Содержание

 

Введение            3

1.1 Основные  понятия и определения       5

1.2 Классификация  производственных систем      6

2.1. Основные  характеристики гибкого автоматизированного  производства 9

2.1.1. Производительность  ГПС        9

2.1.2. Понятие  о гибкости автоматизированного производства   9

2.1.2.1. Характерные  элементы гибкости              10

2.1.2.2. Виды  гибкости                11

2.1.3. Эффективность  работы ГПС              11

3. Станочная  система ГПС               13

3.1. Классификация  и основные определения             13

3.2. Оборудование, применяемое в ГПС             13

3.2.1. Оборудование  для изготовления заготовок            13

3.2.2. Станки  токарной группы               16

3.2.3. Станки  для обработки корпусных и  плоскостных деталей         17

Список  использованной литературы             19

 

      Введение 

     В нашей стране широкое распространение  получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически  работающих агрегатных станков и  станков-автоматов.

     Недостаток  – узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.

     В промышленно развитых странах крупносерийное и массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и серийное производство – 80 %.

     В целях разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, крупными масштабами самого производства, были разработаны методы групповой технологии.

     Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых  и за счет этого перенастраиваемых  средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:

     В Японии – гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом.

     В США – гибкой производственной системой (FMS). (ГПС).

     В нашей стране такого рода комплексы называют гибким автоматическим производством (ГАП).

     ГАП функционирует на основе программного управления и групповой ориентации производства. На первом этапе ГАП  может быть автоматизированным, то есть включать операции, выполняемые с участием человека.

     ГАП включает исполнительную систему, состоящую  из технологической, транспортной, складской  систем и систему управления.

     Анализ  ГПС позволяет сделать некоторые  выводы:

• управление транспортными системами и работой станков осуществляется одной или несколькими отдельными ЭВМ;
• число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПС составлено из 4-5 станков и 15% из 8 – 10;
• реже встречаются системы из 30-50 станков (2-3%);
• наибольший экономический эффект от использования ГПС достигается при обработке корпусных деталей, нежели от их использования при обработке других деталей, например деталей типа тел вращения. Например, в Германии их 60%, в Японии – более 70%, в США – около 90%;
• различна и степень гибкости ГПС. Например, в США преобладают системы для обработки изделий в пределах 4-10 наименований, в Германии – от 50 до 200;
• нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 - 4,5 года.

     Проблемы, возникшие при применении гибких систем

• ГПС не достигла поставленных целей по рентабельности; она оказалась слишком дорогостоящей по сравнению с преимуществами, достигнутыми с ней. Обнаружено, что причиной высокой стоимости оборудования были несоразмерные расходы на приспособления и транспортную систему;
• разработка и введение в эксплуатацию комплексной ГПС оказалось трудным, а также дорогостоящим;
• из-за недостатка опыта было трудно выбирать подходящие типы систем и оборудование для нее;
• имеется мало поставщиков систем, которые могут поставлять сложные системы.
• в некоторых случаях эксплуатационники получили опыт о фактически слабой гибкости;
• конструктивные элементы ГАПС, например, станки, системы управления и периферийные устройства часто оказывались неподходящими к системе и вызывали лишние проблемы по стыковке.
• Эксплуатационники часто не имеют достаточной готовности к эксплуатации сложной системы;
• Длительный срок выполнения проекта от конструирования до запуска системы.

     Перспективы применения гибких систем:

• одновременное повышение эффективности и гибкости;
• повышение степени автоматизации, не уменьшая гибкости;
• усовершенствование таких измерительно-контрольных методов, которые контролируют в процессе обработки состояние инструмента и обрабатываемых деталей, необходимое для соответствующей автоматической подналадки;
• уменьшение количества приспособлений и палет за счет автоматизации крепления деталей;
• введение в ГПС таких операций, как промывка, покрытие, термообработка, сборка и т.д.;
• развитие профилактического техобслуживания.

     Значение  ГПС

• более высокий коэффициент использования станков (в 2-4 раза больше по сравнению с применением отдельных станков);
• более короткое время прохода производства;
• уменьшается доля незаконченного производства, т.е. уменьшается количество запасов деталей на складах, которое означает уменьшение продукции, привязанного к производству;
• более ясный поток материала, меньше перетранспортировок и меньше точек управления производством;
• уменьшаются расходы на заработную плату;
• более ровное качество продукции;
• более удобная и благоприятная обстановка и условия работы для работающих.
 

