МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ
Факультет инженерной механики имашиностроения
Кафедра МС
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: «Теория проектированияавтоматизированных станочных комплексов»
На тему: «Спроектироватьавтоматическую линию для условий массового производства детали «шток»»
ПК.09.024.000.000
Выполнил,
студент группы МС-09м
Бугаев Р.А.
Руководитель
Калафатова Л.П.
Нормоконтролер
Гринев Ю.А.ДОНЕЦК 2009
Исходные данные
1 Чертеж детали (Приложение А)
2 Базовый технологический процесс обработки детали
3 Заданная сменная производительность /> шт/смену
РЕФЕРАТ
Курсовая работасодержит: 28 с., 9 табл., 4 рис., 5 источников, 1 приложение.
В данной курсовой работерассматривается процесс проектирования автоматической линии технологическогооборудования, которая позволила бы при минимальных затратах добиться заданнойпроизводительности.
Цель работы:спроектировать оптимальную структурно-компоновочную схему автоматической линиидля условий масового производства детали «Шток». Реализовать структурную схемуна практике, выбрав конкретное технологическое оборудование; описать ее работус помощью циклограммы.
Курсовая работавключает: пояснительную записку, которая содержит все необходимые сведения опроектировании АЛ; чертеж детали ( чертеж
ПК09.024.001.000); чертежкомпоновки АЛ с обозначением всех позиций
(чертеж ПК09.024.002.000);циклограмма работы АЛ (чертеж ПК09.024.004.000), эскизы наладок на все операции(чертежи ПК09.024.005.000; ПК09.024.006.000; ПК09.024.007.000)
АНАЛИЗ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, РОБОТ, ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА,АТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ, ЦИКЛОГРАММА
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
1.1 Конструкторский анализ
1.2 Разработка маршрутного технологического процесса
1.3 Выбор режимов резания
1.4 Перечень холостых операций при реализации технологического процесса
1.5 Анализ базового операционного технологического процесса по критериюобеспечения заданной сменной производительности обработки
2 Определениерациональной структуры АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ
2.1 Расчет требуемой производительности автоматическойлинии
2.2 Выбор транспортно-загрузочной системы (ТЗС)
2.3 Расчет экономических показателей
3РАЗРАБОТКА ЦИКЛОГРАММЫ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спецификация спроектированной автоматическойлинии
ВВЕДЕНИЕ
Автоматизация современныхпроизводственных процессов является одним из важнейших путей повышения производительноститруда и экономической эффективности производства. Любые новыенеавтоматизированные технологические процессы и оборудование на современномэтапе развития промышленности должны рассматриваться как частное, вынужденноерешение, когда в конкретных условиях производства еще не созрели технические итехнологические предпосылки для его автоматизации. При современном уровненаучно-технического прогресса основной формой производства становитсякомплексно-автоматизированное и высокомеханизированное оборудование ипроизводство. Одна из основных закономерностей развития техники на современномэтапе развития заключается в том, что автоматизация проникла во все отраслитехники, во все звенья производственного процесса, вызвала в них революционные,качественные изменения.
Целью курсовой работыявляется разработка автоматизированной системы машин для изготовления детали «Шток».
При этом необходиморешить следующие задачи: выбрать механизмы рабочих и холостых ходов,используемых в автоматической линии; определить потери времени на выполнениерабочих и холостых ходов; разработать технологический процесс изготовлениядетали в условиях автоматизированного производства; разработать циклограммуработы автоматической линии; определить производительность реальной автоматическойлинии.
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯПОДГОТОВКА
1.1 Анализ конструкции детали натехнологичность
Цель анализа конструкции детали на технологичность – выявлениенедостатков конструкции по сведениям, содержащихся в чертежах и техническихтребованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемойконструкции.
Чертеж детали содержит все проекции и разрезы, совершенно четко иоднозначно объясняющие ее конфигурацию. На чертеже указаны все размеры снеобходимыми отклонениями и требуемая шероховатость обрабатываемыхповерхностей. Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали,термической обработке и массе детали.
Базы в процессеобработки – цилиндрические поверхности и торцы детали. Технологический анализконструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателейразрабатываемого технологического процесса.
Деталь – шток гидроцилиндра опрокидывающего механизма грузовыхавтомобилей КрАЗ – представляет собой ступенчатый вал. Она изготавливается изштамповки из стали 45 без термической обработки. Химический состав материалазанесен в таблицу 1.
Таблица 1 – Химическийсостав, %.С Si Mn S P 0,42-0,50 0,17-0,37 0,50-0,80 не более 0,040 0,035
Деталь имеет глухое отверстие Ø10,2 мм, необходимое для нарезаниявнутренней резьбы М12-6Н, что достаточно нетехнологично. Открытый шпоночный паз5х6 мм длиной 35 мм наиболее целесообразно обработать пальцевой фрезой.Сквозное отверстие Ø22 мм может быть получено однократным сверлением,учитывая большую жесткость детали. Все операции можно выполнить по типовымтехнологическим процессам, используя стандартный инструмент и оснастку. Легкоповреждаемых поверхностей у детали нет.
Упрощение конструкции детали или замена ее элементов ввиду её служебногоназначения и тяжелых условий эксплуатации не представляется возможным.
