Исследование параметров работы гибких производственных модулей, интегрированных с автоматизированной транспортно-складской системой завода - Контрольная работа

Для мелко-и среднесерийного типа производств, охватывающих примерно 75-80% продукции машиностроения, необходимо применение средств автоматизации, сочетающих в себе высокие характеристики станков-автоматов (производительность и точность) с гибкостью универсального оборудования. ГПМ как правило включает в свой состав станок с ЧПУ (агрегатный переналаживаемый или быстропереналаживаемый станок-полуавтомат) оснащенный промышленным роботом (манипулятором) обеспечивающим автоматическую установку и снятие заготовки и обработанной детали и интегрированным с транспортной системой (тактовый стол, конвейер, робокар), которая обеспечивает автоматическою подачу к станку заготовок и удаление готовой продукции. Таким образом, ГПМ функционирует в замкнутом автоматическом цикле и позволяет осуществлять обработку деталей без участия человека (за исключением операций замены основных инструментов и инструментов дублеров, переналадки станка и промышленного робота на обработку деталей другого типа, смену комплекта инструментов). ГПМ включает единицу технологического оборудования, оснащенного накопителем на n деталей, манипулятор для автоматической загрузки-разгрузки станка и автоматизированную транспортную систему (робокар, оснащенный бортовой микро-ЭВМ) обслуживающей несколько ГПМ и предназначенной для подвоза паллет с заготовками и отвоза паллет с готовыми деталями. Для удобства расчетов произведем перевод времени цикла обработки деталей по следующей зависимости [1, с.9]: , где tc - время цикла обработки деталей в секундах, тм - цикла обработки деталей в минутах.Произведем расчет коэффициент загрузки АТСЗ, обслуживающей ГПМ. Расчет производим по следующей формуле [1, с.3]: Результаты расчета при n заданном в виде ряда удобно свести в таблицу 1. По данным таблицы строим график зависимости коэффициента загрузки транспортной системы от количества деталей в партии. Монотонно убывающая функция, отражающая изменение коэффициента загрузки транспортной системы от объема партии деталей n показывает, что дальнейшее увеличение n не даст заметного уменьшения Кз.т.. По данным таблицы строим график зависимости коэффициента загрузки промышленного робота от объема партии деталей n.Для этого произведем анализ возможности увеличения коэффициента загрузки станка с ЧПУ за счет уменьшения времени, затрачиваемого промышленным роботом на установку и снятие детали. Расчет ведем по формуле [1, с.20]: где р - номер шага уменьшения (от 0 до 10). По формуле [1, с.20] находим параметр суммарного времени работы промышленного робота: Результаты вычислений сведем в таблицу 4. Произведем вычисление коэффициента загрузки станка с ЧПУ при переменном времени работы робота по формуле [1, с.21]: Результаты вычислений сведем в таблицу 5. По результатам таблицы 5 строим график зависимости коэффициента загрузки станка Кз.с. от изменяющегося параметра - времени циклов работы промышленного робота ?р.С помощью математической модели, описывающей процесс функционирования системы оценивали ее производительность и эффективность работы ГПМ По полученным данным построен график зависимости коэффициента загрузки транспортной системы от объема деталей в партии. Показатель получен по возможности минимальным, так как транспортная система обслуживает не один станок, а несколько. Построили график зависимости коэффициента загрузки промышленного робота от объема деталей в партии. Этот показатель получен по возможности максимальным, т.к. робот обслуживает только один станок, и если он большую часть времени простаивает, то это может привести к неэффективному использованию ресурсов.

Содержание

Введение

1. Исходные данные для проектирования. Общие сведения о работе ГИМ, обслуживаемого АТСС. Анализ исходных данных

2. Расчет коэффициентов загрузки АТСЗ, промышленного робота и станка с ЧПУ. Определение оптимальной величины партии деталей n

3. Оптимизация параметров ГПМ. Расчет производительности ГПМ

Заключение

Список использованных источников

Важнейшим резервом роста производительности труда в машиностроении является снижение трудоемкости производственных процессов, связанных с механической обработкой деталей на станках. Основной путь использования резервов автоматизации процессов производства, основывающиеся на применении станков с ЧПУ, внедрении гибких производственных модулей (ГПМ), интегрированных в единый производственный комплекс с помощью автоматизированных транспортно-складских систем (АТСС) цеха и завода.

Для мелко- и среднесерийного типа производств, охватывающих примерно 75-80% продукции машиностроения, необходимо применение средств автоматизации, сочетающих в себе высокие характеристики станков-автоматов (производительность и точность) с гибкостью универсального оборудования. К таковым относятся, например, ГПМ.

Бурное развитие средств вычислительной техники и программного управления производственными системами, создания новых видов гибких производственных систем (ГПС) с трудосберегающей («безлюдной») технологией являются результатом достижений научно-технического прогресса во многих областях науки и техники.

Оптимизация проектных решений при создании и комплектовании оборудования гибких производственных систем охватывает различные технические аспекты, направленные на решение главной проблемы: повышение производительности и качества, расширение номенклатуры изготавливаемых изделий, исключение физического труда человека. Эти аспекты в полной мере удовлетворяют парадигме развития отношений в постиндустриальном обществе.

1. Исходные данные для проектирования

1 Номер варианта - 6

2 Время цикла работы транспортной системы t1 - 70 с.

3 Время цикла установки детали на станок t2 - 5 с.

4 Время цикла обработки детали на станке t3 - 0,74 мин.

5 Время цикла снятия детали со станка t4 - 7,5 с.

