Автоматизированные технологические комплексы машиностроения

В машиностроении в качестве средств автоматизации процессов изготовления деталей и сборки используют оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ), автоматизированные линии (АЛ), роботизированные технологические комплексы (РТК), гибкие производственные системы (ГПС). Выбор средств определяется программой выпуска, номенклатурой и конструктивными особенностями деталей.
Основным оборудованием для механической обработки различных по назначению деталей и сборки являются АЛ или состоящие из них системы. В условиях крупносерийного и массового производства АЛ выполняют от одной до десяти различных деталей.
Необходимым элементом перехода от локальной автоматизации к ГПС являются РТК. Организационно РТК могут функционировать отдельно как самостоятельный вид оборудования или быть объединены в роботизированные технологические линии (РТЛ) и роботизированные технологические участки (РТУ).
Состав РТК определяется характером выполняемого технологического процесса и формируется на основе следующих данных: числа изготовляемых деталей; заданной годовой программы выпуска; состава технологического оборудования; организации потока материалов (транспортирование, промежуточное хранение деталей и заготовок); числа подразделений обслуживания оборудования. Конструктивные, технологические, планировочные, информационные и другие связи внутри РТК и между ними определяют характер выполняемого процесса.
Рекомендуется специализация РТК по двум группам выполняемых операций: для черновых и получистовых операций; для заключительных операций, на которых достигается требуемая точность.
Гибкие производственные системы механической обработки классифицируют по ряду признаков: организационному, комплексности изготовления изделий, виду обработки, разновидности изготовляемых изделий, уровню автоматизации.
Гибкую производственную систему строят по принципу специализации: технологическому, предметному, подетальному.
В основу функционирования ГПС, построенной по технологическому принципу положен принцип «верни на место». На рис. 5.35 приняты следующие обозначения: 1, 11, 14— гибкий производственный модуль (ГПМ); 2, 12, 15 — взаимозаменяемое оборудование; 5, 9, 10 — накопители; 3, 13, 16 — роботы (манипуляторы); 4, 7, 8 — склады; 6— автоматизированная транспортная система; стрелками обозначены материальные потоки.
Центральным элементом ГПС является автоматизированный межоперационный склад, через который изготовляемые детали транспортируются от одного технологического модуля к другому. Последние укомплектованы группами взаимозаменяющего оборудования (многоцелевых станков). Преимущества такой схемы следующие: более полная загрузка оборудования благодаря концентрации всего объема обработки в технологическом модуле ГПС; возможность изменения номенклатуры деталей без перепланировки ГПС.
Недостатки следующие: длинные и сложные технологические маршруты обработки заготовок; многократное их транспортирование между оборудованием и складом; необходимость запасов заготовок, инструмента и приспособлений для обеспечения бесперебойной работы ГПС на протяжении определенного времени (смена, сутки, недели и т.д.), для чего должны быть увеличены вместимость склада и объем незавершенного производства.
Предметная специализация ГПС устраняет указанные недостатки, поскольку осуществляется обработка заготовок комплектов деталей для одного или нескольких однородных изделий.
Несмотря на разнообразие, можно выделить три основных компоновки ГПМ, характеризующиеся видам применяемого устройства манипулирования (УМ) заготовкой и его расположением относительно рабочей зоны основного оборудования. Эти типы компоновки показаны на рис, где: 1 — токарный станок с ЧПУ; 2 — манипулятор; 3 — периферийное оборудование. Первый тип компоновки ГПМ строят на базе токарного станка ЧПУ с магазином инструментов и УМ портального типа с расположением портала параллельно оси вращения шпинделя станка. Такая линейная компоновка наиболее компактна и доступна для технического обслуживания. Приблизительно 70...80% всех ГПМ для токарной обработки строят по такой схеме.
Второй тип компоновки характеризуется применением УМ портального типа, работающих в прямоугольной пространственной системе координат. Такая схема характеризуется максимальным удобством с точки зрения размещения периферийного оборудования, обслуживаемого УМ (накопители, позиции контроля и др.), а также меньшим временем обслуживания вследствие меньших перемещений по сравнению с перемещениями при линейной компоновке. К недостаткам такой схемы относятся большая стоимость ГПМ за счет роста стоимости УМ и увеличение занимаемых площадей.
Третий тип компоновки характеризуется применением напольных или встроенных УМ, расположенных перед рабочей зоной многоцелевого станка (МС).
При выборе типа и компоновки оборудования для автоматической сборки конкретного изделия нужно учитывать: длительность и программу изготовления; размеры, массу и геометрические параметры; производительность оборудования; число, сложность и последовательность выполнения операций сборки; возможность автоматической загрузки собираемых деталей, требуемую точность их относительной ориентации. В машиностроении применяются различные сборочные автоматы, одно- и многопозиционные сборочные станки, сборочные станки непрерывного действия, комбинированные станки, сборочные роботы и центры и другое оборудование.