Лекция 6 Проектирование транспортной системы и системы технического обслуживания производства

1.22 Назначение и классификация транспортных систем.

Эффективность производственного процесса во многом зависит от способа реализации транспортирования, поскольку транспортные операции являются непосредственным выражением связей между отдельными этапами технологического процесса. Транспортная система должна своевременно и в требуемой последовательности обеспечить выполнение всех запросов основного оборудования, накопителей и склада в необходимых заготовках, полуфабрикатах и готовых изделиях. Назначение транспортной системы состоит в следующем:

· доставка со склада грузов в требуемый момент времени к требуемому производственному участку;

· доставка, ориентирование и установка заготовок, полуфабрикатов или изделий в требуемый момент времени на требуемое основное оборудование;

· съем полуфабрикатов или готовых изделий с оборудования и последующее транспортирование их к месту назначения;

· отправка грузов в накопитель и выдача их из накопителя в требуемый момент времени;

· доставка полуфабрикатов или готовых изделий с производственных участков на склад.

При выборе способа транспортирования и элементов транспортной системы следует ориентироваться на приведенную ниже классификацию грузов и транспортных систем.

Классификация производственных грузов:

Создание единой транспортной системы машиностроительного производства позволяет выполнять ориентирование в пространстве заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей в процессе их транспортирования между рабочими местами (позициями) на механических участках, вплоть до рабочих мест (позиций) на сборочных участках. Это приводит к сокращению транспортных операций по дополнительному ориентированию заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей, что в итоге снижает трудоемкость и себестоимость транспортирования.

Классификация транспортных систем:

Основные направления проектирования транспортной системы:

· сокращение объема подъемно-транспортных операций, что приведет к снижению трудозатрат при заданном объеме работ;

· Применение автоматизированных транспортных средств на производственных участках и в цехе с управлением от ЭВМ;

· Рациональная компоновка структурных подразделений цеха и планировки оборудования на нем поможет значительно сократить объем транспортных работ;

· Типизация технологических процессов транспортирования и транспортных средств позволит применить наиболее эффективные процессы и установить наиболее рациональный типаж оборудования и оснастки, упорядочить разработку технологических процессов транспортирования, а также сократить сроки доставки и затраты на проектирование и обслуживание транспортной системы. Учет перечисленных направлений с детально проработанными вопросами технологии изготовления, организации производства, компоновки цеха и планировки оборудования позволит резко уменьшить грузопотоки и таким образом упростить транспортную систему и повысить ее надежность

1.23 Проектирование материальных потоков и техпроцесса транспортирования.

Этапы построения схемы материальных потоков:

1. За основу проектирования транспортной системы принимают схему материальных связей машиностроительного производства, на которой указывают грузопотоки между основным оборудованием, накопителями, производственными подразделениями.

2. Необходимо выявить потребность в основных и вспомогательных материалах, заготовках, полуфабрикатах и изделиях в тоннах на всю программу выпуска для каждого производственного участка, а также программу выпуска полуфабрикатов, готовых изделий в тоннах с каждого производственного участка.

3. Схема материальных потоков служит базой для разработки технологических процессов транспортных работ, а также выбора вида, числа и основных технических параметров средств транспортирования. При проектировании выполняют несколько вариантов схем материальных потоков и выбирают оптимальный.

Пример схемы материальных связей сборочного цеха приведен на рисунке ниже.

Требования, предъявляемые к оптимальной транспортно-технологической схеме:

· минимальное число действительно необходимых операций, минимальные расстояния транспортирования и число транспортных перемещений грузов;

· автоматизация каждой операции и всего процесса транспортирования;

· максимально возможное совмещение транспортных операций с операциями изготовления изделий;

· использование для автоматизации процессов прогрессивных высокопроизводительных средств, однотипность средств автоматизации процессов транспортирования ;

· малое число пересечений и разветвлений;

· требования охраны труда;

· экономическая эффективность и ремонтопригодность.

