Структура основного технологического оборудования

2. Структура основного технологического оборудования

Основное технологическое оборудование в ГАП должно удовлетворять ряду требований:

• Высокий уровень автоматизации основных и вспомогательных операций

• Возможность быстрой автоматизированной переналадки при смене объектов производства

• Широкие технологические возможности, способствующие реализации принципов концентрации и комплексности производственного цикла.

• Обеспечение необходимой производительности и качества изготовления изделий.

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет оборудование с ЧПУ, на основе которого и построена проектируемая ГАЛ.

В соответствие с вышеизложенными положениями принимаем следующие модели технологического оборудования:

– Для фрезерной операции (005) применяем сверлильно-фрезерно-расточный станок 400V с прямоугольным столом и вертикальным шпинделем, размер рабочей поверхности 400*900 мм, габаритные размеры 2400*2200*2640, масса 4700 кг, емкость инструментального магазина – 20 позиций;

– Для комбинированной операции (010. 015) применяем станок с расширенными технологическими возможностями – сверлильно-фрезерно-расточный 500HS с поворотным столом и горизонтальным шпинделем, размер рабочей поверхности – 630*630 мм либо Ф500 мм, габаритные размеры 4300*2850*3200, масса 8000 кг, емкость инструментального магазина – 20 или 40 позиций.

Расчет количества станков

Количество станков-дублеров на операции определяют по зависимости:

где  – средний такт выпуска деталей;

Т_ШТ-Ki – станкоемкость обработки детали на I-й операции.

где F – эффективный годовой фонд работы оборудования (для трехсменной работы на станках с ЧПУ принимается равным 5835 ч);

åN_j – суммарный годовой объем выпуска деталей на линии (N_å).

Определим средний такт выпуска деталей:

= 5835/21400=0,27 ч=16,36 мин.

Определим расчетное количество станков на каждой операции S_Pi и принятое количество S_Пi, определяемое путем округления расчетного количества увеличением до целого числа, а также коэффициент загрузки оборудования h_i, определяемый отношением расчетного значения количества станков к принятому количеству.

1) Для станка 400V (005 операция): S_P1 =4,2/16,36=0,26

S_n1 =1, h₁=0,26/1=0,26;

2) Для станка 500HS (010, 015 операции): S_P2 =22,3/16,36=1,36,

S_n2=2, h₂=1,36/2=0,68.

Итого: 3 станка.

Помимо вышеперечисленного оборудования в состав ГАЛ входит: моечно-сушильный аппарат МСА-031 с габаритными размерами 4830x3375*2865 мм; координатно-измерительная машина с габаритными размерами 1365x1082х2185 мм.

Межстаночное расстояние принимаем равным 1300 мм, тогда с учетом габаритов станков получаем длину линии:

L_л= 2400+2*4300+4830+1365+4*1300 = 22395 мм = 22 м 395 мм.

 

3. Сущность автоматизированных транспортно-складских систем

 

Автоматизированная складская система (АТСС) – система взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств для укладки, хранения, временного накопления и доставки предметов труда, технологической оснастки.

По характеру организации потоков заготовок и деталей АТСС можно подразделить на:

– АТСС с единой системой складирования и транспортирования

– АТСС с раздельными подсистемами складирования и транспортирования

Разнообразие компоновочных решении АТСС определяется, главным образом, реализацией транспортных потоков и может быть сведено к четырем типам:

1.           АТСС с краном-штабелером и совмещенными подсистемами складирования и транспортирования;

2.           АТСС с рельсовым транспортом и раздельными подсистемами складирования и транспортирования;

3.           АТСС с робокарами и раздельными подсистемами складирования и транспортирования;

4. АТСС с конвейерами, причем подсистемы складирования и транспортирования могут существовать как в совмещенном, так и в раздельном вариантах.

Выбор типа АТСС производится в соответствии с алгоритмом, представленном блок-схемой в учебном пособии /8/.

