ЛЕКЦИЯ 3. 1 Компоновка и проектирование

 

1 Компоновка и проектирование

1.1 Расчет количества основного оборудования.

1.2 Принцип построения системы

 

1.1 Расчет количества основного оборудования.

Проектирование основной системы проводится на базе методологических основ проектирования ГПС, из кото­рых вытекает, что начальным этапом формирования является расчет количества основного (технологического) оборудования каждого типа при наличии разработанных технических процессов изготовления всех изделий.

На основании разработанных технологических процессов рас­считывают время работы станков (станкоемкость) или сбороч­ного оборудования (машиноемкость) на различных операциях и, зная объем выпуска изделий каждого наименования, определяют количество технологического оборудования.

N= tiOi/(Ф-60), (1)

где: t_i — станкоемкость выполнения операции при изготовлении i -го наименования изделия, мин;

О i — объем выпуска i-гo наиме­нования изделия, шт.; Ф — эффективный годовой фонд времени работы оборудования, ч; n— количество наименований изделий.

Полученное количество оборудования округляют до ближай­шего большего целого числа N_пр. Коэффициент загрузки обору­дования:

kз—N/Nnp (2)

Количество оборудования в ГПС определяют суммированием количества по всем типам оборудования. Данный подход справе­длив при проектировании ГПС, изготовляющей небольшую но­менклатуру изделий. В случае широкой номенклатуры выпуска­емых изделий количество оборудования определяют, исходя из программы выпуска. Рассмотрим метод приведения программы выпуска при автоматизированной сборке.

На первом этапе проводят группирование сборочных единиц по служебному назначению (например, группа передних бабок, группа коробок подач и др.). В каждой группе выделяют наибо­лее типичный представитель. Чаще всего это сборочная единица, выпускаемая в наибольшем количестве в пределах группы, име­ющая всю необходимую техническую документацию. Остальные сборочные единицы каждой группы приводятся к типичному представителю. Приведение программы выпуска заключается в условном приравнивании по машиноемкости изготовления ка­ждой сборочной единицы группы к выбранному представителю.

Машиноемкость сборки приводимой сборочной единицы опреде­ляется как произведение общего коэффициента приведения на машиноемкость изготовления представителя. Общий коэффици­ент приведения:

к_о= к_м к_с к_т х_ор (3)

где: к_м=(М_пр/Мп)4,66 — коэффициент приведения машиноемкости по массе; М_пр — масса приводимой сборочной единицы; М_п — масса типового представителя; к_с=(О_пр/Оп)^х — коэффициент при­ведения по серийности; О_пр, — объем выпуска приводимой сбо­рочной единицы; О_п — объем выпуска типового представителя (для сборки изделий среднего габарита х=0,2...0,33);

к_т — коэф­фициент приведения по точности (для изделий нормальной точ­ности к_т=1; для изделий повышенной точности 1,1; для изделий высокой точности 1,2);

При определении количества станков в многономенклатур­ном механическом производстве чаще всего пользуются одним из пяти методов приведения программы выпуска, каждый из кото­рых выбирается в зависимости от количества и стабильности номенклатуры деталей.

Первый метод. На первом этапе проводят классификацию деталей с целью статистического описания номенклатуры дета­лей и их основных характеристик. При этом учитываются: слу­жебное назначение и конструктивная форма, размеры, материал, масса и др. На следующем этапе анализируются характеристики номенклатуры деталей с целью выбора деталей-представителей для проектирования технологических процессов. В группу дета­лей-представителей включаются три — пять деталей, имеющих наибольшую, среднюю и наименьшую сложность, наибольшую точность и особенности в конфигурации поверхностей. На ос­новании разработанных технологических процессов определяется станкоемкость обработки деталей-представителей, затем — ста­нкоемкость наиболее простых и наиболее сложных деталей. По­скольку известны значение станкоемкости и закон ее распределе­ния, можно определить среднее значение станкоемкости по каж­дой операции и, умножив ее на объем выпуска, вычислить станко­емкость на годовую программу и требуемое число станков.

Второй метод начинается с разбивки номенклатуры деталей на группы по размерам. Из каждой группы выбирается три — пять деталей-представителей, на которые разрабатывают тех­нологические процессы, и определяют станкоемкость по типам оборудования для каждой детали-представителя. Разделив ста­нкоемкость каждой детали на ее массу, рассчитывают станкоемкость детали одного килограмма этих деталей, которая и принимается как средняя для всей группы. Умножая массу всей группы деталей на среднюю станкоемкость одного ки­лограмма этой группы по типам оборудования и суммируя по всем группам, где используется данный тип оборудования, определяем общую станкоемкость изготовления всей номенк­латуры деталей на данном типе станка. Аналогично произ­водится расчет по другим типам станков.

Третий метод используется при проектировании ГПС с неста­бильным выпуском деталей. При этом выбирается условная сбо­рочная единица и на все ее детали разрабатывается технология изготовления. Годовая станкоемкость определяется умножением расчетной станкоемкости по типам необходимого оборудования на годовой объем выпуска деталей по заданной программе.

