Характеристика технологического процесса сборки

Общие положения

Анализ развития машиностроительного производства показывает, что допущены значительные диспропорции в совершенствовании различных технологических процессов производства изделий, что является серьезным тормозом на пути осуществления комплексной механизации и автоматизации производственных процессов и повышения качества выпускаемых изделий. В результате допущенной диспропорции в замене ручного труда процессы сборки сейчас наименее механизированы и автоматизированы и занимают непропорционально большой удельный вес в общей структуре трудоемкости производства машин (25-40 %) и приборов (40-70 %). Сегодня в большинстве производств трудоемкость сборочных работ обычно приближается или превосходит трудоемкость механообработки резанием и значительно превышает затраты труда на всех других технологических этапах производства.

При этом анализ процесса снижения трудоемкости по видам работ показывает, что в результате широкого внедрения эффективных средств механизации и автоматизации относительная трудоемкость заготовительных процессов и механообработки резанием из года в год неуклонно сокращается, тогда как относительная трудоемкость сборки, как правило, неуклонно растет. Все это обусловлено тем, что при сборке изделий применяются и внедряются меньше всего средств автоматизации по сравнению с другими технологическими участками производства. Подтверждением этому является то, что удельный вес основных фондов сборочных производств машиностроении составляет всего 5-10 % фондов основных производств, что совершенно не соответствует трудоемкости сборочных процессов. В результате, в настоящее время в машино- и приборостроении соответственно механизировано 25-30 и 12-15 % сборочных операций, а автоматизировано не более 6 %.

Высокая эффективность сборочного производства может быть получена за счет широкого внедрения передовой технологии, высокоэффективных средств механизации и автоматизации сборки и научной организации труда.

Компоновка РТК трансформаторов автоматической сборки

Рассмотрим взаимодействие объекта управления с внешней средой на примере РТК трансформаторов автоматической сборки.

Сборка трансформаторов осуществляется в РТК с объемной компоновкой (см. лист 3), состоящем из двух промышленных роботов (основной - ПР 1– разрабатываемый в данной работе и вспомогательный - ПР 2), пульта управления, системы управления, датчиков внешней информации, транспортеров подачи деталей, сушильной печи, резервуаров с клеевым составом и обезжиривающим раствором, тары готовых и бракованных изделий, а также командного устройства.

РТК сборки работает следующим образом: при получении информации от ультразвуковых сканеров о поступлении деталей трансформатора на исходные позиции ПР 2 соединяет катушку с нижней парой половинок витых магнитопроводов, контроль производит бесконтактный магнитный датчик. Операция может повторяться до трех раз; после, если после этого сборка не осуществилась, детали идут в тару брака с помощью манипуляторов. Затем ПР 1 берет с транспортера верхнюю пару половинок магнитопровода, обезжиривает их и наносит клеевой состав путем окунания, вставляет половинки магнитопроводов в катушку, совмещая торцы с нижними половинками. Эта операция может повторяться до трех раз. Далее ПР 1 с помощью датчика тока контролирует качество сборки по силе тока холостого хода во вторичной обмотке. Проверенные трансформаторы ПР 2 устанавливают: годные – в сушильную печь, а негодные – в тару для бракованных изделий с регистрацией контрольным датчиком.

Сушильная печь по мере заполнения секций осуществляет поворот по сигналам бесконтактных магнитных датчиков и трансформаторов, проходит цикл суши по заданным режимам. После сушки трансформатор подвергается окончательному контролю и затем направляется на дальнейшую сборку или склад готовых изделий.

Эффективность автоматизации сборочного производства

Создание автоматизированных производственных участков и цехов на базе применения промышленных роботов и ЭВМ — одно из главных направлений в автоматизации сборочных процессов. Эффективность комплексной автоматизации сборочного производства обеспечивается концентрацией сборочных операций технологического процесса на автоматическом оборудовании и оптимальным построением структур гибких производственных линий, участков, цехов. Концентрация сборочных операций определяется формой группового производства, а выбор рациональной структуры — оптимальным распределением средней трудоемкости сборки и себестоимости сборочного процесса. В зависимости от концентрации и последовательности выполняемых технологических сборочных операций, технических характеристик и возможности переналадки сборочных модулей, промышленных роботов, вспомогательных устройств рассчитывают наименьшую сумму затрат.

Для аналитического расчета оптимальной структуры линий, участков и цехов принимают следующие исходные данные: N – число типов сборочных модулей; Wi- число сборочных модулей i–го типа; Ci - стоимость 1 часа i–го модуля; L - группы сборочных единиц, отличающихся параметрами Dj (j=1..L); T - планируемое время изготовления; MYi- число планируемых сборочных единиц (операций) с параметрами Dj.

Для сборки одной группы (типа) с параметрами Dj на различных сборочных модулях или машинах требуется различное время. Зависимость между группой сборочных единиц и временем их изготовления на i-м сборочном модуле задается полиномом:

где:
k – степень полинома (обычно равна трем);
Hi – коэффициент полиномов, вычисляется методом наименьших квадратов или определяется на основе статических данных изделий-аналогов.

Время сборки можно задавать, используя статические данные величины Fij, вводя соответствующую матрицу. Критерием эффективности оборудования при расчете считаются наименьшие затраты исходного планового задания MYi. Расчет оптимального выбора оборудования для линий, участков, цехов заключается в нахождении наименьшей суммы затрат путем оптимального распределения, выполнения операций и их концентрации по данным L, DJ, N, Wi, R, MYi, T, Ci, Hij.

Если Rij – число сборок одной группы , изготавливаемые на сборочном оборудовании i–го типа, то произведение RijFij – время, затрачиваемое модулем i–го типа на изготовление сборок одной группы j. Стоимость работ составит RijFijCi, а общая стоимость всех планируемых групп на сборочном модуле i-го типа выражается суммой всех групп

.

Так как сборочные ГАЛ, ГАУ, ГАЦ содержат Wi модулей данного типа, то общая стоимость:

Решение задачи заключается в вычислении Z=min C при следующих ограничениях:

• Общее число групп сборок j должно быть не более планового MYi;
• Время работы каждого модуля при обработке деталей должно быть меньше или равно Т.

Эти ограничения выражаются в математической форме:

Решение задачи эквивалентно задачи манипуляции функции

.

Функция С и левые части ограничений линейны, поэтому вычисления сводятся к решению задачи линейного целочисленного программирования, так как Rij – целые числа. Применяемый подход к аналитическому расчету построения ГПС может быть использован для решения общих задач. Вычисления минимизации функции С при указанных ограничениях осуществляются с помощью стандартной программы симплекс-метода. Результат вычислений сводиться к сравнению различных типов и структур оборудования (модулей) по величине Z. Предпочтение отдается набору и структурной схеме с наименьшим значением Z, т.е. наиболее экономичному варианту.

Так как единовременные затраты при создании ГПС сборочного производства велики, то окончательное решение по их построению и составу следует принять после моделирования.

Скачать