Учитывая характер проектируемой ГПС, выбираем АТСС с единой системой складирования и транспортирования.

Основной расчетной характеристикой склада является его емкость, которая определяется через число наименований (К_наим) деталеустановок, изготавливаемых в ГПС в течение месяца:

К_наим=

где F_CT – месячный фонд времени работы станка, ч;

S – число станков в ГПС;

Т_ср – средняя станкоемкость изготовления одной деталеустановки, мин;

N_мес – месячный объем выпуска детали-представителя;

F_CT =F*h₃/12,

где, h₃ – нормативный коэффициент загрузки оборудования, h₃ =0,8;

F – эффективный годовой фонд времени работы оборудования, при трехсменной работе F=5835 ч. (станки с ЧПУ)

F_ст=5835×0,8/12=389 ч.

N_мес=800/12=67 шт.

,

где, Т_ci – станкоемкость изготовления детали-представителя на I-й операции;

m – число операций технологического процесса,

Т_ср=(4,2+22,3)/2=13,25 мин.

К_наим=

Полученное число определяет минимальное число ячеек склада при условии, что для каждой деталеустановки используется только один стол-спутник с приспособлением. Для нормальной работы ГПС необходимо, чтобы емкость склада имел некоторый запас (около 10%), тогда оптимальная емкость склада будет равна:

Е_с=1,1 * К_наим= 1,1*78,87 = 86,76 = 87 ячеек.

Более удобно иметь несколько спутников на одну деталь-установку, чтобы уменьшить время пролеживания заготовок на складе.

Определим ориентировочную длительность цикла изготовления детали при маршруте:

ПЗРСтеллажСт1 (Оп.005)Ст2 (Оп. 010,015)МСАКИМСтеллаж ПЗР

где, ПЗР – позиция загрузки-разгрузки детали в приспособлении-спутнике;

Ст – станок;

МСА – моечно-сушильный агрегат;

КИМ – координатно-измерительная машина).

Принимаем:

Время загрузки-разгрузки детали в приспособлении – спутнике – 3 мин.

Время транспортирования – 1 мин.

Время контрольной операции – 6 мин., время моечной операции – 3 мин.

Т_ц = 7*1 мин +2*3 мин +1*3 мин + 6 мин + 4,2 мин +22,3 мин = 48,5 мин.

Тогда при такте выпуска 16,36 мин потребуется 48,5/16,36 = 3 спутника.

Емкость склада равна 87 ячеек* 3 спутника = 261 ячейка.

С учетом размеров спутника выбираем склад с краном-штабелером модели СА-ТСС – 0,16 с ячейкой 600*400*250 мм (по табл. 1.4 /8/), который обладает следующими характеристиками:

грузоподъемность – 160 кг,

высота стеллажа – 4000 мм,

скорость передвижения крана-штабелера – 1,00 м/с

скорость выдвижения грузозахватного органа – 0,25 м/с.

Располагая склад вдоль станков и принимая его однорядным, рассчитаем число ярусов и высоту склада. Если принять длину склада равной длине линии, то на длине 22,395 м разместится 22395/600=37 ячеек.

Тогда высота склада составит 261/37=7 рядов.

Полная высота склада: 7*250+450=2200 мм., что не превышает предельной высоты обслуживания по технической характеристике крана-штабелера.

Расчет количества позиций загрузки-разгрузки спутников

Определим время загрузки-разгрузки приспособления спутника. Время загрузки-разгрузки приспособления-спутника принимаем для схемы базирования детали на столе с креплением четырьмя болтами и планками /1, стр. 246/.