При реконструкции действующих производств используют четвертый метод, при котором из сгруппированных по конструк­тивным соображениям групп выбирают три-четыре типовые де­тали и на них разрабатывают прогрессивный технологический процесс, для которого определяют новую станкоемкость изгото­вления Т'_с.

 

Отношение этой станкоемкости к старой Т_с есть коэффициент

Коррекции:

к = Т'_с/Т_с < 1. (4)

Этот коэффициент распространяется на все детали группы и, умножив старую станкоемкость на этот коэффициент, определя­ют новую станкоемкость изготовления всей группы.

На стадии предпроектного периода используют пятый метод приведения программы выпуска по технико-экономическим пока­зателям. Он находит использование при проектировании ГПС, предназначенной на выпуск нестабильной продукции, если изве­стны ее показатели по массе, размерам, сложности и точности. В этом случае технологические процессы обработки деталей не разрабатывают, а используют показатели: станкоемкость меха­нической обработки 1 т деталей предполагаемого изделия; годо­вой выпуск продукции с одного станка для принятого режима работы производства; годовой выпуск изделий на один станок в денежном выражении.

1.2 Принцип построения системы

Формирование основной системы производится по одному из принципов.

1 Принцип создания технологически замкнутых систем, в ко­торых протекают одновременно механообрабатывающие и сбо­рочные процессы. При этом повышается ответственность за вы­пуск качественной продукции и упрощается структура управле­ния производством.

2 Технологический принцип, на основании которого создают одноцелевые технологические системы, например сборочные или механообрабатывающие. Достоинством таких систем является то, что специализация приводит к единой системе управления сборочными или механообрабатывающими работами, единому уровню требований к качеству деталей и выполнения сборочных работ.

3 Смешанный принцип, когда часть технологических подра­зделений работает по технологически замкнутому принципу, а другая — по технологическому принципу.

Выбор того или иного принципа зависит от сложности изде­лий, программы выпуска и режима работы производства. Каж­дое подразделение ТС может быть сформировано по одному из трех принципов: линейному, предметному или групповому. Каждый принцип построения подразделений определяет состав, ко­личество и расположение технологического оборудования и вы­бирается в зависимости от номенклатуры и объема выпуска изделий.

При поточном производстве используется линейный принцип, характеризующийся определенной последовательностью выпол­нения операций технологического процесса в каждый момент времени. С расширением номенклатуры изготовляемых изделий становится целесообразным использовать единство технологи­ческих маршрутов и формировать подразделения, используя предметный принцип. При этом построение подразделений про­изводится по конструктивному виду изделий, например: участки корпусных деталей, валов, зубчатых колес и т. д. При значитель­ной номенклатуре изготовляемых изделий эффективен групповой принцип, характеризующийся использованием однотипного обо­рудования, например, на токарном, фрезерном, шлифовальном участках и т. д.

Для выбора принципа построения подразделения ГПС можно использовать показатель как степень кооперации, определяемый, исходя из среднего числа материальных связей между технологическим оборудованием

х= ki/N, (5)

где: ki — число материальных связей, которыми i-е оборудование связано с остальным обору­дованием;

N — количество технологического оборудования.

Для рассмотренных принципов построения подразделений возможны четыре границы: нижняя граница линейного принципа (рисунок 1,а); граница между линейным и предметно-однонаправ­ленным принципом (рисунок 1, б); граница между предмет­но-разнонаправленным и групповым принципом (рисунок 1, в) и верхняя граница группового принципа (рисунок 1, г).

Границы устанавливают, исходя из схем формирования технологических подразделений, приведенных на рисунок 1, по которым определяют число материальных связей и степень кооперации.

Рисунок 1 – Схема формирования подразделений ГПС

 

Рисунок 2 – Граница принципов построения производственных подразделений

Области использова­ния рассмотренных при­нципов приведены на рисунке 2.Пользуясь графиком, можно выбрать при­нцип построения производственных участков, если известны: количество технологического оборудования N, технологические маршруты изготовления изделий, на основании которых определяется число материальных связей, и степень кооперации.

При создании автома­тизированных участков количество технологичес­кого оборудования на них целесообразно принимать в размере 4... 10 единиц. Эти границы устанавливают исходя из того, что менее четырех единиц оборудования нецелесоо­бразно обслуживать централизованной ЭВМ, а при числе станков свыше десяти усложняется система программного управления комплексом.

Таким образом, предварительное формирование ТС, включа­ющее определение состава и количества структурных подразделе­ний и технологического оборудования, на этом заканчивают и переходят к формированию вспомогательных систем, обес­печивающий работу ТС.

 

 

Список используемой литературы:

1 Капустин Н.М., Дьяконова Н.П., Кузнецов П.М. Автоматизация машиностроения. -М.: Высшая школа. 2003 -223с.

2 Терган В.С, Андреев И.Б., Либерман Б.С. Основы автоматизации производства. –М.: Машиностроение. 1982 -272с.

3 Шишмарев В.Ю. Автоматизация технологических процессов. –М.: Академия, 2007. -352с.