Проектирование автоматизированного участка цеха по производству сотового заполнителя и панелей на его основе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика изделий, получаемых в данном технологическом процессе

1.1 Описание изделий

1.2 Технические характеристики сот

1.3 Анализ существующих процессов, рекомендации по усовершенствованию

1.4 Краткая характеристика линии для производства непрерывного сотового заполнителя

2. Разработка технологического процесса

2.1 Схема технологического процесса

2.2 Этапы процесса и оборудование

2.3 Определение типа производства

3. Разработка требований к работе основного оборудования

3.1 Выбор клеенаносящего оборудования

3.2 Выбор оборудования для растяжения пакета

4. Дополнительные операции и вспомогательное оборудование

4.1 Подготовка материала

4.2 Механическая обработка

5. Транспортно-накопительная система

5.1 Выбор ТСН по способам транспортирования

5.2 Технические средства ТНС

6. Транспортные и перегрузочные устройства

7. Складская система

7.1 Характеристика склада

7.2 Расчёт вместимости и линейных размеров склада

7.3 Состав подсистем склада

7.4 Компоновка складской подсистемы ГАП

8. Разработка принципов компоновки и планировки оборудования в цехе

8.1 Планировка оборудования

8.2 Компоновки ГПС

8.3 Выбор параметров здания

8.4 Схема автоматизированного участка цеха

Выводы

Введение

Развитие машинной цивилизации во второй половине 20 века привело к тому, что в процессах обработки материальных объектов лидирующие позиции заняли поточные (конвейерные) технологии. Эти технологии (в отличие от стапельных технологий) организованы так, что обрабатываемые объекты последовательно перемещаются сквозь неподвижные зоны обработки, которые выстроены в технологическую линию.

Анализ развития поточных технологий позволяет четко определить основные требования к технологическому оборудованию 21 века. Такими требованиями являются:

- Разворачивание и сворачивание производства в течение нескольких дней

- Перенастройка оборудования на иной ассортимент продукции в течение нескольких часов

- Приспособленность оборудования для замены и добавления технологических операций (открытая архитектура)

- Встроенная экологическая защита

- Полная автоматизация технологического процесса.

Наиболее вероятным и практически осуществимым вариантом эволюции технологического оборудования в 21 веке является предлагаемая в данном проекте концепция создания технологических линий из отдельных модулей, в каждом из которых осуществляется отдельная стадия технологического процесса. Все модули технологической линии создаются по единому стандарту для данного класса технологий, изолированы от окружающей среды и оборудованы стыковочными устройствами для соединения в единую технологическую цепочку. При соединении модулей происходит объединение встроенных в модули сегментов массопроводов, информационных и энергетических магистралей.

Одной из конкретных реализаций данной концепции является проект создания производства технологического оборудования для изготовления непрерывного сотового заполнителя и панелей на его основе.

1. Характеристика изделий, получаемых в данном технологическом процессе

1.1 Описание изделий

Сотовый заполнитель (рис.1) представляет собой ячеистый материал, изготавливаемый из полимерных и целлюлозных бумаг и по структуре напоминающий пчелиные соты.

Рис. 1 - Конструкция трехслойной панели из сотового наполнителя

Сотовые заполнители предназначены для изготовления легких, жестких и теплоизолирующих панелей и в мировой практике используются в следующих конструкциях:

- полы, потолки и багажные полки салонов пассажирских самолетов;

- переборки пассажирских кают на судах;

- полки мебельных шкафов;

- внутренние двери помещений;

- боковые и потолочные панели трейлеров и передвижных морозильников;

- панели сборных павильонов для выставочных мероприятий;

- звукопоглощающие потолки на производствах с повышенным уровнем шума.

1.2 Технические характеристики сот

Автоматизированная технологическая линия обеспечивает выпуск бумажного сотового заполнителя с бесконечной длиной со следующими характеристиками (рис.2):

Рис.2 - Параметры сотового заполнителя

· высота (Н) - от 10 до 100 мм; ширина (в нерастянутом виде) - макс. 1600 мм;

· ширина (В - в растянутом виде) - макс. 1280 мм;

· длина (L) - бесконечная;

· размер ячеек (диаметр окружности, вписанной в шестигранник)-14; 21 и 27 мм;

· прочность при сжатии - от 1,4 до 5,5 кг/ кв. см.

Для производства сотового заполнителя используется бумага для гофрирования плотностью от 120 до 200 г/ кв. м.

1.3 Анализ существующих процессов, рекомендации по усовершенствованию

На сегодняшний день мировая практика организации производства сотового заполнителя следует классическим технологическим традициям (конца 19-го - начала 20-го века). Эти традиции заключаются в создании крупносерийных производств с:

а) большими производственными и складскими площадями,

б) многочисленным персоналом,

в) крупногабаритными установками, в основном периодического действия, со сложной траекторией движения полуфабриката в технологической цепи,

г) централизованной системой экологической защиты, необходимой ввиду значительного количества органического растворителя, используемого в производстве.