Итак, в целом деталь достаточно технологична, допускает применениевысокопроизводительных методов обработки и довольно проста по конструкции.
1.2 Разработкамаршрутного технологического процесса
В условияхнеавтоматизированного производства при разработки маршрутного технологическогопроцесса нужно руководствоваться следующими правилами:
1) С целью экономии трудаи времени технологической подготовки производства использовать типовые процессыобработки детали и типовых поверхностей деталей;
2) Не проектироватьобработку на уникальных станках. Применение уникальных и дорогостоящих станковдолжно быть технологически и экономически оправдано;
3) Использовать повозможности только стандартный режущий и измерительный инструмент;
4) Стремиться применятьнаиболее совершенные формы организации производства: непрерывные и групповыепоточные линии, групповые технологические процессы и групповые наладки наотдельные станки;
5) Обрабатыватьнаибольшее количество поверхностей данной детали за одну установку.
/>
Рисунок 1.1-Эскиз штока с указанием обрабатываемыхповерхностей
Маршрутный технологический процесс обработки детали «Шток» (рис. 1.1) в условиях неавтоматизированного производства:
005 Заготовительная ( штамповка)
010Фрезерно-центровальная
А Установить и снятьзаготовку
1. Фрезеровать торцы 1и14
2. Сверлить центровыеотверстия
015 Токарная (черновая)
А Установить и снятьзаготовку
1. Точить поверхность 6
2. Точить поверхность 3
020 Токарная (чистовая)
А Установить и снятьзаготовку
1. Точить поверхность 6
2. Точить поверхность 3
3. Точить фаску 2
4. Точить фаску 5
025 Токарная (черновая)
А Установить и снятьзаготовку
1. Подрезать торец 7
2. Точить поверхность 10,12.
030 Токарная (чистовая)
А Установить и снятьзаготовку
1. Точить фаску 13
2. Точить поверхность 10
3. Точить фаску11
4. Точить поверхность 12
5. Точить проточку 8
6. Точить фаску 9
035 Вертикально-фрезерная
А Установить и снятьзаготовку
1. Фрезеровать шпоночныйпаз 18
040 Радиально-сверлильная
А Установить и снятьзаготовку
1. Сверлить сквозноеотверстие 19.
045 Слесарная (стол слесарный)
А Установить и снятьзаготовку
Калибровать резьбу,зачистить заусенцы после фрезеровки
050 Термообработка
1. Закалить HRC 38…42
055 Радиально-сверлильная
1. Сверлить отверстие17;
2. Зенковать фаску 15
3. Нарезать резьбу16
060 Круглошлифовальная
А Установить и снятьзаготовку
1. Шлифовать поверхность6
Так как техническиетребования чертежа предполагают термическую обработку, продолжительностькоторой по времени заведомо превышает все остальные операции в несколько раз,из базового техпроцесса, который в дальнейшем используется для выборатехнологического оборудования автоматической линии, необходимо исключитьтермическую обработку и все последующие операции. В соответствие с указаннымирекомендациями и наложенными ограничениями разработан маршрутный техпроцесс попроизводству штока.
1.3Выбор режимов резания и расчеттехнологической производительности
Выбор режимов резанияосуществляется в соответствии с общемашиностроительными нормативами длятехнического нормирования работ на металлорежущих станках. Результаты расчетовзанесены в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 – Расчетмашинного времени выполнения операцийОперация Наименование переходов Инструмент Глубина резания, мм Режим обработки D, мм
L,
мм
tр, мин Подача Скорость резания Число оборотов в минуту Фрезерно-центровальная Фрезерование торцов 1 и 14 Фреза 2214-0001 ГОСТ 24359-80 ВК6 7,4 120 мм/мин 125,6 500 80 75 0,62 Сверление центровочных отверстий Сверло 2317-0119 ГОСТ 14952-75 Р6М5 2
160 мм/мин
(0,08 мм/об) 25,1 2000 4 20 0,12
Токарная
(черновая) Точение наружной пов-ти 6 Резец упорный проходной Т5К10 1,5 0,6 мм/об 110 м/мин 500 об/мин 70 856 2,85 Точение наружной пов-ти 3 2 0,6 мм/об 102 м/мин 500 об/мин 65 55 0,18
Токарная
(чистовая) Точение наружной пов-ти 6 Резец упорный проходной Т15К6 1 0,25 мм/об 220 м/мин 1000 об/мин 70 856 3,42 Точение наружной пов-ти 3 1 0,25 мм/об 205 м/мин 1000 об/мин 65 55 0,22 Точение фаски 2´45° — 2 2 0,25 мм/об 205 м/мин 1000 об/мин 65 2 0,008 Точение фаски 5 1,5 0,25 мм/об 220 м/мин
1000
об/мин 70 5,6 0,022
Токарная
(черновая) Подрезка торца 7
Резец
подрезной Т5К10 2
0,5
мм/об
70
м/мин
