Курсовая работа 5 курс



МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”


Кафедра 206





ГНУЧКА АВТОМАТИЗОВАНА ДІЛЬНИЦЯ МЕХАНІЧНОЇ ОБРОБКИ
ДЕТАЛЕЙ ТИПУ КОРПУС



пояснювальна записка до курсового проекту

з дисципліни “Проектування робототехнічних комплексів та систем”


ХАІ.202.259.110.8.050501.08002175



Виконав студент гр. 259 Д.О.
(№ групи) (П.І.Б.)

(підпис, дата)

Перевірив к.т.н., доцент
(наукова ступінь, вчене звання)
О.О. Баранов
(підпис, дата) (П.І.Б.)

Нормоконтролер к.т.н., доцент
(наукова ступінь, вчене звання)
О.О. Баранов
(підпис, дата) (П.І.Б.)




2011
Содержание

ВВЕДЕНИЕ..
3

Исходные данные и расчетная схема.
8

1. Определение количества оборудования основного производства
12

2. Расчет и проектирование межоперационного склада заготовок и деталей
17

3. Расчет числа позиций загрузки и разгрузки...... .....
21

4. Расчет числа позиций контроля....
22

5. Определение состава оборудования для транспортирования деталей
25

5.1. Расчет числа штабелеров, расположенных со стороны станков
26

5.2. Расчет числа штабелеров, расположенных со стороны позиций загрузки, разгрузки и контроля.....
31

6. Определение состава оборудования для транспортирования инструмента
36

6.1. Определение характеристики центрального инструментального магазина
36

6.2. Определение характеристик кассет..
39

6.3. Расчет числа инструментальных автооператоров, расположенных со стороны станков....
41

6.4. Расчет числа инструментальных автооператоров, расположенных между линиями накопителей центрального инструментального магазина
47

7. Проектирование подсистемы удаления и переработки стружки...
52

8. Описание работы спроектированного гибкого автоматизированного участка механической обработки..
57

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...
77

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...
78

ВВЕДЕНИЕ

Современному машиностроению с серийным характером производства присущи постоянное усложнение конструкции и увеличение номенклатуры выпускаемых изделий, частая смена объектов производства, сокращение сроков освоения новой продукции. Эффективным средством решения возникающих проблем является широкое применение гибких производственных комплексов (ГПК) – гибких автоматизированных участков (ГАУ) и гибких автоматизированных линий (ГАЛ), управляемых от ЭВМ и работающих по принципу гибко перестраиваемой технологии.
Гибкие производственные системы (ГПС) – это совокупность в различных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов (РТК), гибких производственных модулей (ГПМ), отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного промежутка времени, обладающая свойством автоматической переналадки при производстве изделий различной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.
По организационным признакам выделяют следующие ГПС: гибкая автоматизированная линия (ГАЛ), гибкий автоматизированный участок (ГАУ), гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) и гибкий автоматизированный завод (ГАЗ).
ГАУ – это ГПС, работающая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность смены последовательности использования технологического оборудования. Для ГАУ характерна такая форма унификации технологических процессов, как групповой технологический процесс. Наиболее целесообразно создание ГАУ в условиях мелко- и среднесерийного производства. Использование ГАУ дает возможность нарушить прямую точность перемещения обрабатываемых перемещения обрабатываемых деталей в пределах участка и возвращать их на станки, где выполнялись предыдущие операции. В состав ГАУ может входить автономно функционирующее технологическое оборудование, не связанное общей транспортной системой с остальным оборудованием.
Компоновочная схема типового ГАУ изображена на рис. 1.1.
13 EMBED Visio.Drawing.6 1415
Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) состоит из нескольких ГПМ, объединенных общей автоматизированной системой управления. При этом технологический маршрут обработки деталей предусматривает изменение последовательности использования оборудования.
Производственный комплекс ГАУ включает в себя ГПМ, связанные между собой транспортно-накопительной системой, режущий и вспомогательный инструмент, приспособления и оснастку.
Транспортно- накопительные системы заготовок и деталей в автоматизированных комплексах оборудования предназначены выполнять следующие функции:
транспортировать обрабатываемые детали (заготовки) в таре или закрепленные на спутниках на приемные позиции комплекса для оперативного пополнения заготовок в накопителях небольшой вместимости, установленных около каждого станка;
хранить в накопителях большой вместимости межоперационные заделы деталей на спутниках или в таре и по командам от ЭВМ транспортировать их на приемные позиции для продолжения обработки;
транспортировать детали, обработанные на станках комплекса на позиции разгрузки, и передавать освободившиеся спутники на позиции загрузки или в накопитель;
транспортировать обработанные детали на позиции контроля и возвращать их после межоперационного контроля на приемные позиции для дальнейшей обработки.
Транспортирование деталей в ТНС может осуществляться с помощью приспособлений-спутников (ПС) и без ПС (в лотках, поддонах, кассетах).
Эффективная работа станков с ЧПУ, входящих в автоматизированный комплекс во многом зависит от своевременной замены инструментальных наладок в магазинах станков, технологическими критериями которой являются стойкость инструмента и большая номенклатура обрабатываемых деталей. Организация эксплуатации режущего инструмента в автоматизированных комплексах включает в себя приемку поступающего режущего и вспомогательного инструмента; его комплектную и размерную настройку в сборе со вспомогательным инструментом; доставку наладок инструмента к станкам комплекса; наблюдение за состоянием инструмента при обработке деталей и его своевременную замену; систематизированное хранение инструмента и учет. Поэтому одним из важнейших вопросов построения автоматизированных комплексов оборудования является создание автоматизированных транспортно-накопительных систем инструментов. Эти системы предназначены для выполнения следующих функций:
автоматического транспортирования и распределения инструментов по станкам комплекса;
автоматической загрузки и выгрузки инструментов из магазинов станков при переходе на обработку других деталей и хранения инструментов в центральных накопителях – магазинах инструментальных наладок;
вывода из автоматизированных станочных комплексов инструментов на переналадку и заточку;
ввода в комплексы новых комплектов инструментов.
Важной проблемой, требующей своего решения, является проблема удаления отходов производства. Стружку из рабочей зоны станков удаляют смывом (подачей эмульсии), сжатым воздухом или путем перемещения подвижными элементами конвейеров. При обработке деталей, образующих сливную стружку, применяют резцы со стружколомателями, которые дробят сливную стружку и тем самым улучшают условия для ее отвода. Базирующие элементы деталей и ПС очищают от мелкой стружки путем ее смывания СОЖ или выдувания сжатым воздухом. Во многих ГПС предусмотрены моечные машины, в которых детали и ПС полностью очищаются от стружки.
В ГПС, как правило, для удаления стружки применяют конвейеры, проходящие вне ТНС (стружка на них от каждого станка подается с помощью специального встроенного в станок устройства), и конвейеры, встроенные непосредственно в ТНС или в проходящей под ТНС специальный канал (в этом случае стружка на конвейеры поступает через проем в станине станка).
Для удаления стружки от отдельных станков и ГПС используют скребковые и винтовые конвейеры.
При проектировании подсистем приготовления и раздачи смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в механических цехах применяют три способа снабжения станков СОЖ: централизованно-циркуляционный, централизованно-групповой и децентрализованный.
Централизованно-циркуляционный способ применяют для цехов с большим числом станков, потребляющих одинаковые жидкости. При централизованно-циркуляционном способе в состав подсистемы входит центральная корпусная станция для приготовления, регенерации и утилизации СОЖ, несколько циркуляционных установок, обслуживающих 70-80 станков, и сеть трубопроводов для подачи жидкости к станкам и отвода в циркуляционную установку для фильтрации.
Централизованно-групповой способ характеризуется тем, что охлаждающие жидкости подают по трубопроводам из центральной установки к разборным кранам, установленным на участках. В процессе работы станка используют автономную систему охлаждения станка, которая ежесуточно пополняется из разборных кранов для восполнения потерь жидкости вследствие ее разбрызгивания, уноса со стружкой и обработанной заготовкой. Способ применяют для цехов с большим числом станков, использующих разнотипные жидкости.
Для небольших цехов применяют децентрализованную систему снабжения, при которой жидкость из отделения СОЖ доставляют к станкам в таре и так же удаляют отработанную жидкость.
В процессе работы происходит постепенное разложение и загрязнение охлаждающих жидкостей и масел. Периодичность общей замены СОЖ зависит от состава жидкости, ее свойств, режима работы станков, периодичности долива. Однако чем больше общий объем системы охлаждения, тем больше срок службы жидкости, поэтому при централизованно-циркуляционном способе обеспечивается наибольшая продолжительность работы без замены СОЖ.










Основными исходными данными для проектирования ГАУ являются:
месячный фонд работы оборудования (0 (зависит от коэффициента сменности); 13 EMBED Equation.3 1415 ч.
число операций, выполняемых на участке в течение месяца, О=210, шт.
средняя масса и габариты обрабатываемых деталей; m=50кг, l13 EMBED Equation.3 1415b13 EMBED Equation.3 1415h=30013 EMBED Equation.3 141540013 EMBED Equation.3 1415350
время изготовления детали на данном типе оборудования tоi=ХХ ч;
среднее месячное количество наименований деталей (номенклатура), обрабатываемых на автоматизированном комплексе kнаим = 50 шт.;
средняя трудоемкость обработки одной детали tоб= 1.0 ч;
средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования  Nнаим = 20 шт.;
среднее время установки заготовки в приспособление tЗ= 2 мин.
среднее время разгрузки заготовки из приспособления tР= 2 мин.
время на промежуточный контроль tKп= 4 мин.
время на окончательный контроль tKо= 15 мин.
число деталей, через которое деталь выводится на контроль по требованию технолога, n1 = 9 шт.
среднее время работы инструмента tИН = 90 мин;
среднее число дублеров инструмента на одну деталь nДБ= 2 шт.
коэффициент партионности деталей, m = 1,5
число инструментов, не размещающихся в магазине станка nИН = 2 шт.
число наименований деталей, последовательно обрабатываемых на станке nД=4 шт.
1. Определение количества и состава оборудования основного производства.
1.1. Средний такт выпуска деталей на участке определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (1.1)
где kнаим - среднее месячное количество наименований деталей (номенклатура), обрабатываемых на автоматизированном комплексе;
Nнаим - средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования;
(0 - месячный фонд работы оборудования, (0 = 305 ч.