Продуктом производства являются крупные блоки из сотового наполнителя, которые направляются на другие производства, в основном для изготовления плоских трехслойных панелей. Панели получают путем разрезания блоков на пластины, раскроя пластин и их объединения в сердцевину панели, соединение сердцевины и обшивок.

При этом существующие технологии изготовления сотовых блоков и трехслойных панелей имеют несколько коренных недостатков:

- Сложность достижения однородности механических характеристик по всему объему блока из сотового наполнителя и большие объемы испаряемых растворителей, связанные с необходимостью многократной пропитки блоков упрочняющими растворами.

- Существенные технологические отходы материала при резании блоков на пластины и укладывании пластин в трехслойные сотовые панели.

- Неустойчивость технологического процесса из-за принципиальных ограничений в эффективности управления технологическими параметрами крупномасштабного производства.

- Экономическая нецелесообразность транспортировки производимых легких материалов (в 100 раз легче стали) удаленным потребителям.

Переход на технологию изготовления трехслойных панелей на относительно миниатюрном модульном конвейерном оборудовании позволяет совместить в одной линии технологии изготовления непрерывной пластины сотового заполнителя и сборки трехслойной панели. При этом автоматически устраняются недостатки, присущие классическому способу.

Именно в этом ключе разработан предлагаемый проект создания технологической линии для производства сотового заполнителя. По общей концепции и совокупности технологических характеристик данный проект в области производства сотовых конструкций позволит существенно повысить эффективность, экономичность и технологичность производства.

1.4 Краткая характеристика линии для производства непрерывного сотового заполнителя

1. Назначение линии. Получение непрерывных сотового заполнителя и трехслойных панелей. Общая технологическая схема приведена на рисунке 3.

Рис. 3 - Общая схема технологической линии.

2. Базовый (концептуальный) вариант линии (Рис. 4). Последовательность модулей различного технологического назначения, размещенных на стандартных основаниях и стыкующихся между собой в различных сочетаниях, что обеспечивает возможность гибкого изменения технологии и быстрой замены модулей. При стыковке модулей происходит объединение магистралей энергетического, материального и информационного обеспечения линии. Микропроцессорное управление технологическим процессом, непрерывный контроль качества получаемой панели, автономная система экологической защиты.

Рис.4. Модульная конструкция линии.

3. Особенности технологии. Простая настройка на требуемую толщину панели. Возможность реализации технологии в вариантах различной степени сложности. Практическое отсутствие технологических отходов. Непрерывность действия линии и многочисленные, примененные в конструкции инженерные решения обеспечивают высокие технические характеристики продукции. Невысокие требования к категории и качеству производственных площадей.

2. Разработка технологического процесса

2.1 Схема технологического процесса

Технологические процессы формования сотовой структуры закрепляются за специализированным цехом или цехами (в зависимости от объема производства). В этом случае легче обеспечить технологическую подготовку производства.

Изготовление пакетов сотового заполнителя из неметаллических материалов производится по технологическому процессу, схема которого приведена на рис. 5.

Рис. 5 - Схема технологического процесса изготовления пакетов сотового заполнителя

Представленный технологический процесс является общим и в процессе автоматизации может претерпевать изменения, вследствие особенностей оборудования и совмещения отдельных операций.

2.2 Этапы процесса и оборудование

Склеивание пакета производится с применением сверхвысокочастотных нагревателей. Замена обычных нагревателей сверхвысокочастотными нагревателями позволяет:

- интенсифицировать процесс полимеризации клея и, как следствие, обеспечить равномерность прогрева диэлектрика;

- обеспечить высокие скорости нарастания температуры полимеризации пакета и благодаря этому высокую производительность труда;

- увеличить число листов полиамидной бумаги в пакете до 1000 и благодаря этому увеличить размер блока сотового заполнителя;

- повысить прочность при неравномерном отрыве.

При изготовлении пакетов сотового заполнителя важное место занимает технология растяжения склеенных пакетов в блоки и последующее их фиксирование специализированной оснасткой в растянутом состоянии. Сила растяжения пакетов определяется размерами сотовых ячеек, числом листов полиамидной бумаги, а также скоростью растяжения. Пакеты при растяжении имеют незначительную остаточную деформацию. Относительное сокращение пакета по ширине составляет около 70% исходной ширины при всех типоразмерах ячеек и толщинах бумаги. Для получения ячеек прямоугольной формы требуется сила растяжения в два раза большая, чем для получения ячеек шестигранной формы.

Все компоненты подлежат контролю на следующих этапах: при поступлении на предприятие; при замене партии одного из компонентов; по истечении гарантийного срока хранения компонентов.

Для сокращения энергоемкости технологического процесса создают клеевые композиции, полимеризация которых проходит при меньших температурах. В настоящее время для склеивания многослойных конструкций с сотовым заполнителем используется пленочный клей, для полимеризации которого требуется температура (125±5) °С.