900
об/мин 28 16 0,036 Точение наружной пов-сти 10 Резец упорный проходной Т5К10 1,8 0,6 мм/об 66 м/мин 500 об/мин 42 76 0,253 Точение наружной пов-сти 12 Резец упорный проходной Т5К10 1,3 0,6 мм/мин 61 м/мин 500 об/мин 39 36 0,12
Токарная
(чистовая) Точение фаски 2´45° — 13 Резец упорный проходной Т15К6 2 0,25 мм/об 122 м/мин 1000 об/мин 39 2 0,008 Точение наружной пов-сти 12 чистовое Резец упорный проходной Т15К6 0,4 0,25 мм/об 122 м/мин 1000 об/мин 39 36 0,11 Точение фаски 2´45° — 11 Резец упорный проходной Т15К6 2 0,25 мм/мин 132 м/мин 1000 об/мин 42 2 0,008 Точение наружной пов-сти 10 Резец упорный проходной Т15К6 0,4 0,25 мм/об 132 м/мин 1000 об/мин 42 40 0,16 Точение канавки 8 Резец канавочный Т15К6 1 0,16 мм/об 126 м/мин 1000 об/мин 40 3 0,019 Точение фаски 1´45° — 9 Резец упорный проходной Т15К6 1 0,25 мм/мин 132 м/мин 1000 об/мин 42 1 0,004 Сверлильная
Сверлить
отв. Æ 22 мм -19 Сверло Р6М5 11
0,4
мм/об
(140 мм/мин) 24 м/мин 350 об/мин 22 70 0,52 Фрезерная Фрезеровать паз 18 Фреза ВК8 6 95 мм/мин 12 м/мин 630 об/мин 6 40 0,45
/>= 9,128
Рассчитаемтехнологическую производительность:
/>,
где /> - машинное времявыполнения всех операций.
Критериемоценки технологического процесса есть технологическая производительность,которая определяется по формуле
/>,
где /> – машинное время выполненияоперации.
/>/>.
1.4 Переченьхолостых операций при реализации технологического процесса
Для выполнения этогоэтапа определим все холостые операции, которые необходимо выполнить дляреализации всех рабочих операций. Холостые операции содержат действия, которыесвязаны с ориентацией заготовки в пространстве, подачу заготовки в рабочуюзону, закрепление ее на рабочей позиции, и т.д. Результаты выбора холостыхопераций оформляем в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 – Перечень холостых операций, необходимых для выполнениярабочих операций ТПНаименование рабочей операции Наименование холостой операции 1 2 1. Фрезерно-центровальная
1.1 Ориентация детали
1.2 Подача детали в рабочую зону
1.3 Закрепление детали
1.4 Подвод фрез на быстром ходу
1.5 Отвод фрез на быстром ходу
1.6. Подвод сверл на быстром ходу
1.7. Отвод сверл на быстром ходу
1.8 Раскрепление детали
1.9 Извлечение детали из рабочей зоны 2. Токарная (черновая)
2.1 Ориентация детали
2.2 Подача детали в рабочую зону
2.3 Закрепление детали
2.4 Подвод резца на быстром ходу
2.5 Отвод резца на быстром ходу
2.6. Раскрепление детали
2.7. Извлечение детали из рабочей зоны 3. Токарная (черновая)
3.1 Ориентация детали
3.2 Подача детали в рабочую зону
3.3 Закрепление детали
3.4 Подвод резца на быстром ходу
3.5 Отвод резца на быстром ходу
3.6 Смена резца
3.7 Подвод резца на быстром ходу
3.8 Отвод резца на быстром ходу
3.9 Раскрепление детали
3.10 Извлечение детали из рабочей зоны 4. Токарная (чистовая)
4.1 Ориентация детали
4.2 Подача детали в рабочую зону
4.3 Закрепление детали
4.4 Смена резца
4.5 Подвод резца на быстром ходу
4.6 Отвод резца на быстром ходу
4.7 Раскрепление детали
4.8 Извлечение детали из рабочей зоны 5. Токарная с ЧПУ (чистовая)
5.1 Ориентация детали
5.2 Подача детали в рабочую зону
5.3 Закрепление детали
5.4 Подвод резца на быстром ходу
5.5 Отвод резца на быстром ходу
5.6 Смена резца
5.7 Подвод резца на быстром ходу
5.8 Отвод резца на быстром ходу
5.9 Смена резца
5.10 Подвод резца на быстром ходу
5.11 Отвод резца на быстром ходу
5.12 Раскрепление детали
5.13 Извлечение детали из рабочей зоны
6. Радиально-сверлильная
3.5.1.
7.1 Ориентация детали
7.2 Подать деталь в рабочую зону
7.3 Закрепить деталь
7.4 Подвести шпиндель на быстром ходу
7.5 Отвести шпиндель на быстром ходу
7.6 Раскрепить деталь
7.7 Удалить деталь из рабочей зоны 5. Вертикально-фрезерная
5.1. Ориентация детали
5.2. Подача детали в рабочую зону
5.3. Закрепление детали
5.4. Подвод фрезы на быстром ходу
5.5. Отвод фрезы на быстром ходу
5.6. Раскрепление детали
5.7. Извлечение детали из рабочей зоны
1.5 Определениетребуемой производительности
Определение требуемой производительности в условиях неавтоматизированногопроизводства определяется по формуле:
/>,
где /> – машинноевремя выполняемых операций в неавтоматизированном производстве;
/> – времявыполнения холостых операций, />.
