Назад в библиотеку

Закономерности формирования структур сборочных автоматических технологических систем непрерывного действия

Авторы: Ищенко А.Л., Кульбида О.О., Понамарева Е.А.
Источник:Материалы Тринадцатого международного научно-практического семинара "Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы", книга 3.

Технологический процесс сборки состоит из ряда операций [1] и является определяющим для функций, которые должны выполняться автоматической технологической сборочной системой. Функции, которые предусмотрены технологическим процессом, влияют на структуру автоматической технологической сборочной системы.

Влияние технологического процесса на структуру автоматической технологической сборочной системы через функции можно рассматривать двояко.

Если рассматривать основной переход главной операции, т.е. непосредственное соединение двух или нескольких сборочных компонент в одну, то структура автоматической технологической сборочной системы является изоморфной по отношению к технологическому процессу. Другими словами существует конкретное отношение между двумя системами типов “технологический процесс” (основной переход главной операции) и “сборочное изделие”, когда каждой составной части одной системы может быть поставлена в соответствие определенная составная часть другой системы и никакая другая. Математически это отображение можно представить в виде:

где f - отображение (функция отображения) множества A на множество B,

A - множество, определяющее технологический процесс,

B - множество, определяющее сборочное изделие.

Структура автоматической технологической сборочной системы может изменяться в пределах от параллельной до последовательной сборки. Введем кодирование: X1 - параллельная структура, X2 - последовательная структура. Используя кодирование, можно определить верхнюю и нижнюю грани изменения структур [2]:

Верхняя грань:

Нижняя грань:

Очевидно, что параллельная структура и последовательная абсолютно инверсны друг относительно друга. На основании этого можно записать, что:

X1 = X2; X2 = X1.

Введем классификацию: параллельная сборка - 1-ая группа; последовательная сборка - 2-ая группа.

На основании введенных кодов и классификации получим возможные варианты структур автоматических технологических сборочных систем, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Возможные варианты автоматических технологических сборочных систем.

На основании таблицы 1 запишем общую структурную формулу, которая будет выглядеть следующим образом:

где i - максимально возможное число вариантов структур;

n, k, ξ, m - промежуточные числа вариантов структур, которые должны удовлетворять следующим условиям:

0 ≤ n ≤ i

0 ≤ ξ ≤ i

0 ≤ k ≤ i

0 ≤ m ≤ i

Так как параллельная структура инверсна относительно последовательной (также верно обратное), то возможное количество вариантов структур уменьшится в 2 раза. Число вариантов структур и их вид будут зависеть от конструкции сборочного изделия.

Рассмотрим некоторые варианты структур, предложенные в таблице 1 и являющиеся частными случаями выражения (1).

Структура 1.2.1 описывается формулой (1):

В первом и третьем технологических модулях происходит параллельная сборка, а во втором модуле - последовательная. На рис.1 представлена структурная модель, отражающая смысл формулы (1). Количество входных и выходных потоков V и W соответственно в технологических модулях может быть несколько. Используя инверсию относительно структуры 1.2.1 получим

X₁X₂X₁ = X₂X₁X₂

Рис. 1. Структурная модель, отражающая смысл формулы (1)

Структурная формула (2) будет иметь вид:

Рис. 2. Структурная модель, отражающая смысл формулы (2)

Выбор структуры автоматической технологической сборочной системы производиться, исходя из структуры сборочного изделия и технологического процесса. Окончательный выбор структуры варианта должен осуществляться по максимальной производительности.

Как известно [3], цикловая производительность определяется зависимостью:

где u - число позиций в сборочном модуле,

tо - основное время выполнения операции,

tв - вспомогательное время.

Проведем сравнение производительности двух технологических модулей, одного параллельного действия, второго - последовательного. Введем допущения, что каждый технологический модуль имеет u рабочих позиций, а основное и вспомогательное время одинаково для обоих технологических модулей. Тогда цикловая производительность модуля с параллельной сборкой будет описываться формулой:

Для модуля с последовательной сборкой:

Из анализа формул (4) и (5) очевидно, что максимальная производительность достигается в модуле с параллельной сборкой.

Если рассматривать две системы “технологический процесс” и “сборочное соединение” в целом, то их отношение относительно друг друга будет гомоморфным, т. е. соответствие между этими системами не является полным. Тогда общую структурную формулу автоматической технологической сборочной системы можно записать следующим образом:

где Str_j - структура, отражающая непосредственное соединение сборочных компонент;

Str_i - структура, отражающая подачу, ориентацию, базирование, транспортировку, вспомогательные и контрольные операции, которые осуществляются в автоматической технологической сборочной системе.

На основании вышеизложенного следует:

1. структура автоматической технологической сборочной системы является гомоморфной, что не дает четкого представления о функционировании системы;
2. верхняя грань изменения структур дает максимально возможную производительность сборочной системы;
3. разработка структуры автоматической сборочной системы должна начинаться с определения структуры Str_j, а затем ведется разработка структуры всей автоматической технологической сборочной системы.

Список использованной литературы

1. Косилов В.В. Технологические основы проектирования автоматического сборочного оборудования. М., “Машиностроение”, 1976. 248 с.
2. Энгелькинг Р. Общая топология. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986.- 752 c.
3. Клусов И. А. Проектирование роторных машин и линий: Учебн. пособие для студентов машиностр. вузов. - М.: Машиностроение, 1990.-320 с.