Придание требуемой формы и высоты сотовому заполнителю производится фрезерованием на специальных копировально-фрезерных станках с ЧПУ, управляемых ЭВМ по программе. В условиях серийного производства для обработки сотового заполнителя используются различные приспособления и механизированные устройства.

В качестве инструмента при обработке сотового заполнителя используются ножевые, а также фасонные фрезы для создания специальных контуров.

2.3 Определение типа производства

Тип производства можно определить по такту выпуска. Такт выпуска представляет отношение действительного фонда времени работы оборудования отнесенное к программе запуска.

t_в=F_д*60/N_з

Программа запуска:

N_з= N_b+(2..3%) N_b

Действительный фонд времени работы оборудования :

F_д=F_об.ном*K,

где K=0,95..0,97

Номинальный фонд времени работы оборудования

F_об.ном=[(Д_г-Д_в-Д_пр)*t_см-t_сок]*m,

Д_{г -} число дней в году,

Д_в- число выходных дней,

Д_пр - число праздничных дней,

t_см- число часов в смене,

t_сок- сокращение числа часов,

m - число смен.

N_з=50000+(0.02)*50000=51000

F_об.ном=[(365-104-10)*8-6]*2=4004

F_д=4004x0.95=3803.8

t_в=3803.8*60/51000=448 - Производство серийное.

Занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством.

Здесь изготовление деталей производится партиями или сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам деталей, запускаемых в производство одновременно.

Станки:

· универсальные;

· специализированные;

· автоматизированные;

· агрегатные.

Оснастка: универсально-переналаживаемая.

Квалификация рабочих: средняя.

3. Разработка требований к работе основного оборудования

В современном производстве быстро обновляется номенклатура машин, одновременно возрастает их сложность и точность; все это приводит к необходимости оперативной перестройки производства на предприятиях. Организационно-технические средства, эффективные для массового однономенклатурного уровня производства, становятся тормозом для обновления продукции. Следовательно, необходимо создавать быстропереналаживаемые производства с высокой производительностью труда.

Станочная система - управляемая совокупность станков и вспомогательного оборудования, предназначенная для обработки одной, нескольких подобных заготовок или заготовок широкой номенклатуры на основе одного, нескольких или различных маршрутных технологических процессов.

3.1 Выбор клеенаносящего оборудования

При создании автоматизированной линии первой основной операцией является нанесение клея на подготовленную основу. Операция нанесения полос клея бо многом определяет качество СЗ по точности геометрических параметров ячейки, стабильности физико-механических характеристик, а также производительности их изготовления. Для осуществления данной операции будем использовать автомат для изготовления пакетов сотовых заполнителей АСП-1000 (рис.6). Автомат для изготовления пакетов сотовых заполнителей АСП-1000 предназначен для изготовления пакетов клееных сотовых заполнителей из фольги и алюминиевых сплавов путём нанесения клеевых полос. Преимущества данной машины: точность, надёжность, гарантированное сервисное обслуживание.



Рис.6 - Автомат для изготовления пакетов сотовых заполнителей АСП-1000

Параметры АСП-1000:

Размеры изготавливаемого пакета, мм:

ширина 990±0,15

высота 400

Наибольшее количество листов в пакете. шт. 150

Материал для изготовления пакета (марка фольги) А5Т; АМГ-2Н

Толщина фольги, мм 0,03

Ширина фольги, мм 1000

Скорость перемещения фольги, м/мин. 1,5 / 3

Потребляемая мощность, кВт (кратковременная, до 40 мин.) 4,9

Габариты, мм

длина 12500

ширина 4090

высота 2100

Масса, кг 24000

3.2 Выбор оборудования для растяжения пакета

Пропитанную клеем заготовку необходимо подвергнуть растяжению с последующей фиксацией структуры. Для автоматического растяжения сотового заполнителя применяется различное оборудование. Оптимальное сочетание функций для такого рода устройств следующее: кроме автоматического растяжения сот подобное оборудование должно выполнять и такие операции, как высушивание, калибровка и формирование заготовок нужных размеров (форматирование) из бесконечного бумажного сотового заполнителя. Принцип работы этого и других подобных устройств следующий: сотовый заполнитель заправляется в экспандер непосредственно из паллеты и пропускается через приемный сужающийся стол. Движение сотов через экспандер обеспечивается с помощью специальных роликов. Градуировочное устройство калибрует толщину сотового заполнителя. Это важное условие достижения стабильного соединения сотов с облицовками и гарантия безупречного внешнего вида полотна. Сушка осуществляется инфракрасными лучами, что позволяет обеспечить абсолютно равномерный нагрев сотов, существенно снизить энергозатраты, повысить прочность сотов при сжатии и стабильность заданных размеров.

Перечисленным выше требованиям отвечает ЭКСПАНДЕР DEX 3 (рис.7).

Устройство DEX 3 (в дальнейшем экспандер DEX 3) создан для автоматического растяжения, высушивания, калибровки и формирования заготовок нужных размеров (форматирование) из бесконечного бумажного сотового заполнителя.

