Разработка и проектирование гибкой производственной системы по обработке деталей определенного класса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

“Гомельский государственный технический университет

Имени П.О. Сухого”

Кафедра «Технология машиностроения»

Курсовая работа

“Разработка и проектирование гибкой производственной системы по обработке деталей определенного класса”

Выполнила студентка гр. ТМ-52

Шикурова А.В.

Принял преподаватель

Рогов С.В.

Гомель 2013

1. Ознакомление с общими планами проектирования и компоновки ГПС

Гибкая производственная система - совокупность или отдельная величина технологического оборудования и системы обеспечения её функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойствами автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Гибкая производственная система по организационной структуре подразделяют на следующие уровни:

- гибкий производственный модуль - ГПС, состоящая из единицы технологического оборудования, оснащенная автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные циклы и имеющая возможность встраивания в систему более высокого уровня;

- гибкая автоматизированная линия - ГПС, состоящая из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций; и гибкий автоматизированный участок - ГПС, состоящая из нескольких гибких производственны модулей, объединенных автоматизированной системой управления, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;

- гибкий автоматизированный цех - ГПС, представляющая собой совокупность гибких автоматизированных линий и (или) гибких автоматизированных участков, предназначенная для изготовления изделий заданной номенклатуры;

- гибкий автоматизированный завод - ГПС, представляющая собой совокупность гибких автоматизированных цехов, предназначенная для выпуска готовых изделий в соответствии с планом основного производства.

Основные задачи технологического характера в гибкой производственной системе:

- анализ технологичности детали с учетом требований обработки;

- анализ технологичности детали с учетом требований контроля;

- анализ технологичности детали с учетом требований захвата и транспортирования;

- надежное удаление стружки;

- упрощение программирования;

- обеспечение благоприятных условий работы инструмента и т. п.

Также следует отметить, что на точность деталей влияет точность станков, используемых в гибкой производственной системе. Станки должны обеспечивать требуемую траекторию взаимного перемещения обрабатываемой заготовки и инструмента.

Гибкая производственная система не должна быть очень дорогой, иначе трудно обеспечить её экономическую эффективность. Поэтому гибкая производственная система, состоящая из нескольких модулей, должна включать по экономическим соображениям различные по точности и стоимости станки.

2. Подбор и назначение номенклатуры обрабатываемых в ГПС деталей

Проектирование участка осуществляем методом приведённой программы. Суть этого метода заключается в том, что для сокращения объемов проектных и расчетных работ для условий мелкосерийного и серийного производств реальную многономенклатурную программу заменяют приведенной, эквивалентной по трудоемкости фактической многономенклатурной.

Осуществляем формирование групп согласно рекомендациям ([1], стр54):

0,5mmax ? mпр ? 2mmin;

0,1Nmax ? Nпр ? 10Nmin,

где mmax, mmin, Nmax, Nmin - соответственно наибольшие и наименьшие значения массы и годового объема выпуска приводимых объектов производства, входящих в группу;

mпр, Nпр - соответственно масса и годовой объем выпуска детали-представителя,

0,5 · 2,76 ? 1,7? 2 · 0,98; 1,38? 1,7 ? 1,96;

0,1·3000 ? 2450 ? 10 · 500; 300 ? 2450 ? 5000,

Условия выполняются.

Определим приведенную программу для рассматриваемой i-ой детали:

Nni = Nпр ·Кi,

где Ki - общий коэффициент приведения для i-ой детали,

Общий коэффициент приведения:

Ki = K1i ·K2i·K3i,

где K1i - коэффициент приведения по массе;

K2i - коэффициент приведения по серийности;

K3i - коэффициент приведения по сложности.

Коэффициент приведения по массе для i-ой детали:

K1i = (mi / mпр),

K11 = (m1 / mпр) = (0,98 / 1,7) = 0,693.

Коэффициент приведения по серийности для i-ой детали:

K2i = (Nпр / Ni),

где Ni - объем выпуска рассматриваемой i-ой детали;

б - показатель, б = 0,15 для объектов среднего машиностроения,

K21 = (2450 / 500)= 1,269.

Коэффициент приведения по сложности для i-ой детали:

K3i = (Kтi / Kтпр)• (Rai / Raпр),

где Kтi, Kтпр - среднее значение квалитета точности соответственно для рассматриваемой i-ой детали и детали-представителя;

Rai, Raпр - среднее значение параметра Ra шероховатости поверхности соответственно для рассматриваемой i-ой детали и детали-представителя.

Среднее значение квалитета точности определяем по следующей формуле:

Кт = ? Кj · nj / ?nj,

где Кj - j - ый квалитет точности;

nj - число размеров j-го квалитета точности.

