Файл: Б.И. Коган Планировочные решения. Компоновка и планированиегибких производственных систем.pdf

7

транспортируемых грузов h3, крана h4 определяют высоту H1 до головки подкранового рельса: H1=h1+h2+h3+h4.

Высоту h1 определяют с учётом крайних положений подвижных частей станка, но не менее 2,3 м. Расстояние h2 принимают не менее 400 мм. По величине H1 из табл.3 определяют минимальную высоту H пролёта.

Рис. 2 Поперечный разрез и план пролёта: 1 - кабина крана; 2 – ось подкрановых путей;

3– продольная разбивочная ось; 4 – станок; 5 – поперечная разбивочная ось здания

8

Таблица 3 Размеры унифицированных пролётов и грузоподъёмность

подъёмно-транспортных средств

Примечание. Жирным шрифтом выделены наиболее употребительные значения.

* В числителе и знаменателе указаны значения грузоподъёмности двухкрюковых кранов.

При проектировании участков и цехов ГПС целесообразно использовать пролёты с мостовыми кранами, причём одна из причин использования мостовых кранов состоит в обеспечении высокой мобильности при перестановке и замене оборудования. В цехах автотракторной промышленности в основном используют здания, оборудованные подвесными конвейерами, монорельсами и кран-балками.

Длину станочных участков и линий из соображений пожарной безопасности принимают в пределах 35-50 м, а между ними преду-

9

сматривают магистральные (пожарные) проезды шириной 4,5-5,5 м. По известной производственной площади участков определяют их ширину.

На основании габаритных размеров участков с учётом наличия продольного и поперечных магистральных проездов определяют габаритные размеры и ориентировочную площадь цеха.

Для многоэтажных производственных зданий сетка колонн принята 9×6 м при допускаемом давлении на перекрытия до 15 кПа и 6×6 м при допускаемом давлении до 25 кПа. Высота этажей 3,6; 4,8; 6 м, причём последний этаж может быть с большей шириной пролёта.

На рис. 3 показаны варианты расположения станков относительно транспортного средства.

Рис. 3. Варианты размещения станков относительно транспортных средств:

а – продольное; б - поперечное; в – кольцевое

Относительно транспортного средства возможны варианты продольного, поперечного углового и кольцевого размещения станков (рис. 3). Фронтальное продольное размещение станков по отношению к транспортному средству или проезду обеспечивает наиболее благоприятные условия для механизации и автоматизации межоперационного транспортирования и обслуживания рабочих мест. При поперечном расположении условия обслуживания станка оператором ухудшаются в связи с его удалением от роликового конвейера или конвейера. Однако при использовании для автоматической загрузки станков манипуляторов или промышленных роботов портального типа это противоречие разрешается, и при этом варианте обеспечивается компактность планировки, т.е. лучшее использование производственной площади. Расположение станков под углом к проезду применяют для расточных, продольно-строгальных, продольно-фрезерных станков, прутковых автоматов, револьверных и других станков, длина которых значительно превышает их ширину. Прутковые автоматы при этом размещают

10

обычно загрузочным устройством к проезду для облегчения установки прутков.

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 стружкоуборочных конвейеров.

В зависимости от длины технологического потока и длины станочного участка применяют однорядное или 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. Основные варианты размещения оборудования в непрерывно и переменно-поточных линиях показаны на рис. 4.

Для линии, оборудование которой размещается в пределах длины участка, применяют однорядный вариант размещения (рис. 4,а).

Рис. 4. Варианты размещения оборудования

внепрерывно- и переменно-поточных линиях

Вприведенном примере на второй операции предусмотрены два станка, поскольку штучное время на этой операции превышает такт

11

выпуска. Короткие линии обработки располагают последовательно (рис.4, б). Поточные линии с большим числом станков размещают в два или несколько рядов (рис. 4, в,г), но с обязательным условием, чтобы начало линий располагалось со стороны зоны заготовок, а конец линии – с противоположной стороны.

Для обеспечения лучшего использования отдельных станков возможно параллельное размещение линии с использованием общего для двух линий оборудования (рис. 4, д), однако в этом случае перед «общим» оборудованием необходимо предусматривать необходимые заделы для компенсации несинхронности работы двух линий. На схеме «общее» оборудование двух линий заштриховано. Значительно сложнее выбрать оптимальный вариант размещения станков для подеталь- но-специализированных участков серийного производства. Возможны три варианта расположения станков на таких участках: точечный, при котором отсутствуют межоперационные связи между станками; рядный, при котором оборудование размещено по ходу технологического процесса характерной детали; гнездовой, при котором станки размещены группами в зависимости от межоперационных связей между ними.

Точечный вариант возможен при полном изготовлении деталей на одном станке. Рядный и гнездовой варианты характерны для групповых поточных линий. Возможны комбинации вариантов. На рис. 5, а показана схема планировки групповой поточной линии и последовательности обработки двух партий деталей А и Б. На схеме показаны типичные для этих линий возвратные перемещения при выполнении отдельных операций.

При гнездовом варианте размещения оборудование может быть сгруппировано по предметному либо по технологическому признаку. В первом случае в гнезде собирают оборудование для изготовления определенного типа деталей. Один из вариантов гнездовой планировки показан на рис.5, б. Стрелками показаны маршруты изготовления деталей двух характерных групп.

