2.1 Расчет потребного количества и загрузки основного технологического оборудования

При выборе оборудования, используемого в ГАП, необходимо предусмотреть возможности его стыковки с промышленными роботами и модернизации под адаптивный контроль технологического процесса.

Исходя из операций, предусмотренных для обработки заданной номенклатуры деталей, устанавливаем, что модуль обработки проектируемого гибкого комплекса должен включать токарные и фрезерные станки.

Количество потребного оборудования определяется в два этапа: предварительно – на основе данных о трудоемкости, годовой программы и окончательно – с учетом графика загрузки оборудования.

Предварительное количество обрабатывающего оборудования рассчитывается по формуле:

где

t_штi – штучное время, мин;

N_i – годовая программа изготовления детали, шт.;

Р_i – транспортная партия или емкость кассеты, (таблица 1) шт.;

t_з.р- время загрузки-разгрузки обрабатывающего модуля (таблица 2) мин;

t_нал – время наладки оборудования на новую операцию t_нал= t_шт+(10÷20) мин;

N_i / n_i – принимаем равным 12.

F_д – годовой действительный фонд времени работы единицы оборудования в 3 смены (342900 минут).

Коэффициент загрузки (К_з) оборудования определяется по операциям как отношение расчетного количества (R_р) к принимаемому (R_пр):

К_з =R_р /R_пр

Таблица 3 – Размер транспортной партии (емкость кассеты)

Размер тары	Размер транспортной партии, шт. (Р)
1600х1000	8
1200х800	12
1200х1200	12
1600х1000	20
1600х1200	32
1400х1200	54
1600х800	60
1600х1600	72

Таблица 4 – Время загрузки-разгрузки обрабатывающего модуля очередной деталью

Размер транспортной партии (кассеты), шт. (Р)	tз.р (кассеты с деталями), мин.
8	0,5
12	0,5
20	1,0
32	1,5
54	3
60	2
72	3

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ (ПР)

Основными элементами производственно-технологической части ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения функционирования.

ГПМ - это единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с ЧПУ, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением продукции, имеющая возможность встраиваться в более сложную ГПС.

Модуль робототехники (МРТ) – это переналаживаемая на заданную номенклатуру изделий совокупность промышленных роботов и манипуляторов, которые обеспечивают функционирование ГПК по малолюдной технологии, выполняя двигательные и рабочие функции руки человека, и управляются оператором. МРТ предназначены для распознавания объектов и манипулирования ими. Объектами манипулирования могут быть заготовки, полуфабрикаты, готовые детали, инструмент. МТР непосредственно связан с модулями обработки, складирования, комплектации, инструментального транспортирования, контроля качества и модулем удаления отходов. Модуль межоперационного транспортирования объединяет транспортными связями модули обработки, складирования, комплектации и инструментального обеспечения. Он входит в АТСС, обеспечивающую технологическую связь между всеми единицами оборудования.

Модуль межоперационного транспортирования должен включать в свой состав автоматическое напольно-транспортное средство(АНТС) – транспортный робот, систему управления и систему транспортного обеспечения. Модуль выполняет следующие задачи:

- прием тары с рабочего стола автоматизированного склада;

- перемещение тары к ГПМ обработки;

- замену тары с обработанными деталями на тару с заготовками;

- замену контейнера системы уборки отходов;

- транспортирование тары с готовыми деталями на участок контроля;

- замену тары с обработанными деталями на тару с деталями прошедшими контроль;

- транспортирование деталей на склад.

Модуль складирования и комплектации является составной частью АТСС и состоит из пульта управления, склада-накопителя, автоматического крана оператора и погрузочно-разгрузочных устройств, склада.

Тип, размеры, объем модуля определяется с учетом размера заготовок, партии деталей, количества оснастки, массы заготовок, количества деталеопераций, наличия резерва пустых ячеек.

Количество транспортных средств определяется по формуле:

где t_тр- суммарное время занятости средства транспортированием грузовой единицы;

О – среднее число операций изготовления деталей (3);

D – количество наименований деталей (12);

F_тр – годовой действительный фонд времени работы транспортных средств при работе в 3 смены (5715 час);

_- годовая производственная программа всей номенклатуры деталей, шт.;

Р – транспортная партия, шт.