Среднее значение параметра Ra шероховатости поверхности:

Ra = ? Rak ·nk / ?nk,

где Rak - k-ое значение параметра Ra;

nk - число поверхностей имеющих Ra = k.

Таблица 1 - Определение среднего значения квалитета точности детали- представителя

Кj	кол-во размеров, nj	Кj · nj	Кт
8	1	8	13
9	5	45
10	1	10
13	1	13
14	13	182
15	2	30
итого	23	288

Для определения значений (Кт) и (Ra) принимаем нормативы, представленные в таблицах 1.1 и 1.2 ([2], с. 6).

Для детали-представителя (Kт)б1=0,8.

Таблица 2 - Определение среднего значения параметра шероховатости детали-представителя

Rak	кол-во поверхностей, nk	Rak · nk	Ra
2,5	3	7,5	12
5	7	35
10	3	30
20	9	180
итого	22	252,5

Для детали-представителя (Ra)=0,915.

Расчет проведем для детали 1: N=500 шт./год; m=0,98кг; Кт1=8, что соответствует значению (Kт)б1=1,1; Ra1=5, что соответствует (Ra)б2=1,0, тогда

- коэффициент приведения по массе для 1-ой детали:

K11 = (0,98/ 1,7)=0,693.

- коэффициент приведения по серийности для 1-ой детали:

K21 = (2450 / 500)0,15 =1,269.

- коэффициент приведения по сложности для 1-ой детали:

K31 = (1,1 / 0,8) • (1,0 / 0,915)=1,503.

- общий коэффициент приведения: K1 = 0,693 ·1,269·1,503=1,322.

- приведенная программа для 1-ой детали: Nn1 = 2450 ·1,322=3238,9 шт./год

Полученные расчеты по определению приведенной программы сводим в таблицу 3.

3. Разработка технологического процесса на деталь-представитель

Фрезерно-центровальную операцию выносим из ГПС и ее время учитывать не будем.

010 Токарная (Т)

1. Точение черновое, Ш 40 мм, l = 258 мм.

То = 0,17 · d ·l ·10, ([3], с. 146)

То = 0,17 · 40· 258 · 10=1,75мин.

2. Точение чистовое Ш 20мм и фаски l = 30мм.

То = 0,1 · d ·l ·10, ([3], с. 146)

То = 0,1 · 20·30· 10= 0,06мин

3. Точение чистовое Ш 30 мм и фаски l = 48 мм.

То = 0,1 · 30 · 48 · 10= 0,144мин

Таблица 3 - Ведомость исходных данных

Шифр детали	N, шт/год	Масса, кг	Средний квалитет точности, Кт	(Кт)	Средний параметр шероховатости, Ra	(Ra)	Коэффициенты приведения	Приведенный объем выпуска, шт/год
		на одно изделие	на объем выпуска					K1i	K2i	K3i	Ki
1	500	0,98	7772	8	1,2	5	1,1	0,678	0,768	1,544	0,804	804,19
2	800	1,05	1656	9	1,1	10	1	0,691	0,973	1,287	0,866	865,62
3	1000	1,15	2336	10	1,067	20	1	0,718	0,932	1,248	0,835	834,98
4	2600	1,21	2664	11	1,2	20	1,2	0,724	0,916	1,684	1,117	1117,22
5	2900	1,25	3080	12	1,1	20	1,1	0,744	0,901	1,415	0,949	948,86
6	3000	1,34	4250	13	1,067	20	0,9	0,795	0,872	1,123	0,778	777,87
7	1400	1,41	4272	7	1,033	2,5	1	0,819	0,877	1,208	0,868	868,11
8	1600	1,48	3339	7	1	2,5	0,95	0,760	0,895	1,111	0,755	755,47
9	1850	1,52	3473	8	0,9	2,5	0,95	0,734	0,883	1,000	0,648	648,01
10	2100	1,56	5600	9	0,8	5	0,95	0,886	0,857	0,889	0,675	674,51
11	2100	1,59	9675	10	0,8	10	0,95	0,929	0,798	0,889	0,659	659,20
12	2000	2,17	13900	11	0,9	20	0,95	1,103	0,786	1,000	0,866	866,38
13	2000	1,65	19920	12	1	20	0,95	1,441	0,790	1,111	1,265	1265,11
14	1940	1,68	19855	13	1,033	20	0,9	1,448	0,792	1,087	1,246	1245,99
15	2250	1,94	1989	13	1,067	20	0,9	0,947	1,016	1,123	1,080	1080,00
16	2300	1,96	2464	12	1,1	20	1	0,955	0,986	1,287	1,211	1211,27
17	2800	1,25	7866	10	1,1	5	1	0,972	0,832	1,287	1,040	1039,92
18	900	1,84	13475	9	1,067	5	1	1,014	0,774	1,248	0,980	979,75
19	700	2,19	7434	8	1,033	5	0,9	0,989	0,842	1,087	0,905	905,24
20	980	2,29	6188	7	1	1,25	0,925	0,994	0,866	1,082	0,932	932,19
21	1150	2,34	6492,5	8	0,8	5	0,925	1,014	0,864	0,865	0,758	758,14
22	1010	2,56	6811,5	8	0,9	5	0,95	0,997	0,855	1,000	0,852	852,24
23	1560	2,76	3937,5	9	0,9	10	0,95	0,647	0,842	1,000	0,545	544,99
24	1500	2,00	4485	9	1,033	10	0,9	0,664	0,830	1,087	0,600	600,06
25	1670	1,64	8415	8	1,033	5	0,9	0,779	0,783	1,087	0,663	663,37
итого		171349,5		21898,71