1.2. Средняя станкоемкость обработки одной детали, приходящаяся на один станок, определяется по формуле:
T0i = (0i ( tоб, (1.2)
где tоб - средняя трудоемкость обработки одной детали;
(0i – доля оперативного времени для данного типа станков, определяемая для следующих операций:
Для данной группы деталей было сделано такое распределение:
фрезерно-расточные – 0,85; сверлильные и резьбонарезные – 0,51; шлифовальные – 0,22.
T0фр =0,85(1,0=0,57ч
T0Св =0,51(1,0=0,35ч
T0Ш =0,22(1,0=0,15ч

1.3. Расчетное количество оборудования каждого типа определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (1.3)
Поскольку количество оборудования должно выражаться целым числом, расчетные значения следует округлить до ближайшего целого значения 13 EMBED Equation.3 1415.
1.3.2. Определение количества фрезерно-расточных станков.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
1.3.3. Определение количества сверлильных и резьбонарезных станков.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 = 2
1.3.4. Определение количества шлифовальных станков.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
1.4. Определение коэффициента загрузки оборудования
1.4.1. Коэффициент загрузки для каждого типа оборудования определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (1.4)
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
1.4.2. Средний коэффициент загрузки оборудования на участке определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (1.5)
1.4.3. Полученные данные используем для построения диаграммы загрузки:


Рис. 1. Диаграмма загрузки станков
1.5. Производим подбор оборудования. Полученные результаты сводим в таблицу.
Состав и количество оборудования Таблица 1
Модель станка
Модель УЧПУ
Средняя станкоемкость T0i
Количество оборудования в комплексе
Коэффициент загрузки
KЗi




расчетное CРi
принятое CПi


ИР500ПМФ4
Н5,5
0,85
2,85
3
0,95

ИР500ПМФ4
Н5,5
0,51
1,7
2
0,85

3Н764Ф1
Н5,5
0,22
0,75
1
0,75




В табл. 1.2. приведены параметры станка ИР500ПМФ4
Таблица 1.2
Параметры станка ИР500ПМФ4
Параметр
ИР500ПМФ4

Размеры стола-спутника lЧb, мм
500x500

Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг
700

Перемещение подвижных узлов, мм:
- по оси Х
- по оси Y
- по оси Z

800
500
500

Мощность главного привода, кВт
22

Число инструментов в магазине, шт.
36

Время смены инструмента, с.
12,5

Число столов-спутников в накопителе, шт.
4;12

Время смены столов-спутников в накопителе, с.
35

Масса станка без оборудования, т.
10





В табл. 1.3. приведены параметры карусельно-шлифовального станка 3Н764Ф1.
Таблица 1.3.
Параметры карусельно-шлифовального станка
Параметр
3Н764Ф1

Наибольший диаметр шлифуемого изделия, мм
2500

Наибольшая высота шлифуемого изделия, мм
800

Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг
2500

Диаметр планшайбы, мм
2500

Частота вращения планшайбы, об/мин.
2-20

Вертикальный шлифовальный шпиндель:
- размеры шлифовального круга, мм:
наибольший диаметр
наименьший диаметр
наибольшая высота


450
300
100







Продолжение табл.1.3
частота вращения, об/мин
Горизонтальный шлифовальный шпиндель:
- размеры шлифовального круга, мм:
наибольший диаметр
наименьший диаметр
наибольшая высота
частота вращения, об/мин
1480; 2120


400
300
100
1700; 2430

Перемещение подвижных узлов, мм:
- по оси Х
- по оси Y
- по оси Z

800
500
500

Наибольший ход шлифовальных шпинделей, мм:
- вертикальный;
- горизонтальный от центра планшайбы.

850
1650

Наибольший угол поворота шлифовальных бабок, град
±30

Скорость установочного горизонтального и вертикального перемещения шпинделей, мм/мин
1500

Горизонтальная и вертикальная непрерывные подачи (бесступенчатое регулирование), мм/мин
10-1500

Количество ступеней горизонтальных и вертикальных врезных подач
11

Горизонтальные и прерывистые вертикальные врезные подачи, мкм
2,5-50

Габарит станка, мм
8800Ч8500Ч5800

Масса станка с электрооборудованием, кг
64000


Концепция производства зависит от типа производства. Ориентировочно тип производства устанавливают на начальной стадии проектирования. Основным критерием при этом служит коэффициент закрепления операций. Это отношение числа всех технологических операций О, выполняемых в течение месяца на механическом участке, к числу рабочих мест этого участка Р:

13 EMBED Equation.3 1415 (1.6)
Типы машиностроительных производств характеризуются следующими значениями коэффициента закрепления операций:
КЗО ( 1 – массовое производство;
1 ( КЗО ( 10 – крупносерийное производство;
10 < КЗО ( 20 – среднесерийное производство;
20 < КЗО ( 40 – мелкосерийное производство;
КЗО > 40 – единичное производство;
Поскольку у нас мелкосерийное производство экономически целесообразным является проектирование гибких автоматизированных участков (ГАУ).
2. Расчет и проектирование межоперационного склада заготовок и деталей
2.1. Определяем число ячеек стеллажа.
В условиях серийного производства целесообразно использовать для каждой типа деталей отдельный спутник с приспособлением. Детали каждого наименования устанавливаются на спутник с конкретным устройством базирования и закрепления, т.е. каждому наименованию деталей соответствует «свой» спутник. Это позволяет сократить капитальные затраты, связанные с изготовлением дополнительных комплектов оснастки, и уменьшить размер стеллажа для хранения спутников.
Спутник располагается в отдельной ячейке стеллажа. Таким образом, число наименований деталей определяет число ячеек в стеллаже. Минимальное число ячеек стеллажа соответствует числу наименований деталей при условии, что для обработки одного наименования деталей используется один и тот же спутник.
Так как автоматизированные комплексы позволяют обрабатывать широкую номенклатуру деталей, которая может меняться в процессе эксплуатации, то целесообразно иметь запас ячеек в стеллаже (например, 10 %) на случай увеличения числа обрабатываемых деталей, т.е. число ячеек стеллажа принимается:
КСТЕЛ ( 1,1.220=102. (2.1)
13 EMBED Equation.3 1415
2.2. Определяем габаритные размеры стеллажа.
Необходимо определить размеры, занимаемые партией деталей каждого наименования вместе с ложементом. Количество деталей NСПУТ может быть меньше размера партии NНАИМ, т.е. партию необходимо будет обрабатывать полумесячными или меньшими партиями.
Далее необходимо определить размеры спутника из стандартного ряда. Известные число ячеек стеллажа и размеры спутника позволяют определить параметры клеточных стеллажей.
Габаритные схемы и параметры клеточных стеллажей приведены на рис. 2.1 и в табл. 2.1.

Рис. 2.1. Схемы клеточных стеллажей по ГОСТ 14757-81:
а ( бесполочного; б ( каркасного
Бесполочные стеллажи имеют конструкцию направляющих, соответствующую применяемой таре, а в стеллажах каркасного типа в каждой ячейке на полке может быть размещено несколько поддонов.


Таблица 2.1
Основные параметры бесполочных и каркасных стеллажей
по ГОСТ 14757-81
Стеллаж
Длина ячейки АСТ, мм
Ширина стеллажа ВСТ, мм
Нагрузка на ячейку р, Н

Бесполочный
450; 710; 950; 1320; 1800
450; 670; 850; 900; 1120; 1250
500; 1000; 2500; 5000; 10000; 20000

Каркасный
450; 950; 1320; 1800; 2650;
450; 670; 850; 900; 1120; 1250


Примечание. Высота стеллажей НСТ, м, следующая: 1,8; 2,4; 3,0; 3,6; 5,1; 5,7; 6,3; 6,9; 7,8; 8,4; 9,3; 9,9; 10,5; 12,3; 14,4; 16,2


Комплекс (рис. 2.2) включает девять станков (СТ1– СТ6), nСТ = 6 шт., стеллаж-накопитель спутников с ячейками позиции загрузки, разгрузки, контроля, внешний и внутренний штабелеры. Средняя трудоемкость обработки одной детали tОБ = 1,0 ч; средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования NНАИМ = 50 шт.; месячный фонд работы одного станка в две смены Ф0 = 305 ч. ; среднее месячное количество наименований деталей (номенклатура), KНАИМ = 20 шт.
Рис. 2.2. План комплекса
Выбираем каркасный стеллаж бесполочного типа. Определяем высоту ячейки стеллажа, учитывая запас для нормального выдвижения спутника.
13 EMBED Equation.3 1415460мм,
где Zдет 350– высота детали, Zспут 130– высота спутника.
Так как размеры спутника 500Ч500Ч130 мм, m=50кг то из табл. 2.1 осуществляем подбор стандартной длины ячейки и ширины стеллажа (АСТ=950 мм, ВСТ=900 мм, Ня=600мм, Нст=15000мм).
Из конструктивных соображений количество ячеек, расположенных по длине стеллажа Y=25шт. Соответственно количество ячеек, расположенных в высоту стеллажа:
13 EMBED Equation.3 14152 шт.
Определяем длину стеллажа:
13 EMBED Equation.3 1415мм.
Высота стеллажа определяется как:
13 EMBED Equation.3 1415 (2.2)
где Z – количество ячеек, расположенных в высоту стеллажа; СЯ – высота ячейки; hH – расстояние от пола до первого ряда ячеек.
Предположительная высота стеллажа равна НСТ=2500 мм. Из стандартного ряда выбираем НСТ=2500 мм.
Масса детали: mдет =50кг
Масса спутника: mспут =300кг
Нагрузка на одну ячейку будет: мнагр = 50+300=350кг
Площадь одной ячейки S=950
·900=85500013 EMBED Equation.3 1415 0,855013 EMBED Equation.3 1415 тогда удельная масса будет:
13 EMBED Equation.3 1415 (2.3)

3. Расчет числа позиций загрузки и разгрузки
Функционально позиции загрузки, где производится установка заготовки в приспособление, и разгрузки, где обработанная деталь снимается с приспособления, могут быть либо разделены, либо объединены. При разделении функций должно быть на участке минимум два рабочих места. При объединении на одном рабочем месте обеих операций таких позиций может быть и одна, если на ней успевают по времени выполнить весь объем работ.
Расчет необходимого числа позиций nПОЗ производят по формуле
13 EMBED Equation.3 1415; (3.1)
где t – средняя трудоемкость операций на позиции (только загрузки или разгрузки, если операции разделены, или суммарная, если обе операции выполняются на одной позиции), мин; KДЕТ – число деталей, проходящих через позицию в течение месяца, шт.; ФПОЗ – месячный фонд времени работы позиции, ч.
KДЕТ = 50. 20=1000шт; (3.2)

В рассматриваемом примере среднее время установки заготовки в приспособление равно tЗ = 2 мин, разгрузки tР = 2 мин.
Позиции функционально разделены (1-й вариант).
Согласно (3.2) в течение месяца через каждую позицию проходит деталей KДЕТ = 1000 шт.
Необходимое число позиций загрузки согласно (3.1)
13 EMBED Equation.3 1415;
а позиций разгрузки
13 EMBED Equation.3 1415
Итак, требуется одна позиция загрузки (коэффициент использования ее 0,26) и одна позиция разгрузки (коэффициент использования 0,199).
Позиция выполняет обе функции: загрузки и разгрузки (2-й вариант)
13 EMBED Equation.3 1415
Для обеспечения нормальной работы комплекса, исходя из расчета, достаточно одной позиции, которая выполняет функции загрузки и разгрузки
В 1-м варианте при выходе из строя одной позиции вторая не может принять на себя, ее функции. Поэтому для надежности работы комплекса целесообразно иметь две одинаковые позиция, выполняющие одновременно загрузку и разгрузку деталей.

