Реферат
Класифікація, особливості, сфери застосування гнучких виробничих систем (ГПС)
У ГОСТ 26228-90 наведено класифікацію ДПС за такими ознаками: комплектності виготовлення виробів; методам обробки, формоутворення, збирання і контролю; різновиди виготовлених виробів; рівнем автоматизації.
За комплектності виготовлення виробів ДПС поділяються на операційні, предметні і вузлові. Відповідно до нормативної документації ЕНІМС, предметні і вузлові ДПС (ГАУ) формуються з операційних. Предметні ГАУ представляють собою системи машин, міццю яких повністю (комплексно) виготовляється певна група виробів (наприклад, вали, втулки) або не менше двох груп виробів типу тіл обертання і планки). Вузлові ГАУ представляють собою системи машин, які виробляють комплекти деталей і вузли певних типорозмірів. Комплекти деталей доповнюються зі складу відсутніми покупними деталями, а потім ритмічно надходять на автоматизований складальний ділянку, де виконуються операції зборки і при необхідності упаковки.
За технологічною ознакою ДПС механічної обробки можуть бути поділені на дві групи. ДПС першої групи призначені для випуску з високою продуктивністю великих серій деталей вузького спектру, характеризуються високим ступенем конструктивного і технологічного подоби. Тут потік деталей переміщається із заданим ритмом по послідовно розташованим у відповідності з технологічним маршрутом верстатів, пов'язаним внутрішніми межстаночнимі транспортними засобами.
На відміну від звичайної автоматичної лінії ГАЛ можна переналагоджувати на виготовлення різних деталей. Переналагодження зводиться до зміни інструментів, шпиндельних головок, керуючих програм і транспортних пристосувань. Технологічний маршрут знову запускається в обробку заготовки повинен мати узгоджені значення часу циклів обробки на кожному верстаті, а також близьке до базового число операцій. Ефективність подібних ГАЛ пояснюється тим, що одна ГАЛ замінює ряд традиційних автоматичних ліній, при цьому економиться виробнича площа, зменшується парк технологічного обладнання, зростає коефіцієнт використання обладнання.
ДПС другої групи призначені для виготовлення деталей широкої номенклатури, що характеризуються технологічним різноманітністю. Ці ДПС відрізняються іншої організаційної та функціональною структурою. До них відносяться комплекси механічної обробки різного масштабу та різного ступеня складності, а саме ГПМ, ГАУ, ГАЦ. Ця група ДПС характеризується рухом заготовок за довільним маршрутом з можливим його перериванням та без обов'язкового вирівнювання часу перебування заготовки на різних операціях технологічного маршруту і числа операцій технологічного маршруту для деталей різних найменувань. Допускається одночасне виробництво деталей різних найменувань. ДПС працює за принципом: склад - ГПМ - склад.
ДПС обох груп принципово різняться і застосуванням у промисловості: перша застосовується у великосерійному виробництві, друга - в середньо-і дрібносерійному.
За методами обробки, формоутворення, збирання, контролю розрізняють механообробні, зварювальні, термічні, ливарні, складальні і інші ГВС.
За різновиди виробів, що виготовляються згідно класифікатор) ЕСКД (класи деталей 71-76, класи складальних одиниць 28, 29, 30 і т.д.) розрізняють ДПС для виготовлення деталей типу тіл обертання, корпусних деталей і ін
Залежно від рівня автоматизації ДПС можуть бути: 1-го рівня автоматизації, при якому здійснюється автоматизована (за участю людини) переналагодження ДПС при переході на виготовлення на ній нового з освоєних вже виробів; 2-го рівня автоматизації, при якому здійснюється автоматична (без участі людини) переналагодження ДПС при переході на виготовлення нового з освоєних вже виробів; 3-го рівня автоматизації, при якому здійснюється автоматизована переналагодження ДПС при переході на виготовлення нового, не освоєного раніше вироби.
