1.3. Организационная структура гибких автоматизированных систем в штамповочном производстве

Понятие «гибкая производственная система» (ГПС) исполь­зуется обычно как обобщающее в тех случаях, когда не требуется конкретного указания о составе и иерархии системы. К ГПС по уровням организационной структуры относятся: гибкий производст­венный модуль (ГПМ); гибкая автоматизированная линия (ГАЛ); гибкий автоматизированный участок (ГАУ); гибкий автоматизиро­ванный цех (ГАЦ); гибкий автоматизированный завод (ГАЗ).

Наименьшей по организационному уровню структурной еди­ницей ГПС является гибкий производственный модуль (ГПМ), в состав которого обычно входит одна технологическая машина, оснащенная устройством ЧПУ типа CN или CNC либо программируемым командоаппаратом. Однако в состав ГПМ может входить также ПР с устройством управления, функционально связанным с системой управления технологической машиной, и другие про­граммируемые устройства для автоматизированной смены инструментов и перемещения предметов обработки в рабочей зоне. ГПМ может иметь также накопитель сменяемой оснастки, устройства автоматического контроля и переналадки.

В штамповочном производстве ГПМ могут быть организованы, например, на базе прессов с автоматизированными

8

устройствами, предназначенными для регулирования закрытой высоты и хода, смены штампов, загрузки заготовок и удаления отходов. Штамповочные ГПМ могут быть созданы также с использованием координатно-револьверных прессов и обрабатывающих центров, оснащенных ЧПУ типа CNC.

При организации гибких автоматизированных систем ГПМ могут функционировать самостоятельно или входить в состав ГАУ или ГАЛ. Гибкий производственный комплекс (ГАУ или ГАЛ) имеет в своем составе два или более взаимосвязанных гибких производственных модуля, объединенных автоматизированной транспортно-складской системой и автоматизированной системой инструментального обеспечения, синхронизацию работы которых (как и управление всем производственным циклом) осуществляет единая ЭВМ (или группа ЭВМ), обеспечивающая быстрый переход на изготовление другого изделия в пределах технических возможностей технологических машин.

В гибких автоматизированных линиях (ГАЛ) расположение составных технологических элементов определяется технологическим маршрутом изготовления изделий, как правило, общим для всей закрепленной за ГАЛ номенклатурой (в ГАУ расположение модулей не связано с маршрутом изготовления изделий).

Для обеспечения нормальной работы технологических машин в состав ГАЛ и ГАУ входят автоматизированные склады полуфабрикатов, заготовок, инструмента, готовых изделий, а также транспортная система, обслуживающая все модули.

В зависимости от номенклатуры изделий ГАЛ и ГАУ можно разделить на узко- и широкономенклатурные. В узкономенклатурных ГАЛ и ГАУ количество типоразмеров изделий невелико (6...10 наименований), их номенклатура обычно известна до начала проектирования комплекса и не изменяется в течение относительно длительного периода времени. Такие комплексы используются в крупносерийном и массовом переналаживаемых производствах с целью параллельного выпуска нескольких модификаций изделий. В широкономенклатурных ГАЛ и ГАУ число наименований изготовляемых изделий может достигать нескольких сотен в год. Полностью номенклатура изделий до начала проектирования комплекса может быть неизвестной. Программа выпуска каждого наименования изделия обычно составляет от нескольких единиц до нескольких десятков в год.

В штамповочном производстве переналаживаемые комплексы типа ГАЛ и ГАУ в настоящее время находятся в стадии развития. Их основой должны быть, в первую очередь, программируемые технологические машины типа

9

координатно-револьверных прессов, штамповочные машины с автоматизированными наладкой, сменой инструмента, подачей заготовок (полуфабрикатов),удалением изделий и отходов, а также машины типа «обрабатывающий центр» и др.

В состав гибкого производственного комплекса обычно вхо­дит автоматизированный склад полуфабрикатов со штабелером и транспортирующим устройством, соединяющим склад с участком раскроя, где после позиционирования полуфабрикат раскраивается на заготовки запрограммированных размеров. Участок формообразования может состоять из нескольких прессов для выполнения соответствующих штамповочных переходов (операций). С прессом первого перехода раскройный модуль (участок) связывается конвейером. Промышленные роботы (ПР) осуществляют съем заготовок с конвейера, установку их в рабочую позицию на прессе первого перехода, передачу на рабочие позиции прессов последующих переходов, съем готовых изделий с укладкой их в специальную тару, а также удаление отходов.