4. Расчет числа позиций контроля
В производстве, как правило, первая деталь, а затем каждая n-я проходят контроль. При этом если деталь обрабатывается на нескольких станках, то контроль производится после обработки на каждом из них. Это необходимо для своевременного принятия мер по недопущению брака в связи с потерей размеров режущего инструмента и станков.
В автоматизированных комплексах, у которых отсутствует активный контроль на станках в процессе обработки деталей, необходимо вести проверку получаемых размеров деталей на специальной позиции контроля, оборудованной необходимым мерительным инструментом. На этой позиции наладчик, отвечающий за качество выпускаемых деталей, проверяет полученные размеры. Если размеры находятся в требуемых пределах, то он разрешает обработку следующих деталей этим инструментом. В противном случае наладчик вводит в систему управления коррекцию на инструмент или дает команду о его замене. Число деталей, через которое производится плановый вывод детали на контроль, устанавливается технологом. Однако наладчик, отвечающий за качество деталей, может вызвать на контроль любую деталь в промежутке между заданными технологом, если есть подозрение на возможный выход размеров за пределы допусков. Такая необходимость возникает в момент обработки поверхности первый раз новым инструментом и в период работы инструмента, выработавшего установленную стойкость.
Необходимое число позиций контроля (округленное до целого в большую сторону) в автоматизированном комплексе
13 EMBED Equation.3 1415, (4.1)
где tК – суммарное время контроля одной детали, мин.
KДЕТ.К – число деталей, проходящих контроль за месяц, шт.
ФПОЗ – месячный фонд времени работы позиции, ч.
13 EMBED Equation.3 1415, (4.2)
где KДЕТ – число деталей, обрабатываемых на комплексе за месяц, шт.; n ( число деталей, через которое деталь выводится на контроль, шт.
13 EMBED Equation.3 1415,
13 EMBED Equation.3 1415 (4.3)
где n1 – число деталей, через которое деталь выводится на контроль по требованию технолога, шт.; K1, K2 ( поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно контроль первой детали, обработанной в начале смены, и вывод на контроль в связи с работой нового инструмента.
Суммарное время контроля одной детали tК определяется как сумма времени на промежуточный контроль tKп (контролируется только часть поверхностей) и времени tKо на окончательный контроль всех поверхностей:
tК = 4 + 15=19мин (4.4)
В рассматриваемом примере принимаем, что детали в среднем проходят обработку на трех станках последовательно. В начале смены, а затем каждая шестая деталь выводится на позицию контроля после обработки на каждом из станков. При этом после обработки на первых двух станках контролируется только часть поверхностей (промежуточный контроль) в течение времени tK1 и tK2. После обработки на третьем станке производится окончательный контроль всех поверхностей в течение времени tK3.
Принимаем tK1 ( tK2 ( 4 мин; tK3 ( 15 мин. Тогда суммарное время контроля одной детали
tK = 2+ 2+ 15= 19 мин. (4.5)
По требованию технологов должна контролироваться каждая шестая деталь. Дополнительный контроль первой детали, обработанной в начале смены, вводит поправочный коэффициент K1 = 1,15; а контроль деталей, обработанных новым инструментом, учитывается коэффициентом K2 = 1,05.
Согласно (4.3) n = 8, в среднем через каждые пять деталей осуществляется вывод детали на контроль. В течение месяца согласно (4.2) контроль пройдет следующее число деталей 175(шт.)
13 EMBED Equation.3 1415166
а требуемое число позиций контроля согласно (4.1)
13 EMBED Equation.3 14150,87
Итак, для обеспечения нормальной работы комплекса позицию, коэффициент загрузки составляет 1,4.


5. Определение состава оборудования для транспортирования деталей
Работа автоматизированного комплекса во многом зависит от работы его транспортной системы. Транспортная система автоматизированного комплекса может состоять только из системы транспортирования деталей или включать в себя еще и систему транспортирования инструмента. Транспортная система деталей связывает между собой станки и позиции загрузки и разгрузки деталей, обеспечивая своевременную подачу заготовок к станкам и вывод со станков, обработанных деталей.
Транспортная система инструмента осуществляет своевременную доставку и замену инструментальных наладок или всего магазина инструментов станков для оснащения его необходимым инструментом. Транспортная система располагается вдоль станков с одной стороны (прямолинейная) или вокруг их (круговая), а транспортирование спутников с (заготовками) и обработанными деталями осуществляется либо с помощью роликовых конвейеров (непрерывный транспорт), либо подвижных механизмов – штабелеров, промышленных роботов и т. д. (дискретный транспорт).
Дискретный транспорт усложняет конструктивное решение передачи спутников из накопителя в станки и обратно. Однако он занимает сравнительно небольшую площадь и позволяет использовать один спутник на каждое наименование деталей, обрабатываемых на комплексе. Это позволяет получать полностью взаимозаменяемые детали и сократить расходы, связанные с дублированием спутников и приспособлений. Как правило, такой транспорт используют в автоматизированных комплексах, обрабатывающих детали средних размеров и малогабаритные детали.
Работа автоматизированного комплекса, оснащенного накопителем для хранения спутников, позициями загрузки-разгрузки спутников и позициями контроля для проверки результатов обработки, требует организации доставки спутников с позиций на станки и обратно. Эти функции выполняют подвижные транспортные механизмы штабелеры, расположенные по обе стороны стеллажа.

5.1. Расчет числа штабелеров, расположенных со стороны станков
Штабелер, расположенный со стороны станков, должен передавать спутники с заготовками со стеллажа на станки и со станка на станок, если деталь обрабатывается на нескольких станках последовательно, а также спутники с обработанными деталями со станка в стеллаж.
Для определения числа штабелеров, расположенных со стороны станков, на стадии технического предложения необходимо знать усредненный маршрут обработки деталей по станкам. Это позволит определить общее число перемещений спутников со станка на станок в течение определенного отрезка времени (удобнее всего месяца). Зная число обрабатываемых деталей, число установок, выходящих на контроль и возвращающихся для продолжения обработки, а также маршрут движения установок по станкам, можно подсчитать число перемещений штабелера, расположенного со стороны станков.
Для случая «чистого» ГАУ после обработки на станке деталь обязательно возвращается на межоперационный склад, а затем уже на другой станок (каждое наименование деталей по одному разу подается на каждый станок и по одному разу возвращается на склад). Тогда суммарное время ТОБСЛ работы штабелера со стороны станков примерно можно выразить формулой:
13 EMBED Equation.3 1415, ч (5.1)
13 EMBED Equation.3 1415
где nтипСТ=6 ( число различных типов станков в комплексе; NСПУТ  - количество деталей одного наименования, которое планируется разместить на одном спутнике.
Время выполнения штабелером одной передачи спутника (будь то tСТЕЛ-СТ или tСТ-СТ) определяется временем отработки им двух кадров. Время передачи (мин) спутника штабелером
tПЕР =2tК +2 tПОД +2 tВ.С = 2(1.5+180.2+9)=381c 6.35 мин (5.2)
где tК ( время расчета и передачи кадра от ЭВМ на локальную систему ЧПУ, управляющую штабелером, мин; tПОД – время подхода к заданному месту, мин; tВ.С – время работы цикловой автоматики телескопического стола штабелера по выполнению операции «Взять спутник» (из ячейки, из загрузочного устройства станка), мин; tП.С – время работы цикловой автоматики телескопического стола штабелера по выполнению операции «Поставить спутник» (в ячейку, на загрузочное устройство станка), мин.
Время tК зависит от быстродействия локальной системы ЧПУ и от системы программного обеспечения и колеблется в пределах 1,5..10 с. Время tВ.С = tП.С ( зависит от времени отработки цикла телескопическим (выдвижным) столом штабелера и находится в пределах 0,15..0,25 мин. Время подхода штабелера к заданной точке
tПОД =13 EMBED Equation.3 1415 (5.3)
где V скорость перемещения штабелера вдоль осей Х и У, м/мин. Для расчета этих величин необходимо произвести подбор моделей транспортного оборудования
Выбираем кран-штабелер, параметры которого приведены в табл.5.1.
Таблица 5.1
Параметры кран-штабелера
Параметр
СА-ТСС-0,5

Грузоподъемность, кг
500

Высота стеллажа, м
2,5

Размеры, мм
13 EMBED Equation.3 1415

Расстояние от рельсового пути до нижнего
рабочего положения грузозахвата, мм
450

Скорость передвижения крана-штабелера, м/с
1,6

Скорость подъема грузозахватного органа, м/с
0,3

Скорость выдвижения грузозахватного органа, м/с
0,4

Суммарная мощность, кВт
6

Для оценочных расчетов среднего перемещения штабелера можно использовать формулу
13 EMBED Equation.3 141525,2 м (5.4)
где СЯ и А – соответственно высота и длина ячейки стеллажа, м; КСТ – число принятых ячеек стеллажа.
Рассчитав суммарное время обслуживания станков, можно определить число штабелеров для выполнения этой работы. Коэффициент загрузки штабелера
13 EMBED Equation.3 1415 (5.5)
где ФШ – фонд работы штабелера.
Если КЗАГР =0,4( 1, то необходимо иметь один штабелер, по два с каждой стороны. Установка одного штабелера приводит к усложнению конструкции штабелера, созданию дополнительных устройств защиты от возможных столкновений, а также усложнению логики программного обеспечения системы управления от ЭВМ, которая должна обеспечить безаварийную работу четыех подвижных механизмов, работающих на одной линии. Каждый штабелер должен иметь свою зону обслуживания, между которыми находится зона передачи спутников с одного штабелера на другой.
Несмотря на усложнение конструкций и логики программного обеспечения, такой вариант расположения одного штабелера имеет преимущество: при выходе из строя одного из них другой может обслуживать все станки. В этом случае не возникает простоев станков по вине транспортной системы. Комплекс продолжает выпуск продукции лишь с небольшими задержками, если один штабелер не успевает обслужить все станки во время обработки деталей. Таким образом, повышается живучесть комплекса. Если при КЗАГР ( 1 предполагают один штабелер, то необходимо располагать станки по типовому маршруту технологического процесса с тем, чтобы обеспечить минимальное перемещение штабелера при передаче спутников со станка на станок. Если это не даст желаемых результатов, то необходимо уменьшить число станков в автоматизированном комплексе и пересчитать его производительность. В противном случае станки будут работать с перебоями по вине транспортной системы, не обеспечивая расчетной производительности комплекса.
После того как определено число штабелеров, расположенных со стороны станков, желательно рассчитать допустимое суммарное время простоев штабелера во время смены. Это необходимо для того, чтобы знать время, которым будет располагать обслуживающий персонал комплекса на устранение неисправностей штабелера, не допуская при этом простоев оборудования. Суммарное время простоев включает в себя время простоя как в результате неисправности самого штабелера (механической и электронной частей), так и по вине оператора, не успевшего загрузить или разгрузить спутник, и задержавшего передачу его на станок.
Если одна система ЧПУ управляет несколькими штабелерами, то ее неисправность приводит к одновременному простою этих устройств. Поэтому желательно, чтобы каждый подвижной механизм управлялся через свою локальную систему управления.
6. Определение состава оборудования для транспортирования инструмента
Многономенклатурные автоматизированные комплексы с высокой степенью автоматизации включают в себя помимо системы транспортирования деталей также систему транспортирования инструмента.
На стадии технического предложения необходимо произвести расчеты по определению основных параметров транспорта инструмента и определить:
1) характеристику центрального магазина инструментов (склада);
2) число и функции подвижных транспортных механизмов.
6.1. Определение характеристики центрального инструментального магазина
Основной расчетной характеристикой центрального магазина инструментов является его вместимость, которая определяется числом инструмента, требуемого для обработки заданного числа деталей, и размерами комплекса. Как правило, склад инструмента располагают либо рядом со станками (такая компоновка представлена на рис. 6.1), либо над станками (это позволяет экономить производственную площадь).
При таком расположении склад выполняется одноярусным (по аналогии со складом деталей), а число рядов может быть различным и зависит от числа инструментальных гнезд, которое в нем должно быть.
На стадии технического предложения суммарное число инструментов, необходимых для обработки всей номенклатуры деталей в течение месяца рассчитывается по формуле
КИН = К1 + КД, (6.1)
где К1 – число инструментов для обработки всей номенклатуры деталей, шт.;
13 EMBED Equation.3 1415, (6.2)
здесь КНАИМ =50 – число наименований деталей, шт.; tОБ =3,0– среднее время обработки одной детали, мин; NНАИМ  =20 – средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования; tИН =50– среднее время работы одного инструмента, мин;
13 EMBED Equation.3 1415, (6.3)


