В.В. Трухин Расчет и выбор оборудования АТСС для складирования и транспортирования деталей в кассетах
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Кафедра информационных и автоматизированных производственных систем
РАСЧЕТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ АТСС ДЛЯ СКЛАДИРОВАНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ
ДЕТАЛЕЙ В КАССЕТАХ
Методические указания к практическим занятиям по курсу "Гибкие автоматизированные производства" для студентов специальности 210200 "Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)"
Составитель В.В. Трухин
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 8 от 16.05.03
Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 210200 Протокол № 98 от 23.05.03
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
Кемерово 2003
1
Цель работы: изучение проблем комплексной автоматизации в машиностроительном производстве, выбор и расчет транспортных средств для автоматизированных производств.
ВВЕДЕНИЕ
Автоматизированные транспортно-складские системы (АТСС) служат для автоматической выдачи, приема, хранения и адресования заготовок, инструмента на рабочие места в заданной очередности.
Основным оборудованием АТСС являются:
•транспортные средства;
•автоматизированная складская система.
Транспортные средства предназначены для обеспечения связи между различными видами оборудования гибких производственных систем ( ГПС).
С их помощью обеспечивается получение и возврат заготовок, полуфабрикатов, материала, комплектующих изделий, технологической оснастки, их перемещение в заданном направлении и с заданной скоростью установки грузов на приемное устройство с заданной точностью, транспортировка готовой продукции на склад, производственных отходов в места их накопления и переработки.
Автоматизированная складская система (АСС) предназначена для приема, хранения, учета и выдачи в производство заготовок, полуфабрикатов, комплектующих изделий, приспособлений и инструмента.
Основным оборудованием являются:
•стеллажные конструкции блочного и клеточного типа;
•автоматические стеллажные краны-штабелёры;
•автоматические мостовые краны-штабелёры;
•автоматизированные элеваторные стеллажи;
•транспортно-складская и технологическая тара.
Методические указания предназначены для обучения студентов детальному расчету и выбору оборудования АТСС для транспортирования и складирования изделий (деталей) в поддонах (кассетах) при их механической обработке и сборке.
При детальном расчете АТСС учитывают номенклатуру заготовок, полуфабрикатов деталей и определяют основные параметры склада: количество тары, число ячеек секций, штабелеров, позиций по приему и выдаче грузов, позиций контроля.
2
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТЕЛЛАЖЕЙ
Запас хранения по каждой группе заготовок определяют по формуле [4]
Q = |
mi Niti |
, |
(1) |
|
|||
i |
365 |
|
|
|
|
|
где mi – масса заготовки по группам, кг; ti – запас хранения заготовок (деталей) в днях (табл. 1); Ni – программа выпуска деталей по группам.
|
|
Таблица 1 |
|
Хранение деталей на складе |
|||
|
|
|
|
|
Нормы запаса (в календарных днях) |
||
Род материала и заготовок |
при мелкосе- |
при крупносерийном |
|
|
рийном произ- |
производстве |
|
|
водстве |
||
|
|
||
Мелкие и средние отливки и |
4 |
2 |
|
поковки сортового металла |
|||
|
|
Количество необходимой тары
Zi = Qi , Ci
где Ci – вместимость тары выбранного типа;
Ci = mi Ki ,
где Ki – количество заготовок в кассете, шт.
При укладке заготовок или деталей в транспортно-складскую тару или кассеты перегрузочным роботом математическая модель расчета вместимости тары имеет вид
|
a |
|
b |
c |
|
||||
Ki = ε |
|
ε |
|
ε |
|
, |
(2) |
||
|
|
|
|||||||
|
β+µ |
|
α +µ |
|
δ |
|
3
где a, b и с – соответственно длина, ширина и высота тары, мм; α, β, δ – размеры заготовки (детали), мм; µ – зазор между заготовками в таре для работы схвата робота, м; ε (…) – представляет собой элементарную функцию, которая обозначает целую часть числа, получающегося в результате выполнения действий в скобках.
Число ячеек стеллажа определяется по количеству потребной тары, необходимой для обработки всей номенклатуры деталей, обрабатываемых на комплексе.
При обработке широкой номенклатуры деталей, которая меняется в процессе эксплуатации, необходимо иметь запас ячеек в стеллаже не менее 10 %:
Пя =1,1Zi , |
(3) |
где Пя – число ячеек в стеллаже; Zi – количество необходимой тары.