Таблица 3 - Ведомость расчета приведенной программы

Шифр детали	N, шт/год	Масса, кг	Средний квалитет точности, Кт	(Кт)	Средний параметр шероховатости, Ra	(Ra)	Коэффициенты приведения	Приведенный объем выпуска, шт/год
		на одно изделие	на объем выпуска					K1i	K2i	K3i	Ki
1	500	0,98	490	8	1,1	5	1	0,693	1,269	1,503	1,321	3236,65
2	800	1,05	840	9	1,067	10	0,9	0,725	1,183	1,312	1,125	2757,19
3	1000	1,15	1150	10	1,033	20	0,95	0,771	1,144	1,341	1,182	2895,25
4	2600	1,21	3146	11	1	20	0,95	0,797	0,991	1,298	1,025	2512,26
5	2900	1,25	3625	12	0,9	20	0,95	0,815	0,975	1,168	0,928	2273,06
6	3000	1,34	4020	13	0,8	20	0,95	0,853	0,970	1,038	0,859	2105,62
7	1400	1,41	1974	7	1,2	2,5	1,1	0,883	1,088	1,803	1,731	4241,62
8	1600	1,48	2368	7	1,2	2,5	1,1	0,912	1,066	1,803	1,753	4293,99
9	1850	1,52	2812	8	1,1	2,5	1,1	0,928	1,043	1,653	1,600	3920,45
10	2100	1,56	3276	9	1,067	5	1	0,944	1,023	1,458	1,409	3451,27
11	2100	1,59	3339	10	1,033	10	0,9	0,956	1,023	1,270	1,243	3045,59
12	2000	2,17	4340	11	1	20	0,95	1,177	1,031	1,298	1,574	3857,21
13	2000	1,65	3300	12	0,9	20	0,95	0,980	1,031	1,168	1,180	2892,00
14	1940	1,68	3259,2	13	0,8	20	0,95	0,992	1,036	1,038	1,067	2613,65
15	2250	1,94	4365	13	0,8	20	0,95	1,092	1,013	1,038	1,148	2813,53
16	2300	1,96	4508	12	0,9	20	0,95	1,100	1,010	1,168	1,297	3176,45
17	2800	1,25	3500	10	1,033	5	1	0,815	0,980	1,411	1,127	2760,77
18	900	1,84	1656	9	1,067	5	1	1,054	1,162	1,458	1,786	4374,92
19	700	2,19	1533	8	1,1	5	1	1,184	1,207	1,503	2,147	5260,03
20	980	2,29	2244,2	7	1,2	1,25	1,2	1,220	1,147	1,967	2,753	6744,76
21	1150	2,34	2691	8	1,1	5	1	1,237	1,120	1,503	2,083	5103,04
22	1010	2,56	2585,6	8	1,1	5	1	1,314	1,142	1,503	2,255	5524,61
23	1560	2,76	4305,6	9	1,067	10	0,9	1,381	1,070	1,312	1,939	4750,89
24	1500	2	3000	9	1,067	10	0,9	1,114	1,076	1,312	1,574	3855,47
25	1670	1,64	2738,8	8	1,1	5	1	0,976	1,059	1,503	1,554	3807,25
итого		71066,4		92267,52

4. Точение чистовое Ш 35 мм и фаски l = 127 мм.

То = 0,1 · 35 · 127 ·10= 0,445мин

Переустановить деталь.

5. Точение чистовое Ш 38 мм и фаски, l = 53мм.

То = 0,1 · 32 · 34·10= 0,109 мин

6. Точение канавки Ш 33,5 мм и l = 12 мм.

То = 0,1 · 33,5·12·10= 0,04мин.

7. Нарезание резьбы М20Ч1,5-8q

То = 19 · d ·l ·10, ([3], с. 147)

То = 19 · 20 ·21 ·10=7,98мин.

То=?То=10,528мин.

Тш-к = ц · То = 2,14 ·10,528 = 22,53 мин, ([3], с. 147).

020 Вертикально - Сверлильная (В - С)

1. Сверлить отверстие Ш 4 мм, на длину l = 20мм.

То = 0,52 ·d · l ·10, ([3], с. 146).

То = 0,52·(4·20 ·10)= 0,042мин.

Тш-к = ц · То = 1,72 ·0,042 = 0,072мин, ([3], с. 147).

030 Шпоночно - Фрезерная (Ш - Ф)

1. Фрезеровать паз l = 46мм.

То = 4· l = 4 · 46 · 10= 0,184мин.

2. Фрезеровать паз l = 45мм.

То = 4· l = 4 · 45 · 10= 0,18мин.

Тш-к = ц · То = 1,84 ·(0,184+0,18) = 0,67 мин, ([3], с. 147).

040 Ш - Ф (шлице-фрезерная)

1. Фрезеровать поверхность на длину l = 53мм, число шлицев z=8.

То = 4· l · z =4 · 53 · 8 · 10= 1,696мин.

Тш-к = 1,84 · 1,696 = 3,12мин.

050 Ш (Шлифовальная)

1. Шлифовать поверхность на длину l = 53мм, число шлицев z=8.

То = 4,6 · l · z = 4,6 · 53 · 8 · 10= 1,95мин.

2.Шлифовать поверхность Ш 35мм, на длину l = 20мм.

То = 0,15 ·d · l · 10, ([3], с. 146).

То = 0,15 · 35·20 · 10= 0,105мин.

3.Шлифовать поверхность Ш 35мм, на длину l = 50мм.

То = 0,15 ·d · l · 10, ([3], с. 146).

То = 0,15 · 35·50 · 10= 0,263мин.

4.Шлифовать поверхность Ш 35мм, на длину l = 57мм.

То = 0,15 ·d · l · 10, ([3], с. 146).

То = 0,15 · 35·57 · 10= 0,299мин.

То=?То=2,617мин.

Тш-к = ц · То = 2,10 ·2,617 = 5,496мин, ([3], с. 147).

Время, затраченное на изготовление деталей, закрепленных за участком:

Тш-кji = ?Тш-к прj · Кi ,

где Тш-кji - штучно-калькуляционное время j-го вила обработки i-ой детали;

Тш-к прj - штучно-калькуляционное время j-го вила обработки детали-представителя.

Расчетные данные по станкоемкости изделий на участке сводим в таблицу 4.

Таблица 4 - Ведомость расчета станкоемкости

Шифр детали	Кi	Тш-кji по видам обработки, мин	Ni, шт/год	Тш-кji * Ni, мин*шт
		Т	В - С	Шп - Ф	Ш - Ф	Ш		Т	Шп - Ф	Ш - Ф	Ш - Ш	Ш
1	1,321	29,762	0,09511	0,8851	4,1215	7,260216	500	14881,1	47,556	442,535	2060,76	3630,11
2	1,125	25,346	0,081	0,7538	3,51	6,183	800	20277	64,8	603	2808	4946,4
3	1,182	26,63	0,0851	0,7919	3,6878	6,496272	1000	26630,5	85,104	791,94	3687,84	6496,27
4	1,025	23,093	0,0738	0,6868	3,198	5,6334	2600	60042,5	191,88	1785,55	8314,8	14646,8
5	0,928	20,908	0,06682	0,6218	2,8954	5,100288	2900	60632,7	193,766	1803,1	8396,54	14790,8
6	0,859	19,353	0,06185	0,5755	2,6801	4,721064	3000	58059,8	185,544	1726,59	8040,24	14163,2
7	1,731	38,999	0,12463	1,1598	5,4007	9,513576	1400	54599,2	174,485	1623,68	7561,01	13319
8	1,753	39,495	0,12622	1,1745	5,4694	9,634488	1600	63192,1	201,946	1879,22	8750,98	15415,2
9	1,6	36,048	0,1152	1,072	4,992	8,7936	1850	66688,8	213,12	1983,2	9235,2	16268,2
10	1,409	31,745	0,10145	0,944	4,3961	7,743864	2100	66664	213,041	1982,46	9231,77	16262,1
11	1,243	28,005	0,0895	0,8328	3,8782	6,831528	2100	58810,1	187,942	1748,9	8144,14	14346,2
12	1,574	35,462	0,11333	1,0546	4,9109	8,650704	2000	70924,4	226,656	2109,16	9821,76	17301,4
13	1,18	26,585	0,08496	0,7906	3,6816	6,48528	2000	53170,8	169,92	1581,2	7363,2	12970,6
14	1,067	24,04	0,07682	0,7149	3,329	5,864232	1940	46636,6	149,039	1386,89	6458,34	11376,6
15	1,148	25,864	0,08266	0,7692	3,5818	6,309408	2250	58195	185,976	1730,61	8058,96	14196,2
16	1,297	29,221	0,09338	0,869	4,0466	7,128312	2300	67209,2	214,783	1998,68	9307,27	16395,1
17	1,127	25,391	0,08114	0,7551	3,5162	6,193992	2800	71095,7	227,203	2114,25	9845,47	17343,2
18	1,786	40,239	0,12859	1,1966	5,5723	9,815856	900	36214,7	115,733	1076,96	5015,09	8834,27
19	2,147	48,372	0,15458	1,4385	6,6986	11,79991	700	33860,3	108,209	1006,94	4689,05	8259,94
20	2,753	62,025	0,19822	1,8445	8,5894	15,13049	980	60784,6	194,252	1807,62	8417,57	14827,9
21	2,083	46,93	0,14998	1,3956	6,499	11,44817	1150	53969,5	172,472	1604,95	7473,8	13165,4
22	2,255	50,805	0,16236	1,5109	7,0356	12,39348	1010	51313,2	163,984	1525,96	7105,96	12517,4
23	1,939	43,686	0,13961	1,2991	6,0497	10,65674	1560	68149,6	217,788	2026,64	9437,5	16624,5
24	1,574	35,462	0,11333	1,0546	4,9109	8,650704	1500	53193,3	169,992	1581,87	7366,32	12976,1
25	1,554	35,012	0,11189	1,0412	4,8485	8,540784	1670	58469,4	186,853	1738,77	8096,96	14263,1
итого	848,48	2,71152	25,232	117,5	206,9794		1333664	4262,04	39660,7	184689	325336

4. Расчет и подбор состава основного технологического оборудования

К основному технологическому оборудованию ГПС относятся металлорежущие станки, оснащенные системами ЧПУ, работающие в автоматическом режиме с максимальной концентрацией операций на отдельных станках и имеющие возможность быстрой переналадки при смене объектов производства, а также компоновочную и программную совместимость с оборудованием других носителей ГПС. Чаще всего для ГПС используется серийно выпускаемое оборудование с ЧПУ, но на операциях подготовки баз, доработки, черновой обработки заготовок могут быть включены в ГПС и станки с ручным управлением, сформированные в отдельные участки.

Расчетное число станков Ср по каждому виду операций:

,

где Фд - действительный фонд времени работы оборудования. Фд=2016ч;

Кзн- нормативный коэффициент загрузки оборудования. Кзн=0,9.

Величину Ср округляют в большую сторону до целого и получают расчетное принятое количество оборудования Спр.

Фактический коэффициент загрузки оборудования Кзф:

.

Расчеты по Ки не приводим, так как Кзф не превышает допустимых значений.

Данные по расчету количества оборудования сводим в таблицу 5.

Таблица 5 - Ведомость расчёта основного технологического оборудования

Вид обработки	Ср	Спр	Кзф	Кзн	Модель станка и ПР	Тип системы управления	Мощность, кВт
Т	19,1	20	0,955	0,9	16К20Ф3 М10.П62.01	НЦ-31 Сфера 36	10
В - С	0,06	1	0,06	0,9	2Н118Ф2 М10.П62.01	НЦ-31 Сфера 36	1,5
Шп - Ф	0,57	1	0,57	0,9	6Р11Ф3-1 М10.П62.01	НЦ-31 Сфера 36	5,5
Ш - Ф	2,64	3	0,88	0,9	6Б76ПФ2 М10.П62.01	НЦ-31 Сфера 36	2,2
Ш	4,66	5	0,932	0,9	3М151Ф2 М10.П.62.01	НЦ-31 Сфера 36	10

5. Расчет, обоснование и выбор транспортно-складской системы ГПС

Автоматизированная транспортно-складская система (АТСС) предназначена для своевременного и в достаточных объемах обеспечения рабочих мест и производственных подразделений предметами и средствами труда, обеспечения согласованности производственных процессов, снижения влияния сбойных ситуаций, увеличения надежности функционирования производственной системы и ее гибкости и обеспечения заданных показателей производительности производственной системы. В общем случае цель создания АТСС состоит в обеспечении эффективной работы производства за счет рациональной организации и преобразования материальных потоков.

Обоснование принятого типа склада осуществляем на основании его расчета:

1. Площадь склада (укрупнено):

где тсум - суммарная масса заготовок (деталей), проходящая через участок в течении года, т;

t - нормативный запас хранения грузов на складе, t =5суток;

Д - число календарных дней в году;

q - средняя грузонапряженность площади склада, q =3,5т/м2;

Ки - коэффициент использования площади склада, Ки =0,35.

