Понятие «Гибкость» характерно для многономенклатурного производства, т.е. серийного.
Гибкость – соответствие разрабатываемой станочной системы требованиям указанного производства, при этом существует несколько видов гибкости:
Машинная гибкость – способность системы продолжать обработку при отказе некоторых элементов;
Структурная гибкость – способность к наращиванию структуры, т.е. к увеличению числа станков данной линии, либо к уменьшению, без какой либо существенной модернизации;
Номенклатурная гибкость – способность системы к обработке различных типов деталей входящих в номенклатуру;
Маршрутная гибкость – возможность обеспечения изменения маршрута движения детали по данному участку или цеху без изменения маршрутной технологии;
Технологическая гибкость – это способность станочной системы производить обработку деталей в заданном объеме, с требуемой точностью, в установленные производственные сроки и различными технологическими методами.
Количественно технологическая гибкость может быть определена с помощью двух показателей:
1 – Индекс гибкости.
где Н – номенклатура или число их типоразмеров, которые предназначены для обработки на данной ГПС или автоматической линии;
к – коэффициент обновления – доля деталей (выраженная в % к номенклатуре), которые могут быть обработаны на данной линии, дополнительно, без её существенной модернизации;
n – средний размер партии деталей (количество деталей в партии).
Данный анализ необходим для выбора наиболее перспективного варианта проекта, так как разработка сложных станочных систем всегда идёт по нескольким вариантам. Выбор варианта производится по максимальному значению индекса гибкости, данный вариант берётся за основу для последующей проработки, а все остальные отбрасываются.
2 – Непосредственно технологическая гибкость.
to 1
Г = --------- (1 – ---),
to + tп Н
где to – усреднённое значение основного времени обработки;
tп – среднее время переналадки данного оборудования с одной детали на другую;
Н – число типоразмеров (номенклатура).
Если индекс гибкости является ориентировочной величиной, то технологическая гибкость является уточнённой величиной и определяется после разработки техпроцессов. На основании анализа по гибкости, аналогично индексу гибкости, выбирается вариант под последующую конструкторскую проработку, а именно: выбор применяемого оборудования, компоновочные решения, построение схемы управления, проектирование специальных транспортных средств, оснастки, специального режущего инструмента.
Связь видов производства и применяемого техн. оборудования. Взаимосвязь основных характеристик. Оборудование специальное, специализированное, унифицированное. Особенности техн. оборуд., прим-ого в автоматизированном машиностроении.
1 - Обычные универсальные станки. Применяются в случае, если уже имеются в производстве подлежащем автоматизации, при этом они имеют ряд недостатков:
"—" требуется существенная модернизация станка (обеспечение автоматического цикла работы, разработка специальных загрузочных устройств);
"-" используются не все имеющиеся подачи и числа оборотов шпинделя.
По указанным причинам этот вид оборудования в настоящее время не применяется.
2 - Специальные станки-автоматы, разрабатываются под конкретную деталь, применяются или автономно или в составе ЖАЛ (жёсткая автоматич.линия). Обладают весьма высокой производительностью и разрабатываются чаще всего на предприятии, где будут использоваться.
"-" невозможность переналадки станка, на какую либо другую деталь даже при изменении только одного размера.
3 - Специализированные станки для автоматизированного производства при изготовлении сходных между собой деталей (обработка группы зубчатых колёс). Находят применение в рамках серийного производства. Являются достаточно распространенными.
4 - Агрегатные станки. До настоящего времени находят широкое применение в производстве.
5- Металлорежущие станки с ЧПУ. Получили развитие сравнительно недавно, обладают высокой технологической гибкостью, т.е. можно вести обработку на разных режимах, различными инструментами и т.д. Они являются основными при разработке ГПС различного уровня сложности (начиная от ГПМ и выше).
Особой гибкостью и широкими технологическими возможностями обладают станки типа "обрабатывающий центр" или "многооперационные станки" (МС).
"+" наличие комплекта инструмента, необходимого для данной операции, находящегося в магазине станка, который может меняться по программе.
«+» имеется устройство для программирования обработки, кроме того, предусматривается возможность автоматической смены детали, с использованием приспособлений-спутников.
