ВВЕДЕНИЕ

В условиях современных микропроцессорных технологий, появилась возможность оптимизации инженерно-технических задач еще на ранних стадиях проектирования. Создание математических моделей минимизирует затраты времени проектировщика, обеспечивая тем самым выбор оптимального решения инженерной задачи в кратчайший срок.

В машиностроении, при проектировании производственных систем решается задача об оптимальном соотношении фактических возможностей, затрат, и необходимых конфигураций средств производства. Легко переналаживаемые линии, называемые гибкими производственными системами(ГПС), открывают широкие возможности для повышения производительности, качества деталей, для снижения многих видов затрат и потребности в рабочей силе. На это можно рассчитывать, если изготовляемые детали перспективны, а оборудование спроектировано и близко к оптимальному для данных условий производства. Например, если режущий инструмент универсальный, а количество станков ограничено, то, как правило, используется ручное транспортирование, загрузка и смена заготовок. Если используется станок со специальной многошпиндельной головкой(т.е. набор режущего инструмента широк), число станков в системе велико, т о целесообразно использовать автоматическую загрузку деталей-заготовок, автоматическую транспортировку и диагностику режимов работы станков, с использование центральной ЭВМ. Следует также иметь в виду ,что наибольший эффект дает механизации как основных так и вспомогательных операций. При частичной автоматизации ,затраты ниже, но и эффективность существенно снижается, так если вместо разработки новой автоматической системы, оснастить существующие станки роботами, загрузочно-разгрузочными устройствами, то производительность труда при этом повышается не более чем на 50 %. Нередко при комплексной автоматизации новая техника добавляется к старому оборудованию без удаления морально устаревших устройств системы. Вследствие этого вся новая система оптимальна только на отдельных участках, и даже после ее окончательной автоматизации она не становится оптимальной по основным проектным критериям . Первой задачей при разработке концепции автоматической станочной системы является тщательный анализ ассортимента деталей и разделение их на комплекты. Под комплектом подразумевается группа однородных деталей, объединяемых в одну представительную деталь с некоторыми усредненными параметрами. Так, на одном заводе анализ всех деталей типа тел вращения показал, что рабочие переходы и требуемый набор зажимных устройств для патронных деталей и для валов существенно различаются. При этом, целесообразно при достаточном масштабе выпуска этих двух комплектов деталей вести их обработку на двух различных системах. Для анализа ассортиментных деталей используют различные методы. Так, например, можно подвергнуть рассмотрению всю совокупность деталей и полный набор технологических методов, инструментов и соответствующего оборудования. При этом возможна следующая последовательность анализа:

n определение необходимого рабочего пространства исходя из геометрических параметров деталей;

n уточнение состава оборудования с учетом необходимых технологических процессов и режимов обработки; требуемый набор режущих инструментов в связи со структурой элементарных поверхностей;

n анализ вариантов при обработке различных деталей на разных установках; анализ переустановок (перезакреплений) деталей с минимизацией числа рабочих позиций;

n требуемая пропускная способность станков и всей системы по условию заданной производительности и с учетом требований точности обработки;

n анализ системы по характеру транспортных потоков и складирования деталей;

n анализ систем управления, контроля, диагностики.

Определив все частные потери времени, можно рассчитать производительность станочной системы и на основе математического моделирования найти средний цикл обработки и полную пропускную способность.

Эффективность ГПС в значительной степени зависит от рационального выбора обрабатываемых изделий, технологических процессов и оборудования. При оценки целесообразности создания ГПС необходимо учитывать три группы факторов:

1) необходимость улучшения условий труда или исключения из производственного процесса человека по соображениям социальным и технике безопасности;

2) невозможность или нерациональность использования более простых технических средств;

3) сложность и соответственно большая стоимость создания ГПС. Решение всех выше перечисленных задач может решатся на уровне компьютерного моделирования по заданным наперед исходным данным.

В дипломном проекте,рассматривается программа анализа ГПС,которая позволяет определять загрузку станков и транспортных средств, включенных в систему, принять решение об оптимальности компоновки ГПС и количестве вспомогательного и технологического оборудования.

1.ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1.Описание технологического оборудования в составе ГПС

Интенсивное развитие наиболее прогрессивных областей техники вызывает частое обновление продукции. В этих условиях длительность разработки, изготовления и освоения необходимого автоматического оборудования может превысить периодичность смены изделий, для производства которых оно предназначено. Вместе с тем в последнее время утвердились тенденции к сокращению размеров серий и увеличения ассортимента выпускаемых деталей, в результате чего более 80 % производства относится к мелкосерийному. Необходимую гибкость производства изделий обеспечивает применение оборудования с программным управлением на базе микропроцессорной и компьютерной техники, станков числового программного управления (ЧПУ) . В настоящее время такое технологическое оборудование объединяют в единые производственные комплексы, посредством транспортной и управляющей систем, которые называются гибкими производствен- ными системами (ГПС). Основные признаки ГПС: гибкость, автоматизированность, наличие общей транспортной системы. В общем случае ГПС состоит из трех основных систем: технологической, ранспортно-накопительной и управления(см.рисунок 1.1)

Рисунок 1.1- Структура ГПС

Технологическая система осуществляет обработку изделий, их контроль, подготовку и смену инструмента и оснастки, загрузку и разгрузку технологического и контрольно-измерительного оборудования , промежуточное накопление и хранение материалов, полуфабрикатов, изделий, комплектующих элементов, инструмента и оснастки, отвод отходов производства. Для выполнения этих функций в эту систему входит основное технологическое и контрольно-измерительное оборудование, средства промежуточного накопления(накопители),хранения, переориентации: базирования и транспортирования изделий и инструмента (транспортные тележки, роботы),роботы. В качестве основного технологического оборудования чаще всего в ГПС используются многоцелевые станки (станки с СиПУ или УАСИ).

Транспортно-накопительная система ГПС производит промежуточное хранение и перемещение изделий, инструмента и оснастки между оборудованием технологической системы, а также приемку и выдачу изделий, инструмента и оснастки внешним производственным подразделениям, их хранение, комплектацию, приемку и выдачу технологической системе. Для выполнения этих функций в транспортно-накопительную систему входят транспортные средства(тележки, транспортеры, роботы),позиции хранения, комплектации, приемки и выдачи изделий и инструмента (например, автооператоры).