Размеры ячейки для тары с габаритами L x B x H, принятыми по табл. П2, рассчитываются по формулам:
• длина ячейки
A = a + 2λ + x , |
(4) |
где а – длина тары (вдоль зоны хранения), мм; λ – зазор между тарой и стойкой стеллажа, λ = 30-50 мм; х – толщина стоек стеллажа, х = 30 -
50мм;
•высота ячейки
H я = с + ∆ + е, |
(5) |
где с – высота укладки грузов в таре, мм; ∆ – высота ножек тары, мм; е – расстояние по высоте от верха нижнего поддона до низа опорной поверхности следующего по высоте поддона с грузом.
Для бесполочных стеллажей принимают е = 60-100 мм, а для каркасных – в зависимости от толщины полки е = 110-220 мм. При штабельном хранении е = 0;
• ширина стеллажа Ширина стеллажа Вст принимается по ГОСТ 14757-81, табл. П1,
рис. П1.
4
2. РАСЧЕТ ЧИСЛА ПОЗИЦИЙ ПРИЕМА И ВЫДАЧИ ГРУЗА
Для расчета необходимо знать общее количество груза и тары, проходящих через позиции в месяц.
n |
= |
t ZТ |
m |
, |
(6) |
||
Ф |
60 |
||||||
поз |
|
|
|||||
|
|
поз |
|
|
|
где t = tзагр – для позиций загрузки, мин; t = tразгр – для позиций разгрузки; t = tзагр + tразгр – для совмещенной позиции загрузки-разгрузки, мин;
|
|
|
Кi |
|
|
|
|
|
|
∑ Ni mi |
|
|
|
Z |
Тm |
= |
i=1 |
, |
(7) |
|
Ki12 |
||||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
ZTm – общее количество груза (тары), проходящего через позицию в
месяц, шт. Ni – годовая программа деталей; mi – масса i-й детали; Кi – количество деталей в таре; Фпоз – месячный фонд работы позиции,
Фпоз = 305.
3.РАСЧЕТ ЧИСЛА ПОЗИЦИЙ КОНТРОЛЯ
Впроизводстве, как правило, первая, а затем каждая n деталь проходит контроль. При этом, если деталь обрабатывается на нескольких станках, контроль производится после обработки на каждом из них.
Вавтоматизированных комплексах, у которых отсутствует активный контроль на станках, в процессе обработки деталей необходимо вести проверку получаемых размеров деталей на специальной позиции контроля.
Необходимое число позиций контроля nпоз.к в автоматизирован-
ном комплексе
n |
поз.к |
= |
|
tкΣ Lк |
, |
(8) |
|
Ф 60 |
|||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
поз |
|
|
5
где tкΣ – суммарное время контроля одной детали, мин; Lк – число деталей, проходящих контроль за месяц, шт.;
|
m |
|
|
tкΣ |
= ∑tкi |
, |
(9) |
|
i=1 |
|
|
где tki – время контроля после i-й операции, мин;
L = |
Ni m |
, |
(10) |
к n
где Nim – месячная программа деталей; n – число деталей, через которые деталь выводится на контроль;
n = |
n1 |
|
, |
(11) |
|
к к |
2 |
||||
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
где n1 – число деталей, через которые деталь выводится на контроль по требованию технолога; к1 = 1,15 – коэффициент, учитывающий контроль первой детали; к2 = 1,05 – коэффициент, учитывающий вывод на
контроль в связи с работой нового инструмента.
Данные технологического процесса для различных вариантов сведены в табл. 2.
План расположения станков, позиций контроля, загрузкиразгрузки и подвижных транспортных механизмов (штабелёров Шт 1) показан на рис. 1.
Штабелёр, расположенный между станками и стеллажами, должен передавать поддоны (кассеты) с заготовками и деталями по маршрутам:
•стеллаж – станок;
•станок – стеллаж;
•станок – станок.
6
4. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Количество штабелёров и других транспортных машин для выполнения операций на складе определяется по формуле
Т |
с |
= |
tcΣкн |
, |
(12) |
|
|
||||||
|
|
ф к |
и |
|
||
|
|
|
о |
|
где tcΣ – суммарное время работы штабелёра для перемещения груза в месяц, ч; фо – эффективный фонд времени работы штабелёра, ч (за месяц 305 ч при работе в две смены); ки – коэффициент использования штабелёра, принимаемый равным 0,8; кн – коэффициент, учитывающий поступления груза ( кн = 1,3) и отпуска ( кн = 1,5).