Область применения этого оборудования - мелко- и среднесерийное производство
|
|
|
Nг n
массовое Q
100тыс (ЖАЛ) крупносерийное
серийное
Г
мелкосерийное
10 единичное
1 200 Н,шт
Nг – годовой выпуск деталей. Н – номенклатура. Q – производительность растёт к массовому производству. n – количество рабочих станочников участвующих в производстве. ЖАЛ – жёсткие автоматизированные линии.
Агрегатирование как одно из направлений повышения эффективности автоматизации, его сущность и преимущества. Унификация узлов и агрегатов технического оборудования.
Особым методом создания оборудования в автоматизированном производстве является метод агрегатирования. Он используется при создании агрегатных станков, автоматических линий и т.п. видов оборудования. Он же послужил основой для модульного метода, который применяется в последнее время для разработки промышленных роботов и станков с ЧПУ.
Метод агрегатирования заключается в создании технологического оборудования из готовых отдельных узлов, называемых «агрегаты». Агрегаты изготавливаются на специализированных заводах по хорошо отработанной технологии и поставляются по специальным заказам. Заказ формирует технолог под конкретную деталь и под конкретный техпроцесс. Указанные узлы (агрегаты) в настоящее время нормализованы (унифицированы) и сведены в специальные каталоги. Положительные моменты агрегатирования:
«+» существенно сокращаются сроки подготовки производства из - за сокращения сроков проектирования и изготовления (простая сборка станка и его отладка);
«+» удешевление применяемого оборудования;
«+» повышение точности обработки деталей, а также стабильность размеров и качества обработки за счёт исходной точности поступающих узлов;
«+» возможность многократного использования этих узлов в различных компоновках станков при переходе на другие обрабатываемые детали;
«+» указанные узлы легко объединяются и управляются в станке.
Для разработки технологического оборудования в автоматизированных производствах находит широкое применение метод агрегатирования. Метод заключается в использовании годовых и унифицированных узлов или агрегата. Эти агрегаты применяются в качестве исполнительного устройства под конкретную операцию в соответствии с технологическим процессом. Все унифицированные узлы выпускаются серийно и помещены в специальные каталоги. К положительным моментам относят:
1. Значительно сокращаются сроки проектирования, а также его изготовление, т.к. оборудование создаётся из готовых отдельных узлов.
2. Повышается точность и стабильность размеров получаемых на детали. Достигается высоким качеством самих узлов, так как они изготавливаются по специальным технологиям.
3. Такие узлы можно многократно использовать в различных станках.
4. Данные узлы легко компонуются и объединяются общей системой управления.
По своему назначению эти унифицированные узлы подразделяются:
1. Узлы для обеспечения плавного главного движения.
2. Узлы, обеспечивающие подачу инструмента. Существуют узлы объединяющие обе функции – самодействующие агрегатные силовые головки.
Агрегатные станки, их устройство и порядок работы, технологические возможности. Разновидности компоновок станков в соответствии с конфигураций обрабатываемых деталей.
Агрегатные станки - это особый вид автоматизированного технологического оборудования. Главной особенностью которого, является наличие в их конструкции унифицированных узлов и агрегатов, при этом большая часть узлов унифицирована. Прежде всего, это узлы, обеспечивающие главное движение, а также подачу. Кроме того, узлы, обеспечивающие перемещение обрабатываемых деталей (столы).
Технологические возможности станков позволяют выполнять следующие виды обработки: сверление отверстий, развёртывание, зенкерование, нарезание резьб метчиками и плашками, токарная обработка (растачивание отверстий, выполнение канавок в отверстиях, а так же наружное обтачивание, но на небольшой длине), различные виды фрезерования (концевыми, дисковыми или торцевыми фрезами) с помощью специальных фрезерных насадок. Кроме того, агрегатные станки, позволяют выполнить несложные сборочные операции: запрессовка втулок штифтов и т.д.
Для агрегатных станков характерны 2 режима работы:
- автоматический режим, применяемый, когда цикл обработки достаточно велик по сравнению со временем загрузки деталей (5 – 7 секунд и более);
- полуавтоматический, применяется по мере необходимости:
- когда обрабатывается сложная деталь, требующая особой выверки;
- когда длительность рабочего цикла мала по сравнению со временем загрузки деталей.