Рис.7 - ЭКСПАНДЕР DEX 3

Оптимальное высушивание сотового заполнителя достигается путем правильного сочетания температуры сушки и скорости движения сотов.

Автоматический нож позволяет получать заготовки нужной длины.

Совмещение в одном устройстве экспандера, калибровочного устройства и автоматического ножа при относительно низкой цене делает DEX 3 уникальным прибором для обеспечения стабильно высокого качества продукции с использованием сотового заполнителя.

Основные технические характеристики:

· Максимальная ширина сотов - 1200 мм

· Максимальная толщина сотов - 90 мм

· Минимальная толщина сотов - 5 мм

· Минимальная длина сотов - 150 мм

· Скорость подачи сотов - 0,6-4 м/мин.

· Эффективность сушки - зависит от скорости подачи сотового заполнителя

· Мощность - 15 kW

· Номинальный ток - 23 А

· Длина устройства - 3800 мм

· Ширина - 1800 мм

· Высота - 1300 мм

· Вес - 560 кг.

4. Дополнительные операции и вспомогательное оборудование

4.1 Подготовка материала

Подготовка материалов является первой операцией обеих рассматриваемых схем изготовления сот. Подготовка заключается в обезжиривании или оксидировании в целях улучшения адгезионной способности к клею и коррозионной стойкости, а также термообработке в целях удаления влаги или замасливателя и улучшения адгезии к связующим Обезжиривание и термостатирование производят в водном растворе моющих средств на установках УОФ-1, УОФ-2М (рис.8) с применением ультразвука.

Рис.8. - Принципиальная схема установок УОФ-1. УОФ-2М

Контроль качества проводят капельным методом. Качество считается удовлетворительным, если вода растекается по поверхности и не образует капель. Для выполнения данной операции можно использовать универсальный робот типа FANUC M-16iB/20T (рис.9)



Рис.9 - Промышленный робот- fanuc m-16Ib/20t

Серия шестикоординатных подвесных роботов FANUC M-16iB/T разработана для манипулирования материалами и обслуживания станков. Эти роботы созданы для совершения точных, высокоскоростных операций, легко устанавливаются и обладают максимальной надежностью. M-16iB/20T и M-16iB/10LT идеально подходят для манипулирования с легкими объектами и объектами средней массы.

Количество осей : 6

Максимальная грузоподъемность : 20

Радиус действия : 1517

Точность позиционирования : 0.08

Масса : 135

Размах J2 : 300

Размах J3 : 595

Размах J4 : 400

Размах J5 : 280

Размах J6 : 900

Угловая скорость J2 : 165

Угловая скорость J3 : 175

Угловая скорость J4 : 350

Угловая скорость J5 : 340

Угловая скорость J6 : 520

Момент силы J4 : 39.2

Момент силы J5 : 39.2

Момент силы J6 : 19.6

Момент инерции J4 : 0.88

Момент инерции J5 : 0.88

Момент инерции J6 : 0.25

4.2 Механическая обработка

Для получения заданных точных размеров и придания обрабатываемым поверхностям требуемого качества (отсутствие заусенцев, разлохмачивания) выполняется фрезерование СЗ по контуру. Для выполнения заданной операции предлагается использовать станок для резки материала УГР-1 (рис.10). Установка предназначена для резки материалов, обрезки кромок, фигурной резки покрытий с управлением от системы ЧПУ.

Рис.10 - Станок для резки материала УГР-1

Технические характеристики:

Габаритные размеры координатного стола, мм

- Х 3300

- Y 2300

- Z 950

Рабочий ход режущей головки, мм

- Х 3000

- Y 1970

- Z 200

- поворотных координат А, В, град. ±30

Рабочая зона стола, мм

- Х 3100

- Y 2100

Максимальные размеры заготовки, мм:

- длина 3000

- ширина 1950

Толщина заготовок, мм:

- сталь, титан до 100

- алюминий, мрамор, стекло до 120

- пеноматериал до 150

Внутренний диаметр фокуса, мм 0,6

Внутренний диаметр сопел, мм 0,2

Привод координатного стола по осям Х и Y Линейный реечный Линейный реечный с синхронизированными двигателями по оси Х Линейный реечный с синхронизированными двигателями по оси Х

Количество управляемых координат 5

Точность позиционирования режущей головки, мм/м ±0,1/1000

Управляющее напряжение координатного стола, В 24

Количество режущих головок 1

Максимальная скорость перемещения режущей головки, мм/мин. 9600

Масса координатного стола, кг 1700

Суммарная мощность электрооборудования, кВт 31,7

Давление луча воды, Бар до 4000

Скорость подачи струи воды, м/с до 1000

Габаритные размеры установки (с установленной аппаратурой высокого давления и УЧПУ), мм:

- длина 4800

- ширина 5200

- высота 3500

Масса установки (с аппаратурой высокого давления и УЧПУ), кг 3500.