Рис. 6.1. Схема транспортирования инструмента
Число дублеров инструмента для обработки месячной программы деталей, шт.
КД = nДБ NНАИМ КНАИМ, (6.4)
где nДБ =2– среднее число дублеров на одну деталь, шт.
Дублеры необходимы для инструмента с малой стойкостью, к числу которых относятся метчики, развертки и т. д.
На рассматриваемом автоматизированном комплексе обрабатываются детали 152 наименований, размер партии NНАИМ = 20. Средняя трудоемкость
обработки детали составляет 1,0 ч, среднее время работы одного инструмента 90 мин. Среднее число дублеров инструментов на каждую деталь 2 шт. Тогда согласно формулам (5.26) – (5.28)
КД =2 13 EMBED Equation.3 1415 20 13 EMBED Equation.3 141590=3600

13 EMBED Equation.3 14152160 шт.; КД =3600 шт.
и для обработки 28 наименований деталей необходимо суммарное число инструментов:
КИН =2160+3600=5760 шт.
Шаг расположения инструментальных гнезд магазина tГ выбирается с таким расчетом, чтобы инструменты в общем случае не мешали друг другу при установке в соседние гнезда. Исключением может быть крупный инструмент, который перекрывает соседние гнезда.
При шаге tГ = 126 мм вдоль всех шести станков на длине 46400 мм (см. рис. 6.1) в один ряд располагаются 250 инструментов. В магазинах пяти станков располагаются 180 инструментов (по 36 инструментов в магазине каждого станка).
Если стеллаж выполнить двухрядным, то на комплексе одновременно может находиться 250(2+180=680 инструментов. Это примерно половина всего требуемого инструмента. Чтобы установить весь оставшийся инструмент, то понадобится еще три ряда. В таком стеллаже организация доставки инструмента с крайних накопителей к станкам потребует установки дополнительных подвижных передающих механизмов, что снижает надежность работы системы и значительно увеличивает время поиска и доставки инструмента.
В этом случае система транспортирования инструмента строится в соответствии с планировкой (см. рис. 6.1) и включает: накопитель инструментов центрального магазина ИЦ1 (ближайший к станкам СТ1 – СТ7), задний накопитель инструментов центрального магазина ИЦ2, робот-автооператор АИ1, работающий со стороны станков, робот-автооператор АИ2 (осуществляющий обмен инструментов между накопителями центрального магазина) и, наконец, подъемную кассету.


6.2. Определение характеристик кассет
Работа инструментальной системы с центральным многорядным накопителем инструмента, расположенным над станками, и магазинами инструментов станков, требует наличия подвижных устройств для доставки инструмента к станкам и вывода его с комплекса.
Одним из таких устройств являются кассеты. Кассеты обеспечивают вертикальное перемещение инструмента от рабочего места оператора к центральному магазину инструментов и обратно. Разгрузку и загрузку кассет вверху, а также передачу инструмента и магазины станков осуществляют роботы-автооператоры.
Основной характеристикой кассеты является число гнезд под инструмент, которое определяется из необходимости обеспечить за один подъем кассеты доставку к верхнему стеллажу не менее двух инструментов. В противном случае возможности роботов-автооператоров, имеющих два захватных устройства, не будут полностью использованы при работе с кассетой. Наличие в кассете шести гнезд (два из которых предназначены для установки инструмента со специальными хвостовиками) позволяет в любом случае за один вертикальный ход подать в магазин инструментов минимум два инструмента. При необходимости подать в магазин подряд два инструмента большого диаметра или два инструмента со специальным хвостовиком (например, для глубокого сверления) в худшем случае работают только два гнезда кассеты. В лучшем случае, кассета за один ход подает в инструментальный магазин шесть инструментов. Наличие в кассете большего числа гнезд утяжеляет конструкцию кассеты и снижает производительность роботов-автооператоров, так как кассета длительное время находится внизу на загрузке.
Для обеспечения равномерной работы автооператоров при подаче большого числа инструментов в магазины комплекса, а также для повышения надежности, желательно иметь две одинаковые кассеты. В этом случае пока одна кассета находится вверху на разгрузке, другая загружается оператором внизу, а при выходе из строя одной из кассет комплекс продолжает функционировать.
Для обеспечения ритмичной работы сборочных цехов в течение месяца желательно механическую обработку деталей на автоматизированном комплексе вести полумесячными партиями. Однако это не всегда удается. Поэтому на стадии технического предложения в предварительных расчетах необходимо исходить из того, что часть деталей с большей (для данного производства) программой выпуска запускается полумесячными партиями, а другая часть с меньшей программой выпуска – месячными. При размещении всего инструмента в магазинах комплекса партийность деталей на работу кассет не оказывает влияния. Если же часть необходимого для обработки инструмента находится за пределами магазинов и по мере необходимости должна подаваться в них, то тогда при уменьшении партии деталей число вводимого и выводимого через кассету инструмента возрастает.
Производительность, которую должна обеспечить кассета (шт/ч), рассчитывают по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415, (6.5)
где КИН – число инструментов, необходимое для обработки всей номенклатуры деталей, шт.; m – коэффициент, учитывающий партийность деталей; ФК – месячный фонд работы кассеты, принятый 305 ч.
Каждые 3,4 мин происходит замена одного инструмента. С таким числом замен справится и одна кассета. Однако для повышения надежности работы комплекса лучше установить две кассеты с шестью гнездами каждая.
6.3. Расчет числа инструментальных автооператоров, расположенных со стороны станков
Робот-автооператор, расположенный со стороны станков, обеспечивает доставку инструмента из ближайшей к станкам линии накопителя центрального магазина инструментов в магазины станков и обратно. Чтобы определить необходимое число роботов-автооператоров, работающих со стороны станков, необходимо знать хотя бы приблизительно число смен инструментов в магазинах станков в течение месяца и среднее время выполнения одной смены.
Суммарное время (ч), затрачиваемое роботом-автооператором на обслуживание станков
13 EMBED Equation.3 1415ч, (6.6)
где КСМ – число смен инструмента на одном станке в течение месяца, шт.; tСМ – среднее время смены одного инструмента, мин; nC – число станков в комплексе, шт.
На стадии технического предложения точно установить число смен инструмента в станках не представляется возможным, оно зависит от нескольких факторов, еще не определенных к этому времени:
1) последовательности подачи деталей на станок;
2) числа инструментов, необходимых для обработки каждой из деталей;
3) комплектности размещения в магазине станка инструмента, необходимого для обработки заданной последовательности деталей;
4) месячной программы выпуска деталей и партийности запуска;
5) трудоемкости обработки на каждом станке.
Поскольку на одном спутника установлено несколько деталей одного наименования, имеется возможность обработать все эти детали последовательно и тем самым сократить количество смен инструмента. Однако, исходя из требований сборочного производства, обработка деталей всех наименований осуществляется параллельно. Т.е. обрабатывается одна деталь одного наименования, затем одна деталь другого наименования и т.д. Затем спутники поступают на позицию разгрузки, и обработанные детали снимаются с них, а необработанные остаются на спутника. Это приводит к тому, что в течение месяца инструмент на одну деталь должен подаваться на станок несколько раз.
Минимальное число замен инструмента в месяц равно числу инструментов, необходимых для обработки всей номенклатуры деталей. Однако в связи с некомплектностью заполнения магазина станка инструментом, число замен возрастает. Если предположить, что в магазине станка размещается на два инструмента меньше, чем требуется для обработки трех деталей различных наименований, то тогда при обработке каждых двух из них будет дополнительно проводиться четыре смены. Два инструмента, предназначенных для обработки первой детали, будут выниматься, а взамен вставляться два инструмента для каждой третьей детали.
Суммарное число смен инструмента на комплексе в течение месяца
КСМ = 5760 + 2000=7760 шт, (6.7)
где КИН =5760– число инструментов, необходимое для обработки всей номенклатуры деталей, шт; m =1,5– коэффициент, учитывающий партийность деталей; КД.СМ =2000– число дополнительных смен инструмента на станках, шт.
Число дополнительных смен инструмента в магазинах станков в течение месяца, связанное с некомплектностью размещения его,
13 EMBED Equation.3 1415шт (6.8)
где 2 – коэффициент, учитывающий ввод и вывод одного инструмента; nИН – число инструментов, не размещающихся в магазине станка, шт; N – месячная программа выпуска деталей, шт.; КНАИМ =50 – число наименований деталей, обрабатываемых на комплексе, шт.; nД =4( число наименований деталей, последовательно обрабатываемых на станке, шт.
Коэффициент, учитывающий партийность деталей, m ( 1,5.
Считаем, что число инструментов, не размещающихся в магазине станка, на каждые три детали составляет в среднем nИН = 2 шт. Тогда согласно формуле (6.7) число дополнительных замен инструмента
13 EMBED Equation.3 14152000 шт,
а суммарное число смен инструмента на комплексе в течение месяца согласно формуле (6.6)
КСМ =7760 шт.
Итак, роботу-автооператору, обслуживающему станки, в течение месяца необходимо произвести 7760 смен инструментов.
Среднее время смены одного инструмента в станке определяется временем отработки роботом-автооператором четырех кадров:
tСМ = 4tк + 3tпод + tпов +2( tв.и+ tп.и ) (6.9)
tпов =l|v
где tк =0,025 мин – время расчета и передачи кадра из ЭВМ в локальное устройство автооператором; tв.и+ tп.и =0,12мин – время отработки кадра «взять инструмент и поставить инструмент»; tпод – время на подход к заданному гнезду; tпов =0,02мин – время на поворот робота на 180; l =28,5м - длина перемещения робота-автооператора; v = 60м/мин – скорость перемещения робота-автооператора.
tСМ = 413 EMBED Equation.3 14150,025+313 EMBED Equation.3 1415(30/60)+0,02+213 EMBED Equation.3 1415(0,12+0,12)=2,1
Рассчитав суммарное время, необходимое на обслуживание станков, можно определить число роботов-автооператоров для выполнения этой работы. Для этого рассчитывается коэффициент загрузки автооператора
13 EMBED Equation.3 1415, (6.10)
Если КЗАГР =0,85( 1, то необходимо иметь два робота-автооператора для обслуживания станков, входящих в комплекс.
После того как определено число роботов-автооператоров, работающих со стороны станков, желательно рассчитать допустимое суммарное время их простоев в течение смены. Это необходимо для того, чтобы определить время для ремонтных служб.
Допустимое суммарное время простоя tПР( (ч) штабелера в смену
13 EMBED Equation.3 1415ч = 636мин, (6.11)
где ФА – фонд работы автооператора, ч; Т’ОБСЛ – время выполнения работ автооператором, ч; КДН – число рабочих дней в месяце; nСМ ( число рабочих смен в течение дня; mУ – коэффициент, учитывающий число устройств, управляемых от одной системы ЧПУ.
Если за это время неисправность будет устранена, то простои робота-автооператора не повлияют на производительность комплекса.
6.4. Расчет числа инструментальных автооператоров, расположенных между линиями накопителей центрального инструментального магазина
Роботы-автооператоры, расположенные между линиями накопителей центрального магазина инструментов (см. рис. 6.1), чаще всего выполняют две функции: ввод и вывод из комплекса инструмента и обмен инструмента между линиями накопителем центрального магазина.
Для определения числа роботов-автооператоров, работающих между линиями центрального магазина инструментов, необходимо установить требуемое число перемещений робота-автооператора в этой зоне и среднее время одного перемещения.
Суммарное время (ч), затрачиваемое роботом-автооператором, работающим между линиями центрального магазина инструментов,
Т’ОБСЛ = TВ-В + TИ.Ц =291+248=539ч (6.12)
TВ-В ( время на обслуживание кассет при вводе и выводе инструмента с комплекса, ч; TИ.Ц – время на обмен инструмента между линиями центрального магазина инструментов, ч
TВ-В = (5760
·3,04)/60=291ч, (6.13)
здесь КВ-В – суммарное число инструментов, вводимых и выводимых с комплекса в течение месяца, шт.; tВ-В – среднее время одного ввода-вывода, мин.
Если инструмент, необходимый для обработки всей номенклатуры деталей, обрабатываемых на комплексе, находится в магазинах, то
КВ-В = КИН = КИЗН , (6.14)
где КИН – число инструментов для обработки всей номенклатуры деталей, шт.; КИЗН – число изношенного инструмента, выводимого с комплекса в течение месяца, шт.
Среднее время выполнения одной операции при подаче нового инструмента в целиком заполненные магазины складывается из отработки шести кадров и времени на чтение и проверку номера инструмента в гнезде с кодовым устройством
где tк =0,025 мин – время расчета и передачи кадра из ЭВМ в локальное устройство автооператором; tв.и+ tп.и =0,12мин – время отработки кадра «взять инструмент и поставить инструмент»; tпод – время на подход к заданному гнезду; tпов =0,02мин – время на поворот робота на 180; tч.п = 0,1 мин; l =45м - длина перемещения робота-автооператора; v = 60м/мин – скорость перемещения робота-автооператора.
tВ-В = 6tК + 4tПОД + 2tПОВ + 3(tВ.И + tП.И) + tЧ.П, (6.15)
tВ-В = 6
·0,025 + 4
·(30/60)+ 2
·0,02 + 3(0,12+0,12) +0,1=3,04мин,
Формулы расчета и пределы значений составляющих tВ-В аналогичны формулам (6.10– 6.12) для робота-автооператора, расположенного со стороны станков.
При двухлинейном накопителе инструмент, необходимый для деталей, обрабатываемых в первую очередь на станке, желательно располагать на линии накопителя, находящегося у станков. На дальней от станков линии располагается инструмент, который подготавливается для деталей, поступающих на обработку вслед за обрабатываемой партией. При таком варианте 1/3 инструмента из кассет подается сразу же в линию центрального магазина инструментов, расположенную у станков (ИЦ1). Другая часть (2/3 подаваемого инструмента) устанавливается предварительно в заднюю линию (ИЦ2) и по мере необходимости обменивается с инструментом, находящимся в первой линии. Время, необходимое на обмен инструмента между линиями центрального магазина инструментов,
TИ.Ц = (КИ.Ц .tИ.Ц)/60=4181
·2,87/60=200ч, (6.16).
где КИ.Ц – суммарное число смен инструментов между линиями центрального магазина, шт.; tИ.Ц – среднее время одной смены. Исходя из вышесказанного о распределении поступающего инструмента между линиями накопителя,
КИ.Ц = КВ-В . (2/3)=5760
·(2/3)=4181шт. (6.17)
Среднее время выполнения одной операции смены инструмента в линиях центрального магазина складывается из отработки четырех кадров;
tИ.Ц = 4tК + 3tПОД + tПОВ + 2(tВ.И + tП.И), (6.18)
tИ.Ц = 4
·0,025 + 3(30/60) +0,02 + 2(0,12+0,12)=2,87мин
Рассчитав суммарное время, необходимое на ввод и вывод инструмента и на обмен между линиями центрального магазина инструментов, можно определить требуемое число роботов-автооператоров для выполнения этой работы. Для этого рассчитываем коэффициент загрузки робота-автооператора по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (6.19)
Если КЗАГР ( 1, то необходимо иметь два робота-автооператора для выполнения этой работы. Один робот-автооператор работает только с кассетами и с гнездом, в котором установлен кодовый датчик, другой – с линиями центрального магазина. При этом каждый из них берет и ставит инструмент в гнезда передаточной зоны одной линии. Если один из роботов-автооператоров выйдет из строя, то другой должен выполнять обе функции.
Центральный магазин инструментов прямолинейного типа расположен над станками вдоль всего комплекса и состоит из двух линий ИЦ1 и ИЦ2 инструментальных гнезд (рис. 6.2). Две кассеты К1 и К2, вместимостью по шесть гнезд каждая, подают инструмент в центральный магазин инструментов и удаляют из него ненужный инструмент.
7. Определение состава оборудования для транспортирования стружки
При выборе способов удаления и переработки стружки определяют ее количество как разность массы заготовок и деталей. При укрупненных расчетах массу стружки можно принимать равной 10..15 % массы готовых деталей. Техническое решение по организации сбора и транспортирования стружки зависит от годового количества стружки, образованного на 1 м2 цеха (корпуса). Критерием оценки выбранного варианта являются минимальные приведенные затраты на годовой выпуск. При количестве стружки до 0,3 т в год, приходящейся на 1 м2 площади цеха, целесообразно собирать стружку в специальные емкости и доставлять к месту сбора или переработки напольным транспортом. В ГПС для этой цели используют транспортные роботы. Указанный способ транспортирования всегда применяют, когда на участке обрабатывают заготовки из разнородных материалов.
При количестве стружки 0,3..0,65 т в год на 1 м2 площади цеха предусматривают линейные конвейеры вдоль станочных линий со специальной тарой в конце конвейера в углублении на подъемнике. Заполненная стружкой тара вывозится на накопительную площадку или участок переработки.
Если на 1 м2 площади цеха приходится 0,65..1,2 т стружки в год при общем количестве не менее 3000 т в год, рекомендуется создавать систему линейных и магистральных конвейеров, которые транспортируют стружку на накопительную площадку или бункерную эстакаду, расположенную за пределами цеха для погрузки в автосамосвалы.
Для крупных цехов при количестве стружки более 1,2 т в год на 1 м3 площади цеха и при общем количестве более 5000 т в год экономически целесообразно создавать комплексно-автоматизированную систему линейных и магистральных конвейеров с выдачей стружки в отделение переработки.
Если стружка собирается в специальные емкости и доставляется к месту сбора или переработки транспортным средством, то необходимо определить количество транспортных средств. Это количество определяется исходя из машиноемкости ТМЕ транспортных операций, которую определяют по следующей формуле:
13 EMBED Equation.3 1415ч, (7.1)
где QС ( грузопоток стружки за месяц, т; ТЦ ( средняя длительность одного рейса или одного цикла работы транспортного средства, мин; qС ( средняя транспортная партия (количество стружки, перевозимое за один рейс), т.
В табл. 7.1 приведены конвейеры для уборки стружки.
Таблица 7.1
Конвейер для стружки
Материал стружки
Линейные конвейеры
Магистральные конвейеры


