Глава 6  ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ МОДУЛЕЙ И СИСТЕМ (ПМ И ПС)
НА БАЗЕ НОВЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ

6.1. Разновидности ГПС

ГПС - совокупность в различных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов (РТК), гибких производственных модулей (ГПМ), отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного периода времени [10].

Основной концепцией ГПС является сочетание высокой производительности с малыми размерами партий изделий и коротким периодом освоения их производства.

По сфере применения ГПС занимает промежуточное положение между универсальными станками, станками с ЧПУ и автоматическими линиями (АЛ) с жесткой связью. ГПС превосходят АЛ по диапазону номенклатуры выпускаемых изделий, однако уступают им по производительности. ГПС, уступая станкам с ЧПУ по диапазону номенклатуры, обладают большей производительностью. ГПС, таким образом, обеспечивают интенсификацию выпуска мелко- и среднесерийной многономенклатурной продукции, придают производству характер крупносерийного и массового по производительности и использованию оборудования.

Организационно-технологической основой ГПС является групповой метод изготовления изделий, обеспечивающий реализацию характерных для крупносерийного и массового производства принципов организации производственных технологических процессов (ТП) в условиях мелко- и среднесерийного производства. Этот метод позволяет эффективно использовать универсальные средства автоматизации, групповую оснастку, комплекты режущих инструментов; сократить количество переналадок оборудования за счет укрупнения партий запуска.

ГПС наиболее распространены в механической обработке (71 %), в сварочном производстве (12 %), при сборке (5 %) и в остальных технологиях (12 %). Использование ГПС обеспечивает:

- сокращение объемов незавершенного производства в 2...2,5 раза; длительности производственно-го цикла в 5...6 раз;

- повышение коэффициентов: загрузки оборудования до 0,8...0,9; сменности до 2...2,5;

- сокращение технологического оборудования на 50...75 %; обслуживающего персонала на 50 ... 60 %;

-уменьшение периода освоения новых изделий на 50...60 % и далее.

6.2. Технологические особенности ГПС

Технология изготовления изделий в условиях гибких производственных систем подразделяется на несколько процессов.

Подготовка производства для обработки каждой партии деталей на ГАУ состоит из работ, выполняемых плановыми службами для оценки степени загрузки оборудования и возможности обработки, поставки приспособлений-спутников с заготовками, инструментов и т.д., а также из переналадки оборудования. Ввод в процесс производства ГАУ каждой новой партии деталей связан с этапом подготовительных работ (подготовка и внедрение управляющей программы, подбор приспособлений и их сборка, а также подбор комплекса режущих инструментов и т.д.). После подготовительной работы первая деталь проходит обработку с участием обслуживающего персонала. Вся оставшаяся партия деталей изготавливается в автоматическом режиме с ограниченным участием персонала. Повторное изготовление следующих партий деталей, ранее выполняемое на данном ГАУ, должно осуществляться без непосредственного участия обслуживающего персонала.

В перечисленные работы не входят работы, выполняемые вне ГАУ (предварительная подготовка производства общезаводскими службами, доработка деталей на универсальном оборудовании с ручным управлением, транспортирование и хранение деталей в незавершенном производстве и др.) и далее.

6.3. Использование новых технологий

Новые возможности в обработке деталей открываются с применением лазера. Лазер начинает конкурировать с фотохимическими и электроэрозионными процессами обработки, обеспечивая при этом значительное повышение производительности и фактически исключая проблему износа инструмента. В перспективе лазерная обработка металла найдет широкое применение – лазерные установки будут значительно уменьшены. Лазеры применяют для обработки деталей из металла, пластмасс, керамики, дерева и резины. Прогресс в лазерном резании состоит в том, что с его помощью перешли от обработки в плоскости к обработке пространственных контуров.

Лазерный луч представляет собой весьма гибкий, легко управляемый инструмент. Если луч лазера сфокусировать так, чтобы он стал острым, то он используется для резки металла; если его немного расфокусировать, то он применяется для сварки; при небольшой фокусировке им можно выполнять термообработку.

Луч одного лазера может быть разделен на несколько рабочих позиций средствами волоконной оптики. При обработке лазером отсутствуют механические силы, действующие на заготовку, что упрощает и снижает затраты на оснастку и далее.

6.4. Автоматизация процессов сборки

По-прежнему наиболее трудоемкой остается узловая и общая сборка. Сборка на автоматических переналаживаемых линиях и гибких автоматизированных модулях и системах, когда создаются сложные роботизированные комплексы, используется в основном в массовом производстве. По мнению специалистов, такая сборка экономически оправданна при годовом выпуске не менее 50 тыс. изделий. Слабым местом, по их мнению, являются для автоматизации сборки конструкция изделий (их необходимо переконструировать), большое количество деталей в изделиях, отставание технологии соединений (посадка, свинчивание, развальцовка и др.). Устранение этих препятствий позволит сократить цикл сборки многих изделий в два раза.

Основным средством автоматизации сборочных операций все же будут сборочные комплексы, состоящие из интеллектуальных и программируемых промышленных роботов, средств транспортировки деталей и контрольно-измерительных машин. В комплексах будут использоваться стандартные промышленные роботы, различающиеся длительностью операций сборки (например, в автомобилестроении 45% операций имеют длительность 1,5-3 мин, а в станкостроении 73% операций – 10 мин).

В области поиска новых методов соединения деталей перспективным представляется склеивание, особенно при соединении металлических деталей с пластмассовыми, использование которых, как отмечалось выше, расширяется; в этих случаях необходимо также и гидроуплотнение. Намечается расширенное применение многокомпонентных и горячих жидких клеев. Операция нанесения горячего жидкого клея легко автоматизируется, его можно подавать насосом, наносить на поверхности распылением или роликом и далее.

6.5. ГПС вибрационной обработки

Одним из наиболее перспективных методов отделочно-зачистной обработки в современном машиностроении, позволяющим эффективно использовать ГПМ, является вибрационная обработка (ВиО) деталей. Универсальные вибрационные станки позволяют без переналадки вести обработку широкой номенклатуры деталей сложной формы из различных материалов. Смена рабочей среды либо режимов обработки позволяет легко (в автоматическом режиме) переходить от выполнения черновых операций (обдирочное шлифование, удаление заусенцев и облоя и т.п.) к чистовым операциям (шлифование, полирование, подготовка под гальванопокрытия и т.п.).

Исходя из функционального назначения технологического модуля ВиО (ТМ ВиО) в условиях современных производств, следует отметить, что он должен состоять из ряда специальных узлов, механизмов и устройств, взаимодействие которых обеспечивает требуемые технологические, технико-экономические и эксплуатационные показатели процесса ВиО. В общем случае работа ТМ ВиО может быть представлена в виде следующей структурной схемы (рис.6.4) и далее.

Оглавление