5. Транспортно-накопительная система

5.1 Выбор ТСН по способам транспортирования

Транспортные связи в данном процессе охватывают грузопотоки межцеховые, межучастковые, межоперационные и все элементы перемещений, включая ориентацию, установку заготовки, съем изделия, кассетирование и т.д. (рис.11)

Рис.11 - Разновидности ТНС.

По организационно- техническим требованиям ТНС в данном процессе является прямоточной с прямой трассой обслуживания.

5.2 Технические средства ТНС

Технические средства ТНС делятся на две группы: основное оборудование и вспомогательное.

1. Основное оборудование - Конвейеры

Конвейером называют машину для непрерывного транспортирования изделий. Отличительной особенностью многих конструкций конвейеров, наряду с выполнением функций по перемещению заготовок, является возможность образования небольших межоперационных заделов, обеспечивающих независимую работу сложных станков в составе АЛ.

В данном процессе для соединения отдельных модулей применяем ленточные конвейеры, состоящие из грузонесущей бесконечной (кольцевой) ленты, промежуточных опорных роликов, приводного и натяжного барабанов с приводным оборудованием и опорной конструкцией. Выпускаются модификации с разными типами лент в зависимости от потребностей заказчика, например, с брезентовой, резинотканевой, сетчатой лентой или специальной пищевой лентой. Конструкция конвейеров выполняется из черного металла или нержавеющей стали. Конвейеры данного типа могут перемещать практически любые грузы и предметы: сыпучие продукты, единичные грузы, короба, различные детали и узлы, и т.д.

Среди разновидностей подобных систем применяем прямые ленточные конвейеры (подходят под самые разнообразные грузы) (Рис.12).

Рис.12 - Ленточный конвейер

2. Вспомогательные средства. В качестве вспомогательных средств применяются различные толкатели, сбрасыватели, адресователи, ориентаторы и др.

6. Транспортные и перегрузочные устройства

Одной из проблем внедрения конвейеров является автоматизация процессов загрузки и выгрузки. Все большее значение в применении конвейерных систем придается роботам, выполняющим роль погрузчиков, имеющим ряд преимуществ по сравнению с другими средствами:

· малогабаритность подвижного состава;

· большой диапазон регулирования производительности;

· полное освобождение проездов после прохождения транспортного робота для других видов транспорта;

· автономность действия.

На рис. 13 представлена классификация транспортных роботов

Рис.13 - Классификация транспортных роботов.

В данном процессе применяется робот для разгрузки и выгрузки, представленный на рисунке 14.



Рис.14 - Робот для разгрузки и выгрузки

Дополнив роботом производство, мы получим возможность разгрузки, загрузки и передачи разных материалов. В результате этого появляется сберегающая место альтернатива, в особенности для больших и тяжелых плит, с помощью робота можно также поворачивать очень плиты для выполнения разных операций обработки.

В качестве вспомогательных средств применяют подъемно-транспортные манипуляторы консольно-кранового типа, поскольку имеют ограниченную зону действия. Портальные подъемно-транспортные роботы способны выполнять более широкий диапазон работ, включая обслуживание станков ГПС механической обработки для межоперационных передач заготовок, оснастки и инструмента.

7. Складская система

7.1 Характеристика склада

Склады промышленных предприятий целесообразно классифицировать на:

· склады прибытия (материалы, комплектующие изделия);

· промежуточные производственные склады (заготовки, полуфабрикаты, инструмент, технологическая оснастка);

· склады отправления (готовая продукция).

По срокам хранения грузов возможны следующие группы складов:

1. непосредственной перегрузки грузов (срок хранения Т_хр = 0);

2. временного хранения (cут.);

3. краткосрочного хранения грузов (сут.);

4. со средними сроками хранения (cут.);

5. длительного хранения (cут.);

6. долгосрочного хранения (cут.);

7. многолетнего хранения (T_хр > 365 cут.).

Важным признаком классификации складов является размер порций прибытия и отправления грузов. Размеры выдаваемых порций грузов могут резко колебаться даже на одном и том же складе.

Предположим, что для хранения материалов применяется одноэтажный крытый склад.

По количеству наименований одновременно складируемых грузов склад в данном технологическом процессе относится к складам однотипных грузов (с числом наименований в пределах от 60 до 100); по высоте хранения грузов - средней высоты (с полезной высотой зоны складирования от 5 до 8 м); по уровню механизации и автоматизации автоматизированный. В автоматизированных применяются полуавтоматические механизмы с вводом команд на клавиатуре или перфокартами на операциях перемещения или складирования грузов.

Автоматизированная складская система ГПС предназначена для:

1. приема, хранения нормативного запас, выдачи в производство и учета исходного сырь, основных материалов и заготовок, вспомогательных материалов, порожней тары, инструмента и приспособлений, сменных захватов и запасных частей для станков и ПР;

2. накопления и временного хранения готовых изделий, отходов производства, бракованных деталей с целью обеспечения эффективного производственного процесса в ГПС.