Вид
Ширина, мм
Вид
Ширина, мм

Сталь
Пластинчатые, винтовые, с бегущим магнитным полем
400..500
Пластинчатые
800

Величина ТЦ определяется с учетом выполнения следующих транспортных операций: движения транспорта к месту погрузки; погрузки; движения с грузом; разгрузки; непредвиденных затрат, время которых принимают равным 0,15 времени движения с грузом. Время движения определяют исходя из средней длины транспортного пути и скорости перемещения.
Количество транспортных средств определяют по формуле
13 EMBED Equation.3 1415, (7.2)
где КЗ = 0,7..0,8 ( коэффициент загрузки транспортного средства; КСПР = 1,2..1,6 ( коэффициент спроса, учитывающий неравномерность поступления требований на обслуживание в единицу времени; ФТРС ( фонд работы транспортного средства, ч.
Грузопоток стружки за месяц определяем по зависимости:
13 EMBED Equation.3 1415= 0,15
·50
·1400=10,5т, (7.3)
где mдет – масса детали, т; Кдет – количество деталей, обрабатываемых на комплексе за месяц.
13 EMBED Equation.3 141510,5т.
Определим количество стружки в год, приходящейся на 1 м2 цеха. Для этого сначала определим грузопоток стружки за год работы цеха. Так как грузопоток стружки за месяц составляет 10,5 т., то за год – QСгод=126 т. Определим площадь цеха. Sцеха=1199,25 м2. Количество стружки в год, приходящейся на 1 м2 цеха, определим по зависимости:
13 EMBED Equation.3 1415т/м2·год.
При количестве стружки 0,10 т в год на 1 м2 площади цеха предусматривают собирать стружку в специальные емкости и доставлять к месту сбора или переработки напольным транспортом. В ГПС для этой цели используют транспортные роботы. Указанный способ транспортирования всегда применяют, когда на участке обрабатывают заготовки из разнородных материалов.
Определим ТЦ ( среднюю длительность одного рейса. Средняя длина транспортного пути приблизительно равна двум длинам цеха и составляет lCP=119 м. Скорость перемещения V=60 м/мин. Время погрузки и разгрузки составляет tП-Р=1,5 мин. Зная эти величины, определяем длительность одного рейса по зависимости:
13 EMBED Equation.3 1415 ч (7.4)
13 EMBED Equation.3 1415196 мин.
Осуществляем подбор оборудования для транспортирования стружки.
Подбираем тару, с учетом грузопотока стружки за день, который составляет 0,563 т/день. Подбираем тару модели 4НПД-866-2,0. Габариты и технические характеристики приведены в табл. 7.3.
Таблица 7.3
Тара для стружки
Модель
4НПД-866-2,0

Габариты:
наружные LЧBЧH, мм;
внутренние L1ЧB1ЧH1, мм;

600Ч800Ч600
555Ч755Ч545

Грузоподъемность, т.
1,0

Масса тары, кг.
60

Грузопоток стружки за день составляет 0,268 т., поэтому qП ( среднюю транспортную партию принимаем равной половине этому значению, qП =134 т.
Определение ТМЕ транспортных операций машиноемкости (7.1):
13 EMBED Equation.3 14152,034ч.
Следовательно, количество транспортных средств равно:
13 EMBED Equation.3 14150,000259
На комплексе будет одно транспортное средство, коэффициент работы которого равен 3,1 %.
Для сбора пыли возле карусельно-шлифовального станка модели 3Н764Ф1 будем применять передвижной пылестружкоотсасывающий агрегат ВЦНИИОТ 900, который представлен на рис. 7.1. Агрегат состоит из корпуса, в котором вмонтированы: укороченный циклон 5, кассетный фильтр 4, вентилятор 3, электродвигатель 2, бункер для сбора стружки 7, механизм встряхивания фильтра 8, глушитель 1. Агрегат посредством гибкого металлорукава 6 подсоединяется к соответствующему пылестружкоприемнику в зоне резания.
13 EMBED MSPhotoEd.3 1415
Рис. 7.1. Передвижной пылестружкоотсасывающий агрегат ВЦНИИОТ 900
Технические характеристики агрегата приведены в таблице 7.4.
Таблица 7.4
Производительность
900 13 EMBED Equation.3 1415

