В.В. Трухин Гибкие автоматизированные производства

10

Пример.

Принимаем, что деталеустановки в среднем проходят обработку на 3 станках последовательно, в начале смены, а затем каждая 6 деталеустановка выводится на позицию контроля после обработки на каждом из станков.

После обработки на первых двух станках контролируется часть поверхностей в течение времени tk1 и tk2. После обработки на третьем станке производится окончательный контроль всех поверхностей в течение времени tk3. Принимаем tk1 ≈ tk2 ≈ 5 мин; tk3 ≈ 30 мин, тогда суммарное время контроля одной деталеустановки

tk = tk1 + tk2 + tk3 = 40 мин.

По требованию технологов должна контролироваться каждая шестая деталеустановка.

Дополнительный контроль первой деталеустановки, обработанной в начале смены, вводится поправочный коэффициент К1 = 1,15, а контроль деталей, обработанных новым инструментом, учитывается коэффициентом К2 = 1,05, тогда

n =	6	= 5,
	1,15 1,05

в среднем через каждые 5 деталеустановок осуществляется вывод детали на контроль.

В течение месяца контроль пройдет следующее число деталеуста-

новок:				3040
	Кдет.к =					= 608		;
				5
Кдет = Кнаим N = 152 20 = 3040 шт.;
Кнаим =		Фстnсб		=	305 7		=	152 шт.
		tоб N
					0,7 20

N = 20 шт. - месячная программа выпуска деталей одного наименования: Фст = 305 - месячный фонд станка, ч, а требуемое число позиций контроля

	nпоз =	tKдет	=	40	608		= 1,33.
		Фпоз 60		60	305

Итак, для обеспечения нормальной работы комплекса необходимы две позиции контроля, коэффициент загрузки каждой из которых составляет 0,66.

11

3.5.1.3. Расчет стеллажей Стеллажи для складирования многономенклатурных грузов проек-

тируют и изготавливают в соответствии с ГОСТ 14757-81. Принимают клеточные стеллажи – бесполочные и каркасные. Основные параметры каркасных и бесполочных стеллажей приведены в табл. 3.

Таблица 3

Основные параметры каркасных и бесполочных стеллажей

Стеллаж	Длина	Ширина	Высота	Нагрузка на
	ячейки А,	стеллажа Вст,	стеллажа	ячейку Р, кгс
	мм	мм	Нст, мм
Каркасный	450,950,	450, 670, 800,	1,8; 2,4; 3,0;	50, 100, 250,
(тип 1)	1320, 1800,	850, 900,	3,6; 4,2; 5,1;	500, 1000,
	2650	1120, 1250,	5,7; 6,3; 6,9;	2000
		1700	7,8; 8,4;9,3;
Бесполоч-	450, 710,	450, 670, 850,	9,9; 10,5;
ный (тип 2)	950, 1320,	900, 1120,	12,3; 14,4;
	1800	1250	16,2

Основной расчетной характеристикой стеллажа является его вместимость, которая определяется исходя из числа спутников или тары, необходимых для полной загрузки станков, во время работы комплекса. Расчет потребного количества стеллажей (ячеек) выполняется в зависимости от их назначения по двум вариантам:

первый - при хранении спутников, применяемых для хранения и транспортировки корпусных деталей;

вторая – при хранении и транспортировке деталей в таре.

По первому варианту в качестве исходных данных используется количество станков, входящих в комплекс, средняя трудоемкость обработки одной деталеустановки, максимальное число деталеустановок различных наименований, которые будут обработаны на комплексе.

Кнаим =	Фстnст	,	(4)
	tоб N

12

где Фст - месячный фонд отдачи станка, который определяется по формуле (5):

Фст = Фдет К3,

(5)

где Фдет - действительный месячный фонд работы станка, при работе в 2 смены; К3 - коэффициент загрузки станка; ncт - количество станков; tоб - средняя трудоемкость обработки одной деталеустановки; N - средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования.

Полученное число деталеустановок определяет число ячеек в стеллаже. Минимальное число ячеек стеллажа соответствует числу деталеустановок при условии, что для обработки одного наименования деталеустановок используется один и тот же спутник.