Блок-схема выбора оптимальной транспортной системы с учетом габаритных и массовых характеристик грузов, а также производственной программы и состава производственного оборудования приведена на рисунке ниже

1.24 Проектирование межоперационных транспортных систем. Промышленные роботы

В качестве транспортно-загрузочных устройств в автоматизированном производстве широкое распространение получили промышленные роботы и манипуляторы. Промышленный робот — это перепрограммируемый автоматический манипулятор промышленного применения.

Характерные признаки промышленного робота:

- автоматическое управление;

- способность к быстрому и относительно легкому перепрограммированию,

- способность к выполнению трудовых действий.

С помощью роботов можно объединять оборудование в производственные комплексы, обеспечивающие гибкую структуру производственных процессов в широком диапазоне серийности производства. Промышленные роботы зарекомендовали себя как гибкие автоматизированные средства реализации внутрицеховых и межоперационных материальных связей, обладающие целым рядом преимуществ по сравнению с другими устройствами:

- малые габаритные размеры подвижного органа,

- большой диапазон регулирования скорости перемещения,

- автоматические перемещения,

- автономность.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) – автономно действующая совокупность средств производства, включающая набор основного и вспомогательного оборудования с наличием промышленного робота, выполняющего технологические, вспомогательные операции, а также обеспечивающую полностью автоматизированный цикл работы внутри комплекса и его связь с входными и выходными потоками остального производства.

Роботизированные технологические комплексы, используемые в машиностроительном производстве, можно классифицировать по трем основным признакам:

· Функциональный признак определяет характер функций, выполняемых промышленным роботом в составе комплекса. По функциональному назначению роботы делятся на:

- промышленные роботы, выполняющие операции технологического процесса (сборка, окраска, сварка и т. д.);

- многофункциональные роботы, выполняющие операции транспортирования в производственном процессе (загрузка и разгрузка станков, перемещение между оборудованием и т. д.) и одновременно технологические и транспортные операции.

· Структурный признак характеризует тип структуры комплекса (взаимодействие промышленного робота и основного оборудования внутри комплекса). По структурному признаку различают следующие РТК (рисунок 1):

- однопозиционные — модули «станок — робот», «сборочный стенд — робот» и т. д., включающие один робот в комплекте с единицей основного оборудования (а),

- однопозиционные групповые, включающие один робот, обслуживающий группу основного оборудования (б);

- многопозиционные, включающие группу роботов, выполняющих взаимосвязанные или взаимно дополняющие функции (в).

Рисунок 1

· Планировочный признак определяет пространственное расположение оборудования. Используются 5 типовых схем (рис. 2):

- Схема РТК. 1 включает комплексы, характеризуемые линейным расположением технологического и вспомогательного оборудования (а). Этот тип планировки комплексов создается на базе роботов, работающих в декартовой системе координат.

- Схема РТК.2 характеризуется линейно-параллельным расположением основного и вспомогательного оборудования (б). Создается на базе роботов портального типа с плечелоктевой конструкцией манипулятора.

- Схема РТК.3 включает комплексы, созданные на базе роботов, работающих в цилиндрической системе координат с горизонтальной осью вращения («качением» манипулятора) (в).

Рис. 2

- Схема РТК.4 создается на базе роботов, работающих в цилиндрической системе координат, и характеризуется круговым расположением основного и вспомогательного оборудования (г).

- Схема РТК.5 создается на базе роботов, работающих в сферической системе координат (д). Так как в данный тип схемы входят роботы, имеющие широкие функциональные возможности (до шести степеней подвижности), комплексы используются при групповом обслуживании разнотипного по схемам загрузки оборудования, а также при выполнении окрасочных и других работ.

