РефератКлассификация,особенности, области применения ГИБКИХ пРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ (ГПС)
В ГОСТ26228-90 приведена классификация ГПС по следующим признакам: комплектностиизготовления изделий; методам обработки, формообразования, сборки и контроля;разновидности изготовляемых изделий; уровню автоматизации.
По комплектности изготовления изделий ГПС подразделяются наоперационные, предметные и узловые. Согласно нормативной документации ЭНИМС,предметные и узловые ГПС (ГАУ) формируются из операционных. Предметные ГАУпредставляют собой системы машин, мощью которых полностью (комплексно)изготовляется определенная группа изделий (например, валы, втулки) или не менеедвух групп изделий типа тел вращения и планки). Узловые ГАУ представляют собойсистемы машин, которые производят комплекты деталей и узлы определенныхтипоразмеров. Комплекты деталей дополняются со склада недостающими покупнымидеталями, а затем ритмично поступают на автоматизированный сборочный участок,где выполняются операции сборки и при необходимости упаковки.
По технологическому признаку ГПС механической обработки могут бытьподразделены на две группы. ГПС первой группы предназначены для выпуска свысокой производительностью крупных серий деталей узкого спектра,характеризуемых высокой степенью конструктивного и технологического подобия.Здесь поток деталей перемещается с заданным ритмом по последовательнорасположенным в соответствии с технологическим маршрутом станкам, связаннымвнутренними межстаночными транспортными средствами.
В отличие от обычной автоматической линии ГАЛ можно переналаживатьна изготовление различных деталей. Переналадка сводится к смене инструментов,шпиндельных головок, управляющих программ и транспортных приспособлений.Технологический маршрут вновь запускаемой в обработку заготовки должен иметьсогласованные значения времени циклов обработки на каждом станке, а такжеблизкое к базовому число операций. Эффективность подобных ГАЛ объясняется тем,что одна ГАЛ заменяет ряд традиционных автоматических линий, при этомэкономится производственная площадь, уменьшается парк технологического оборудования,возрастает коэффициент использования оборудования.
ГПС второй группы предназначены для изготовления деталей широкойноменклатуры, характеризующихся технологическим разнообразием. Эти ГПСотличаются иной организационной и функциональной структурой. К ним относятсякомплексы механической обработки разного масштаба и разной степени сложности, аименно ГПМ, ГАУ, ГАЦ. Эта группа ГПС характеризуется движением заготовок попроизвольному маршруту с возможным его прерыванием и без обязательноговыравнивания времени пребывания заготовки на различных операцияхтехнологического маршрута и числа операций технологического маршрута длядеталей различных наименований. Допускается одновременное производство деталейразличных наименований. ГПС работает по принципу: склад — ГПМ — склад.
ГПС обеих групп принципиально различаются и применением впромышленности: первая применяется в крупносерийном производстве, вторая — всредне- и мелкосерийном.
По методам обработки, формообразования, сборки, контроля различаютмеханообрабатывающие, сварочные, термические, литейные, сборочные и другие ГПС.
По разновидности изготовляемых изделий согласно классификатор)ЕСКД (классы деталей 71-76, классы сборочных единиц 28, 29, 30 и т.д.)различают ГПС для изготовления деталей типа тел вращения, корпусных деталей идр.
В зависимости от уровня автоматизации ГПС могут быть: 1-го уровняавтоматизации, при котором осуществляется автоматизированная (с участиемчеловека) переналадка ГПС при переходе на изготовление на ней нового изосвоенных уже изделий; 2-го уровня автоматизации, при котором осуществляетсяавтоматическая (без участия человека) переналадка ГПС при переходе наизготовление нового из освоенных уже изделий; 3-го уровня автоматизации, прикотором осуществляется автоматизированная переналадка ГПС при переходе наизготовление нового, не освоенного ранее изделия.