В настоящее время разработаны две основные компоновки станков:
1 – Станки с круглым поворотным столом. В основе работы станка лежит использование многопозиционных поворотных столов, в каждой позиции стола (за исключением вспомогательной – загрузочной) размещаются силовые агрегатные головки по принципу: максимальное количество агрегатных головок в каждой рабочей позиции (концентрация отдельных переходов). Допускается наличие резервных позиций, с целью возможности изменения конструкции детали.
Загрузка и разгрузка деталей производится в загрузочной позиции оператором, для простых по форме деталей допускается применение промышленных роботов.
Зажим и разжим деталей в приспособлениях производится всегда автоматически от пневмо- или гидрораспределителя, расположенного в центре поворотного стола. Его принцип действия сводится к тому, что все приспособления в рабочих позициях соединены с нагнетательной магистралью (благодаря этому производится зажим деталей), а приспособление в загрузочной позиции срабатывает на разжим детали. Именно по этому недопустимо проектирование приспособлений с ручным зажимом. В основе управления такими станками лежит “путевой” метод.
Одни и те же силовые головки могут располагаться горизонтально, вертикально или наклонно, в последнем случае используют специальные наклонные кронштейны.
Если в детали несколько однотипных отверстий, целесообразно обрабатывать их одновременно с помощью специальных многошпиндельных насадок. Насадка крепится на пиноли силовой головки, а вращение её шпинделя передаётся на каждый отдельный шпиндель насадки. Как правило, приходится под конкретную деталь также изготавливать и насадки, однако, есть некоторые виды унифицированных насадок, но они применяются, если отверстия расположены равномерно по окружности и если данная конструкция насадки позволяет регулировать межцентровое расстояние.
Рисунок – Общий вид агрегатного станка
1. Станина унифицированная;
2. Многопозиционный поворотный стол – стандартный;
3. Пневмо- или гидро распределитель – унифицирован;
4. Стойки для размещения силовых головок – унифицированы;
5. Вертикальный кронштейн – унифицирован;
6. Агрегатная силовая головка – унифицирована;
7. Приспособление для обрабатываемой детали, для конкретных деталей разные;
8. Инструмент обычно ГОСТирован, но допускается применение специального инструмента (комбинированный).
Работа станка сводится к многократному повторению одинаковых рабочих циклов, при этом все силовые головки включаются в работу одновременно по мере поворота и фиксации стола. Зажим и разжим деталей происходит в загрузочной позиции в пределах 450 в обе стороны от загрузочной позиции.
Рабочий цикл станка определяется как сумма рабочего цикла лимитирующей силовой головки и времени поворота стола из одной рабочей позиции в другую.
2 – С прямолинейным столом. Применяются в случаях, когда требуется обработать деталь с противоположных сторон (минимум с двух), для этого предусматривается симметричное расположение головок относительно детали. Дополнительно можно установить и вертикальные головки. В этом случае также предусматривается загрузочная позиция в исходном положении стола.
В некоторых случаях допускается объединять первую рабочую позицию и загрузочную, НО ТОЛЬКО В ТЕХ СЛУЧАЯХ, КОГДА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОЧИЙ СМОЖЕТ ЗАГРУЖАТЬ ДЕТАЛИ В ПРИСПОСОБЛЕНИЕ БЕЗ ВОЗМОЖНОГО ТРАВМОТИЗМА.
Применяются как правило типовые столы прямолинейного типа. Они имеют 2 положения прочной фиксации: переднее и заднее. В случае необходимости введения промежуточных позиций стол дополнительно снабжается управляемыми фиксаторами. Для схем обработки на таких станках, характерна меньшая производительность. Это объясняется наличием холостого хода, дополнительно влияющего на длительность рабочего цикла. Кроме того, длительность рабочего цикла характеризуется временем загрузки детали, т.к. такие станки работают чаще всего по полуавтоматическому циклу. Столы некоторых модификаций позволяют менять величину подачи, тем самым позволяют обрабатывать детали непосредственно при их движении вместе со столом.