В автоматизированном машиностроительном производстве широкое применение для транспортирования деталей и собираемых изделий нашли конвейерные системы, позволяющие обслуживать интенсивные материальные потоки. Так например, широкое использование для поточного и непоточного сборочного и механообрабатывающего производств нашли транспортные системы из роликовых конвейеров, применяемые как для перемещения полуфабрикатов, так и для их хранения. Так же в машиностроительном производстве возможно комбинированное применение непрерывного и периодического транспорта при условии расположения в местах их стыковки буферных накопителей. В качестве накопителей могут быть использованы собственно транспортные средства, специальные накопительные устройства или производственная тара.

1.25 Техническое обслуживание машиностроительного производства

Эффективная эксплуатация машиностроительных производств в значительной мере определяется надежностью и ремонтопригодностью оборудования, а также обеспечением необходимых условий его функционирования. Для выполнения указанных функций служит система технического обслуживания.

Выполнение задач, возлагаемых на систему технического обслуживания, обеспечивается следующими подразделениями производственной системы: секцией энергопитания, цеховой ремонтной базой (ЦРБ), отделением по удалению и переработке стружки, участком для приготовления и раздачи СОЖ и масел, отделением очистки и регенерации СОЖ, вентиляционной секцией и кладовой вспомогательных материалов.

Выполнение задач, возлагаемых на систему технического обслуживания, обеспечивается следующими подразделениями производственной системы: секцией энергопитания, цеховой ремонтной базой (ЦРБ), отделением по удалению и переработке стружки, участком для приготовления и раздачи СОЖ и масел, отделением очистки и регенерации СОЖ, вентиляционной секцией и кладовой вспомогательных материалов. Далее рассмотрим каждое позразделение подробнее.

· Подсекция электропитания предназначена для приема электроэнергии от цеховых электрокабелей и распределения ее по производственным подразделениям. Различают следующие разновидности электроэнергии:

- силовая (используемая для приведения в действие приводов производственного оборудования)

- нагревательная (для термической обработки, сушки, мойки, отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха);

- осветительная (для освещения производственных и вспомогательных помещений).

Трансформаторная подстанция с распределительным пунктом мощностью 500 и 1000 кВт занимает в среднем 24 м².

· Подсекция питания сжатым воздухом и паром. Сжатый воздух, являющийся энергоносителем, используется в производственном процессе для зажима деталей на спутниках, в приспособлениях, в устройствах пневмоавтоматики, для обдува деталей, инструмента и т. д. Пар расходуется на технологические нужды, такие, как подогрев охлаждающих жидкостей при их приготовлении и воды в моечных машинах, сушильных камерах, для отопления и др. Компрессорная подстанция с распределительным пунктом занимает в среднем 30-50 м², парогенераторная подстанция (при отсутствии собственной котельной) 20-40 м².

· Отделение по удалению и переработке стружки. Процесс стружкоудаления состоит из следующих этапов: удаление стружки из зоны резания, удаление стружки со станка, удаление стружки от группы станков, сбор стружки и ее переработка. При выборе средств удаления стружки учитывают нормы количества стружки, получаемой от одного типа станков. Площадь участка переработки стружки составляет 20-50 м²

· Система обеспечения СОЖ основного оборудования. Данная подсистема обеспечивает основное оборудование СОЖ и выполняет следующие функции:

- приготовление СОЖ

- подача СОЖ к основному оборудованию и отвод отработанной СОЖ

- очистка и регенерация СОЖ

Площадь помещения для хранения и приготовления СОЖ и масел принимается равной 30...40 м², площадь склада масел составляет 10...20 м², а количество смазчиков определяется из расчета — 1 смазчик на 120...150 единиц оборудования

· Вентиляционная секция. Обеспечивает микроклимат и чистоту воздушной среды цеха. Может применяться:

- как обычная вентиляция для обмена воздуха и удаления пыли из конторских и производственных помещений;

- в отделениях восстановления инструментов, полирования деталей и т. п.;

- для удаления абразивной пыли из зоны шлифования;

- в сборочных цехах для централизованного отсоса и удаления пыли и грязи с деталей и узлов в процессе сборки изделия;

- в механических цехах для отсоса пыли и грязи, а также для удаления мелкой стружки от металлорежущих станков.

Общая площадь вентиляционной камеры составляет примерно 0,05...0,07 производственной площади цеха.

· Кладовая вспомогательных материалов. В ней хранят обтирочные и хозяйственные материалы. Площадь ее определяется из расчета 0,1 м² на единицу производственного оборудования или одного рабочего (для сборки).

1.26 Ремонтное обслуживание машиностроительного производства

Наиболее важным эксплуатационным показателем является надежность. Остальные эксплуатационные показатели работы оборудования (производительность, класс точности, степень механизации и автоматизации и т. д.) без обеспечения надлежащей надежности не имеют значения.

Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции,

- сохраняя эксплуатационные показатели в заданных назначением пределах

- в течение требуемых промежутков времени.

Надежность оборудования определяется его:

- работоспособностью (состояние оборудования, при котором параметры изготовляемых изделий соответствуют требованиям технической документации),

- долговечностью (свойство оборудования сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на техническое обслуживание и ремонт)

- ремонтопригодностью (приспособлении оборудования к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов).

Виды надежности:

· Функциональная – надежность срабатывания механизмов и устройств оборудования в соответствии с заданной функцией;

· Параметрическая – соответствие качеству обработки заготовок или сборки изделий параметрам, заданным в технической документации.

· Структурная – определяется компоновочными решениями, реализованными в оборудовании.

Система ремонтного обслуживания предусматривает совокупность взаимосвязанных средств, документации ремонтного обслуживания, ремонтных работ и исполнителей, необходимую для поддержания и восстановления функционирования элементов, входящих в производственную систему. На ремонтную службу возлагают следующие функции:

· надзор и уход за действующим оборудованием с целью предупреждения поломок,

· своевременный (плановый предупредительный) ремонт оборудования,

· оперативный (внеплановый) ремонт оборудования.

Основные направления в организации ремонта:

· изготовление деталей для ремонта заранее,

· введение системы планового предупредительного ремонта (ППР)

· использование систем диагностики состояния систем оборудования;

· автоматизация ремонтных работ с использованием промышленных роботов.

Виды ремонтного обслуживания:

· Плановый предупредительный ремонт. Предусматривает ремонт в заранее установленные сроки, что повышает срок службы оборудования и сокращает время ремонта. Плановый ремонт оборудования выполняют через установленное нормами число часов, отработанное оборудованием, или по достижении установленного нормами его технического состояния. По видам плановый ремонт бывает:

- Текущий ремонт (TP) — плановый ремонт, выполняемый с целью гарантированного обеспечения работоспособности оборудования в течение установленного времени

- Капитальный ремонт (КР) – плановый ремонт, выполняемый с целью восстановления работоспособности оборудования после определенного периода использования

· Внеплановый (оперативный) ремонт. Выполняется по потребностям; к нему относят аварийный ремонт, ремонт, вызванный дефектами конструкции или изготовления оборудования, а также дефектами и нарушениями правил технической эксплуатации.

Для обеспечения процессов технического и ремонтного обслуживания станков основного производства создается цеховое ремонтное бюро (ЦРБ). В укрупненных расчетах количество оборудования в ЦРБ принимается по нормам в зависимости от числа обслуживаемого оборудования (2...6%). Количество рабочих в ЦРБ принимается равным количеству станков, плюс 1-2 электрика.

Плановая подготовка оборудования обеспечивает бесперебойный выпуск продукции требуемого качества. Она осуществляется наладчиками, число которых определяется по следующим нормам: один наладчик на:

При расчете площади, занимаемой ремонтным персоналом, исходят из следующих норм: для одного слесаря-ремонтника — 10м², электрика — 7 м², наладчика системы ЧПУ — 6 м².