,

2. Запас хранения по каждой группе деталей:

,

где mi - масса заготовок (деталей) i-го наименования, поступающих на склад;

ti - запас хранения, принять ti = t.

3. Необходимое число единиц тары (поддонов) для размещения запаса деталей по каждой группе:

,

где CTi - средняя вместимость тары выбранного типа:

кг = 0,1т,

где qi max - максимальная грузоподъемность тары выбранного типа qimax=200кг;

Kti - плотность укладки Kti = 0,5.

4. Необходимое число секций стеллажа:

,

где Z - число единиц тары, размещаемой в одной секции стеллажа, Z = 1.

Величину Zстi округляем до целого в сторону увеличения.

Данные по расчёту склада сводим в таблицу 6.

Таблица 6 - Ведомость расчёта складской системы

Шифр детали	m, кг	N,шт	m * N	Qi,т	Zтi,шт	Zстi	Zстi принятое
1	0,98	500	490	0,007	0,067	0,067	1
2	1,05	800	840	0,012	0,115	0,115	1
3	1,15	1000	1150	0,016	0,158	0,158	1
4	1,21	2600	3146	0,043	0,432	0,432	1
5	1,25	2900	3625	0,050	0,498	0,498	1
6	1,34	3000	4020	0,055	0,552	0,552	1
7	1,41	1400	1974	0,027	0,271	0,271	1
8	1,48	1600	2368	0,033	0,325	0,325	1
9	1,52	1850	2812	0,039	0,386	0,386	1
10	1,56	2100	3276	0,045	0,450	0,450	1
11	1,59	2100	3339	0,046	0,459	0,459	1
12	2,17	2000	4340	0,060	0,596	0,596	1
13	1,65	2000	3300	0,045	0,453	0,453	1
14	1,68	1940	3259,2	0,045	0,448	0,448	1
15	1,94	2250	4365	0,060	0,600	0,600	1
16	1,96	2300	4508	0,062	0,619	0,619	1
17	1,25	2800	3500	0,048	0,481	0,481	1
18	1,84	900	1656	0,023	0,227	0,227	1
19	2,19	700	1533	0,021	0,211	0,211	1
20	2,29	980	2244,2	0,031	0,308	0,308	1
21	2,34	1150	2691	0,037	0,370	0,370	1
22	2,56	1010	2585,6	0,036	0,355	0,355	1
23	2,76	1560	4305,6	0,059	0,591	0,591	1
24	2	1500	3000	0,041	0,412	0,412	1
25	1,64	1670	2738,8	0,038	0,376	0,376	1
итого		71066,4		25

6. Обоснование организационно-производственной структуры системы инструментообеспечения

Система инструментообеспечения предназначена для обслуживания всего технологического оборудования цеха заранее подготовленными инструментами, а также контроля за его правильной эксплуатацией.

Исходя из назначения системы инструментообеспечения, можно сформулировать функции, которые она должна выполнять:

- организация транспортирования инструментов внутри системы инструментообеспечения;

- хранение инструментов и их составных элементов на складах;

- настройка инструментов;

- восстановление, инструментов;

- замена твердосплавных пластинок;

- очистка инструментов;

- сборка и демонтаж инструментов;

- контроль перемещений и положения инструментов;

- контроль состояния режущих кромок инструментов.

Все стандартные инструменты обычно изготовляют специализированные инструментальные заводы, что резко снижает их стоимость и повышает качество. Специальные инструменты и приспособления изготовляют в инструментальном цехе на самом заводе и лишь частично приобретают по кооперации.

Система инструментообеспечения цеха является составным элементом в инструментальном хозяйстве завода. В инструментальное хозяйство завода помимо нее входят: инструментальный цех; центральный общезаводской инструментальный склад; общезаводские планирующие органы по обеспечению нормальной производственной

деятельности завода всеми видами оснастки.

Общее руководство всем инструментальным хозяйством завод, осуществляет инструментальный отдел.

При проектировании системы инструментообеспечения следует учитывать существующие способы организации замены инструментов.

Замена инструментов по отказам. При этом способе каждый отказавший инструмент заменяют по мере выхода его из строя через случайный период времени безотказной работы. Момент поломки или катастрофического износа инструмента может быть установлен рабочим, обслуживающим оборудование, либо соответствующими средствами диагностики состояния режущей кромки инструмента.

Смешанная замена заключается в том, что каждый инструмент заменяется принудительно через определенный промежуток времени, инструмент, вышедший из строя раньше этого периода, заменяют по отказу. При, смешанной замене часть инструментов будет заменена до использования ими полного ресурса, работоспособности.

Ввиду того, что в ряде случаев среднее время на замену инструмента при таком способе меньше среднего времени при замене по отказам (сокращается время на поиск отказавшего инструмента, на ожидание наладчика), а число повторных заточек и общий срок службы инструмента соответственно увеличиваются, экономическая эффективность работы станка в целом повышается.

При смешанно-групповой замене инструментов, имеющих одинаковые среднюю стойкость и закон её распределения, заменяют одновременно по мере достижения ими периода Т, независимо от времени работы каждого инструмента Преимущество этого способа в том, что при групповой смене: инструментов время на замену одного инструмента уменьшается по сравнению с индивидуальной принудительной заменой.

Система инструментообеспечения цеха обычно состоит из участка инструментальной подготовки, включающей в себя секцию обслуживания инструментом оборудования (инструментально раздаточную кладовую) и секцию сборки и настройки инструмента, контрольно-проверочный пункт, отделение ремонта оснастки и централизованного восстановления инструмента.

Таким образом, в проектируемой ГПС используем смешанную замену инструмента.

7. Обоснование и выбор системы удаления отходов

При выборе способов удаления и переработки стружки определяют ее количество. При укрупненных расчетах массу стружки можно принимать равной 10--15 % массы готовых деталей.

При таком количестве стружки её целесообразно собирать в специальные емкости и доставлять к месту сбора или переработки напольным транспортом. В ГПС для этой цели используют транспортные роботы. Указанный способ транспортирования всегда применяют, когда на участке обрабатывают заготовки из разнородных материалов.

Для облегчения транспортирования длина стружки должна быть не более 200 мм, а диаметр спирального витка -- не более 25--30 мм.

В процессе переработки витая стружка подвергается дроблению. Затем стружку всех видов с остатками масел и СОТС подвергают обезжириванию. Для этого на центрифугах отделяют СОТС, а затем промывают стружку горячей водой или щелочными растворами в специальных моечных машинах или подвергают обжигу, где органические примеси испаряются и выгорают.

8. Обоснование и выбор системы контроля в ГПС

Система контроля качества изделий предназначена для своевременного определения с требуемой точностью параметров качества изделий. В связи с этим на нее возлагаются следующие функции:

- хранение информации об изготовляемых изделиях (их конфигурации, технических требованиях к ним и т. д.);

- проведение настройки контрольно-измерительных устройств;

- обеспечение своевременной изоляции обнаруженного брака;

- приемочный и операционный контроль качества изделий с проверкой соответствия чертежам и техническим требованиям,

- выдача информации по результатам контроля качества изделий.

В ГПС используют контрольно-измерительные машины, работающие как в ручном, так и в автоматическом режиме и выполняющие точечный или непрерывный контроль измеряемых изделий.

Системы с ручным управлением используют для контроля размеров, относительных положений и формы измеряемых поверхностей малогабаритных изделий, выпускаемых в небольших количествах малыми партиями.

Системы с точечным автоматическим контролем траекторий применяют для автоматического измерения размеров изделий со сложной конфигурацией, для контроля параметров точности изделий средних партий, точечного определения геометрических параметров сложных поверхностей. Системы с непрерывным автоматическим контролем служат для автоматического определения параметров точности сложных пространственных поверхностей.

Конструкция измерительной машины должна удовлетворять следующим требованиям: свободный доступ к изделию, высокая плавность движения, достаточная статическая и динамическая жесткость, минимальная масса. Возможны четыре вида конструкций: консольная, портальная, на колоннах, с горизонтальным шпинделем.

Консольная конструкция типична для небольших машин, выполняющих контроль с невысокой точностью.

Преимущества такой конструкции заключаются в небольшой массе, маневренности, свободном доступе к изделию, хорошей обзорности и невысокой стоимости. Ограниченность применения подобных машин вызывается незначительной точностью измерения из-за прогибов консоли и небольшого рабочего объема измерений.

Портальная конструкция измерительной машины является наилучшей для контроля среднегабаритных изделий с малыми допусками размеров. Преимущества таких машин заключаются в монолитности конструкции, не требующей фундаментов, высокой жесткости и доступности для загрузки и выгрузки контролируемых изделий. Недостатки -- ограниченный объем работ и ограничение габаритных размеров изделий (не более ширины портала).

Конструкция на колоннах используется для больших рабочих зон измерения. Ее достоинства заключаются в значительном отношении жесткости к массе, сборности конструкции, свободном доступе к поверхностям контролируемых деталей, возможности измерения размеров изделий, превышающих габаритные размеры рабочей зоны измерения машины, невысокой стоимости машины. Недостатками являются необходимость применения фундамента и отсутствие базовой плиты.