Склад может состоять из различных сочетаний следующих технологических участков:

- зоны хранения грузов;

- участка приема и выдачи грузов на внутризаводской транспорт;

- участка укладки деталей или изделий в транспортно-складскую тару;

- участка приема и выдачи грузов из зоны хранения;

- участков приема и выдачи грузов на внутрисистемный транспорт ГПС.

Наиболее распространенный автоматический стеллажный склад, применяемый и в данном процессе, состоит из следующих элементов:

- стеллажные конструкции;

- автоматические штабелирующие машины;

- транспортно-складская тара;

- устройства для перегрузки тары (порожней или груженой) со штабелирующей машины на накопитель;

- напольные накопители (конвейеры или специальные устройства);

- устройства для передачи тары с накопителя на транспортную систему ГПС или в обратном направлении;

- технические средства систем автоматического управления складом.

7.2 Расчёт вместимости и линейных размеров склада

сотовый заполнитель цех складской

Вместимость склада определяется:

V_ск = k_ск * Q_сут * T_хр, т * сут.

где k_ск - коэффициент складочности по каждому роду груза, = 0,9;

Т_хр - срок хранения груза, поступающего на склад, = 15 суток.

Q_сут = К_н * Q_г / Т^г_р, тонн

где К_н - коэффициент неравномерности, который = 1,2;

Q_г - годовой грузооборот, который = 50000 т.

Т^г_р - число дней в году.

Q_сут = 1,2 * 50000 / 365 = 165 тонн

V_ск = 0,9 * 165 * 15 =2220

Потребная площадь склада определяется:

F_ск = k_пр * k_ск * Q_сут * T_хр / p, м²

где k_пр - коэффициент, учитывающий площадь складски проездов, = 1,7;

р - удельная нагрузка на 1 м² полезной площади склада.

P = h * г, т/м²

где h - допустимая высота укладки груза в штабеле, = 2 м;

г - объёмная масса груза, = 0,5 т/м³

F_ск = 1,7 * 0,9 * 165 * 15 / 1 = 3785 м²

Площадь приёмо-сортировочных, комплектовочных площадок складов промышленных предприятий:

F_пс = k_по * Q_сут * T_хр / p, м²

где k_по - коэффициент поступления материалов на площадку, = 1,3;

F_пс = 1,3 * 165 * 15 / 1 = 32175 м²

7.3 Состав подсистем склада

При функциональном рассмотрении любого склада как системы в его структуре можно выделить три функциональные подсистемы:

- прием грузов с внешнего по отношению к складу транспорта;

- хранение принятых грузов;

- выдача грузов со склада на транспорт.

Подсистема приема грузов включает следующие элементы: секции разгрузки Р; секции временного хранения ВХ1; секции сортировки и раскладки грузов в складскую тару С; необходимые транспортные средства;

Подсистема хранения принятых грузов включает: зону хранения Х; накопитель грузов Н1 на входе; накопитель Н2 на выходе из подсистемы с штабелерами, стеллажами и другими элементами для хранения и перемещения грузов.

Подсистема выдачи грузов на внешний транспорт включает: соответствующие подъемно-транспортные средства; секции отбора и упаковки грузов; ОТ для выдачи; комплектации заказов К; временного хранения перед отправкой ВХ2; секцию погрузки на внешний транспорт П.

Т1 … Т16 - возможные транспортные перемещения между секциями.



---------- перемещение грузов;

---------------- перемещение тары

Рис. 15 - Обобщенная структурно-функциональная схема склада

Объем работ, выполняемый на складе в каждый момент времени, может быть различным в зависимости от времени с момента прибытия партии грузов, их количества, а также наличия заказов на выдачу партии грузов. Поэтому состояние, в котором находится склад в зависимости от указанных факторов, а также параметры склада можно определить только в вероятностном выражении. Можно выявить четыре основные технологические операции, выполняемые на складе:

- разгрузка;

- нагрузка;

- сортировка и прием на хранение;

- выдача из хранилища и комплектация.

Общая структура складской системы производства показана на рис. 16.

В начале линий механической обработки обычно предусматривают склад 1 сырья. Для хранения готовых изделий предусмотрен склад 3.

Для хранения и выдачи на сборку комплектующих изделий служит склад комплектующих 2.

Рис. 16 - Общая структура складской системы

7.4 Компоновка складской подсистемы ГАП

Размещение складов в ГПС зависит от типа и характера производства, величины производственной программы, типа внутрицехового и внутрисистемного транспорта, строительной части производственного корпуса, в котором размещается ГПС, и других факторов.

Компоновки автоматических складов с учетом транспортных подсистем и производственных комплексов ГПС можно подразделить:

1) по количеству складов: с одним, двумя, тремя складами (склад полуфабрикатов, готовых изделий, оснастки и инструмента) и четырьмя складами (склад полуфабрикатов, готовых изделий, инструмента и оснастки, отходов производства) и т.д.