Так как автоматизированные комплексы позволяют обрабатывать широкую номенклатуру деталей, которая может меняться в процессе эксплуатации, то целесообразно иметь запас ячеек в стеллаже (около 10 %) на случай увеличения числа обрабатываемых деталей.

Пример расчета.

Комплекс включает 7 станков (СТ1-СТ7), стеллаж – накопитель спутников с ячейками. Средняя трудоемкость обработки одной деталеустановки tоб = 0,7 ч; месячная программа выпуска деталей одного наименования N = 20 шт.; месячный фонд расчета одного станка в две смены Фст = 305 ч.

Число деталеустановок различных наименований, которые могут быть обработаны на комплексе, определяется

	Кнаим =	Фстnст	=	305 7	= 152 шт.
		tоб N		0,7 20

C добавлением 10 % - 16 шт. количество ячеек в стеллаже составляет 168 шт.

По второму варианту в качестве исходных данных используют:

•массу заготовок (деталей) по группам для хранения в стеллажах

итаре;

•запас хранения заготовок (деталей) в днях;

•количество дней нахождения.

Запас хранения по каждой группе заготовок определяется по формуле (6):

	13
	Qi =	miti	,	(6)
		365

где mi - масса заготовок по группам за год; ti - запас хранения заготовок в днях.

Количество тары:

ZTi =	Qi	,
	CTi

где CTi - вместимость тары выбранного типа;

CTi = qimaxKTi ,

где KTi - плотность укладки заготовок в таре, KTi ≈ 0,2 симальная грузоподъемность выбранного типа тары.

Число стеллажей

(7)

(8)

0,85; qimax - мак-

		∑m ZTi
	Zст =	i= 1	,	(9)
		Z

где m - число групп заготовок (деталей); Z - число единиц тары, размещенной в одной секции стеллажей выбранного типа.

3.5.1.4. Расчет штабелирующих машин От правильного выбора штабелирующих машин, которые служат

для перемещения грузов в зоне хранения, зависят в значительно степени вместимость, перерабатывающая способность склада и все основные технико–экономические показатели АТСС.

К штабелирующим машинам относят:

•стеллажные краны-штабелеры;

•мостовые краны-штабелеры.

В АТСС краны-штабелеры располагаются между стеллажами или между стеллажами и станками. Для определения числа штабелеров необходимо знать усредненный маршрут обработки деталей по станкам. Зная число обрабатываемых деталеустановок, число деталеустановок уходящих на контроль и возвращающихся с контроля, а также маршрут

14

движения деталеустановок по станкам, можно подсчитать число перемещений штабелера.

Расчет количества кранов–штабелеров, потребных для обслуживания АТСС, приведен в методических указаниях [9].

3.5.2. Подсистема контроля качества изделий

Подсистема контроля качества предназначена для своевременного определения с требуемой точностью параметров качества изделий механосборочного производства.

Контроль качества изделий может быть осуществлен на рабочем месте, в специальных контрольных пунктах, в накопительных отделениях.

Контроль на рабочем месте может быть осуществлен прямо на технологическом оборудовании в процессе формообразования с помощью средств активного контроля или после формообразования (пассивный).

Внешний пассивный контроль в ГПС выполняется в контрольных пунктах с использованием контрольно-измерительных машин, работающих в автоматизированном режиме.

Расчет числа позиций контроля деталей выполняется по методике, приведенной в разделе 3.5.1.2.

3.5.3. Подсистема инструментального обеспечения

Рациональное функционирование и эффективное использование ГПС определяется в значительной степени выбором режущего, вспомогательного инструмента и приспособлений, их доставкой к технологическому оборудованию, хранением в АТСС и в инструментальных магазинах станков, что выполняется подсистемой инструментального обеспечения.

Размерная настройка инструмента для станков с ЧПУ является неотъемлемой частью ТПП.

Отделение состоит из двух зон: "А" – комплектования инструмента; "Б" – размерной настройки.