На рис. 1 показані стадії розвитку ДПС, призначених для виготовлення деталей на супутниках, в залежності від рівня автоматизації їх переналагодження. Для ГПМ, показаного на рис. 1, а (або ділянок з окремих ГПМ), характерна автоматизована (1-й рівень автоматизації) переналагодження при виготовленні не більше двох-трьох деталей, обмежена місткістю накопичувача супутників на верстаті, інструментального магазину верстата і оперативної пам'яті пристрою ЧПУ ГПМ. При цьому необхідно часте використання ручної переналагодження, характерне для автономно експлуатованих верстатів з ЧПК. Тому ефект, що досягається від ГПМ, полягає головним чином у можливості розширення багатоверстатного обслуговування. Як і при виробництві на верстатах з ЧПК, при виробництві на ГПМ дуже впливає кваліфікація верстатника-оператора і наладчика верстата на фактичний коефіцієнт завантаження, а значить, на продуктивність верстата; існує тенденція до збільшення розміру партії виготовлених виробів.
Автоматична переналагодження при виготовленні нової продукції (2-й рівень автоматизації) характерна для ГПЯ і ГАУ (див. Рис. 1, б-д). Вона реалізується за відпрацьованими керуючими програмами обробки, технології, оснащення та інструменту.
У малономенклатурном виробництві простих виробів широко використовують ГПЯ і ГАУ, що складаються з ряду ГПМ та автоматизованої транспортно-складської системи АТСС, які об'єднані єдиної керуючої ЕОМ (рис. 1, б). У таких ДПС або інструментальні магазини повинні мати місткість, достатню для виготовлення деталей необхідної номенклатури, або інструмент повинен поставлятися засобами АТСС і перевантажуватися у інструментальні магазини засобами ГПМ. При цьому досягається досить проста конструкція ДПС, проте знижується коефіцієнт використання обладнання.
Рис. 1 - Стадії розвитку ДПС у залежності від рівня
При багатономенклатурному виробництві складних виробів, для виготовлення яких потрібна значна кількість інструментів, ГПС. як правило, включає автоматизовану систему інструментального забезпечення АСИО (див. рис. 1, в), що постачає інструментальні магазини верстатів необхідним інструментом з накопичувача (складу) при зміні виготовленої деталі й виробляє заміну зношеного або поламаного інструменту.
Велика номенклатура виготовлених деталей і висока віддача обладнання, включеного у ДПС, як правило, вимагають оснащення її автоматизованим складом (АС) заготовок і деталей, а також інструменту і оснащення, необхідних для безперебійного функціонування ДПС (див. рис. 1, г).
Подальшим логічним кроком розвитку ДПС по шляху підвищення надійності функціонування та здійснення своєчасного забезпечення всіма елементами технологічного процесу є включення до її складу систем забезпечення функціонування (СОФ ГПС і ГПЯ), системи автоматизованого контролю (САК), автоматизованої системи видалення відходів (АСУО), а також включення ДПС в автоматизовану систему управління виробництвом (АСУП) (див. рис. 1, д).
Якісно нові можливості ДПС досягаються при інтегруванні у системі господарської діяльності автоматизованої системи технологічної підготовки виробництва (АСТПВ), що включає відповідні системи автоматизованого проектування (САПР) - конструювання, технології і т.п. У цьому випадку досягається вищий - третій рівень автоматизації виробництва (див. рис. 1, е). Рис. 1 показує, що зростання рівня автоматизації досягається значним ускладненням конструкції і системи забезпечення функціонування ГВП та ГПЯ, а значить, збільшенням їх вартості. Тому що задається рівень автоматизації повинен бути економічно обгрунтований.
Основні структурні елементи ГПЯ наступні: кілька ГПМ однакових або різних, що забезпечують необхідну технологічну обробку заготовок; АТСС; АСИО; єдина керуюча ЕОМ.
Основними технічними можливостями ГПЯ є:
виробнича гнучкість, яка полягає в автоматичному (автоматизованому) переході на виготовлення будь-якої освоєної деталі в будь-якій послідовності. У ГПЯ 2-го рівня автоматизації цей перехід займає хвилини - час, необхідне для видалення грейфером з камери верстатного модуля деталі і завантаження на стіл ГПМ тим же грейфером супутника з новою заготівлею;
структурна гнучкість - здатність кожного з верстатних модулів функціонувати при відмові іншого, можливість проведення обробки на будь-якому з однотипних ГВМ;
реалізація безлюдній технології обробки, що полягає в автоматичному функціонуванні ГПЯ протягом певного інтервалу часу без участі обслуговуючого персоналу або при обмеженому його числі. Ступінь і тривалість цієї реалізації визначається місткістю елементів технологічного процесу, якістю і ступенем автоматизації функціонування пристроїв ГПЯ для діагностування заготовок, інструменту, обладнання та інших елементів ГПЯ в процесі роботи.