1. Основные понятия и определения

 

     Производственным  процессом в машиностроении называют совокупность действий, необходимых  для выпуска готовых изделий. В основу производственного процесса положен технологический процесс  изготовления изделий, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства. Для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса изготовления изделия необходимы еще и вспомогательные процессы.

     Основные  этапы производственного процесса:

• получение и складирование заготовок;
• доставка заготовок к рабочим позициям;
• различные виды механической обработки;
• перемещение полуфабрикатов между рабочими позициями;
• контроль качества;
• хранение на складах;
• сборка изделий;
• испытание, регулировка;
• окраска, отделка, упаковка и отправка.

     Различные этапы производственного процесса на машиностроительном заводе могут  выполняться в отделочных цехах  или в одном цехе.

     В соответствии с ГОСТ 26229 гибкая производственная система (ГПС) (гибкое автоматизированное производство - ГАП) - совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

     Периоды развития ГАП:

     1 период - 60-70 годы - разработка и проверка базисных принципов создания;

     2 период - 80 годы - разработка и создание элементной техники и технологии;

     3 период - 90 годы - разработка и создание  системы комплексов ГП.

     Наибольшее  распространение получили ГАП в  механообработке. Здесь сформировались типичные структуры - модули, объединяемые в линии или участки с помощью транспортно-складских систем. Состав модуля включает:

• обрабатывающий центр;
• накопитель палет или кассет и средства ЧПУ.

     Сравнительные данные по использованию ГАП в  различных технологиях:

       - металлообработка резанием - 50 %;

       - металлообработка формовкой - 21 %;

       - сварка - 12 %;

       - сборка - 5 %;

       - остальные технологии - 12 %.

     Сложнее всего происходит внедрение ГАП в сборочные производство, это связано:

       - со сложностью и разнообразием объектов сборки и необходимой для этой сборки оснастки;

       - коротким циклом операций сборки;

       - нежесткостью или упругостью деталей;

       - необходимостью в настройке, подгонке и учете малых допусков в сочленении деталей.

       В сборочных ГАП центральным компонентом являются роботы с развитой сенсорикой и высоким уровнем машинного интеллекта, что влияет на увеличение уровня затрат при создании ГАП сборки. Поскольку роботы с интеллектуальными средствами управления еще не получили широкого распространения, то приходится резко повышать затраты на периферийное оборудование и оснастку, создавая условия для применения более простых роботов. При этом стоимость оснастки и периферии составляет до 70 % от общей стоимости сборочного модуля. Далее будут более подробно рассмотрены экономические и социальные аспекты использования роботов. Однако ГАП не является эффективным для любых типов производств.

     В настоящее время роботы в основном применяются при операциях транспортирования, сборки, обслуживания обрабатывающего оборудования, сварки и контроля. С точки зрения вычислительной нагрузки на управляющую ЭВМ производственные операции можно подразделить на два вида:

• информационно простые операции, к ним относятся операции переноса большого числа предметов или тяжелых предметов;
• информационно сложные операции (сборки и контроля).

     Основным  направлением совершенствования роботов  является развитие применения микро-ЭВМ  с 8, 16 и 32-разрядными микропроцессорами, развитыми операционными системами  и задачеориентированными языками  программирования высокого уровня. Перспективным направлением является использование аналоговых микропроцессоров, т.е. больших интегральных схем, где в одном кристалле реализованы как цифровые элементы - микропроцессор, так и цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, схемы управления периферийными устройствами.

       Для реализации высоконадежных систем управления роботами все больше находят применение адаптивные микропроцессоры с БИС, т.к. в этих устройствах имеются резервные узлы, средства диагностики отказов и самовосстановления, реализующие адаптивные внутренние связи, способствующие увеличению надежности роботоориентированных вычислительных устройств до показателей, отвечающих производственным требованиям.

     1.2 Классификация производственных систем 

     Изучение  современного производства, разработок и проектов показывает, что спектр решений гибких производственных систем простирается от производственных модулей на базе одного станка с ЧПУ до объединенных компьютером производственных участков и цехов.

     Основными классификационными признаками ГАП являются:

• масштабность структуры;
• сфера использования (по группам отраслевых производств, видам работ, массе и габаритам продукции);
• технический уровень (гибкость, степень автоматизации, рост производительности).

     По  масштабности ГАП разделяется:

     Гибкий  производственный модуль (ГПМ)

     Единица технологического оборудования для  производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным  управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему.