Гибкие производственные системы

Введение

 

   Главной целью реконструкции существующего машиностроительного производства с применением гибкой автоматизации является повышение эффективности механообрабатывающего производства на предприятиях с широкой номенклатурой выпускаемой продукции.

  Для достижения такой цели требуется создание производственных систем механообработки повышенной гибкости с высокими технико-экономическими показателями работы в разнообразных условиях.

   Под гибкостью обычно понимается целый ряд свойств, производственной системы, управляемой от ЭВМ.  К числу важнейших свойств, следует отнести:

• быстрый переход к выполнению производственного процесса изготовления деталей;
• совмещенное выполнение двух и более технологических процессов изготовления деталей, что позволяет приступить к выполнению некоторого нового технологического процесса на оборудовании, освобождающемся от выполнения предшествующего техпроцесса, в то время как ряд единиц производственного оборудования ещё занято окончанием обработки предыдущей партии деталей;
• быстрое принятие решения о порядке продолжения выполнения заказа при появлении непредвиденных заранее изменений условий производства            (отказ какой-либо единицы производственного оборудования, срочное изменение планового задания, приостановка поставок заготовок от предшествующего производственного участка).

   Наилучшим образом всем этим требованиям удовлетворяют гибкие производственные комплексы (ГПК).

   ГПК - самостоятельное производственно-техническое структурное подразделение (цехового уровня).

    Для обеспечения необходимой эффективности ГПК должен соблюдаться принцип единства технологического и организационного проектирования.

   При разработке  ГПК необходима тщательная организация инженерно-технических служб, отделений, обеспечивающих подготовку производства, техническое обслуживание станков, средств автоматизации и вычислительной техники, развитие подсистем программного обеспечения ГПК.

   Отделения, обеспечивающие стабильность производственного процесса, имеют строго разграниченные функции.

   Каждое отделение имеет свои производственные показатели. Отклонение этих показателей от нормы вызывает нарушение ритмичности работы не только данного отделения и отделений, связанных с ним, но и всей системы (ГПК) в целом.

   В учебном пособии описана организационная структура ГПК, состав отделений. Дана характеристика каждого отделения, показана связь всех отделений ГПК между собой.

 

1. Назначение и цели ГПК

 

   Гибкие производственные комплексы (ГПК) предназначены для черновой, получистовой и чистовой механической обработки широкой номенклатуры изделий, как корпусного типа, так и тел вращения. Производимые изделия являются сложными и высокоточными деталями, изготавливаемыми из углеродистых и легированных сталей, титановых и цветных сплавов в условиях мелкосерийного и серийного производства.

   Создаваемые ГПК должны обеспечивать:

• повышение производительности механической обработки за счет концентрации операций и сокращения времени выполнения вспомогательных переходов;
• гибкость при смене деталей внутри группы и значительное сокращение затрат при освоении новой номенклатуры деталей за счет применения групповой технологии;
• повышение фондоотдачи за счет организации непрерывной работы участка и максимального использования годового фонда времени;
• значительное уменьшение роли ручного труда за счет постепенного перехода к безлюдной технологии;
• повышение качества механической обработки деталей за счет использования высокоточного оборудования с ЧПУ и снижения субъективного фактора исполнителя;
• надежность функционирования механообрабатывающих комплексов за счет организации отдельного участка и обеспечения требований от эксплуатации, взаимозаменяемости и дублирования основного и вспомогательного оборудования.

 

2. Структура ГПК

 

   ГПК включает в себя следующие подсистемы:

• технологическую;
• управления;
• технологической подготовки производства;
• сервиса.

   Технологическая подсистема – это совокупность основного и вспомогательного оборудования и реализованного на базе этого оборудования технологического процесса производства, включая контроль и перемещения.

   Подсистема управления – это совокупность иерархически организованных и взаимодействующих между собой комплексов – автоматизированной системы управления всем комплексом (АСУ ГПК) и автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП).

   Функциями этих систем являются следующие – планирование, контроль, учет, оперативно – производственное диспетчирование,  групповое и локальное управление, как основным, так и вспомогательным оборудованием, информационное обеспечение, организационное обеспечение устойчивого функционирования ГПК в постоянно меняющихся в условиях производства.

   Подсистема управления представляет собой двухуровневую систему, в которой каждому уровню соответствует свой комплекс задач  и состав технических средств.

   На верхнем уровне автоматизируется оперативно – производственное управление по задачам сменно – суточного (и на больший период- декаду, месяц) планирования, учета, контроля состояния системы и сервиса, автоматизируется работа модулей обработки данных о качестве продукции и др. на основе динамической (пульсации происходят из-за нестабильности производственных условий) модели модуля складирования и комплектации, выступающего в роли автоматизированного диспетчера.

   На нижнем уровне осуществляется непосредственное внутримодульное управление технологическими процессами. К нижнему уровню относятся: каналы связи, устройства числового программного управления (ЧПУ) станками и промышленными роботами (ПР), модемы, местные устройства управления транспортной системой и автоматизированным складом (АС).

   Подсистема технологической подготовки производства – это комплекс организационно – технических средств, включающих в себя: проектирование технологических процессов (маршрутов, операций, переходов), редактирование технологических прочесов и управляющих программ, выбор приспособлений, режущего и мерительного инструмента, доводка их в оперативном режиме.

   Подсистема сервиса – это комплексная подсистема обеспечения высокой устойчивости и работоспособности технических средств ГПК.

