Предварительное определение площади цеха и основных параметров производственного здания(наименование вопроса) При предварительной проработке компоновочной схемы общую площадь участка или цеха определяют по показателю Sуд.о удельной общей площади, относящейся на один станок или рабочее место S=Sуд.о*Сn, где Сn - принятое число станков (рабочих мест). Этот показатель зависит от габаритных размеров применяемого оборудования и транспортных средств. Последние определяют ширину проездов между рядами станков. Так, для средних станков Sуд.о=14…18м **2. Поскольку в составе цеха (участка) имеется оборудование разных габаритных размеров для предварительной оценки требуемой площади удобнее пользоваться удельными показателями Sуд.о для аналогичных цехов, обобщенных по ряду действующих заводов или выполненных ранее проектов. Например Sуд.о для отделений механообработки цехов автомобильной промышленности: цех двигателей - для двигателей мощностью до 50 кВт -27 м 2; свыше 50 кВт-32 м2; цех шасси для грузовых автомобилей грузоподъемностью до 5 т - 21 м2, свыше 5 т - 23 м2. Важным при проектировании является выбор строительных параметров здания - сетки колонн и высоты пролета. Поперечный разрез и план пролета показаны на рис. 3.5. Сетку колонн (ширину L пролета и шаг t колонн) и высоту H пролета (расстояние от пола до нижней части несущей конструкции здания) выбирают из унифицированного ряда указанных величин. Ширину пролета L выбирают такой, чтобы можно было рационально разместить кратное число рядов станков, в зависимости от габаритных размеров и вариантов размещения (L ==18, 24, 38 и 36 м). Высоту пролета определяют по схеме, приведенной по рис, 3.5. Исходя из максимальной высоты оборудования h1 минимального расстояния h2 между оборудованием и перемещаемым грузом, а также высоты транспортируемых грузов h3, крана h4 определяют высоту H1 до головки подкранового рельса:
H1=h1+h2+h3+h4, Высоту h4 определяют с учетом крайних положений подвижных частей станка, но не менее 2, 3 м. Расстояние h2 принимают не менее 400 мм. По величине H1 определяют по таблице минимальную высоту пролета H. При проектировании участков и цехов ГПС целесообразно использовать пролеты с мостовым краном, причем одна из причин использования мостовых кранов состоит в обеспечении высокой мобильности при перестановке и замене оборудования. Длину станочных участков и линий из соображений пожарной безопасности принимают в пределах 35-50 м, а между ними предусматривают магистральные (пожарные) проезды шириной 4,5-5,5 м. По известной производственной площади участков определяют их ширину. На основании габаритных размеров участков с учетом наличия продольного и поперечных магистральных проездов определяют габаритные размеры и ориентировочную площадь цеха.
3.5 Выбор варианта расположения оборудования на участках механической обработки (наименование вопроса) Расположение станков на участках и линиях механической обработки определяется организационной формой производственного процесса, длиной станочных участков, числом станков, видом межоперационного транспорта, способом удаления стружки и др. факторами. Выбор варианта расположения станков непрерывно- и переменно-поточных линий относительно прост. Здесь последовательность расположения оборудования практически однозначно определяется последовательностью выполнения операций технологического процесса. Задача рационального размещения оборудования сводится к выбору варианта размещения станков относительно транспортного средства, числа рядов станков и связей конфигурации поточной (автоматической) линии.
 
Относительно транспортного средства возможны варианты продольного, поперечного, углового и кольцевого размещения станков (рис.3.6). а) б)
РисЗ.б. Варианты размещения станков относительно транспортных средств: а - продольное, б - поперечное, в - угловое, г - кольцевое. Фронтальное расположение станков по отношению к транспортному средству или проезду создает наиболее благоприятные условия для автоматизации и механизации межоперационного транспортирования и обслуживания рабочих мест. При поперечном расположении условия обслуживания станка оператором ухудшаются в связи с его удалением от конвейера. Однако при использовании для автоматической загрузки станков манипуляторов или промышленных роботов портального типа это противоречие разрешается. т.к. обеспечивается лучшее использование производственной площади. Расположение станков под углом к проезду применяют для расточных, продольно-строгальных, продольно-фрезерных станков, прутковых автоматов и других станков, длина которых значительно превышает их ширину. Прутковые автоматы размещают обычно загрузочными устройствами к проезду для облегчения установки прутка. Кольцевое размещение станков благоприятно для многостаночного обслуживания, но создает трудности для использования межоперационного транспорта и инженерных коммуникаций. Выбор того или иного варианта определяется также способом удаления стружки от станков. При использовании автоматизированных систем уборки стружки необходимо учитывать взаимное расположение станочных и цеховых струж-коуборочных конвейеров. В зависимости от длины технологического потока и длины станочного участка применяют однорядное и многорядное размещение станков. При этом для обеспечения прямоточности зону заготовок (начало линий) располагают со стороны одного проезда, а конец линий - с противоположной стороны в направлении дальнейшего перемещения деталей на сборку. Рассмотрим основные варианты размещения оборудования в непрерывно- и переменно-поточных линиях (рис. 3.7). Для линий, оборудование которых размещается в пределах длины участка, применяют однорядный вариант размещения (рис.3.7,а). В приведенном примере на второй операции предусмотрены два станка, поскольку штучное время на этой операции превышает такт выпуска. Короткие линии обработки располагаются последовательно (рис. 3.7,б). Поточные линии с большим числом станков размещают в два или несколько рядов (рис.3.7,в), но с обязательным условием, чтобы начало линии располагалось со стороны зоны заготовок, а конец линии - с противоположной стороны. Для обеспечения лучшего использования отдельных станков возможно параллельное размещение линий с использованием общего для двух линий оборудования (рис.3.7,г), однако в этом случае перед "общим" оборудованием необходимо предусматривать необходимые заделы для компенсации несинхронности работы двух линий. На схеме "общее" оборудование заштриховано. Значительно сложнее выбрать оптимальный вариант размещения станков для подетально-специализированных участков серийного производства. На этих линиях можно одновременно изготавливать партии различных деталей, т.к. вариант размещения влияет на транспортные расходы, себестоимость продукции и капитальные вложения, на непрерывность и ритмичность производства.
Рис.3.7.Варианты размещения оборудования в непрерывно - и переменно-поточных линиях. В первом случае в гнездо собирают оборудование для изготовления определенного типа деталей. При размещении станков гнездами по технологическому признаку создают группы однотипных станков в соответствии с ходом технологического процесса характерных деталей. Однако при этом варианте возникают сложные возвратные перемещения партий деталей. Он может быть использован при создании относительно небольших участков единичного производства. Возможны три различных варианта расположения станков на предметно-замкнутых (подетально-специализированных) участках: - точечный, при котором отсутствуют межоперационные связи между станками; - рядный, при котором оборудование размещено в линейной последовательности, соответствующей ходу технологического процесса характерной детали; - гнездовой, при котором станки размещают группами в зависимости от межоперационных связей между ними. Точечный вариант расположения станков возможен при полном изготовлении деталей на одном станке. Его применяют в тяжелом машиностроении при изготовлении крупных деталей, в легком и среднем машиностроении при использовании многоцелевых станков, а также на автоматных участках изготовления несложных деталей. Рядный и гнездовой варианты расположения станков характерны для групповых поточный линий, где в зависимости от степени синхронизации работа может осуществляться, как на переменно-поточной линии с определенным тактом, или линия может быть несинхронной –прямоточной. Возможны также комбинации указанных вариантов расположения станков внутри одного участка. При выборе того или иного варианта в качестве основного параметра, влияющего в наибольшей степени на эффективность работы участка и линии, обычно используют грузооборот участка, характеризуемый грузопотоком It1t2 между рабочими местами t1 иt2:
где Nк - программа к-ой детали; mк - ее масса; р - число детале-маршрутов между t1 и t2 -м рабочими местами. При точечном варианте расположения оборудования, когда перемещение деталей осуществляется со склада к рабочему месту и обратно, рабочие места с наибольшей интенсивностью грузопотока размещают ближе к складу, и наоборот. Варианты линейного (а) и гнездового (б) размещения станков р групповых поточных линиях показаны на рис. 3.8.