На рис. 1 показаны стадии развития ГПС, предназначенных дляизготовления деталей на спутниках, в зависимости от уровня автоматизации ихпереналадки. Для ГПМ, показанного на рис. 1, а (или участков из отдельных ГПМ),характерна автоматизированная (1-й уровень автоматизации) переналадка приизготовлении не более двух-трех деталей, ограниченная вместимостью накопителяспутников на станке, инструментального магазина станка и оперативной памятиустройства ЧПУ ГПМ. При этом необходимо частое использование ручнойпереналадки, характерное для автономно эксплуатируемых станков с ЧПУ. Поэтомуэффект, достигаемый от ГПМ, заключается главным образом в возможностирасширения многостаночного обслуживания. Как и при производстве на станках сЧПУ, при производстве на ГПМ оказывает большое влияние квалификациястаночника-оператора и наладчика станка на фактический коэффициент загрузки, азначит, на производительность станка; существует тенденция к увеличению размерапартии изготовляемых изделий.
Автоматическая переналадка при изготовлении освоенных изделий (2-йуровень автоматизации) характерна для ГПЯ и ГАУ (см. Рис. 1, б-д). Онареализуется по отработанным управляющим программам обработки, технологии,оснастке и инструменту.
В малономенклатурном производстве простых изделий широкоиспользуют ГПЯ и ГАУ, состоящие из ряда ГПМ и автоматизированнойтранспортно-складской системы АТСС, которые объединены единой управляющей ЭВМ(рис. 1, б). В таких ГПС либо инструментальные магазины должны иметьвместимость, достаточную для изготовления деталей требуемой номенклатуры, либоинструмент должен поставляться средствами АТСС и перегружаться винструментальные магазины средствами ГПМ. При этом достигается достаточнопростая конструкция ГПС, однако понижается коэффициент использованияоборудования.
/>
Рис. 1 – Стадии развития ГПС в зависимости отуровня
При многономенклатурном производстве сложных изделий, дляизготовления которых требуется значительное количество инструментов, ГПС. какправило, включает автоматизированную систему инструментального обеспечения АСИО(см. рис. 1, в), снабжающую инструментальные магазины станков необходимыминструментом из накопителя (склада) при смене изготовляемой детали ипроизводящую замену изношенного или поломанного инструмента.
Большая номенклатура изготовляемых деталей и высокая отдачаоборудования, включенного в ГПС, как правило, требуют оснащения ее автоматизированнымскладом (АС) заготовок и деталей, а также инструмента и оснастки, необходимыхдля бесперебойного функционирования ГПС (см. рис. 1, г).
Дальнейшим логическим шагом развития ГПС по пути повышениянадежности функционирования и осуществления своевременного обеспечения всемиэлементами технологического процесса является включение в ее состав системобеспечения функционирования (СОФ ГПС и ГПЯ), системы автоматизированногоконтроля (САК), автоматизированной системы удаления отходов (АСУО), а такжевключение ГПС в автоматизированную систему управления производством (АСУП) (см.рис. 1, д).
Качественно новые возможности ГПС достигаются при интегрировании всистеме их управления автоматизированной системы технологической подготовкипроизводства (АСТПП), включающей соответствующие системы автоматизированногопроектирования (САПР) — конструирования, технологии и т.п. В этом случаедостигается высший — третий уровень автоматизации производства (см. рис. 1, ё).Рис. 1 показывает, что рост уровня автоматизации достигается значительнымусложнением конструкции и системы обеспечения функционирования ГПС и ГПЯ, азначит, увеличением их стоимости. Поэтому задаваемый уровень автоматизациидолжен быть экономически обоснован.
Основные структурные элементы ГПЯ следующие: несколько ГПМодинаковых или различных, обеспечивающих требуемую технологическую обработкузаготовок; АТСС; АСИО; единая управляющая ЭВМ.
Основными техническими возможностями ГПЯ являются:
· производственнаягибкость, заключающаяся в автоматическом (автоматизированном) переходе наизготовление любой освоенной детали в любой последовательности. В ГПЯ 2-гоуровня автоматизации этот переход занимает минуты — время, необходимое дляудаления грейфером из камеры станочного модуля детали и загрузки на стол ГПМтем же грейфером спутника с новой заготовкой;
· структурнаягибкость — способность каждого из станочных модулей функционировать при отказедругого, возможность проведения обработки на любом из однотипных ГПМ;
· реализациябезлюдной технологии обработки, заключающаяся в автоматическом функционированииГПЯ в течение определенного интервала времени без участия обслуживающегоперсонала или при ограниченном его числе. Степень и продолжительность этойреализации определяется вместимостью элементов технологического процесса,качеством и степенью автоматизации функционирования устройств ГПЯ длядиагностирования заготовок, инструмента, оборудования и других элементов ГПЯ впроцессе работы.