Полное разряжение,
создаваемое вентилятором
34013 EMBED Equation.3 1415

Мощность
1,7 кВт

Частота вращения
2850 13 EMBED Equation.3 1415

Фильтрующая поверхность ткани
2,2 м2

Воздушная нагрузка
на ткань
410 13 EMBED Equation.3 1415

Габариты
80013 EMBED Equation.3 141571613 EMBED Equation.3 14151665


8. Описание работы спроектированного автоматизированного участка механической обработки.
Автоматизированный станочный комплекс «HANVA»
Автоматизированные комплекс «HANVA» скомпонован на базе однотипных многооперационных станков с ЧПУ, который отличаются широкими технологическими возможностями, обеспечивающими производительную обработку корпусных деталей при широком разнообразии их форм, размеров и технологических параметров. Станки позволяют выполнить стыковку с транспортными накопительными системами обрабатываемых деталей и инструментов.
Автоматизированный комплекс «HANVA»предназначен для обработки корпусных деталей широкой номенклатуры с габаритными размерами 300x400x350 мм.
Корпусные детали изготовляют в основном литьем и штамповкой из алюминиевых сплавов. Корпусные детали, изготовляемые из поковок, обрабатываются по наружным поверхностям. В литых корпусных деталях обрабатываются наружные поверхности, которыми они стыкуются с другими деталями и узлами.
Стыковочные поверхности в большинстве корпусных деталей имеют хороший доступ для обработки режущим инструментом и располагаются под углами 90°. В некоторых деталях стыковочные поверхности ограничены уступами криволинейной (цилиндрической) или прямолинейной формы, которые также подлежат обработке. Отклонения от параллельности и перпендикулярности поверхностей допускаются в пределах ±(0,02. ..0.05) мм на длине 100 мм Параметр шероховатости для стыковочных поверхностей Ra = 1,25...2,5 мкм. Отклонение от плоскостности допускается 0,05...0,1 мм на длине детали. Некоторые стыковочные поверхности после обработки на станке комплекса дополнительно подвергаются обработке шабрением или притиркой. Эти операции выполняют вне станков комплекса. В деталях имеется большое число соединительных каналов - отверстий, отверстий сложной формы с канавками прямоугольного или фасонного профиля и крепежных отверстий с резьбой. Большинство корпусных деталей имеют ступенчатые сквозные и глухие отверстия (диаметры основных отверстий выполняют по JT7).
Предельные отклонения размера между осями двух отверстий не превышают, как правило, ±0,05 мм. Однако в некоторых корпусных деталях имеются отверстия, которыми они стыкуются при сборке с другими деталями с предельным отклонением размера между осями двух отверстий ±0,02 мм. Диаметры отверстий находятся в пределах 15...80 мм и более. Допуск на биение ступенчатых отверстий и на средний диаметр резьбы относительно основного отверстия задается в пределах 0,05 мм. Такие высокие требования к отклонению взаимного расположения поверхностей могут быть выполнены только с одной установки детали на одном станке. Высокие требования к шероховатости ступенчатых отверстий, а также недопустимость острых кромок и заусенцев обеспечиваются окончательной обработкой поверхностей специальным профилированным инструментом или на специализированных многооперационных станках с МПУ с помощью плансуппортного устройства, управляемого по программе. Диаметр соединительных отверстий в корпусных деталях - 4... 12 мм, причем длина отверстий составляет 40...50 диаметров. Отклонение от прямолинейности оси отверстия в пространстве допускается в пределах 0,4 мм на длине 100 мм, а Rа < 2,5 мкм. Размеры крепежных резьбовых отверстий находятся в пределах МЗ-М12. Их выполняют сквозными или глухими по JT7. Большинство ступенчатых отверстий имеют резьбы М56, М58. К резьбовым отверстиям предъявляют повышенные требования к отклонению от соосности и перпендикулярности среднего диаметра резьбы к оси основного отверстия.
Автоматизированная система управления комплексом «HANVA». Автоматизированный комплекс «HANVA» имеет двухуровневую иерархическую структуру управления, включающую в себя: нулевой уровень локальных устройств ЧПУ станками, штабелерами, роботами-автооператорами и пультами операторов; первый уровень управления транспортно-накопительными системами и станками комплексами от УВК. (ЭВМ М 6000) через устройства связи (УСО) с объектом (с устройствами ЧПУ нулевого уровня). В качестве устройств ЧПУ станками, штабелерами и роботами-автооператорами применяют модификации серийных устройств Н55-2Л. Устройства ЧПУ Н55-2Л для управления станками приняты в восьмикоординатном исполнении; а для управления штабелерами и автооператорами - в трехкоординатном. Обратная связь между оборудованием комплекса, нулевым и первым уровнями АСУ осуществляется через специальные кодовые устройства, конечные выключатели и операторские пульты управления. Первый уровень АСУ включает в себя специализированное устройство покадрового распределения сменного комплекта программ обработки деталей, хранящихся на магнитных дисках.
Первый уровень АСУ обеспечивает: 1) управление загрузкой обрабатываемых деталей автоматизированной транспортно накопительной системой деталей (АТС-1), транспортно-накопительной системой инструментального обеспечения (СИО-1) подготовкой и загрузкой в СИО-1 комплектов инструментов, разгрузкой обработанных деталей и вводом инструмента на переточку и переналадку, отображением занятости ячеек накопителей спутников и инструментов, магазинов инструментов станков и позиций ожидании спутников; 2) ввод коррекции на размер инструментов, учет суммарного времени наработки и контроля целости инструмента, а также плановый пуск и останов комплекса; 3) управление обработкой деталей по сменному заданию, а также обработкой внеплановых деталей. Система управления анализирует состояние управляющей модели комплекса и в зависимости от сложившейся ситуации принимает решения, которые через УСО передаются на соответствующие устройства комплекса для реализации. Система управления состоит из головной программы и трех основных подсистем, которые соответственно управляют станками, транспортно-накопительной системой обрабатываемых деталей и транспортно-накопительной системой инструментального обеспечения. Головная управляющая программа распределяет машинное время между подсистемами управления, руководит вводом и выводом информации, осуществляет сборку системы, а также реализует работу системы управления в четырех режимах; запуска, рабочем, наладочном и в режиме планового останова.
В режиме запуска система управления проверяет готовность всего оборудования и устройств комплекса к совместной работе с системой управления и выводит в исходное положение станки, штабелеры и роботы-автооператоры. К моменту запуска комплекса приемно-передающие агрегаты также должны находиться в исходном положении, при этом позиции ожидания агрегатов должны находиться в верхнем крайнем положении, а позиции ожидания - в нижнем крайнем положении. В случае неисправности отдельных устройств и станков комплекса или неготовности их для совместной работы с системой управления сменный мастер комплекса сообщает об этом оператору ЭВМ. При необходимости система /правления позволяет осуществлять плановый запуск комплекса без отдельных устройств и станков, при этом комплекс может работать без АТС-1 или СИО-1, в работе может быть только один станок; только АТС-1 или СИО-1. В случае отказа в работе АТС-1 или СИО-1 их функции может выполнять оператор-станочник, управляя отдельными агрегатами в ручном режиме. Станки комплекса в случае необходимости могут работать в автономном режиме от устройств ЧПУ. Система управления в рабочем режиме обеспечивает автоматическую работу комплекса. Она постоянно анализирует состояние всех систем, устройств и станков комплекса, и в случае возникновения каких-либо неисправностей или сбоев оператор ЭВМ по местной локальной сети сообщает об этом оператору или сменному мастеру комплекса для принятия соответствующих мер. Наладочный режим работы системы управления используется в случае возникновения неисправностей в устройствах и станках комплекса. В наладочном режиме система управления останавливает работу всех подсистем управления, после чего оператору ЭВМ разрешается вводить в систему управления наладочные команды, с помощью которых восстанавливается работоспособность системы управления.
Предусмотрен как полный, так и частичный перевод системы управления в наладочный режим. Имеется возможность перевода в наладочный режим отдельно АТС-1, СИО-1 или станков. В этом случае наладочные команды можно вводить только для той подсистемы, которая находится в наладочном режиме.
Режим планового останова осуществляет останов комплекса по окончании смены. Останов станков может производиться по заданному кадру программы обработки или по окончании обработки детали. При плановом останове комплекса АТС-1 и СИО-1 прекращает работу после останова станков. Система управления автоматически записывает состояние модели системы на данный момент на магнитные диски и прекращает работу. При останове комплекса система управления распечатывает протокол работы комплекса за смену. В протоколе указываются время работы системы управления, станков, систем АТС-1 и СИО-1, а также результаты выполнения
сменного задания (плана). Задание на работу системы управление комплексом вводится оператором ЭВМ с устройства печати, расположенного на рабочем месте оператора в зале ЭВМ. Для контроля состояния системы управления и работой отдельных подсистем на рабочем месте оператора ЭВМ установлен дисплеи Sync Master 720N. На экране дисплея индицируется режим работы всей сиcтемы управления и отдельных подсистем, информация о работе станков, АТС-1, СИО-1 и выполнение сменного задания. На экран дисплеи выводятся номера деталей, введенных в комплекс для обработки сменное задание и фактическое его выполнение. Ввод в ЭВМ информации о коррекциях на инструмент, годности деталей, обработанных на станках комплекса, и распечатка информации, необходимой для работы комплекса, выполняется оператором-контролером компьютера, установленного на позиции контроля. Координируя работу станков, АТС-1 и СИО-1, система управления обеспечивает полную загрузку станков и непрерывную работу комплекса в течение всего рабочего времени.
Система управления позволяет без дополнительных затрат времени осуществлять автоматическую переналадку станков на обработку различных деталей, исходная информация о которых находится в системе управления. Детали могут обрабатываться на станках комплекса за один или несколько установов.
Число установов определяется технологическим процессом обработки деталей. Каждый установ в системе управления имеет свои номер, и в случае технологической необходимости заготовки данного установа, могут обрабатываться последовательно на двух станках. Станки ИР320ПМФ4 и 3Н7754Ф1, входящие в состав комплекса, отличаются своими техническими характеристиками, программы обработки деталей на станках не взаимозаменяемы. Поэтому, если необходима одновременная обработка конкретного установа заготовок на двух станках, в систему управления вводятся две программы обработки заготовок.
Основанием для работы системы управления и всего комплекса служит сменное задание, которое вводится оператором ЭВМ в систему в начале смены. Сменное задание состоит из номера установа (заготовки) и числа установов, которое необходимо выполнить за смену Последовательность пуска в обработку установов (заготовок) обеспечивает система управления с равномерной загрузкой станков комплекса. В процессе работы системы управления возможна корректировка сменного задания, а также присвоение какому либо из установов признака «аварийная деталь». Детали с признаком «аварийная» система управления обеспечивает обработку вне очереди. Обработка и транспортирование деталей в комплексе выполняются на спутниках. Каждый спутник имеет номер, соответствующий номеру, присвоенному конкретному установу (детали). Система управления транспортно-копительной системы инструментов обеспечивает хранение и доставку в магазины станков необходимых инструментальных наладок. Каждой инструментальной наладке присвоен свой собственный номер.