   Подсистема сервиса механических, энергетических, электронных механизмов, устройств и агрегатов включает комплексы диагностирования неисправностей, комплексы ремонта и восстановления.

 

 

3. Характеристика технологических процессов обработки на ГПК

 Технологические процессы в ГПК предназначены для обработки на отдельных модулях технологических элементов деталей. Подготовка баз для обработки деталей на гибких производственных модулях (ГПМ) осуществляется в одном из отделений ГПК. Обработка технологических элементов, унификация которых по требованиям конструкции невозможна, предусмотрена на универсальном оборудовании вне ГПК.

   Разработка рабочих технологических процессов, с подготовкой расчетно – технологических карт (РТК) и управляющих программ (УП) предусматривается согласно подготовленным директивным техпроцессам.

   Директивные техпроцессы являются фундаментальной основой системы технологической подготовки в ГПК. Они разрабатываются с выполнением индивидуальной унификации элементов деталей и приемов их обработки, а также с учетом требований подготовки техпроцессов для гибких автоматизированных производств (ГАП).

   Индивидуальная унификация типовых нетехнологичных для механической обработки элементов деталей, которые не могут быть изменены по конструктивным соображениям, предназначена для сокращения трудоемкости обработки деталей.

   Групповая унификация используется для унификации типовых элементов деталей и приемов их обработки в группе деталей, при этом за счет сокращения номенклатуры режущего инструмента и унификации приемов обработки деталей на ГПМ разрабатываются типовые наладки на ГПМ на группы деталеопераций. Для организации наладки ГПМ формируются комплекты режущего инструмента, использование которых сокращает количество и трудоемкость переналадок для каждого ГПМ при переходе на обработку новой группы деталей.

   Групповые техпроцессы обеспечивают возможность в наиболее полной мере учесть и реализовать принципы рациональной организации производственного процесса  в ГПК. При проектировании групповых техпроцессов детали объединяются по видам обработки, что дает возможность составлять группы не только из однотипных деталей, с одинаковой формой обрабатываемых поверхностей, но и из деталей, совершенно на похожих по форме, но подобных по видам обработки.

 

   Перечень основных видов механической обработки на ГПК и их характеристики приведены в таблице 3.1.

   Перечень обслуживающих операций, выполняемых в отделении автоматизированной механической обработки (ОАМО), и уровень их автоматизации, приведены в таблице 3.2.

   Перечень как основных, так, и обслуживающих операций может быть изменен и дополнен по желанию проектировщика, поэтому его следует рассматривать как ориентировочный.

Таблица 3.1 – Перечень основных видов операций механической обработки, выполняемых в ОАМО

 

Наименование операции	Характеристика операции
Фрезерование: - концевыми фрезами  криволинейных контуров и плоскостей - концевыми и специальными  фрезами Фасонных поверхностей - дисковыми трехсторонними  фрезами пазов и закрытых поверхностей Сверление отверстий  в пределах  ∅ 1,2 …32,5 Зенкерование отверстий Зенкерование поверхностей Нарезание резьбовых  отверстий в пределах М5 …М64 Растачивание Разворачивание  Токарная обработка	Точность до 4 кл., (Н11)   Точность до 4-5 кл., (Н11-Н12)   Точность до 4 кл., (Н11) Rz40   Точность до 5 кл., (Н12) Rz40   Точность до 3 кл., (Н9) Rz20 Точность до 4 кл., (Н11) Rz40 Точность до 2 кл., Rz20 Rа40   Точность до 2 кл., (Н7) Rа 1.25 Точность до 2 кл., (Н7) Rа 1.25 Точность до 2 кл., (Н7) Rа 1.25

 

Таблица 3.2 – Перечень обслуживающих операций, выполняемых  в ОАМО

 

Содержание операции	Уровень автоматизации
1	2
Транспортирование палетоналадок  со склада ГПМ и обратно Установка и закрепление  паллеты с деталью на столе  ГПМ и режущего инструмента в магазин Контроль соответствия заданию управляющей программы, введенной в УЧПУ, а также детали и инструмента, доставленных на станок Очистка деталей и  паллеты от стружки и отходов  на ГПМ Удаление стружки и  отходов от ГПМ Удаление стружки и  отходов из рабочей зоны ГПМ Очистка режущего инструмента  от стружки и смазки: - метчиков и сверл  (частично) - фрез, резцов, зенкеров  и т. п. Оперативное управление работой модуля: - в автоматическом  цикле - при запуске с определенного  места управляющей программы Регулирование подачи СОЖ  при смене режущего инструмента  и сверлении глубоких отверстий Поднастройка ГПМ по величине динамической коррекции при  обработке первой детали партии Ввод управляющей программы  в устройство УПУ ГПМ Отключение ГПМ при  создании аварийной ситуации Контроль износа режущего инструмента и его состояния  на ГПМ Диагностика сбоя, неисправности  ГПМ, вызов ремонтной службы Выполнение операции зануления исполнительных механизмов ГПМ	А     А Р,А       Р,А   А   А     Р,А А,Р     А   Р     Р,А     Р   А   А, (Р)   Р,А   Р,А   Р,А

 

1	2
Наблюдение за производственным процессом Контроль деталей в  ходе обработки Внедрение рабочей операции (откладка управляющей программы, оснастки, режущего инструмента)	Р   А     Р

 

А – автоматизировано; Р – вручную оператором или  наладчиком; Р,А – на разных ГПК возможны либо автоматизированное, либо ручное выполнение операции.