АВТОМАТИЗАЦИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ В ИПС

Выбор основного и вспомогательного оборудования ИПС

При выборе технологического оборудования для комплектования автоматизированных производств необходимо учитывать следующие требования:

• 1) максимальная автоматизация производственного процесса (загрузка-выгрузка деталей, смена инструмента, отвод стружки, контроль и диагностирование);
• 2) максимальная концентрация операций на станке с целью снижения числа переустановок заготовок и числа единиц оборудования;
• 3) выполнение принципа постоянства базирования заготовок при переходе от станка к станку;
• 4) компоновочная и программная стыковка технологического оборудования с транспортно-накопительной системой, измерительным и диагностическим комплексом и др.;
• 5) обеспечение быстрой переналадки технологического оборудования;
• 6) обеспечение заданной точности и качества обработки;
• 7) соответствие производительности оборудования годовому объему выпуска изделий;
• 8) минимальная себестоимость обработки и отпускная цена оборудования;
• 9) реальная возможность приобретения нового и использования имеющегося оборудования.

Если выбор технологического оборудования для механообработки можно осуществлять по каталогам, то оборудование для сборки узлов и изделий из-за отсутствия серийного производства приходится разрабатывать каждый раз под конкретную задачу, используя статистические данные по трудоемкости этапов сборки и типовым соединениям узлов (разъемные, неразъемные). По каталогам и отраслевым нормалям можно производить выбор методов и средств автоматической загрузки-выгрузки деталей и инструментальных сборочных головок.

Существует алгоритм выбора технологического оборудования уровня гибких производственных модулей (ГПМ) для комплектования гибких производственных систем (ГПС). Исходными данными для процедуры выбора оборудования служат: классификация деталей и ГПМ, а также типизация технологических процессов. При сопряжении технологической операции с соответствующим ГПМ учитываются массогабаритные параметры заготовок, деталей, изделий и производится выбор технологической оснастки (спутники, устройства базирования, делительные головки и др.), обрабатывающего и измерительного инструмента.

Алгоритм выбора технологического оборудования ГПС

Спектр деталей Спектр ГПМ

Т ?

Кодирование операций ТП Кодирование ГПМ

-?

Т т

Сопряжение: технологическая операция — ГПМ

I—

Выбор технологической оснастки — ГПМ

Расчет производственных мощностей

*

Расчет стоимости ГПС

Определение эффективных ГПМ

I—=—^

Проверка результатов Выбор альтернативной ГПС

I

Комплексная оценка ГПС

Оптимизация ГПС

Технологическое оборудование, обеспечивающее автоматизацию материальных потоков, включает различные механические системы и управляющий вычислительный комплекс. Для наглядности механические системы на схеме могут быть сосредоточены вокруг специального технологического оборудования ТО, являющегося ядром ГПМ (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Комплект технических средств ГПМ

В общем виде в комплект технических средств ТО входят: накопители заготовок НЗ и деталей НД; транспортер заготовок и деталей ТЗР; транспортер стружки ТС; измерительный пост ИП для замера деталей после обработки; промышленный робот ПР для загрузки-разгрузки ТО; система активного контроля САК за ходом технологического процесса обработки или сборки; механизм отбраковки деталей МОД по результатам измерений; магазин инструмента МИ с устройством автоматической смены инструмента УСИ, средствами контроля инструмента КИ (степени износа и поломок) и счетчиком числа заточек инструмента СЗИ.

Номенклатура и количество технических средств ТО определяются назначением и технологическим уровнем ГПС [1,6, 12, 27].

Управляющий вычислительный комплекс (УВК) ГПС представляет собой систему, на верхнем уровне которой расположена центральная ЭВМ (ЦЭВМ), выполняющая обработку и распределение данных управляющих программ на несколько единиц оборудования с ЧПУ (рис. 5.2).

На втором уровне УВК расположены микроЭВМ и микропроцессорные системы МП с соответствующими блоками сопряжения и

ттп -I

НМД

ВТУ <

ВТУ -<

-У-

плк

Рис* 5.2* Комплект технических средств управляющего вычислительного

комплекса ГПС

плк

системными пультами оператора для задания режима и согласования работы программируемых логических контроллеров ПЛК, которые в режиме разделения времени генерируют команды управления различными исполнительными механизмами (приводы подач, устройства смены инструмента и т. п.). В состав УВК входят видеотерминальные устройства ВТУ как пульты диспетчера для оперативного управления, технологические терминальные пульты ТТП, которые используются для непосредственного сообщения оператором различных указаний и для связи оператора с диспетчером и другими службами предприятия. Таким образом, диспетчер и станочник-оператор могут вводить данные и команды (например, внеочередные заказы) прямо на рабочем месте в зависимости от текущей ситуации. В перечне технических средств УВК необходимо указать каналы связи и комплекты датчиков обратной связи, которые являются источником текущей информации о состоянии управляемых объектов.