Время занятости транспортного средства складывается из:

1. Подвода РТ в зону технического обслуживания (t₁):

t₁= l₁/v

где l₁- длина, м

v – скорость м/мин

(l₁= 3,07м v= 10м за 1,5 мин)

2. Снятия грузовой единицы

t₂= 0,2÷1,0 мин l₂=7,71м

3. Установления новой грузовой единицы

t₃=0,2÷1,0 мин l₃= 12,35м

4. Подвода РТ к станку

t₄= t₁ l₄= 14,13м

5. Снятия грузовой единицы

t₅= t₂

6. Установления грузовой единицы

t₆= t₃

Расчет трудоемкости по операциям:

Первая операция

t_тр1= (l₁/ v *1,5+ t₂+ t₃) *2*R_о, мин

Вторая операция

t_тр2= (l₂/ v *1,5+ t₂+ t₃) *2*R_о, мин

Третья операция

t_тр3= (l₃/ v *1,5+ t₂+ t₃) *2*R_о, мин

Количество транспортных средств:

Коэффициент загрузки транспортных средств

К_{з тр}= R_{тр р} / R_{тр пр}

2.3 ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКОЙ СИСТЕМЫ (АТСС) И ОБЩЕЙ КОМПОВКИ ГПК

ГПК представляет собой предметно-замкнутую организационно-технологическую структуру, способную автономно выполнять определенную задачу с целью обеспечения необходимого уровня качества функционирования в условиях безлюдной (малолюдной) технологии.

Стержнем структурной организации ГПК является АТСС, от типа которой зависит как технология размещения ГПМ, образующих ГПК, так и общая планировка и взаимосвязь обеспечивающих систем.

Таким образом, структура ГПК представляет собой набор ГПМ, «нанизанных» на АТСС и управляемых единой системой управления.

АТСС включает следующие элементы:

- комплект транспортно-складской тары, кассет;

- участок укладки грузов в тару, кассеты;

- накопительный участок для временного хранения;

- перегрузочный участок;

- внутрисистемный транспорт для подачи с накопительного участка в РТК;

- приемоотправочные участки;

- разгрузочный участок.

На прямоугольной площадке размещаются: основное оборудование – станки, транспорт, накопители.

ГПК состоит из отдельных линий, объединяющихся общей накопительной системой. Каждая линия представляет собой транспортную линию, на которой размещаются станки.

Разработка компоновки ГПК производилась с учетом по пространственному расположению и функциональному взаимодействию основных подсистем ГПК, обрабатывающего оборудования, АТСС, зоны ТО.

Основные принципы построения типовой модели ГПК

На прямоугольной площадке размещается основное оборудование – станки , транспорт, накопители (исходя из расчетов 2.1 и 2.2).

ГПК состоит из линий, объединяющихся общей накопительной системой, каждая линия представляет собой транспортную линию, на которой размещаются станки. (рис.1)

Выбор конкретной компоновки ГПК осуществляется на основе анализа целесообразности возможных вариантов:

- характер расположения оборудования (в одну, две и пр. линий или по периметру);

- наличия или отсутствия центрального склада;

- параллельного или перпендикулярного расположения центрального склада и технологического оборудования;

- применяемых подъемно-транспортных средств.

Характеристика оборудования и ПР приведены в таблице 1,2.

Пример компоновки АТСС представлен на рисунке 1.

Габаритные размеры АТСС в плане определяются в зависимости от размеров тары (таблица 3). На общем чертеже рекомендуется их указать, не соблюдая масштаб рисунка.

Вариант компоновки АТСС

При расчете заданного варианта используется оборудование:

4 токарных станка и 1 фрезерный – всего 5 единиц оборудования и 2 транспортных средства

1 – Станки (Т, Т1 – токарные на первой и второй операции, Ф – фрезерный на третьей операции);

2 – робототележка;

3 – автоматизированный склад;

4 – секция подготовки технологической оснастки;

5 – кран-штабелер;

6 – приемосдаточная секция;

7 – робот (оператор);

8 – приемно-передаточный стол;

9 – поворотный стол.