Благодаря производственной гибкости, достигаются:
· автоматический(автоматизированный) переход на выпуск новой продукции в кратчайшее время и снаименьшими затратами;
· повышениепроизводительности труда рабочих-станочников благодаря росту коэффициентазагрузки станков;
· обеспечениестабильности качества выпускаемых изделий в результате автоматизации всехэлементов технологического процесса изготовления и проведения его без участиячеловека;
· снижениебез потери производительности станков размера партии изготовляемых деталей дополумесячной или месячной программы с трех-, шестимесячной программыпроизводства, характерной при использовании автономных станков с ЧПУ;
· возможностьпроизводить детали в таком количестве и тогда, когда они нужны при сборке, т.е.иметь минимальные запасы и заделы, максимальные оборотные средства;
· изменениеконструкции изделия в процессе его выпуска.
В результате структурной гибкости достигается:
· обеспечениеритмичности производства благодаря работе основного количества технологическогооборудования, несмотря на отказы отдельных его объектов;
· обеспечениетребуемой пропорциональности производства вследствие автоматического(автоматизированного) подключения к изготовлению требуемого вида изделияразличного количества единиц однотипного технологического оборудования.
В результате реализации безлюдной (малолюдной) технологиидостигается:
· переходна работу в две-три смены, круглосуточно, а в перспективе и круглогодично безвыходных и праздничных дней с высвобождением людей от работы в ночное время;
· улучшениеусловий труда, повышение культуры труда, поскольку оператор не связан с цикломработы станка;
· улучшениетехники безопасности и сокращение травматизма;
· максимальныйвыпуск продукции с единицы технологического оборудования благодаря ростукоэффициента его загрузки в результате сокращения потерь времени на переналадкупри переходе на выпуск нового изделия и коэффициента сменности.
Области рационального применения ГПС — это мелкосерийноеповторяющееся, средне- и крупносерийное производство. Применение ГПС вединичном и мелкосерийном неповторяющемся производстве возможно в особыхслучаях.
Главное преимущество ГПС — способность производить продукцию вкратчайшие сроки при минимальных затратах. ГПС позволяют реализовать методыавтоматизации массового производства (непрерывность, ритмичность ипропорциональность) в условиях серийного производства.
Список литературы
1. Н.П.Меткин, М.С.Лапин,С.А.Клейменов, В.М.Критський. Гибкие производственные системы. – М.:Издательство стандартов, 1989. – 309с.
2. Харченко А.О. Станки сЧПУ и оборудование гибких производственных систем: Учебное пособие длястудентов вузов. – К.: ИД «Профессионал», 2004. – 304 с.
3. Роботизированныетехнологические комплексы/ Г. И. Костюк, О. О. Баранов, И. Г. Левченко, В. А.Фадеев – Учеб. Пособие. – Харьков. Нац. аэрокосмический университет «ХАИ»,2003. – 214с.
4. Алексеев П.И.,Н.П.Меткин, М.С.Лапин. Технологическое проектирование ГПС. – Л.: ЛДНТП, 1984. –36с.
5. Проектированиеметаллорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник в 3-х т. Т. 3:Проектирование станочных систем /Под общей ред. А.С. Проникова — М.: Изд-воМГТУ им. Н.Э.Баумана; Изд-во МГТУ «Станкин», 2000. — 584 с.
6. Гибкие производственныекомплексы /под.ред. П.Н.Белянина. – М.: Машиностроение, 1984. – 384с.
7. Гибкое автоматическоепроизводство/под.ред. С.А.Майорова. – М.: Машиностроение, 1985. – 456с.
8. Иванов А.А. ГПС вприборостроении. – М.: Машиностроение,1988. – 282с.
9. Морозов В.П., ДымарскийЯ.С. Элементы теории управления ГАП. – Л.: Машиностроение, 1984. – 364с.