Общие сведения о работе ГПМ, обслуживаемого АТСС. Анализ исходных данных

ГПМ как правило включает в свой состав станок с ЧПУ (агрегатный переналаживаемый или быстропереналаживаемый станок-полуавтомат) оснащенный промышленным роботом (манипулятором) обеспечивающим автоматическую установку и снятие заготовки и обработанной детали и интегрированным с транспортной системой (тактовый стол, конвейер, робокар), которая обеспечивает автоматическою подачу к станку заготовок и удаление готовой продукции. Кроме того ГПМ, как правило, оснащаются межоперационными накопителями и включаются в единую систему отвода стружки.

Таким образом, ГПМ функционирует в замкнутом автоматическом цикле и позволяет осуществлять обработку деталей без участия человека (за исключением операций замены основных инструментов и инструментов дублеров, переналадки станка и промышленного робота на обработку деталей другого типа, смену комплекта инструментов).

ГПМ, оснащенные агрегатами с ЧПУ и транспортная система обычно объединяются в единую информационную сеть, позволяющую оперативно контролировать их параметры, вносить необходимые коррективы, отслеживать и устранять аварийные ситуации, обеспечивать возможность гибкой переналадки. ГПМ, объединенные единой информационной и транспортной сетями образуют гибкую производственную систему (ГПС).

На рисунке 1 приведен общий вид компоновки ГПМ для обработки деталей типа тел вращения.

Рисунок 1 - общий вид ГПМ для обработки деталей типа тел вращения.

Для оценки эффективности работы ГПМ воспользуемся методикой, приведенной в [1]. ГПМ включает единицу технологического оборудования, оснащенного накопителем на n деталей, манипулятор для автоматической загрузки-разгрузки станка и автоматизированную транспортную систему (робокар, оснащенный бортовой микро-ЭВМ) обслуживающей несколько ГПМ и предназначенной для подвоза паллет с заготовками и отвоза паллет с готовыми деталями.

Для удобства расчетов произведем перевод времени цикла обработки деталей по следующей зависимости [1, с.9]: , где tc - время цикла обработки деталей в секундах, тм - цикла обработки деталей в минутах.

Произведем перевод показателей времени (в секундах) в показатели интенсивности (дет/с или с-1). Условимся обозначить: ? (с-1) - интенсивность загрузки деталей и разгрузки заготовок на транспортной системы;

? (с-1) - интенсивность загрузки заготовки на станок;

? (с-1) - интенсивность обработки деталей на станке;

? (с-1) - интенсивность разгрузки готовой детали.

Произведем расчет рассмотренных выше параметров по формуле [1, с.9]: , (с-1) где i - интенсивность прохождения процесса, ti - время существования данного процесса в секундах.

Произведем анализ работы ГПМ, которая осуществляется в следующем порядке. Транспортная система подготавливает паллеты с n заготовками к станку, где происходит автоматическая загрузка заготовок во входной накопитель и выгрузка готовых деталей из выходного накопителя станка на транспортное средство (?, с-1). Интенсивность этого процесса в определенных пределах не зависит от величины n, т.к. перегружаются штучные детали, а паллеты на которых они установлены (рис.1).

Периодичность этого процесса определяется временем обработки ГПМ n деталей. После завершении его промышленным роботом осуществляется загрузка станка первой деталью (интенсивность ?, с-1) для последующей обработки на станке. Далее производится обработка деталей на станке в автоматическом цикле (?, с-1). После обработки деталей производится разгрузка в выходной накопитель и захват новой заготовки из входного накопителя (интенсивность ?, с-1) для последующей подачи к станку, закрепления на нем и дальнейшей обработки. Процессы загрузки, обработки всей партии заготовок происходят поочередно вплоть до обработки всей партии заготовок n доставленных транспортной системой к станку. После этого происходит доставка новой партии и т. д.

В процессе выполнения контрольно-курсовой работы ознакомились с типовой структурой ГПМ и транспортно-складской системы, интегрированной с ним. С помощью математической модели, описывающей процесс функционирования системы оценивали ее производительность и эффективность работы ГПМ

Произведен расчет коэффициента загрузки транспортной системы ГПМ. По полученным данным построен график зависимости коэффициента загрузки транспортной системы от объема деталей в партии. Показатель получен по возможности минимальным, так как транспортная система обслуживает не один станок, а несколько.

Произведен расчет коэффициента загрузки промышленного робота ГПМ. Построили график зависимости коэффициента загрузки промышленного робота от объема деталей в партии. Этот показатель получен по возможности максимальным, т.к. робот обслуживает только один станок, и если он большую часть времени простаивает, то это может привести к неэффективному использованию ресурсов.

Произведен расчет коэффициента загрузки станка с ЧПУ. Построен график. Этот показатель получен по возможности максимальным, т.к. технологическое оборудование является самым дорогим элементом ГПМ, и простой его должен быть по возможности минимальным.

Определено итоговое значение объема партии деталей (nпр=15 штук).

Произведена корректировка времени работы промышленного робота. При уменьшении времени циклов работы робота (вплоть до нуля) производительность станка возрастает, однако, уменьшать время безгранично нельзя, т. к. это приведет к существенным затратам на приобретение и обслуживание промышленного робота.

Определена оптимальная производительность. Произведен расчет прироста производительности ГПМ, равный 53,6%.

В итоге проделанной работы можно сделать вывод, что самую большую долю времени работы различных узлов ГПМ составляет время обработки детали на станке Тц.а.,с, затем время работы тр.сист, в расчете на одну деталь ?тр.сис/n,с и самую маленькую долю - время цикла ?р. прин..

1. Сидоркин А. В. Методические указания по выполнению ККР по дисциплине ТССЗ. - Тула, 2011. - 27с.

Размещено на .ru