τ з-р = 3,0 мин.

n поз = τ з-р*Кдет/(F поз*60)

Кдет = 21400*3/12 = 5350

Тогда,

Fпоз.= Fр*Ксм/12 = 1820*3/12 = 455 ч

где, Fр – эффективный годовой фонд времени работы рабочих;

К см – количество рабочих смен в сутках.

n поз = 3*5350/(60*455) = 0,59 = 1

Расчет количества транспортных устройств и их загрузки

Количество транспортных устройств АТСС определяется временем их работы:

К_тр=Т_тр/F_тр,

где, Т_тр – суммарное время работы транспортного устройства в течение месяца, ч;

F_тр – месячный фонд работы транспортного устройства, ч (381 ч для 3-х сменного режима работы).

Для крана-штабелера:

где, Т_{стел-ст}, Т_ст-ст, Т_{поз-стел} – время перемещения от стеллажа к станку, от станка к станку и от позиции загрузки к стеллажу соответственно;

Кстел-ст, Кст-ст, Кпоз-стел – количество соответствующих перемещений.

Количество и характер перемещений крана-штабелера определим по циклу его работы:

ПЗРСтеллажСт1 (Оп.005)МСАСтеллажПЗРСтеллажСт2 (Оп. 010,015)Ст3 (Оп. 010,015)МСАКИМСтеллаж ПЗР

где, ПЗР – позиция загрузки-разгрузки детали в приспособлении-спутнике;

Ст – станок;

МСА – моечно-сушильный агрегат;

КИМ – координатно-измерительная машина).

Из приведенного выше маршрута прохождения заготовки через ПЗР, станки, МСА и КИМ:

«Позиция – стеллаж» – 4 перемещения;

«Стеллаж – станок» – 4 перемещения;

«Станок – станок» – 4 перемещения.

Тогда, при месячном выпуске 1784 шт. (21400/12 = 1784 шт.):

К поз-стел = 7136;

К стел–ст = 7136;

К ст-ст = 7136.

Рассчитаем время перемещений. Длины перемещений найдем графоаналитическим путем (со схемы, построенной в определенном масштабе).

l=3.45 м

l=6.8 м

l=16.115 м

l=9.315 м

l= 3.45 м

l= 3.45 м

l=2.15 м

l=3.45 м

l=11.465 м

l=5.865 м

l=4.3975 м

l= 13.7125 м

l= 3.45 м

Средняя длина перемещений:

«Стеллаж-позиция»:

l=3.45 м

«Стеллаж-станок»:

l=м

«Станок-станок»:

l=м

Средняя длина вертикального перемещения: 2200–450 = 1,75 м

В общем случае Т=2*(Тк+Тпод+ Тсп), где Тк – время передачи кадра управляющей программы от ЭВМ к системе ЧПУ транспортного устройства, принимаем Тк=0,02 мин; Тпол – время подхода транспортного устройства к заданному месту, мин; Тсп – время съема-установки стола-спутника, тары или заготовки, принимаем Тсп =0,15 мин.

Время подхода КШ равно:

где, L и V – перемещения и скорости по соответствующим координатам. Скорости определяются по технической характеристике крана-штабелёра (уч. пособие, с. 14).

Т_{под поз-стел}= 3.45 / 60+1,75 / 12=0,2 мин;

Т_{под ст-ст}=7.09 / 60 +0/12 =0.12 мин;

Т_{под стел-ст}=9.46 / 60+1,75 / 12=0,3 мин;

Принимая Т_к=0,02 мин., Т_сп =0,15 мин получим

Т _{поз-стел}=2·(0,02+0,2+0,15)=0,74 мин;

Т _ст-ст=2·(0,02+0.12+0,15)=0,58 мин;

Т _{стел-ст}=2·(0,02+0,3+0,15)=0,94 мин;

Подставляя найденные значения в формулу получим время загрузки КШ:

Т_кш=(7136·0,74+7136·0,58+7136·0,94) / 60=268,79 ч

Тогда коэффициент загрузки крана-штабелера составит:

К_кш=268,79 / 381=0,71

На основании найденного значения коэффициента загрузки крана-штабелера делаем вывод о целесообразности выбора АТСС 1 типа.