Некоторое удаление от гнезд двух станков, используемых для финишной обработки, вызвано стремлением уменьшить вредное влияние вибраций вследствие работы станков, выполняющих черновую обработку.

12

Рис. 5. Варианты линейного (а) и гнездового (б) размещения станков в групповых поточных линиях

При размещении станков гнездами по технологическому признаку создают группы однотипных станков в соответствии с ходом технологического процесса характерных деталей. Однако при этом возникают сложные возвратные перемещения партий деталей, данный вариант размещения имеет худшие показатели. Он может быть использован при создании относительно небольших участков единичного производства.

На рис.6 показано несколько вариантов размещения станочных модулей в гибких производственных системах (ГПС).

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. Однако при полном изготовлении на одном станке этот вариант приемлем.

Функциональный вариант. Станочные модули группируют по их технологическому назначению (токарные, фрезерно-расточные, шлифовальные и т.д.). Недостатком являются неизбежные встречные потоки при обработке разных деталей. Указанную схему поэтому нельзя считать перспективной, несмотря на то, что создано много ГПС данного типа.

13

Модульный вариант. Сходные технологические процессы обработки выполняются параллельными группами ГПМ. Указанный тип компоновки имеет более высокую надежность, так как построен по принципу резервирования и может быть применен при больших объемах выпускаемых однотипных деталей, например на специализированных заводах по производству зубчатых колес или других типовых деталей.

Групповой вариант. Каждая группа модулей служит для изготовления определенной группы деталей, близких по конструктивным и технологическим признакам. Основой создания ГПС подобного типа является методология групповой технологии. Указанный тип компоновки ГПС наиболее перспективен, поскольку нацелен на изготовление законченных деталей. Кроме этого, обеспечивается возможность поэтапного создания ГПС, поскольку каждая группа модулей имеет автономную структуру.

14

Рис. 6. Варианты размещения станочных модулей:

а– произвольное; б – функциональное; модульное; г – групповое;

д– ступенчатое с группой оборудования 1 для предварительной обработки баз, основной обработки 2 и финишной или специальной 3; а, b, c – типы станочных модулей

Вбольшинстве случаев для обработки в ГПС у заготовок 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. Продолжительность обработки баз значительно меньше продолжи-

15

тельности основной обработки, поэтому обслуживание станков для обработки баз может быть поручено рабочим, устанавливающим заготовки на спутники для основной обработки (рис.6,д). 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.

ВГПС целесообразно включать подсистему перемещения деталей на сборку, а по мере создания соответствующих сборочных центров –

исборку. Наличие управляемого транспортного потока на заводе является непременным условием функционирования ГПС.

Вбольшинстве существующих ГПС используется линейный принцип размещения ГПМ. При небольшом числе станков их размещают в один ряд, при числе станков более четырех – в два ряда. Компоновка ГПС также может быть замкнутой или П-образной.

Взависимости от вида применяемой транспортно-складской системы могут быть три различные схемы планировок ГПС (рис. 7).

Рис. 7. Планировки ГПС:

а – с централизованным складом; б – с накопителем в составе транспортной системы; в – с транспортным устройством в составе склада;

1– станочный модуль; 2 – склад; 3 – транспортная система; 4 – транспортер-накопитель; 5 – робот-штабелер склада

16

Во многом размещение ГПМ в ГПС определяется типом автоматизированной транспортно-складской системы, с помощью которой регулируют потоки заготовок, инструментов, приспособлений, тары и деталей.

Планировка с централизованным складом (7,а). Со склада заготов-

ки в таре или на палетах передаются к станочным модулям транспортной системой. Заготовки, обработанные на одном станке, передают на следующий станок или возвращают на склад, где они хранятся, пока не освободится занятый станок. Транспортная система может быть линейного типа или замкнутая. Эта система очень универсальна, обеспечивает возможность ее наращивания в определенных пределах.

Планировка со складом-накопителем в составе транспортной системы (рис.7,б). Роль склада выполняет транспортная система (роликовый конвейер замкнутого типа). Загрузку и выгрузку транспортной системы обычно производят на одном месте. Подобная планировка характерна для ГПС средне- и крупносерийного производства с четко выраженной последовательностью и определенной синхронизацией по времени выполняемых операций. Как реализацию этого принципа можно рассматривать станочные модули на базе многоцелевых станков для изготовления корпусных деталей с многопозиционными накопителями.

Планировка с перемещением деталей транспортным средством в составе склада (рис.7,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. В этом отношении вариант а является предпочтительным.

ГПС, помимо транспортно-складской системы, в своем составе имеют и другие системы обеспечения функционирования: системы инструментального обеспечения, автоматического контроля, загрузки заготовок на приспособления-спутники и др. Это оборудование размещают в зоне транспортной системы или автоматизированного склада.

При размещении оборудования в соответствии с выбранным вариантом необходимо обеспечить установленные нормами расстояния между оборудованием при различных вариантах их размещения, а также ширину проездов. Указанные нормы для схем, приведенных на рис.8, даны в табл.4. Они зависят от габаритных размеров оборудова-