В зоне "А" хранится минимальный запас режущего, инструментального, вспомогательного инструментов и техническая документа-

15

ция. Происходит комплектация инструмента и передача в зону "Б". В зоне "Б" выполняется сборка и настройка инструмента.

Для настройки инструмента используют приборы типа БВ-2026 – для станков токарной группы и БВ-2027 – для многооперационных станков.

Расчет количества приборов производят по формуле

Нn =	260 2Тн	,	(10)
	60Фоб

где Тн – трудоемкость настройки сменного количества инструмента, мин; Фоб – эффективный месячный фонд времени работы прибора, ч.

При укрупненном расчете потребного количества приборов применяют зависимости:

прибор типа БВ-2026 Нп = 0,007 Sток;

прибор типа БВ-2027 Нп = 0,005 Sоц (≤ 20 инструментов); прибор типа БВ-2027 Нп = 0,1 Sоц (до 50 инструментов); прибор типа БВ-2027 Нп = 0,2 Sоц (> 50 инструментов),

где Sток, Sоц – количество обслуживаемого оборудования, токарного и многооперационного.

Число слесарей-настройщиков по настройке:

Р	=	Фо Нп	К	,	(11)
н			з
		Фр

где Фо – эффективный годовой фонд времени работы прибора, ч; Фр - эффективный годовой фонд времени работы слесаря, ч.

Число слесарей по разборке:

Рр = 0,4Рн .

Число слесарей по комплектовке:

Рк = 0,5Рн .

Площадь отделения определяют по формуле
F = Sст ( A1 + A2) + Pк А3 + (Рн + Рр )А3,	(12)

где А3 – удельная площадь рабочего места (на одного рабочего) для на- стройки-разборки, А3 = 6-7 м2; А2 – удельная площадь (на один станок) для хранения минимального комплекта, А2 = 0,3-0,2 м2; А1 – удельная

16

площадь (на один станок) для хранения технической документации,

А1 = 0,7-2,2 м2.

3.5.4. Подсистема стружкоудаления

Одним из факторов надежной работы станков ГПС является своевременный автоматический отвод стружки из рабочей зоны обработки.

Особенность организации уборки стружки в ГПС заключается в необходимости одновременной работы с различными обрабатываемыми материалами и составами СОЖ. Многообразие сортов СОЖ и материалов стружки обусловливает необходимость применения различных емкостей.

Работа транспорта и слежение за состоянием наполняемости емкостей требуют использование управляющей техники.

Кроме того, управлению подлежат и механизмы и средства обслуживания (машины, приспособления, устройства для удаления стружки и пыли).

Стружку из рабочей зоны станков удаляют смывом (подачей эмульсии), сжатым воздухом или путем движения конвейеров с подвижными элементами. При обработке деталей из чугуна (без охлаждения) стружка и графитовая пыль отсасываются с помощью гидроциклонов.

При обработке отверстий стружку из них выдувают сжатым воздухом или вытряхивают специальными поворотными устройствами.

При обработке деталей из стали сливную стружку дробят. Это значительно облегчает ее транспортировку и очистку от нее посадочных и базовых поверхностей обрабатываемых деталей, которые обычно смывают СОЖ.

В ГПС для удаления стружки, как правило, применяют конвейеры, которые проходят либо сзади станков, либо монтируют в (канале, расположенном под станками).

Для удаления стружки получили распространение конвейеры, приведенные в табл. 4.

При выборе способов удаления и переработки стружки определяют ее количество как разность массы заготовок и деталей.

17

Таблица 4

Конструктивные разновидности конвейеров для стружки

Материал стружки	Линейные конвейеры	Магистральные
		конвейеры
1. Сталь	Винтовые (шнековые)
	400-500 мм	Пластинчатые –
	Ершово–штанговые
		800мм
	400-500 мм
	Скребковые 400-500 мм
2. Чугун	Пневматический	Ленточные 800 мм
	отсос
	Скребковые 181-500 мм	Скребковые 800 мм
3. Цветные метал-	Лотковые со смывом 250-	Пластинчатые 600
лы	450 мм	мм
	Ленточные 250-450 мм

При укрупненных расчетах массу стружки можно принимать равной 10-15 % массы готовых деталей.

При количестве стружки до 0,3 т в год, приходящейся на 1 м2 площади цеха, целесообразно собирать стружку в специальные емкости и доставлять к месту сбора или переработки напольным автоматизированным транспортом.

При количестве стружки 0,3-0,65 т в год на 1 м2 площади участка предусматривают линейные конвейеры вдоль станочных линий со специальной тарой в конце конвейера в углублении на подъемнике. Заполненная стружкой тара вывозится на участок переработки напольным транспортом.

Если на 1 м2 площади участка приходится 0,65-1,2 т стружки, рекомендуется создавать систему линейных и магистральных конвейеров, которые транспортируют стружку на участок сбора и переработки стружки.

В процессе переработки витая стружка подвергается дроблению, затем стружку всех видов с остатками масел и СОЖ подвергают обезжириванию. Для этого на центрифугах отделяют СОЖ, а затем промывают стружку горячей водой или щелочными растворами в специаль-

18

ных моечных машинах или подвергают обжигу, где органические примеси испаряются и выгорают.

Лучшим способом переработки стружки для вторичной переработки является брикетирование. Для этого используют специальные горизонтальные брикет - прессы, на которых стружку прессуют в брикеты цилиндрической формы диаметром 140-180 мм, высотой 40-100 мм и массой 5-8 кг.

3.6. Разработка планировки производственного оборудования

Планировку оборудования разрабатывают в соответствии с компоновочным планом, который предусматривает рациональное взаимное расположение отделений, участков, магистральных и цеховых проездов и проходов в составе цеха, корпуса.

Производственную структуру ГПС механической обработки деталей составляют металлорежущие станки, основу которых представляют ГПМ, многоцелевые станки и станки с ЧПУ, а также система обеспечения функционирования (СОФ).

Основной составляющей СОФ является автоматизированная транспортно-складская система (АТСС). В зависимости от программы выпуска ГПС применяют различные компоновки АТСС.

Основные требования к оформлению планировок расположения оборудования и рабочих мест рассмотрены в методических указаниях

[10].

3.7. Расчет общей и производственной площади

Определение производственной и общей площади ГПС при детальном проектировании производится на основании планировки всего технологического, подъемно–транспортного и вспомогательного оборудования, рабочих мест, проездов и пр. [2].

3.8. Расчет потребности в электроэнергии и сжатом воздухе

3.8.1. Электроэнергия

Электрическая энергия на участке расходуется на питание электроприемников (электродвигателей, электропечей) и на освещение по-

19

мещений. Для питания электроприемников применяется переменный ток 50 пер/с. Расход электроэнергии на ГАУ определяется по установленной мощности по каждому виду оборудования, расчету активной мощности электроприемников.

Активная мощность Ра определяется по суммарной установленной мощности и коэффициенту спроса Кс:

Ра = Кс ∑ Руст.

(13)

Средние величины коэффициента спроса по отдельным группам потребителей, приведены в табл. 5.

		Таблица 5
	Коэффициенты спроса
	Группа потребителей	Коэффициент
		спроса Кс
1. Электродвигатели металлорежущих станков		0,20
2.	Электродвигатели автоматов, револьверных,	0,25
	обдирочных станков, штамповочных прессов
3.	Электродвигатели кранов и тельферов	0,15
4.	Нагревательные устройства, печи сопротивле-	0,6
	ния, ванны, сушильные шкафы
5.	Сварочные трансформаторы дуговой сварки	0,45

Годовой расход электроэнергии для участка на шине низкого напряжения в кВт/ч определяют по формуле (14):

W = ∑ Pa Fq m η з = Kc∑ Pуст Fq m η з,

(14)

где ∑ Pa - сумма активных мощностей на шинах низкого напряжения, кВт; Fq - действительный годовой фонд времени оборудования для одной смены, ч; m - количество смен работы оборудования; η з - коэффициент загрузки оборудования по времени, средняя величина 0,85.