Параллельно с этой автоматизированной линией также по командам от ЭВМ периодически, по мере смены изготовляемого изделия, с инструментального склада к прессам транспортируются новые штампы, которые устанавливаются взамен ранее работаю­щих автоматизированными устройствами смены штампов. Замена штампов в рабочей позиции кардинально упрощается в случае применения координатно-револьверных прессов, у которых эта операция запрограммирована наряду с перемещением заготовки в рабочей зоне.

Для транспортировки заготовок (полуфабрикатов) и инстру­ментов могут использоваться легко программируемые промышленные роботы, робокары, самодвижущиеся тележки на магнитной и воздушной подушках, автооператоры и другие транспортные средства с программным управлением, согласованно работающие с автоматизированными складами и технологическими машинами и устройствами. В зависимости от конструкции транспортных путей транспортные устройства гибкого производства бывают рельсовыми и безрельсовыми, напольными и подвесными, индуктивными и оптическими. В отличие от транспортных средств, направляемых механическими устройствами, в индуктивных робокарах транспорт ные линии определяют уложенными в полу кабелями, залитыми смолой, а в оптических - транспортный путь осуществлен в виде светоотражающей полосы. Робокары имеют соответствующую приемно-командную систему, бортовую ЭВМ для связи с ЭВМ более высокого уровня иерархии. Обмен информацией между

10

ними обеспечивает стыковку робокар с причальными устройствами технологических модулей.

При переходе на штамповку новой партии изделий обычно требуется замена полуфабриката. Этот процесс может быть ус­пешно выполнен при наличии автоматизированного склада полу­фабрикатов с адресным их хранением и транспортными средства-ми с программным управлением, которые доставляют полуфабри­каты на конвейер или непосредственно к рабочим местам.

Для листового проката первым таким рабочим местом обыч­но являются листовые кривошипные ножницы с автоматической, переналаживаемой на шаг, подачей, а также программируем фре­зерные раскройные станки или установки для электрофизических способов резки. Полученные полосы, карточки или специальные заготовки стапелируются для последующей транспортировки со-гласно технологическому процессу.

При использовании в качестве полуфабриката ленты ими проволоки, соответственно рулон или бухта транспортируется раз-матывающему устройству, вслед за которым (при необходимости) размещаются правильное устройство, а также многодисковые нож­ницы со сменными комплектами насаженных на валы дисков для получения лент заданной программой ширины. Далее лента подается устройством шаговой подачи в рабочую зону прерывисто работающей технологической машины (например пресса) или равномерно перемещается в рабочую зону машины непрерывного действия (например, многороликового профилировочного станка)

В ГАЛ технологические машины устанавливаются в соответствии с типовым технологическим процессом. Передача штучных заготовок на последующих ступенях обработки — межоперационных полуфабрикатов, удаление готовых изделий и отходов, могут осуществляться промышленными роботами, действующими по программе синхронно с технологическими машинами Промышленные роботы должны легко переналаживаться в соответствии с параметрами движения рабочих органов, а их захватные устройства должны быть быстросменными. Для перемещения полуфабрикатов от одной технологической машины к другой могут применяться также автоматизированные транспортные устройства типа конвейеров, сопряженных с технологическими машинами).

Применяемые в гибком производстве механические прессы должны быть оснащены автоматизированными устройствами регулирования хода ползуна и закрытой высоты, а также для установки и крепления сменяемых штампов. При использовании координатно-револьверных прессов ряд переналадок, связанных с транспортировкой и установкой штампов исключается.

11

Гибкость работы роторно-конвейерных машин может быть достигнута, если при переходе на штамповку последующей партии изделий будет обеспечена быстрая замена инструментальных блоков в рабочих роторах и захватных устройств в транспортных роторах и на конвейере. Для организации такого гибкого производства особенно важен отбор однотипных изделий. Обрабатывающие центры, используемые в гибком производстве, оснащаются устройствами перепрограммирования смены инструментов, заготовок и очередности операций, выполняемых центром.

Обеспечение ритмичной работы объединенных в одной ав­томатизированной системе разнородных технологических машин с разной производительностью требует встраивания накопителей и других подобных сопрягающих устройств. Специфика разных технологических операций должна учитываться при разработке управляющих устройств последующих, более высоких уровней иерархии гибких автоматизированных систем.

Рис. 1.2. Структурная схема программировании

автоматизации серийного производства по принцип

гибкопереналаживаемой технологии

12

Более высокой степенью интеграции ГАС является гибкое автоматизированное производство (ГАП), которое может вклю­чать в себя два и более взаимосвязанных гибких производствен­ных комплексов (ГАУ, ГАЛ) с гибкой автоматизированной инженер­ной и технической подготовкой производства, обеспечивающей быструю перестройку технологии выпуска новых изделий за счет интеграции САПР, АСТП АСУТП и АСУП. Общая структурная схема ГАП приведена на рис. 1.2.