В систему управления комплексом вводится два вида информации: условно-постоянная и текущая. Условно-постоянная информация вводится при неработающей системе. Она закрепляет номенклатуру обрабатываемых деталей на станках комплекса и технологию их обработки. Условно-постоянная информация включает в себя программы обработки деталей (установов). Программы обработки деталей (установов) записываются и постоянно находятся на винчестере. Программы обработки записываются на винчестер специальной программой с исходного диска, который пригоден для непосредственной работы от устройства ЧПУ Н55-2Л станка. Программа обработки детали, хранящаяся на винчестере, может при необходимости редактироваться, полностью стираться и заменяться новой.
Текущая информация вводится в систему управления во время работы комплекса и предназначена для корректировки процесса обработки деталей и изменения условий работы системы. Информация о времени обработки деталей (установов) на станках комплекса содержит время обработки на каждом станке, возможность передачи обработки с одного станка на другой, время обработки на другом станке. Информация о коррекциях инструмента вводится и хранится в системе управления. Возможен ввод трех видов коррекции инструмента: радиуса фрезы, длины инструмента и величины перемещения плансуппорта. Информация о смещении нуля спутника вводится в систему управления, если при обработке заготовки (установа) выявилась необходимость сместить нулевую точку спутника относительно нуля станка. Коррекции при работающей системе управления вводятся оператором-контролером с компьютера.
Система управления обеспечивает планово-предупредительный вывод деталей на контроль, контроль выработки лимита стойкости инструмента и работы нового инструмента. В системе управления предусмотрена возможность восстановления системы после сбойных ситуаций, возникающих в ЭВМ, и при рассогласованиях модели управления с состоянием станков, АТС-1 и СИО-1 комплекса.
Производственно-технологический процесс, выполняемый на автоматизированном комплексе «HANVA».
Перед пуском комплекса в автоматическом режиме обслуживающий персонал проверяет в наладочном режиме управляющий вычислительный комплекс (УВК), все устройства и агрегаты систем АТС-1 и СИО-1 и станки для работы в данную смену. О готовности комплекса к работе в автоматическом режиме докладывают сменному мистеру. Сменный мастер выдает оператору ЭВМ следующую документацию: сменное задание на обработку деталей и ведомость готовности оборудования для работы, составленную по состоянию на начало смены. Согласно сменному заданию на автоматизированный комплекс подаются заготовки и необходимые инструментальные наладки.
Оператор ЭВМ проверяет включение и связь с ЭВМ станков штабелеров, роботов-автооператоров, агрегатов подвижных кассет и приемно-передающих агрегатов спутников у станков позиций загрузки, разгрузки и контроля. Проверяется выход в нулевое положение станков, штабелеров и роботов-автооператоров. После проверки всего оборудования автоматизированного комплекса и его готовности к работе с управлением от ЭВМ оператор с устройств печати вводит в ЭВМ сменное задание обработки деталей, которое индицируется на экране дисплея. При необходимости сменное задание может быть изменено в любой момент работы комплекса.
Ввод в транспортно-накопительную систему (АТС-1) свободных спутников и их загрузка в ячейки стеллажа-накопителя осуществляется штабелером по команде от ЭВМ через позицию ожидания приемно-передающего агрегата позиции разгрузки. На позиции ожидания имеется специальное устройство, с помощью которого считывается код спутника с выдачей информации в ЭВМ и вводом ее в память модели управления. Системой управления черен ЭВМ выдается команда штабелеру подойти к соответствующей ячейке стеллажа-накопителя, взять свободный спутник с приспособлением и передать его на позицию ожидания приемо-передающего агрегата позиции загрузки спутников. При выходе штабелера по заданному адресу накопителя штабелер и каретка останавливаются, и дается команда на выполнение стандартного цикла «Взять спутник из ячейки накопителя». Включается привод телескопического стола, смонтированного на каретке, стол вводится в заданную ячейку стеллажа и забирает спутник из ячейки. При возвращении телескопического стола в исходное среднее положение нажимается конечный выключатель, который дает разрешение на дальнейшее перемещение штабелера для передачи спутника на приемно-передающий агрегат позиции загрузки.
По команде от ЭВМ штабелер подходит к приемно-передающему агрегату, позиции загрузки, останавливается у позиции ожидания, после чего будет дана команда на выполнение цикла «Поставить спутник». Совместными перемещениями каретки и телескопического стола спутник устанавливается на ложементы механизма приемки позиции, а каретка и телескопический стол возвращаются в исходное среднее положение. При установке спутника на позицию нажимается конечный выключатель, который выдает сигнал в ЭВМ о нахождении спутника на позиции. По команде от ЭВМ на пульте управления зажигается сигнальная лампа, разрешающая вызов спутника на приемное поворотное устройство для установки и закрепления заготовки на спутнике. При этом поворотное устройство должно находиться в исходном положении, которое контролируется конечным выключателем.
Оператор нажимает кнопку «К себе», расположенную на пульте управления, механизм приемки позиции опускается и устанавливает спутник на роликовый конвейер агрегата, который доставляет его на позицию, где спутник останавливается с помощью упора механизма останова. При подходе к упору спутник нажимает на конечный выключатель, который дает команду на работу манипулятора, т. е. на отработку манипулятором в автоматическом режиме одного из циклов «Поставить спутник на стол оператора» и на возврат освободившегося от спутника механизма приемки позиции из нижнего положения в исходное верхнее положение для приемки очередного спутника. Манипулятор с помощью гидроцилиндра перемещается в верхнее крайнее положение. При этом спутник снимается с роликового конвейера и с помощью гидравлических прихватов зажимается на платформе телескопического стола, манипулятор поворачивается в горизонтальной плоскости на 90° и выдвижением телескопического стола спутник вводится на поворотное устройство стола оператора.
После этого прихваты, удерживающие спутник на платформе телескопического стола, отводятся, и телескопический стол возвращается в исходное крайнее положение до получения команды на выполнение цикла «Взять спутник», а спутник остается на ложементах поворотного устройства стола оператора. В этот момент по команде от ЭВМ на световом табло пульта управления индицируется номер заготовки, которую необходимо установить на спутник, и время, требуемое для установки и закрепления заготовки на спутнике. Одновременно на экране устройства отображения высвечивается чертеж заготовки с отмеченными базами установки и закрепления ее на спутнике. Оператор берет из рядом стоящей тары нужную заготовку и устанавливает на базу в приспособление, закрепленное на спутнике. В тех случаях, когда время, заданное оператору на установку и закрепление детали, истекло, а спутник с позиции загрузки не отправлен, на компьютере у оператора ЭВМ набирается директива о простое системы или станка за счет оператора загрузки деталей.
После тщательной проверки правильности установки заготовки на базы согласно выведенному на экран чертежу оператор закрепляет ее в приспособлении. Нажатием на кнопку «От себя» оператор дает команду на выполнение манипулятором в автоматическом режиме цикла «Взять спутник» со стола оператора. Телескопический стол входит в поворотное устройство, спутник с помощью гидравлических захватных устройств зажимается на платформе стола, и телескопический стол выводит спутник с заготовкой из поворотного устройства. При выходе телескопического стола в заднее крайнее положение дается команда на поворот манипулятора в горизонтальной плоскости на 90 град, т. е. манипулятор устанавливается вдоль роликового конвейера, гидравлические захватные устройства освобождают спутник и манипулятор, опускаясь, устанавливает спутник на роликовый конвейер, который доставляет его на позицию механизма приемки. В позиции приемки спутник нажимает на конечный выключатель, который дает команду механизму приемки на подъем спутника. При выходе механизма приемки со спутником в верхнее крайнее положение срабатывает конечный выключатель, который выдает информацию в ЭВМ о наличии спутника на позиции приемки агрегата позиции загрузки.
Система управления сопоставляет ситуацию, возникшую на комплексе, с моделью управления и дает команду штабелеру взять спутник с позиции агрегата позиции загрузки и установить его в передающее окно, расположенное в накопителе, при условии, если оно свободно. Если передающее окно занято, спутник с заготовкой буде установлен штабелером в свободную ячейку накопителя. Штабелер устанавливает спутник с заготовкой в передающее окно, в том случае если она будет обрабатываться на станке ИР500ПМФ4, а если заготовка будет обрабатываться на станке 3Н754Ф1, то по команде от ЭВМ штабелер установит спутник с заготовкой в передающее окно, расположенное против приемной позиции приемно-передающего агрегата.
По команде от ЭВМ штабелер подходит к приемной позиции приемно-передающего агрегата позиции загрузки, останавливается, забирает спутник с заготовкой и устанавливает его на ролики наклонных направляющих передающего окна, при этом штабелером выполнялся цикл «Поставить спутник». Спутник с заготовкой перекатывается по наклонным роликовым направляющим на противоположную сторону стеллажа-накопителя в зону обслуживания штабелера.
В конце направляющих спутник останавливается с помощью упоров, а конечный выключатель, нажатый спутником, выдает информацию в ЭВМ о наличии спутника в передающем окне.
По команде от ЭВМ штабелер подходит к передающему окну, забирает спутник с заготовкой и устанавливает его на ложементы механизма приемки позиции приемно-передающего агрегата станка ИР500ПМФ4При установке спутника на ложементы позиции спутником нажимается конечный выключатель, который выдает сигнал в ЭВМ о наличии спутника на позиции.
На позиции код спутника считывается специальным устройством, информация от которого поступает в ЭВМ. Система управления инструментального обеспечения, получив информацию от устройства, анализирует наличие инструмента в цепном магазине СИО-1, необходимого для обработки поступившей заготовки в технологической последовательности. Если нужного инструмента в магазине нет, то его отыскивают в центральном накопителе инструментов. Инструмент, найденный в СИО-1, с помощью робота-автооператора доставляется и устанавливается в перегрузочное гнездо инструмента станка 3Н754Ф1.
Если инструмент найден в накопителе, то по команде от ЭВМ он с помощью робота-автооператора доставляется и устанавливается в свободное гнездо накопителя инструментов, а оттуда роботом-автооператором доставляется и устанавливается в перегрузочное гнездо станка. В том случае, если нужного инструмента не оказалось ни в одном из накопителей, системой управления выдается заявка на ввод его в СИО-1. Инструмент вводится в СИО-1 с помощью подвижных кассет, которые загружаются оператором. На табло пульта управления индицируется номер инструмента и номер гнезда кассеты, в которое должен быть установлен требуемый инструмент.
Оператор устанавливает подготовленный согласно технологической карте наладки инструмент в заданное гнездо кассеты и нажимает кнопку «Подтверждение», расположенную на наладочном пульте управления кассетами.
ЭВМ анализирует введенную информацию правильности установки инструмента в заданное гнездо кассеты, и если оператор выполнил загрузку верно, то сигнальная лампа на пульте управления гаснет. Если инструмент был ошибочно установлен в другое гнездо кассеты, то информация на пульте управления сохраняется до тех пор, пока инструмент не будет установлен в нужное гнездо кассеты. При отсутствии требуемого инструмента на рабочем месте оператора система управления СИО-1 организует запрос на следующий инструмент, необходимый для обработки поступившей заготовки согласно технологическому процессу. Отсутствующий ранее инструмент может быть введен в СИО-1 комплекса в любой момент. Загруженная необходимым инструментом кассета автоматически поднимается к центральному накопителю инструментов и фиксируется в заданном положении, после чего выдается заявка в ЭВМ на ее разгрузку. По команде от ЭВМ робот-автооператор вынимает доставленный инструмент из кассеты и устанавливает в контрольное гнездо накопителя, в которое вмонтировано устройство считывания кодов. Считанный устройством код инструмента сравнивается с моделью управления и при совпадении кода инструмента с его номером в модели дается команда роботу-автооператору доставить и установить инструмент в свободное гнездо одного из накопителей инструментов.
