вает кран-штабелер. Верхний уровень УВК осуществляет оперативно-календарное плани­ рование производства, учет диспетчирования хода производства и его управления, а ниж­ ний уровень — управление агрегатами и АТСС.

ГПС (рис. 4.5.19) предназначена для то­ карной обработки в автоматическом режиме фланцев, дисков, колец, ступиц. УВК систе­ мы обеспечивает: планирование производства (на один месяц); расчет суточных и сменных заданий; оперативное управление производст­ вом; диспетчирование; учет хода производст­ ва; ведение автоматизированного банка дан­ ных; хранение УП; управление АТСС.

В ГПС (рис. 4.5.20) автоматизированы все потоки информации на каждом уровне управления. ГПС включает АТСС, САПР, АСТПП. Автоматизация конструкторских работ, технологической подготовки производ­ ства, обработки на станках, управляемых цен­ тральной ЭВМ обеспечивает эффективность производства.

i i i M H i i m i i H i I I I I « i i i i i H i H i m i i H i

4.5.2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГПС

Сетевое окружение ГПС. Система управ­ ления ГПС представляет собой набор при­ кладных программ, работающих в сетевом окружении ГПС. Локальная сеть ГПС под­ держивает коммуникацию в распределенной системе управления и интерактивность от­ дельных ее узлов, а кроме того, предоставляет разработчикам систем управления богатый стандартный сервис и возможность создания собственных (нестандартных) сервисных программ.

Общепризнанным стандартом построе­ ния многомащинных систем управления слу­ жит широко известный проект MAP/TOP (Manufacturing Automation Protocol /Technical Office Protocol), построенный на основе семи­ уровневой модели ISO-OSI (Open System In­ terconnection) взаимодействия открьггых сис­ тем. Однако на практике протоколы MAP/TOP получили распространение только на очень крупных предприятиях, в силу своей сложности, избыточности и дороговизны. Подавляющее же большинство современных распределенных систем строят на базе прото­ колов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol), заимствованных из комму­ никационного обеспечения международной сети Internet.

Так называемая концепция "Intranet" есть

ни что иное, как использование возможно­ стей среды Internet на уровне малых и сред­

них локальных сетей, вполне приспособлен­ ных для организации управления в ГПС. Эта концепция и принята за основу при анализе проблемы сетевого окружения ГПС.

TCP/IP - это условное и обобщенное наименование целого семейства протоколов, некоторые из которых обеспечивают функции коммуникации (собственно TCP/IP), другие же (на основе TCP/IP) поддерживают работу прикладных программ, оказывая им разнооб­ разные услуги. Обилие подобных услуг и обеспечивает протоколам TCP/IP высокую степень популярности. В числе услуг необхо­ димо упомянуть следующие.

Передача файлов: пользователь любого компьютера может получить файлы от другого компьютера или послать файлы другому ком­ пьютеру.

Удаленный доступ: пользователь любого компьютера может стать полноправным уда­ ленным пользователем любого другого ком­ пьютера.

Электронная понта: пользователь может отправить сообщение, которое доставляется почтовому серверу, обслуживающему адресат; почтовый сервер вьщает это сообщение по запросу адресата.

Клиент-сервер: система, в которой про­ грамма-сервер предоставляет услуги, а про- фамма-клиент пользуется услугами; сервер и клиент могут находиться на одном или раз­ ных компьютерах.