Рассмотрим кратко состав технологического оборудования по видам производства.

Оборудование для заготовительного производства

К заготовительному производству относятся участки штамповки и высадки, различных видов литья, прессования из пластмасс и пресс-порошков, изготовление заготовок из стекла, ситалла, керамики, полупроводниковых и других материалов.

Производство заготовок литьем под давлением

Для литья под давлением заготовок из цветных сплавов (силумин, бронза) массой от 2,5 до 20 кг широко используется РТК в составе: машина литья под давлением с манипулятором-дозатором расплава, робот для съема отливок и смазки литьевой формы, пресс для обрубки летников, система автоматического контроля технологического режима и параметров отливок.

Производство заготовок штамповкой и ковкой

В этом производстве используются в основном РТК различной компоновки, включающие: оборудование для листовой, холодной и горячей объемной штамповки, ковки, прессования заготовок из порошков (металлокерамика) и пластмасс (прессы простого и двойного действия, винтовые, эксцентриковые, обрезные и чеканочные, молоты и правильные машины), роботы и манипуляторы для подачи исходных материалов и съема штучных заготовок массой от 0,1 до 40 кг. Для производства заготовок из пластмасс широкое применение в нашей стране нашли термопластавтоматы фирмы «Куаси» (Япония).

Производительность таких РТК составляет от 150 до 3000 шт./ч.

Оборудование для механообработки

К оборудованию для механообработки относится обширный парк металлорежущих станков, которые в зависимости от характера выполняемых работ и типа применяемых режущих инструментов подразделяются на 10 групп: токарные, фрезерные, строгальные, протяжные, зубо- и резьбообрабатывюшие, сверлильные, разрезные, шлифовальные, полировальные и доводочные. В отдельную группу выделены разные и вспомогательные станки, которые не вошли ни в одну из перечисленных групп.

В состав РТК механообработки обычно входят: станок с ЧПУ (или обрабатывающий центр) с инструментальным манипулятором, обслуживающий робот, операционный накопитель, комплект технологической оснастки и УВК. Выбор типа станка в составе РТК производится с помощью классификатора ЕСКД, который выделяет два класса деталей: тела вращения (ТВ) и корпусные детали (КД). Внутри этих классов детали разбивают на массогабаритные группы с привязкой к конкретным станкам. Покажем это на примерах.

Тела вращения

Первый подкласс — валы (В) с l/d > 2.

Второй подкласс — диски (Д) с l/d <2

Корпусные детали

Принятые обозначения: ?>_у — установочный диаметр станка; /)_м — максимальный диаметр заготовки; /_с, Ь_с — установочные размеры станка.

Образцы выбранных по каталогу многооперационного станка (МОС) и обслуживающего робота для токарного обрабатывающего центра показаны на рис. 5.3.

Оборудование для сборки

Состав оборудования для сборки зависит от структуры сборочного комплекса: сборочный центр (стационарная сборка) или сборочная линия (подвижная сборка). В этот состав входит: комплект сбо-

Рис. 5.3. Образцы выбранных по классификатору ЕСКД МОС для обработки корпусных деталей (а) и деталей типа «тела вращения» (6)

рочных головок (для разъемных и неразъемных соединений), загрузочные роботы и специализированные устройства загрузки-выгрузки (УЗВ), транспортно-накопительная система, спутники, набор инструментов, устройства ориентации и кантования деталей и узлов, система контроля и диагностики, датчики, система управления сборочного модуля.

Некоторые варианты компоновок сборочных центров представлены на рис. 5.4. Разнообразие структурных вариантов сборки связано с широким спектром технологических задач. Подвижная сборка

• 4
• 3

Рис. 5.4. Варианты компоновок сборочных центров с портальным (а), напольными и

подвесным (б) роботами:

1 — ПР; 2 — транспортер кассет; 3 — кассета с деталями; 4 — УЗВ; 5 — транспортный

робот

реализуется на базе тактового или непрерывно движущегося конвейера, который объединяет механизированные посты и автоматические сборочные модули. Более подробно автоматизированные сборочные системы рассмотрены в [7, 1 .