Суммарное время транспортных операций на перемещение груза транспортом данного вида в месяц
|
т |
|
|
|
|
Tц ∑ ZTi |
KT |
|
|
tcΣ = |
i=1 |
|
, |
(13) |
60 |
|
|||
|
|
|
|
где Tц – средняя продолжительность одной транспортной операции в мин; КТ – число транспортных операций в технологическом процессе перемещений; ZТi – количество поддонов, перемещаемых транспорт-
ным средством в месяц.
Средняя длительность операции перемещения при одноадресном цикле работы равна 1,2 – 1,6 мин при высоте склада до 10 м и числе секций 30 – 50.
Таблица 2
Данные технологического процесса
Ва- |
Наименова- |
Масса, |
Габариты, мм |
tзаг |
|
t разг |
|
tk1 |
|
tk 2 |
|
tk3 |
|
tk4 |
|
tk5 |
Мар- |
% |
Про- |
|
|
|
ри- |
диа- |
длина |
|
|
|
|
|
|
мин |
|
|
|
|
|
|
шру- |
де- |
грам- |
n1 |
|
||
ант |
ние детали |
кг |
метр |
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ты |
та- |
ма, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ли |
шт. |
|
|
1 |
Крышка |
12,5 |
250 |
100 |
6 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
10 |
1-2-4 |
45 |
30400 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2-3-5 |
55 |
|
||||||||||||||
2 |
Крышка |
10,0 |
200 |
80 |
5 |
|
4 |
|
5 |
|
4 |
|
6 |
|
4 |
|
9 |
2-5-4 |
25 |
35000 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
3-1-3 |
35 |
|
||||||||||||||
3 |
Крышка |
8,0 |
150 |
75 |
4 |
|
3 |
|
6 |
|
6 |
|
6 |
|
5 |
|
8 |
5-3-4 |
15 |
4000 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1-2-4 |
85 |
|
||||||||||||||
4 |
Фланец |
14,0 |
180 |
90 |
5 |
|
3 |
|
5 |
|
5 |
|
6 |
|
5 |
|
10 |
1-5-3 |
50 |
42000 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
2-4-1 |
50 |
|
||||||||||||||
5 |
Диск |
15,0 |
240 |
120 |
2 |
|
3 |
|
5 |
|
7 |
|
5 |
|
5 |
|
12 |
2-1-4 |
50 |
36000 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
5-1-4 |
50 |
|
|
|||||||||||||
6 |
Каток |
11,0 |
190 |
100 |
6 |
|
4 |
|
3 |
|
3 |
|
4 |
|
2 |
|
14 |
5-1-3 |
60 |
28000 |
8 |
7 |
|
|
|
|
|
|
5-4-2 |
40 |
|
||||||||||||||
7 |
Вал |
8,0 |
60 |
350 |
3 |
|
3 |
|
5 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
|
11 |
5-2-1 |
65 |
25000 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
3-4-2 |
35 |
|
||||||||||||||
8 |
Вал |
9,0 |
75 |
500 |
2 |
|
4 |
|
3 |
|
6 |
|
3 |
|
6 |
|
4 |
2-1-5 |
70 |
22000 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
3-4-5 |
30 |
|
||||||||||||||
9 |
Вал |
10,0 |
80 |
750 |
7 |
|
1 |
|
4 |
|
4 |
|
6 |
|
6 |
|
10 |
2-3-5 |
75 |
20000 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
5-4-3 |
25 |
|
||||||||||||||
10 |
Вал |
13,0 |
90 |
720 |
6 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
3 |
|
18 |
1-4-3 |
80 |
24000 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
1-5-2 |
20 |
|
||||||||||||||
11 |
Фланец |
11,0 |
170 |
60 |
4 |
|
4 |
|
1 |
|
7 |
|
7 |
|
7 |
|
16 |
1-3-4 |
55 |
40000 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
1-2-5 |
45 |
|
||||||||||||||
12 |
Фланец |
13,0 |
190 |
70 |
6 |
|
2 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
|
5 |
|
15 |
1-2-3 |
85 |
34000 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
4-5-4 |
15 |
|
||||||||||||||
13 |
Фланец |
15,0 |
200 |
80 |
3 |
|
5 |
|
2 |
|
2 |
|
3 |
|
3 |
|
20 |
1-3-5 |
75 |
32500 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
1-4-2 |
25 |
|
||||||||||||||
14 |
Фланец |
9,0 |
140 |
60 |
1 |
|
7 |
|
2 |
|
2 |
|
3 |
|
3 |
|
17 |
1-3-2 |
50 |
30200 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
1-4-5 |