Рис.3.8. Варианты линейного (а) и гнездового (б) размещения станков с групповых поточных линиях. При гнездовом варианте размещения оборудование может быть сгруппированы по предметному либо по технологическому признаку. Выбор рациональной планировки линий и участков ГПС имеет много общего в подходе, принципах размещения станочных модулей и критериях оптимальности, рассмотренных выше. На основе анализа ГПС можно выделить произвольный, функциональный и групповой вариант размещения модулей (рис. 3.9). Произвольный вариант. Несколько модулей или станков с ЧПУ произвольно размещают на площади участка. При этом варианте существенно усложняются и удлиняются транспортные маршруты, если станков используемых при изготовлении одной детали, более трех. Этот вариант приемлем при полном изготовлении детали на одном станке. Функциональный вариант. Станочные модули группируют по их технологическому назначению (токарные, фрезерно - расточные, шлифовальные и другие). Недостатком являются неизбежные встречные потоки при изготовлении различных деталей. Групповой вариант. Каждая группа модулей служит для изготовления группы деталей, близких по конструктивным и технологическим признакам. Основой создания Г.ПС подобного типа является методология групповой обработки. Указанный тип компоновки ГПС является наиболее перспективным, поскольку нацелен на изготовление законченных деталей. В большинстве случаев для обработки в ГПС у заготовки необходимо подготовить базы, например, профрезеровать плоскость и обработать два базовых отверстия. Для этой цели вблизи ГПС целесообразно предусмотреть участок станков с ЧПУ с ручной установкой заготовок (рис.3.9,г). Кроме того, при обработке ответственных деталей возникает необходимость специальной обработки, например, термической. Указанные операции целесообразно выполнять на соответствующем оборудовании, размещенном на отдельном участке или в других цехах. В большинстве существующих ГПС используют линейный принцип размещения ГПМ. При небольшом числе станков их размещают в один ряд, при числе станков более четырех - в два ряда. В зависимости от вида применяемой транспортно-складской системы, с помощью которой регулируют потоки заготовок, инструментов, тары и деталей, могут быть три различных схемы планировок ГПС (рис.3.10). Планировка с централизованным складом (рис.3.10,а). Со склада заготовки в таре или на палетах передаются к станочным модулям транспортной системой. Заготовки, обработанные на одном станке, передают на следующий или возвращают на склад, где они хранятся, пока не освободится занятый станок. Эта схема универсальна, обеспечивает возможность ее наращивания в определенных пределах. Планировка со складом-накопителем в составе транспортной системы (рис.3.10,6). Роль склада выполняет транспортная система (например, роликовый конвейер замкнутого типа). Загрузку и разгрузку транспортной системы обычно производят на одном месте. Подобная планировка характерна для ГПС. средне- и крупносерийного производства с четко выраженной последовательностью и определенной синхронизацией во времени выполняемых операций. Планировка с перемещением деталей транспортным средством в составе склада (рис.3.10,в). В этом случае ГПМ непосредственно примыкают к складу, что значительно упрощает доставку заготовок и их автоматическую загрузку. Этот вариант характеризуется простотой загрузки, перемещения и хранения заготовок, но возможности расширения ГПС и замены оборудования при модернизации ограничены.
а) б)
в) г) Рис.3.9. Варианты размещения станочных модулей: а - производственное; б - функциональное; в - групповое; г - ступенчатое с группой оборудования; 1 - для предварительной обработки баз, основной обработки - 2 и финишной или специальной - 3; а, б, в - типы станочных модулей.
а) б) в)
Рис.3.10. Планировка ГПС: а –с централизированным складом; б –с накопителем в составе транспортной системы; в –с транспортными устройствами в составе склада; 1 - станочный модуль; 2 - склад; 3 - транспортная система; 4 - транспортер - накопитель; 5 - робот - штабелер склада.
|