2) по выполняемым функциям штабелирующей машины: склады, где штабелер обслуживает только секции хранилища; склады, где штабелер обслуживает стеллажи хранилища и осуществляет транспортировку грузов внутри ГПС (подачу полуфабрикатов к производственному оборудованию, готовых деталей на склад с производственного участка и т.д.);

3) по транспортным связям складов и производственных участков: с непрерывным транспортом (напольным или подвесным); с дискретным транспортом (тележками рельсовыми и безрельсовыми, каретками-операторами);

4) по расположению их по отношению к производственным участкам: линейное расположение - стеллажи склада размещены в одну линию с рядом станков участка; поперечное - стеллажи склада установлены перпендикулярно к рядам станков; параллельное - стеллажи расположены параллельно рядам производственных комплексов.

Наиболее существенной характеристикой общей компоновки склада является расположение участков приема и выдачи грузов по отношению к зоне основного хранения. По этому признаку проектируемые склады относятся к двухсторонним поперечным: здесь грузы прибывают с торца хранилища, а выдают их на боковую сторону или в обратном направлении (рис. 17)

Рис. 17 - Двухсторонние поперечные компоновки склада

Компоновка автоматического склада ГПС с двумя стеллажами показана на рис.18. Такая компоновка рациональна, так как склад максимально приближен к технологическому оборудованию и транспортные связи в ГПС наиболее просты. В этом случае кран-штабелер (транспортно-складской робот) выполняет не только функции складирования, но и распределяет по производственным комплексам материалы, инструмент, заготовки, а также забирает от них готовые изделия. Транспортные связи внутри ГПС сведены к минимуму за счет того, что производственные комплексы расположены рядом с устройством приема и выдачи груза из автоматического склада. В результате такой компоновки появляется возможность полностью отказаться от внутрисистемного транспорта и грузы выдавать со склада непосредственно на производственные участки.



Рис. 18 - Центральная компоновка склада ГПС с автоматическим стеллажным краном-штабелером:

1 - производственный участок; 2 - перегрузочное устройство; 3 - участок входного контроля; 4 - автоматический кран-штабелер; 5 - объединенный склад; 6 - поступление заготовок, инструмента, пустой тары; 7 - выход готовых изделий; 8 - участок ОТК.

Стеллажные автоматические краны-штабелеры применяют для обслуживания складов при больших грузопотоках и незначительных запасах хранения. Схема такого устройства приведена ниже:

8. Разработка принципов компоновки и планировки оборудования в цехе

Автоматизированная линия строится по следующему принципу (рис.19). Исходные компоненты, после того как прошли операцию входного контроля (1, 2, 3, 4, 5),в строго ориентированном положении они поступают в участок подготовки (6), а потом на клеевую линию (7), после этого пропитанные соты поступают на участок растяжки (8), потом готовый пакет поступает на окончательную доработку(9) и проходит участок контроля качества, состоящий из последовательности определенных операций (10-13), при нарушении качества препряга, его возвращают на технологическую линию для доработки или повторного использования.

Рис.19 - Автоматизированная линия

8.1 Планировка оборудования

Состав производственных отделений и участков механических цехов определяется характером изготовляемых изделий, технологическим процессом, объемом и организацией производства.

Основным принципом при составлении плана расположения оборудования в цехе является обеспечение прямоточного движения детали в процессе их обработки в соответствии с технологическим процессом.

При размещении станков руководствуются следующими правилами:

1. Участки, занятые станками, должны быть наиболее короткими.

2. Технологические линии могут располагаться как вдоль пролетов, так и поперек их.

3. Станки вдоль участка могут быть расположены в два, три и более рядов. При расположении станков в два ряда между ними оставляется проход для транспорта.

4. Станки могут располагаться по отношению к проезду вдоль поперек и под углом.

5. Станки по отношению друг к другу могут располагаться фронтом, «в затылок» и тыльными сторонами.

6. Крупные станки не должны стоять у окон, так как это приводит к затемнению цеха.

При определении расстояний между станками, от станков до стен и колонн задания нужно учитывать следующее:

- расстояния берутся от наружных габаритных размеров станков, включающих крайние положения движущихся частей, открывающихся дверок и постоянных ограждений станков.

- для тяжелых и уникальных станков (габаритом свыше 160006000 мм) необходимые расстояния устанавливаются применительно к каждому конкретному случаю.

- при установке станков на индивидуальные фундаменты расстояние станков от колонн, стен и между станками принимаются с учетом конфигурации и глубины фундаментов станков, колонн и стен.

- при разных размерах двух рядом стоящих станков расстояние между ними принимается по большему из этих станков.

- при монтаже станки устанавливают в линию по выступающим деталям, что не только эстетично, но и целесообразно. При такой планировке облегчается уборка помещения, вывоз любого станка с участка, а также доступ к станкам для обслуживания.