При несовпадении кода инструмента с номером его в модели выдается сообщение о рассогласовании показаний устройства и считывания кодов модели, и система управления дает команду на удаление инструмента из СИО-1, ошибочно установленного в кассету оператором, а на пульте управления кассет вновь индицируется номер требуемого инструмента. По команде от ЭВМ инструмент, доставленный кассетой и установленный роботом-автооператором в накопитель, забирается роботом-автооператором и устанавливается в перегрузочное гнездо станка ИР500ПМФ4.
В перегрузочном гнезде станка, оснащенном устройством считывания кодов, повторно проверяется номер инструмента, доставленного для обработки поступившей заготовки. Если номер инструмента подтверждается, то по команде от ЭВМ перегрузочное гнездо станка с установленным в него инструментом из вертикального положения устанавливается в горизонтальное. Далее с помощью манипулятора инструмент из перегрузочного гнезда передается в свободное гнездо магазина инструментов станка. При отсутствии свободного гнезда в магазине станка манипулятор вынимает из гнезда магазина ранее отработанный инструмент, а на его место устанавливает доставленный инструмент. Отработанный инструмент удаляется из станка через перегрузочное гнездо в обратном порядке.
Итак, в соответствии с введенным оператором ЭВМ сменным заданием и действием систем управления АТС-1 и СИО-1 спутник с заготовкой подан на позицию ожидания приемно-передающего агрегата, а инструмент, необходимый для обработки данной заготовки, доставлен в магазин инструментов станка. При условии, что приемная позиция спутника на станке свободна, поступает команда от ЭВМ на загрузку спутника с заготовкой на станок. Механизм приемки позиции ожидания опускается и устанавливает спутник на роликовый конвейер агрегата, который доставляет его на позицию, после чего дается команда отработать манипулятором в автоматическом режиме один из стандартных циклов, «Установить спутник в приспособление станка» и возвратить освободившийся от спутника механизм приемки позиции из нижнего положения в исходное верхнее положение. Как только позиция выйдет в исходное положение, она готова для приемки очередного спутника. После выхода станка в исходное положение подается команда на открывание дверцы камеры станка. Дверца камеры открывается и закрывается автоматически с помощью гидродвигателя.
При выходе дверцы камеры в верхнее крайнее положение нажимается конечный выключатель, который дает команду манипулятору на продолжение автоматического цикла ввода спутника в приспособление станка и на отвод кулачков зажима спутника в приспособлении. Телескопический стол манипулятора вводит спутник с заготовкой направляющими типа «ласточкина хвоста» в направляющие приспособления, доводит спутник до жесткого упора, после чего дается команда на зажим спутника в приспособлении.
Спутник зажимается в приспособлении станка, дается команда на отвод гидравлических захватных устройство спутника на платформе телескопического стола, и стол отводится в исходное заднее положение до получения команды «Взять спутник» со станка после обработки детали. При выходе телескопического стола в исходное заднее положение нажимается конечный выключатель, который дает команду на закрывание дверцы камеры. При закрывании дверцы нажимается конечный выключатель, который дает команду в ЭВМ на начало обработки заготовки, поступившей на станок. В процессе обработки система управления СИО-1 обеспечивает непрерывную загрузку инструментов в магазин станка согласно технологическому процессу.
Система управления СИО-1 совместно с системой управления АТС-1 позволяет свести к минимуму подготовительно заключительное время. В то время, когда идет обработка заготовки на станке, происходит выдача инструментов для заготовки, которая доставлена на позицию ожидания приемно-передающего агрегата станка. После обработки заготовки поворотные столы станка по координатам устанавливаются в исходное положение для разгрузки спутника, подается команда от ЭВМ на перемещение станка по координатам X и Z в исходное положение «Разгрузка».
При выходе станка в положение «Разгрузка» дверца камеры открывается, телескопический стол манипулятора входит в приспособление станка, спутник с обработанной деталью зажимается на платформе телескопического стола. После этого кулачки зажима спутника в приспособлении отводятся и манипулятор, повторив цикл в обратном порядке, устанавливает спутник с обработанной деталью на роликовый конвейер агрегата. Если позиции ожидания свободны, спутник с обработанной деталью подается на позицию камеру. Время нахождения спутника с деталью в камере контролируется реле времени. По истечении установленного времени шторки камеры открываются, механизм останова отводит упор, и спутник поступает на приемную позицию агрегата при условии, если позиция свободна. Если позиция занята, упор на позиции не отводится. В позиции спутник нажимает на конечный выключатель, который дает команду механизму приемки на подъем спутника. При выходе механизма приемки в верхнее крайнее положение срабатывает конечный выключатель, который выдает информацию в ЭВМ о наличии спутника на позиции приемно-передающего агрегата станка. По команде от ЭВМ штабелер подходит к позиции ожидания приемно-передающего агрегата станка, забирает спутник с обработанной деталью с позиции, а механизм приемки позиции возвращается в нижнее исходное положение. В зависимости от дальнейшего маршрута обработки детали, предусмотренного технологическим процессом, штабелер может установить спутник с деталью либо на позицию ожидания приемно-передающего агрегата станка 3Н754Ф1 для продолжения обработки детали, либо на наклонные роликовые направляющие передающего окна стеллажа-накопителя. В рассматриваемом случае продолжение обработки детали на станке ИР500ПМ4 технологическим процессом не предусмотрено. Поэтому штабелер по команде от ЭВМ устанавливает спутник с деталью, обработанной на станке 3Н754Ф1, на наклонные роликовые направляющие передающего окна, по которым спутник перекатывается на противоположную сторону стеллажа-накопителя в зону обслуживания штабелера. В конце направляющих спутник останавливается с помощью упоров, а конечный выключатель, нажатый спутником, выдает информацию в ЭВМ о наличии спутника в передающем окне.
По команде от ЭВМ штабелер подходит к передающему окну, забирает спутник с обработанной деталью и в зависимости от требований технологического процесса или оператора-контролера, введенных в систему управления АТС-1, доставляет и устанавливает спутник либо на позицию ожидания приемно-передающего агрегата позиции контроля, либо на приемную позицию агрегата позиции разгрузки. Если требуемая позиция ожидания занята, то по команде от ЭВМ штабелер устанавливает спутник с обработанной деталью в свободную ячейку стеллажа накопителя (в задел).
На позицию контроля может быть вызвана любая деталь для проверки любой операции, выполняемой на станке комплекса, для чего оператор-контролер на компьютере должен набрать соответствующую директиву. По команде от ЭВМ штабелер забирает спутник с обработанной деталью из ячейки стеллажа-накопителя (из задела) и доставляет его на позицию ожидания приемно-передающего агрегата позиции контроля при условии, если она свободна. Передача спутника с позиции ожидания на поворотное устройство стола оператора осуществляется автоматически, так же, как и на позиции загрузки. После установки спутника с деталью на ложементы поворотного устройства стола оператора по команде от ЭВМ на табло пульта управления индицируется номер обработанной детали, а на экране устройства отображения высвечивается чертеж (контрольная карта) обработанной детали, на котором вынесены контролируемые поверхности, их размеры и точность обработки. Одновременно на компьютере печатается список инструментов, участвовавших в обработке данной детали с указанием введенных коррекций. Контролер согласно параметрам, указанным в контрольной карте, проверяет деталь, аттестует ее и информацию о годности детали вводит с распечатки в ЭВМ. При необходимости по результатам проверки детали с распечатки в ЭВМ вводятся коррекции на инструмент. Если деталь по результатам проверки признана негодной, то контролер с распечатки в ЭВМ вводит информацию о запрете на обработку заготовок этого наименования. Обработка этих заготовок может быть продолжена в любое время после того, как контролером будет введена в ЭВМ информация на продолжение обработки заготовок. После ввода в ЭВМ информации о годности детали спутник с обработанной деталью с поворотного устройства стола оператора позиции контроля выводится на позицию ожидания приемно-передающего агрегата. С позиции спутник с деталью забирается штабелером и в зависимости от дальнейшего маршрута, введенного в модель управления, передается либо на позицию ожидания приемно-передающего агрегата позиции разгрузки, как окончательно обработанная деталь по данному установу, либо в передающее окно стеллажа-накопителя на продолжение обработки (на доработку) на станках комплекса.
Деталь, аттестованная контролером как негодная, независимо от того, закончена ее обработка или будет продолжаться, поступает на позицию разгрузки. Штабелер доставляет и устанавливает спутник с обработанной деталью на позицию ожидания приемно-передающего агрегата, и далее в автоматическом режиме спутник вводится на поворотное устройство стола оператора позиции разгрузки. На табло пульта управления индицируется номер обработанной детали и зажигается сигнальная лампа, характеризующая поступившую деталь: «Нормальный маршрут» (деталь годная), «Переустановка» (обработка детали по следующему установу), «Брак исправимый (деталь будет отправлена на доработку) и «Брак неисправимый» (деталь снимается со спутника). На печатающем устройстве выводится сопроводительный документ на бумажной ленте, в котором указывается заводской номер детали, годность и дата изготовления детали, фамилия сменного мастера комплекса.
На позиции разгрузки оператор снимает со спутника обработанную деталь и укладывает ее в тару, а освободившийся спутник отправляется на позицию ожидания приемно-передающего агрегата. На позиции код спутника считывается устройством считывания.
Заключение
Внедрение автоматизированного комплекса «HANVA» в производство позволило снизить трудоемкость механической обработки корпусных деталей в пять раз; сократить число оборудования (станков с ЧПУ) в два раза; увеличить коэффициент сменности использования оборудования с 1,3 смены до 3; увеличить коэффициент загрузки станков с 0,4 до 0,8.
Объединение автономных станков с ЧПУ в автоматизированные гибко перестраиваемые комплексы дает возможность повысить коэффициент загрузки станков до 0,850,9, а коэффициент сменности – до 23, при этом существенно сокращается производственный цикл обработки деталей и появляется возможность выполнять операции в любой последовательности. Количество высвобождаемых робочих мест 6.
Библиографический список

1. Г.И. Костюк, О.О. Баранов, И.Л. Левченко, М.С. Романов «Гибкие автоматизированные участки механической обработки » - Учеб. Пособие.- Харьков; Нац. Аэрокосм. ун-т. «Харьк. авиац. ин-т.», 2005. – 162 с.
2. “Промышленные роботы в машиностроении”, альбом схем и чертежей, издательство ”Машиностроение”, 1987 г.
3. Гавриш А.П., Воронец Б.М. «Роботизированные механообрабатывающие комплексы машиностроительного производства», Киев, «Техніка», 1984г.














13PAGE 142215




Root EntryMonotype:Arial Regular:VeАвтоматизированный склад
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Автоматизированный склад

Приложенные файлы

  • doc 414824
    Размер файла: 8 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий