|
Механический факультет
Специальность: "Металлорежущие станки и инструменты"
Тема магистерской работы: "Совершенствование методики проектирования элементов автоматизированных транспортно - накопительных устройств".
Руководитель: проф. Калафатова Л.П.
Актуальность работы:
Гибкая производственная система (ГПС) - это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течении заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.
Если в ГПС технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций, то это гибкая автоматизированная линия (ГАЛ).
При проектировании ГАЛ необходимо выполнение ряда условий: ГАЛ должна выпускать продукцию заданного качества с требуемой производительностью при наивысших экономических показателях.
В данной магистерской работе рассматривается методика оптимального проектирования ГАЛ для обработки деталей типа "вал", которые наиболее востребованы на машиностроительных предприятиях серийного, крупносерийного и массового производств.
В данной методике большое внимание уделяется выбору транспортно-накопительного устройства, в отличии от методик, используемых ранее.
Также в магистерской работе разрабатывается модель системы управления с помощью программы Matlab, что в наше время является актуальным вопросом. Для разработанной системы управления разрабатывается система быстродействия.
Очень важным моментом является разработка конструкций датчиков и системы блокировок в структуре ГАЛ между элентами транспортно-накопительной системы и технологическим оборудованием.
Практическая ценность:
Современное машиностроение отличает вариантность технических решений. Поэтому при решении задач оптимального проектирования необходимо использовать следующие основные категории .
- Целевая функция проектного решения, для которой в результате проектирования должны быть получены оптимальные или близкие к ним значения. При проектировании АЛ это может быть минимум приведенных затрат, максимальная производительность, максимальная эффективность капиталовложений и т.д.
- Управляющие переменные – параметры проектируемого объекта, численные значения которых и являются предметом оптимизации. К ним относятся, например, число рабочих позиций АЛ, число станков-дублеров, число участков-секций линии, технологические режимы и т.д.
- Управляемые переменные – в процессе оптимизации выступают чаще всего в виде ограничивающих факторов. Например, заданная программа выпуска определенных деталей на проектируемой АЛ, ограничения по габаритам станков и т.д.
- Константы проектирования – постоянные для рассматриваемых условий величины при оптимизационных расчетах. К этой категории могут относиться нормы амортизационных отчислений, средняя зарплата рабочих, заданные показатели надежности оборудования и т.д.
В ранее используемом в учебном процессе методе расчёта ГАЛ целевой функцией являлась максимальная производительность. Однако, для условий нарождающихся рыночных отношений этот метод не подходит, следовательно не подходит и метод, поэтому предлагается новый метод оптимального проектирования, где целевой функцией является минимум приведённых затрат.
Управляющими переменными являются: число рабочих позиций обработки q; число участков-секций n, на которые разделена линия при выборе гибкой межагрегатной связи; число станков-дубдёров m на лимитирующих операциях обработки; тип транспортно-накопительной системы.
Выбор транспортно-накопительной системы осуществляется из условий минимальной стоимости и максимальной производительности. Правильный выбор
транспортно-накопительной системы положительно сказывается на характеристиках проектируемой ГАЛ, а именно, существенно снижает её стоимость.
Содержание работы:
- Аналитический обзор методов моделирования ГПС и систем управления ими.
В этой части указываются основные определения, классификация и виды ГПС.Также описываются основные виды моделирования и управления ГПС.
Здесь осуществляется выбор модели ГПС в виде конечного автомата с фиксированным числом состояний и группой обрабатываемых деталей.
- Обоснование рационального структурно-компоновочного варианта ГАЛ для обработки деталей типа валов и осей по критерию минимальных затрат.
2.1.Разработка групповой технологии обработки деталей и проектирование комплексной детали.
2.1.1.Разработка группового маршрутного технологического процесса обработки деталей.
В этой части составляется матрица группового маршрутного технологического процесса для трех деталей типа "вал", для которых проектируется автоматизированная линия.
2.1.2.Разработка операционного технологического процесса обработки детали-представителя.
Из трёх имеющихся деталей, выбирается деталь-представитель, которая имеет наибольшее количество характерных для этих трёх деталей поверхностей. Для детали-представителя составляется операционный технологический процесс обработки.
2.2.Анализ возможных вариантов ГАЛ по критерию минимальных затрат на обработку детали-представителя привариации параметров:
-число рабочих позиций;
-число станко-дублёров на лимитирующих операциях обработки;
-число участков-секций;
-тип транспортно-загрузочной системы.
Для детали-представителя выбирается вид заготовки, методы и маршрут обработки, расчитываются режимы резания, основное время, выбирается вид технологического оборудования, инструмент.
В качестве основных вариантных параметров принимаются:
число рабочих позиций;
число станко-дублёров на лимитирующих операциях обработки;
число участков-секций;
тип транспортно-загрузочной системы.
Далее по тзаданным для проектирования условиям следует проанализировать возможные значения каждого параметра АЛ. На этом этапе для каждого параметра выбирается диапазон значений.
2.3.Выбор оптимального структурно-компоновочного варианта АЛ исходя из критерия минимальных затрат.
На этом этапе из полученной совокупности инженерно возможных и целесообразных вариантов методом полного перебора выбирается оптимальный вариант, а именно для каждого из полученных ранее вариантов вычисляется целевая функция, после чего по заданному критерию оптимальности( минимум приведённых затрат) отыскивается нужный вариант.
- Разработка модели системы управления разработанной ГАЛ в Matlab. Разработка быстродействия системы управления.
- Разработка конструкций датчиков и системы блокировок в структуре ГАЛ между элементами транспортно-накопительной системы и технологическим оборудованием.
Выводы:
В заключении можно сказать, что данный метод оптимального проектирования, в котором в качестве целевой функции выступает фактор минимума приведенных затрат при обеспечении заданной производительности, в условиях рыночной экономики наиболее востребован.
В результате пошагового отбора из нескольких сотен возможных структурно-компоновочных вариантов построения линии обработки валов выбирается оптимальный по всем параметрам вариант.
Важную роль в повышении эффективности проектируемой ГАЛ играет правильный выбор типа транспортно-загрузочной системы (ТЗС) линии.
Минимальная стоимость ТЗС положительно влияет на общую стоимость АЛ выбранного варианта, что сокращает значение приведённых затрат. Кроме того, правильный выбор типа ТЗС во много раз сокращает количество конкурирующих вариантов.
Применение системы управления увеличивает стоимость АЛ, однако значительно увеличивает её производительность, улучшает условия технической эксплуатации АЛ, позволяет осуществлять автоматическую диагностику неисправностей. Это в свою очередь уменьшает количество брака, уменьшает количество остановов производства.
Список используемых ссылок:
- Автоматизация дискретного производства / Б. Е. Бонев, Г.Й Бохачев, И.К Бояджиев и др.; Под общ. ред. Е.И. Семенова, Л.И. Волчкевича. – М.: Машиностроение, 1987. – 376 с.
- Технологические основы гибкого автоматизированного производства / Е.С.Пуховский. - К.: Вища школа.Головное издательство, 1989. - 240с.
- Автоматические линии в машиностроении: Справочник.Т.1.Этапы проектирования и расчёт / Под ред. Л.И.Волчкевича. - М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.
- Проектирование автоматизированных линий / А.И.Дащенко, А.П.Белоусов. - М.: Высшая школа, 1983. - 394с.
- Оптимизация структурных схем агрегатирования станочной системы в условиях неопределённости / А.И.Дащенко, А.Е.Межов. - Машиноведение. - №4,1985.С. 103-106.
|