В поточной линии данного процесса станки устанавливаются в один ряд (рис.20,а) Цифры на рисунке указывают последовательность прохождения детали через станки линии. Станки встроены в линию конвейера (рис. 20,б).

а) б)

Рис.20 - Схема расположения станков

8.2 Компоновки ГПС

Для достижения наилучших результатов ГПС следует рассматривать как законченную систему, начиная от заказа на ее проектирование и кончая отгрузкой заказчику. На практике обычно устанавливают вначале один участок ГПС, а затем его планомерно наращивают до окончательного создания всей системы. Поэтому при проектировании следует принимать в расчет всю ГПС, даже если это и вызывает некоторые осложнения при ее эксплуатации, когда работает только часть системы.

В данном технологическом процессе применена модульная компоновка (рис.21). Это компоновка, при которой аналогичные операции выполняются параллельно одинаковыми гибкими производственными модулями.

Рис.21 - Схема модульной компоновки цеха

Такая компоновка обладает определенными возможностями резервирования и при некоторых условиях может заменять функциональную. В свою очередь, резервирование облегчает применение этой компоновки при выполнении срочных заказов или решения неожиданно возникших проблем.

8.3 Выбор параметров здания

Наиболее распространенной конструкцией здания для размещения механосборочных цехов являются одноэтажные многопролетные здания прямоугольной формы с полом на бетонном основании и перекрытием, поддерживаемым системой колонн, образующих пролеты цеха. Колонны соединяются строительными и подстропильными фермами, на которых укладываются перекрытия цеха.

Основными строительными параметрами такого здания являются:

L - ширина пролета (расстояние между продольными осями колонн), размер пролета измеряется между продольными разбивочными осями. Он должен быть кратным шести, т.е. 12, 18, 24, 30 м и т.д.;

Ш - шаг колонн (расстояние между поперечными осями колонн), равный 12 или 6 м, а внутри здания - 12 м.

Н - расстояние от поверхности чистого пола до низа несущих конструкций покрытия; должна быть кратна 0,6 м).

Сетка колонн - L t₁. Сетка колонн и высота пролетов определяется технологическим процессом и размещением производства.

В большинстве случаев одноэтажные промышленные здания имеют ряд параллельных пролетов, которые отделены друг от друга рядами колонн.

8.4 Схема автоматизированного участка цеха

На основе всех вышеперечисленных предположений и выводов составляем план автоматизированного цеха по производству сотового заполнителя, представленный на рисунке 22.



Рис.22 - План цеха по производству сотовых заполнителей:

1- склады исходных компонентов и необходимого инвентаря; 2 - Робот загрузки - разгрузки; 3 - конвейерная линия; 4 - блок подготовки материала; 5 - робот контрольных операций; 6 - клеенаносящее устройство; 7 - растягивающее устройство (экспандер); 8 - блок окончательной обработки 9 - склады готовой продукции.

Выводы

В заключение хочется отметить, что сотовый заполнитель не является безальтернативным материалом, который в ближайшее время вытеснит все традиционные виды сырья, используемые сегодня в промышленности. Однако есть несколько направлений, где конкурировать с сотами практически невозможно. Например, применение трехслойных конструкций в авиакосмической технике обеспечивает ее высокую эффективность и экономичность, что способствует широкому внедрению этих конструкций в ЛА. В этом случае великолепно сочетаются физико-механические свойства и экономические показатели.

Немаловажным фактом является то, что при изготовлении мебельных панелей с сотовым заполнителем вы не ограничены в своих фантазиях стандартными толщинами, например ДСП, которые предлагает сегодня рынок. Кроме того, предоставляется возможность изготавливать конструкции, имеющие криволинейные поверхности второго порядка. Это могут быть конструкции как с постоянным радиусом кривизны, так и с переменным. При производстве таких изделий не будет лишних отходов и дополнительной механической обработки. Во многих случаях даже не придется применять сложные дополнительные приспособления.

Для изготовления криволинейных конструкций используют сотовый заполнитель с прямоугольной формой ячейки. Его можно легко получить из серийно выпускаемого БСЗ с шестигранной ячейкой путем дополнительной растяжки сотов (при этом шестигранные ячейки принимают форму четырехугольников). Склейку же криволинейных элементов можно производить вакуумным формованием.

Сотовый заполнитель является одним из наиболее экономичных из существующих в настоящее время современных конструкционных материалов. Значительная прочность при малом весе, низкая стоимость, экологическая чистота, хорошая тепло- и звукоизоляция, способность стойко воспринимать ударные нагрузки, высокая технологичность переработки - все эти факторы определяют широкий диапазон использования сотового заполнителя.

Создание модульного оборудования для изготовления непрерывного сотового заполнителя и трехслойных панелей, может быть использовано для расширения класса технологий, для которых будет изготовляться модульное оборудование. Также оно открывает дальнейшие перспективы и позволяет предсказать его высокую конкурентоспособность на мировом рынке технологий, например в части продажи готовой продукции авиационным, строительным и судостроительным фирмам.

Размещено на Allbest.ru