Завдяки виробничої гнучкості, досягаються:
автоматичний (автоматизований) перехід на випуск нової продукції в найкоротший час і з найменшими витратами;
підвищення продуктивності праці робітників-верстатників завдяки зростанню коефіцієнта завантаження верстатів;
забезпечення стабільності якості виробів, що випускаються в результаті автоматизації всіх елементів технологічного процесу виготовлення і проведення його без участі людини;
зниження без втрати продуктивності верстатів розміру партії виготовлених деталей до півмісячна або місячної програми з трьох-, шестимісячної програми виробництва, характерною при використанні автономних верстатів з ЧПК;
можливість виробляти деталі в такій кількості і тоді, коли вони потрібні при складанні, тобто мати мінімальні запаси і заділи, максимальні оборотні кошти;
зміна конструкції виробу в процесі його випуску.
У результаті структурної гнучкості досягається:
забезпечення ритмічності виробництва завдяки роботі основного кількості технологічного обладнання, незважаючи на відмови окремих його об'єктів;
забезпечення необхідної пропорційності виробництва внаслідок автоматичного (автоматизованого) підключення до виготовлення необхідного вигляду виробу різної кількості одиниць однотипного технологічного обладнання.
У результаті реалізації безлюдній (малолюдній) технології досягається:
перехід на роботу у дві-три зміни, цілодобово, а в перспективі і цілий рік без вихідних і святкових днів з вивільненням людей від роботи в нічний час;
поліпшення умов праці, підвищення культури праці, оскільки оператор не пов'язаний з циклом роботи верстата;
поліпшення охорони праці і скорочення травматизму;
максимальний випуск продукції з одиниці технологічного обладнання завдяки зростанню коефіцієнта його завантаження в результаті скорочення втрат часу на переналагодження при переході на випуск нового виробу і коефіцієнта змінності.
Області раціонального застосування ДПС - це дрібносерійне повторюється, середньо-і великосерійне виробництво. Застосування ДПС в одиничному і дрібносерійному неповторюваним виробництві можливе в особливих випадках.
Головна перевага ДПС - здатність виробляти продукцію в найкоротші терміни при мінімальних витратах. ДПС дозволяють реалізувати методи автоматизацiї масового виробництва (безперервність, ритмічність і пропорційність) в умовах серійного виробництва.
Список літератури
М. П. Меткина, М. С. Лапін, С. А. Клейменов, В. М. Крітській. Гнучкі виробничі системи. - М.: Видавництво стандартів, 1989. - 309с.
Харченко А.О. Верстати з ЧПУ та обладнання гнучких виробничих систем: Навчальний посібник для студентів вузів. - К.: ВД «Професіонал», 2004. - 304 с.
Роботизовані технологічні комплекси / Г. І. Костюк, О. О. Баранов, І. Г. Левченко, В. А. Фадєєв - Учеб. Посібник. - Харків. Нац. аерокосмічний університет «ХАІ», 2003. - 214с.
Алексєєв П.І., Н. П. Меткина, М. С. Лапін. Технологічне проектування ГВС. - Л.: ЛДНТП, 1984. - 36с.
Проектування металорізальних верстатів та верстатних систем: Довідник-підручник у 3-х т. Т. 3: Проектування верстатних систем / Під загальною ред. А.С. Пронікова - М.: Із МГТУ ім. Н. Е. Баумана; МГТУ «Станкин», 2000. - 584 с.
Гнучкі виробничі комплекси / под.ред. П. Н. Белянина. - М.: Машинобудування, 1984. - 384с.
Гнучке автоматичне виробництво / под.ред. С. А. Майорова. - М.: Машинобудування, 1985. - 456с.
Іванов О.О. ДПС у приладобудуванні. - М.: Машинобудування, 1988. - 282с.
Морозов В.П., Димарський Я.С. Елементи теорії управління ГАП. - Л.: Машинобудування, 1984. - 364с.