Определим ожидаемуюсменную производительность для данного технологического процесса:
/>.
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫСИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2.1 Расчеттребуемой производительности автоматической линии
При обработке наавтоматической линии детали «Шток» технологический процесс дифференцируется насоставные части, которые выполняются в разных позициях на разных станках. Впроцессе обработки – от заготовки к готовой продукции – изделие передаетсяпоследовательно из позиции в позицию, где получает заданный объемтехнологического воздействия таким образом, что на каждой позиции выполняетсялишь определенная часть обработки. При этом принятые методы, маршрут и режимыобработки, технологические базы и режущий инструмент должны обеспечитьвыполнение заданных требований качества (точность размеров, шероховатостьповерхности и др.).
Число вариантовпостроения автоматической линии определяется диапазоном между минимальным имаксимальным числом рабочих позиций в линии />. Минимальное число позицийопределяется технологическими возможностями оборудования, что используется.Максимальное число позиций лимитируется необходимостью удовлетворятьтребованиям качества и точности обработки.
При определенииструктуры автоматической линии необходимо проанализировать все возможныеварианты и для анализа выбрать те, которые обеспечивают заданнуюпроизводительность.
Разработка вариантовтехнологического процесса в автоматизированомпроизводстве. На рисунке 2.1 приведен 1 вариант АЛ при q=7:
Вариант №1.
/>
Рисунок 2.1 – Структурныйвариант АЛ из 7 рабочих позиций
Лимитирующей позициейявляется чистовая обработка, для которой tр=3,67 мин. Производимукрупненный расчет цикловой производительности QЦ для данноговарианта по формуле:
/>деталей/смена,
где tр(q) — время машинной обработки на лимитирующей позиции, мин;
/> - время несовмещенныхвспомогательных ходов цикла;
Кисп=0,75 –ожидаемый коэффициент использования АЛ.
На рисунке 2.2 приведен 2 вариант АЛ при q=6:
Вариант №2
/>
Рисунок 2.2 – Структурныйвариант АЛ из 6 рабочих позиций со станками дублерами
Лимитирующей позициейявляется чистовая обработка с одной стороны детали, для которой tр=1,01мин.
/>деталей/смена.
На рисунке 2.3 приведен 3 вариант АЛ при q=7:
Вариант №3
/>
Рисунок 2.3 – Структурныйвариант АЛ из 7 рабочих позиций со станками дублерами и многорезцовой головкой
Лимитирующей позициейявляется черновая обработка Æ70 при L=856мм., для которой tр=0,95 мин.
/>деталей/смена.
Таким образом, вариант №2и №3 обеспечивает заданную производительность АЛ, однако Qц>Qтреб.
Вариант №2
1. Станок –полуавтомат: фрезеровать торцы 1 и 14 (/>), сверлить центровые отверстия (/>).
2. Станок –полуавтомат: точить поверхности 6 (/>), 3 (/>).
3. Станок –полуавтомат: точить поверхности 6 (/>), 3 (/>); точить фаску 2 (/>), 5 (/>). точить канавкишириной 10 мм на поверхности 9.
4. Станок –полуавтомат: точить торец 7 (/>); точить поверхности 10 (/>), 12 (/>).
5. Станок –полуавтомат: точить фаску 13 (/>), чистовое точение поверхности 12(/>), точитьфаску 11 (/>),точение поверхности 10 (/>), точить канавку 8 (/>), точить фаску9 (/>).
6. Станок –агрегатный: сверление отверстий 19 (/>); фрезерование шпоночного паза 18(/>).
Лимитирующей позициейявляется токарная операция 2, для которой /> мин (/>деталей/смен).
Уточненный расчет полнойпроизводительности выполним по формуле:
/>,
где Кзаг=0.75– коэффициент загрузки линии как характеристика технических и организационныхусловий ее эксплуатации;
/> - время несовмещенныхвспомогательных ходов цикла;
∑tр –суммарные собственные внецикловые затраты (простой на единицу продукции),мин/шт.
Внецикловые затратыопределяются по формуле:
/>,
где ∑tин– ожидаемые суммарные внецикловые затраты по инструменту;
∑tос –ожидаемые усредненные внецикловые затраты по оснащению.
Затраты времени из-завыхода из строя инструмента определяются по формуле:
/>,
где tр –машинное время выполнения составной операции конкретным инструментом, мин;
Т – нормативная стойкостьинструмента, мин;
tз – время,необходимое для замены инструмента при его износе, мин;
tпр – средняяпродолжительность простоев из-за случайных сбоев в работе и поломокинструмента, которые приходятся на период его стойкости, мин.
Значение tз иtпр для разных типов инструментов занесены в таблицу 2.1.Таблица 2.1 – Расчет времени потерь по инструменту
№
Опер. Инструмент
/>, мин.
/>, мин.
(/>+/>),
мин.
/>, мин. 1 Торцевая фреза 0,62 180 7,12 0,025 2 Сверло центровочное Р6М5 0,12 15 1,18 0,00944 3 Резец упорный проходной Т5К10 2,85 60 1,7 0,08075 4 Резец упорный проходной Т5К10 0,18 60 1,7 0,0051 5 Резец упорный проходной Т15К6 3,42 60 3,18 0,18126 6 Резец упорный проходной Т15К6 0,22 60 3,18 0,01166 7 Резец упорный проходной Т15К6 0,008 60 3,18 0,000424 8 Резец упорный проходной Т15К6 0,022 60 3,18 0,001166 9 Резец отогнутый Т5К10 0,036 45 1,7 0,00136 10 Резец упорный проходной Т5К10 0,253 60 1,7 0,00717 11 Резец упорный проходной Т5К10 0,12 60 1,7 0,0034 12 Резец упорный проходной Т15К6 0,008 60 3,18 0,0004 13 Резец упорный проходной Т15К6 0,11 30 3,18 0,00583 14 Резец упорный проходной Т15К6 0,008 60 3,18 0,0004 15 Резец упорный проходной Т15К6 0,16 60 3,18 0,00848 16 Резец канавочный Т15К6 0,019 60 3,18 0,001007 17 Резец упорный проходной Т15К6 0,004 60 3,18 0,000212 18 Сверло Р6М5 0,52 50 1,18 0,012272 19 Пальцевая фреза 0,45 80 5,12 0,0288
/>= 0,384131
Расчет ожидаемыхвнецикловых затрат по оборудованию (для одной позиции) tоспроизводим по формуле:
tос/>,
где tп –средняя продолжительность простоев j-го нормализованного узла, который входит всостав оснащения конкретной позиции;
tр – времяработы j-го нормализованного узла при выпуске единицы продукции;
k – общее количество нормализованных узлов в оснащении конкретнойпозиции.
Расчет потерь по оборудованию первого варианта занесены втаблицу 2.2:
Таблица 2.2 – Расчет потерь по оборудованию первоговарианта
Наименова-ние
позиции Наименование механизмов
Время простоев на 100 мин. работы />, мин.
Время работы
j– го нормализованного узла />, мин.
Простои конкретных механизмов
/>, мин. 1 Фрезерно-центровальная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Фрезерная бабка
3. Сверлильная бабка
4. Узел поперечных подач
5. Узел продольных подач
6. Гидравлическое оборудование
7. Электрооборудование
8. Система охлаждения
9. Транспортер стружки
0,55
0,04*2
0,06*2
0,07*2
0,06*2
0,17
0,50
0,08*4
0,24
0,74
0,62
0,12
0,62
0,12
0,74
0,74
0,74
0,74
0,00407
0,000496
0,000144
0,000868
0,000144
0,001258
0,0037
0,02368
0,001776
/> 0,036136 2 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизм-ом фиксации и приводом враще-ния
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08*3
0,24
3,03
3,03
3,03
3,03
3,03
3,03
3,03
0,016665
0,005454
0,001818
0,005151
0,019695
0,002424
0,007272
/> 0,063327*3 3 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08*4
0,24
3,67
3,67
0,03
3,64
3,67
3,67
3,67
3,67
0,020185
0,006606
0,000021
0,002184
0,006239
0,023855
0,011744
0,008808
/> 0,079642*4 4 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08
0,24
0,409
0,409
0,036
0,273
0,409
0,409
0,409
0,409
0,0022495
0,0007362
0,0000252
0,0001638
0,0006953
0,0026585
0,0003272
0,0009816
/> 0,0078373 4 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизм- ом фиксации и приводом враще-ния
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08
0,24
0,309
0,309
0,039
0,27
0,309
0,309
0,309
0,309
0,0016995
0,0005562
0,0000273
0,000162
0,0005253
0,0020085
0,0002472
0,0007416
/> 0,0059676 4 Агрегатная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Силовая головка для фрезерования
3. Силовая головка для сверления
4. Силовой стол с гидроприводом
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
7. Транспортер стружки
0,53
0,25
0,18
0,24
0,17
0,65
0,08*2
0,24
0,52
0,45
0,52
0,52
0,52
0,52
0,52
0,52
0,002756
0,0001755
0,000936
0,001248
0,000884
0,00338
0,000832
0,001248
/> 0,0114595
/> 0,5580791
Таким образом:
/> (мин).
Производительностьданного варианта:
/> деталей/смену.
Как видно по расчетам,производительность такой системы удовлетворяет заданной производительности.
Вариант №3
1. Станок –полуавтомат: фрезеровать торцы 1 и 14 (/>), сверлить центровые отверстия (/>).
2. Станок –полуавтомат: точить поверхность 6 (/>).
3. Станок –полуавтомат: точить поверхность 3 (/>).
4. Станок –двухсторонний гидрокопировальный полуавтомат: чистовое точение поверхностей 6 (/>), 3 (/>); точить фаску2 (/>), 5 (/>).
5. Станок –полуавтомат: точить торец 7 (/>); точить поверхности 10 (/>), 12 (/>).
6. Станок –полуавтомат: точить фаску 13 (/>), чистовое точение поверхности 12(/>), точитьфаску 11 (/>),точение поверхности 10 (/>), точить канавку 8 (/>), точить фаску9 (/>).
7. Станок –агрегатный: сверление отверстий 19 (/>); фрезерование шпоночного паза 18(/>).
Значение tз иtпр для разных типов инструментов занесены в таблицу 2.3.Таблица 2.3 – Расчет времени потерь по инструменту
№
Опер. Инструмент
/>, мин.
/>, мин.
(/>+/>),
мин.
/>, мин. 1 Торцевая фреза 0,62 180 7,12 0,025 2 Сверло центровочное Р6М5 0,12 15 1,18 0,00944 3 Резец упорный проходной Т5К10 0,95 60 2,3 0,0364167 4 Резец упорный проходной Т5К10 0,18 60 1,7 0,0051 5 Резец упорный проходной Т15К6 3,42 60 3,18 0,18126 6 Резец упорный проходной Т15К6 0,22 60 3,18 0,01166 7 Резец упорный проходной Т15К6 0,008 60 3,18 0,000424 8 Резец упорный проходной Т15К6 0,022 60 3,18 0,001166 9 Резец отогнутый Т5К10 0,036 45 1,7 0,00136 10 Резец упорный проходной Т5К10 0,253 60 1,7 0,00717 11 Резец упорный проходной Т5К10 0,12 60 1,7 0,0034 12 Резец упорный проходной Т15К6 0,008 60 3,18 0,0004 13 Резец упорный проходной Т15К6 0,11 30 3,18 0,00583 14 Резец упорный проходной Т15К6 0,008 60 3,18 0,0004 15 Резец упорный проходной Т15К6 0,16 60 3,18 0,00848 16 Резец канавочный Т15К6 0,019 60 3,18 0,001007 17 Резец упорный проходной Т15К6 0,004 60 3,18 0,000212 18 Сверло Р6М5 0,52 50 1,18 0,012272 19 Пальцевая фреза 0,45 80 5,12 0,0288
/>= 0,3397977
Расчет потерь по оборудованию третьего вариантазанесены в таблицу 2.4:
Таблица 2.4 – Расчет потерь по оборудованию третьеговарианта
Наименование
позиции Наименование механизмов
Время простоев на 100 мин. работы />, мин.
Время работы j–го нормализованного узла />, мин.
Простои конкретных механизмов
/>, мин. 1Фрезерно-центровальная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Фрезерная бабка
3. Сверлильная бабка
4. Узел поперечных подач
5. Узел продольных подач
6. Гидравлическое оборудование
7. Электрооборудование
8. Система охлаждения
9. Транспортер стружки
0,55
0,04*2
0,06*2
0,07*2
0,06*2
0,17
0,50
0,08*4
0,24
0,74
0,62
0,12
0,62
0,12
0,74
0,74
0,74
0,74
0,00407
0,000496
0,000144
0,000868
0,000144
0,001258
0,0037
0,02368
0,001776
/> 0,036136 2 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08
0,24
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,005225
0,00171
0,00057
0,001615
0,006175
0,00076
0,00228
/> 0,018335 2 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08
0,24
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,18
0,00099
0,000324
0,000108
0,000306
0,00117
0,000144
0,000432
/> 0,003474 3 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08*4
0,24
3,67
3,67
0,03
3,64
3,67
3,67
3,67
3,67
0,020185
0,006606
0,000021
0,002184
0,006239
0,023855
0,011744
0,008808
/> 0,079642*4 4 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08
0,24
0,409
0,409
0,036
0,273
0,409
0,409
0,409
0,409
0,0022495
0,0007362
0,0000252
0,0001638
0,0006953
0,0026585
0,0003272
0,0009816
/> 0,0078373 4 Токарная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения
3. Узел поперечных суппортов
4. Узел продольных суппортов
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,55
0,18
0,07
0,06
0,17
0,65
0,08
0,24
0,309
0,309
0,039
0,27
0,309
0,309
0,309
0,309
0,0016995
0,0005562
0,0000273
0,000162
0,0005253
0,0020085
0,0002472
0,0007416
/> 0,0059676 4 Агрегатная
1. Узел подачи и зажима заготовки
2. Силовая головка для фрезерования
3. Силовая головка для сверления
4. Силовой стол с гидроприводом
5. Гидравлическое оборудование
6. Электрооборудование
7. Система охлаждения
8. Транспортер стружки
0,53
0,25
0,18
0,24
0,17
0,65
0,08*2
0,24
0,52
0,45
0,52
0,52
0,52
0,52
0,52
0,52
0,002756
0,0001755
0,000936
0,001248
0,000884
0,00338
0,000832
0,001248
/> 0,0114595
/> 0,3996101
Таким образом:
/> мин.
Производительностьданного варианта:
/> деталей/смену;
Как видно по расчетам,производительность такой системы удовлетворяет заданной производительности.
2.2 Выбор транспортно-загрузочной системы
Ввидубольшого разнообразия транспортирующих машин, для решения одной и той жетранспортной задачи могут быть выбраны различные типы машин. Основными критериямивыбора средств механизации являются удовлетворение комплексу техническихфакторов и технико-экономическая эффективность применения рассматриваемоймашины. Оптимальным следует считать тот тип транспортирующей машины иликомплекса машин, который удовлетворяет всем техническим требованиямпроизводства, обеспечивает необходимую надёжность работы, высокую степеньмеханизации, наиболее благоприятные условия труда и наименьшую стоимостьперемещения единицы груза, а также наименьший срок окупаемости капиталовложений.
В видудостаточно большой массы детали выбираем в качестве гибкого тягового элемента –цепь. Так как цепи обеспечивают следующие преимущества: возможность огибаниязвёздочек и блоков малого диаметра; гибкость в горизонтальной и вертикальнойплоскостях; высокая прочность при малом удлинении; удобство и повышеннаяпрочность крепления грузонесущих и опорных элементов; надёжность передачитягового усилия зацеплением на звёздочке при малом первоначальном натяжении.
Транспортер предназначендля автоматического перемещения заготовки между позициями. Транспортер состоит из сварной станины, с установленными наней колесами(звёздочками) для натяжения и передачи вращающего моментатранспортной ленте, транспортная лента перемещается по направляющим, на однойстороне ленты установлены фотоотражающие элементы, фотодатчик установлен нанаправляющей. На внешней стороне ленты установлены толкающие выступы, дляобеспечения перемещения приспособления с заготовкой. Вращение на вал ведущихколес передается от электродвигателя, через коническо-цилиндрический редуктор и электромагнитную муфту.
Натяжениеленты осуществляется блоками, для осуществления натяжки раскрепляют гайкиприжимных винтов, вворачивая винт, обеспечивают требуемое натяжение после контргайками застопориваютприжимные винты.
Принцип работы транспортера заключается в пошаговомперемещении ленты, отработка двигателем перемещения на один шаг, до совмещенияфотодатчика с фотоотражающим элементом на ленте, двигатель выключается,происходит выстой транспортера на время обработки детали, в это времяпроизводится обработка заготовки. После следует сигнал на включение двигателя. Циклповторяется.
Регулировкуотносительного положения транспортера осуществляют следующим образом: припомощи стоек и винтов регулируют относительную высоту транспортера,относительное горизонтальное положение выбирается в зависимости от видаманипулятора и длины всей линии.
Транспортерсохраняет относительную универсальность, например при переходе к обработкидеталей других форм, но с относительно близкими размерами, а также массойдостаточно лишь сменить базирующие элементы защитных боковых щитков: на большиепри диаметре валов превышающих 150мм, и на меньшие в зависимости от размеразаготовок, но не менее 40 мм, а также сменить расположение фотоотражающихэлементов и время выстоя.
Приобслуживании металлорежущих станков промышленные роботы (ПР) выполняютследующие вспомогательные операции: установку заготовок в рабочей зоне станкаи снятие обработанной детали с укладкой ее на конвейер, в ориентирующиймагазин и т. п.; контроль размеров заготовок и обработанных деталей; очисткубазовых поверхностей деталей, заготовок и фиксирующих приспособлений станка отгрязи и стружки; проверку правильности базирования и фиксации заготовок взажимных приспособлениях станка; смену захватов, а также режущего ивспомогательного инструмента При обслуживании группы станков ПР обеспечиваетмежстаночное транспортирование деталей.
Структуратехнологического процесса в автоматизированном производстве при совмещенииопераций занесены в таблицу 2.5.
Таблица 2.5-Структура технологического процесса в автоматизированном производстве присовмещении операций № поз Название операции
Инструментальные
переходы в данной операции Инструменты Время операции, мин 1 Фрезерно-центровальная
Фрезерование торцов 1 и 14
Сверление центровочных отверстий
Фреза ВК8
Сверло Р6М5 0,74 2 Токарная Точение наружной пов-ти 6 Резец упорный проходной Т5К10 0,95 3 Токарная Точение наружной пов-ти 3 Резец упорный проходной Т5К10 0,18 4 Токарная
Точение наружной пов-ти 6
Точение наружной пов-ти 3
Точение фаски 2´45° — 2
Точение фаски 5 Резец упорный проходной Т15К6 0,918 5 Токарная
Подрезка торца 7
Точение наружной пов-сти 10
Точение наружной пов-сти 12
Резец
подрезной Т5К10
Резец упорный проходной Т5К10 0,409 6 Токарная
Точение фаски 2´45° — 13
Точение наружной пов-сти 12
Точение фаски 2´45° — 11
Точение наружной пов-сти 10
Точение канавки 8
Точение фаски 1´45° — 9
Резец упорный проходной Т15К6
Резец канавочный Т15К6 0,309 7 Агрегатная
Сверлить отв. Æ 22 мм -19
Фрезеровать паз 18
Сверло Р6М5
Фреза ВК8 0,52
2.3Расчет экономических показателей
Показателем экономическойэффективности являются неполные приведенные затраты.
Неполные приведенныезатраты (с учетом принятых допущений):
/>=/>
где Зп –заработная плата (считаем постоянной);
/> – стоимость технологическогооборудования,
где /> – стоимость основногооборудования;
/> – стоимостьтранспортно-загрузочной системы.
Составим таблицу 2.5, вкоторой укажем стоимость каждой единицы оборудования для первого варианта АЛ(рисунок 2.6).