50 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 2
8
Ва- |
Наименова- |
Масса, |
Габариты, мм |
t |
заг |
|
t разг |
t |
k1 |
t |
k 2 |
t |
k3 |
t |
k4 |
|
t |
k5 |
Мар- |
% |
Про- |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дет |
|
||||||||||||
ри- |
ние детали |
кг |
диа- |
длина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шру- |
али |
грам- |
1 |
|
ант |
метр |
|
|
|
|
|
|
мин |
|
|
|
|
|
|
|
ты |
ма, шт. |
|
|
|||||
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Корпус |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-5-4 |
22 |
|
|
|
|
15 |
12,0 |
240 |
50 |
|
2 |
|
8 |
|
4 |
|
5 |
|
5 |
|
4 |
|
12 |
25000 |
6 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
подшипника |
|
|
|
|
|
|
|
2-3-4 |
78 |
|
||||||||||||||
16 |
Корпус |
10,0 |
200 |
60 |
|
3 |
|
7 |
|
4 |
|
4 |
|
6 |
|
6 |
|
10 |
2-3-1 |
12 |
23000 |
7 |
|
|
подшипника |
|
|
|
|
|
|
|
2-4-5 |
88 |
|
||||||||||||||
17 |
Корпус |
8,0 |
150 |
50 |
|
4 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
3 |
|
3 |
|
|
9 |
2-1-3 |
10 |
28000 |
5 |
|
подшипника |
|
|
|
|
|
|
|
|
3-4-5 |
90 |
|
|||||||||||||
18 |
Диск |
13,0 |
200 |
100 |
|
2 |
|
9 |
|
2 |
|
5 |
|
2 |
|
5 |
|
13 |
2-4-3 |
15 |
40000 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-5-1 |
85 |
|
|||||||||||||||
19 |
Диск |
11,0 |
170 |
80 |
|
1 |
|
8 |
|
1 |
|
3 |
|
7 |
|
7 |
|
|
8 |
3-4-1 |
33 |
35000 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5-3-2 |
67 |
|
||||||||||||||
20 |
Диск |
9,0 |
150 |
75 |
|
3 |
|
8 |
|
2 |
|
2 |
|
3 |
|
3 |
|
14 |
3-1-5 |
77 |
27000 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5-4-2 |
23 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
||
21 |
Поршень |
8,0 |
60 |
120 |
|
4 |
|
6 |
|
2 |
|
6 |
|
4 |
|
4 |
|
11 |
3-2-1 |
95 |
33000 |
8 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
5-4-1 |
5 |
|
|||||||||||||||
22 |
Поршень |
10,0 |
70 |
150 |
|
5 |
|
6 |
|
3 |
|
4 |
|
4 |
|
4 |
|
17 |
1-2-4 |
45 |
34000 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-3-5 |
55 |
|
|||||||||||||||
23 |
Поршень |
12,0 |
80 |
160 |
|
2 |
|
4 |
|
1 |
|
4 |
|
3 |
|
3 |
|
16 |
5-3-1 |
60 |
31000 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5-4-2 |
40 |
|
|||||||||||||||
24 |
Поршень |
14,0 |
90 |
180 |
|
4 |
|
6 |
|
5 |
|
5 |
|
5 |
|
6 |
|
12 |
2-1-5 |
70 |
42000 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3-4-5 |
30 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
99
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ст 1 |
|
Ст 2 |
|
Ст 3 |
|
Ст 4 |
|
Ст 5 |
Стеллаж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шт 1
|
|
Поз. |
Поз. |
Поз. |
|
||
конт- |
|
раз- |
загру- |
роля |
|
груз- |
зки |
|
|
ки |
|
Рис. 1. План комплекса
5.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Определить запас хранения по каждой группе заготовок.
2.Определить количество потребной тары.
3.Рассчитать вместимость тары и выбрать тип тары согласно стандартам.
4.Рассчитать и выбрать параметры и тип стеллажей.
5.Определить число подвижных транспортных механизмов – штабелеров.
6.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Расскажите о назначении АТСС.
2.Что относится к основному и вспомогательному транспортному оборудованию?
3.С учетом каких параметров производится расчет количества транспортных средств?
4.Как определить число ячеек АТСС для хранения заготовок в
таре?
5.Как определить площадь склада при укрупненных методах расчета, при детальном проектировании?