Таблица 2.5 – Стоимостьтоборудования для первого варианта АЛОборудование Количество единиц оборудования, шт. Цена за единицу оборудования, у.е. Общая стоимость, у.е. Фрезерно-центровальный автомат 1 6000 6000 Токарный полуавтомат 9 13000 117000 Агрегатный станок Узел подачи и зажима заготовки 1 300 3300 Силовая головка 2 1200 Стол силовой 1 600 Манипулятор однозахватный 11 4000 44000 Транспортер шаговый 1 2000 2000
/>
/>
Тогда для первоговарианта АЛ неполные приведенные затраты будут равны:
/>у.е.
Составим таблицу 2.6, вкоторой укажем стоимость каждой единицы оборудования для второго варианта АЛ(рисунок 2.11).
Таблица 2.6 – Стоимостьтоборудования для второго варианта АЛОборудование Количество единиц оборудования, шт. Цена за единицу оборудования, у.е. Общая стоимость, у.е. Фрезерно-центровальный автомат 1 6000 6000 Токарный полуавтомат 4 13000 52000 Двухсторонний гидрокопировальный полуавтомат 2 18000 36000 Агрегатный станок Узел подачи и зажима заготовки 1 300 3300 Силовая головка 2 1200 Стол силовой 1 600 Манипулятор однозахватный 8 4000 32000 Транспортер шаговый 1 2000 2000
/>
/>
Тогда для второговарианта АЛ неполные приведенные затраты будут равны:
/>у.е.
Выбираем второй вариант компоновки автоматическойлинии, так как ее производительность является оптимальной, а затраты ниже посравнению с первым вариантом.
3 РАЗРАБОТКА ЦИКЛОГРАММЫ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙЛИНИИ
Циклограмма работысистемы автоматического оборудования как графическое отображениепоследовательной работы основных ее структурных элементов (станков,транспортно-загрузочных устройств, и т.п.) строится на основе расчета циклаработы АЛ(смотр. циклограмму ПК09.024.004.000) .
Описанняскладу та роботи автоматичної лінії
В состав автоматическойлинии последовательного агрегатирования входят фрезерно-центровальный станок,четыре токарных автомата, два гидрокопировальных станка, агрегатный станок ивспомогательное оборудование – транспортер-накопитель, промышленные роботы,поворотный стол и другое.
На первомфрезерно-центровальном станке ведется обработка торцов штока (смотр. чертеждетали ПК09.024.001.000) при помощи двух фрезерных головок фрезеруются ицентровых отверстий при помощи двух сверлильных головок (смотр. карту наладкиПК09.024.005.000). Основное количество операций выполняются на токарных станках:4 токарных автоматах и 2 гидрокопировальных станках, при этом детальзакрепляется в поводковом штырьковом патроне и центре, также при точениииспользуется подвижный люнет (смотр. карту наладки ПК09.024.006.000). Фрезерованиешпоночного паза и сверление радиального отверстия производится на агрегатномстанке, имеющего две рабочие позиции поворотного стола и одну длязагрузки-разгрузки предмета обработки (смотр. карту наладки ПК09.024.007.000).
Промышленные роботыиспользуются как загрузочно-разгрузочные устройства. Для перемещения заготовокот одного станка к другому используется шаговый приводной роликовый конвейер.
Работа элементовавтоматической линии (смотр. компоновку автоматической линии ПК09.024.002.000)происходит следующим образом(смотр. циклограмму ПК09.024.004.000) Послевыполнения самой длительной операции на токарном автомате (лимитирующаятокарная операция ) происходит разжим детали, в этот же момент времени роботсовершает следующие действия: поворот к станку, подвод руки к детали на станке,зажим заготовки, отвод руки от станка, поворот к транспортеру и разжимзаготовки. Транспортер совершает перемещения детали на одну позицию кследующему станку, затем роботы совершают загрузку деталей на станки,транспортер возвращается в исходную позицию и цикл повторяется.
Вывод
В данной курсовой работерассматривался процесс проектирования автоматической линии технологическогооборудования.
Поставленная цель работы- спроектировать оптимальную структурно-компоновочную схему автоматическойлинии для условий массового производства детали типа «шток» — была полностьюдостигнута, при этом было выполнено основное требование к проектируемой линии:обеспечена требуемая производительность при наилучших экономическихпоказателях.
Курсовая работа включаетданную пояснительную записку, которая содержит все необходимые сведения опроектировании автоматической линии; эскизы карт наладок; чертеж компоновкиавтоматической линии с обозначением всех позиций; циклограмма работыавтоматической линии.
СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочниктехнолога машиностроителя. В 2-х т. Т2/ Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова 4-е изд. М.: Машиностроение, 1985 – 496с.
2. Методическиеуказания по выполнению курсовых рапоспо дисциплине «Теория проектированияавтоматизированных станочных комплексов» №774. Сост.: Л.П. Калофатова, А. Д.Молчанов Донецк ДонНТУ 2003 – 47с.
3. Автоматическаязагрузка технологических машин: Справочник/ И.С. Бляхеров, Г. М. Варьяш, А.А.Иванов и др.; Под общ. ред. И. А. Клусова. – М.: Машиностроение, 1990 – 400с.
4. ТарзимановГ.А. Проектировании металлорежущих станков. М.: машиностроение, 1972
5. ШаумянГ.А. Комплексная автоматизация производственных поцессов. – М.: Машиностроение,1987 – 288с