Конструкция с горизонтальным шпинделем используется для измерения размеров изделий, требующих глубокого проникновения. Ее достоинства: хорошая доступность для контроля боковых отверстий в изделиях; открытость, позволяющая легко встраивать измерительную машину в автоматическую транспортную систему; невысокая стоимость. Недостатками являются сложный доступ к верхней грани изделия, необходимость в поворотном столе для контроля поверхностей на задней грани, ограниченная точность.

Одной из наиболее важных частей измерительных машин являются измерительные щуповые головки. К ним предъявляют следующие требования: высокая чувствительность, высокая стабильность измерения, низкое контактное давление во избежание изгиба или смещения изделий или частей машины.

Измерительные щупы подразделяют на следующие типы: механические, оптические, электронные точечные и электронные непрерывные.

Механические щупы используют только в машинах с ручным управлением. Они имеют относительно невысокую точность и служат для статических измерений. Результаты измерения зависят от квалификации контролера-оператора.

Оптические щупы (микроскопы) используют в случаях, когда изделия не могут быть проконтролированы с помощью механических щупов, например в хрупких изделиях.

Электронные точечные щупы являются измерительным инструментом высокой точности, с их помощью можно производить измерения бесконтактным способом.

Легкость и простота обслуживания характерны для всех измерительных машин. Если экономически целесообразна полная автоматизация, то с помощью ЭВМ можно полностью обойтись без участия человека в процессе измерения и на основании результатов измерения оперативно корректировать управляющие программы технологического оборудования. Измерение в автоматическом режиме экономит время и повышает надежность контроля, так как отсутствует необходимость в выравнивании детали, поскольку ее пространственное положение определяется вычислительным устройством.

В последнее время разработаны лазерные датчики, которыми заменяют щуповые головки, позволяющие контролировать не только размеры, но и параметры шероховатости поверхностей.

Контрольно-измерительные машины в ряде случаев встраивают в автоматизированные комплексы. Они служат для контроля размеров заготовок, поступающих на комплексы: на начальных стадиях технологических операций -- для контроля исполнения программы изготовления изделия и внесения в нее коррекции; для межоперационного контроля; на финишных операциях -- для арбитражных проверок готовой продукции и контроля за ходом технологического процесса.

Применение таких машин в контрольных отделениях повышает эффективность работы цехов, хотя для работы с ними требуется высокая профессиональная подготовка обслуживающего персонала.

В цеховом контрольном отделении качество материала изделия проверяют только путем наружного осмотра; полное же его исследование (анализ химического состава, исследование металлографических свойств, испытание механических свойств, рентгеновское исследование) выполняют в заводской центрально-измерительной лаборатории. Наружный осмотр выявляет отсутствие или наличие внешних дефектов материала и обработки: трещин, расслоений, волосовин, наружных раковин, заусенцев, вмятин, царапин и т. д. Для обнаружения этих дефектов пользуются лупой, микроскопом или проверяют на глаз, если это допускается техническими требованиями. Параметр шероховатости поверхности деталей проверяют в цеховых условиях преимущественно по эталонам.

Таким образом, для контроля параметров изделий, в проектируемом ГПС, используем системы с точечным автоматическим контролем траектории с портальной конструкцией измерительной машины, которую встраиваем в технологическое оборудование для контроля параметров изделия непосредственно в ходе технологического процесса.

9. Расчёт численности рабочих в ГПС

Состав и число работающих механических и сборочных цехов определяются характером производственного процесса, степенью его автоматизации, уровнем кооперации и специализации вспомогательных служб в масштабах корпуса или завода, структурой и степенью автоматизации системы управления производством.

Численность персонала ГПС определяют при детальном проектировании и конструкторской проработке отдельных ее подсистем.

При проектировании участков из станков с ЧПУ для предварительного расчета числа работающих можно пользоваться следующими нормами численности работающих на один станок([1], с. 139):

Операторы - 0,8 ;

Слесари-ремонтники - 0,07 ;

Электрики - 0,045 ;

Электронщики - 0,1 ;

Программисты - 0,25 ;

Служащие - 0,01 .

Итого: 9 чел.

10. Обоснование выбора системы управления ГПС

В целом управление ГПС реализует многофункциональные иерархически построенные автоматизированные системы управления (АСУ), в которых можно выделить две функциональные составные части:

АСУ ТП - управление технологическими процессами, осуществляющее решение задач группового управления технологическим и транспортным оборудованием.

АСУ ОТ - организационно-технологическое управление решает задачи планирования, диспетчеризации и учет хода производства.

Для решения задач АСУ ТП и АСУ ОТ разрабатывают большое количество сложных в методическом и структурном отношении алгоритмов и программ. Их реализация связана с формированием однородных уровней управления в иерархических структурах. Каждому уровню соответствует свой комплекс задач, а также состав технических и программных средств.

Наиболее широко распространен трехуровневый вариант структуры АСУ ГПС.

Первый уровень содержит локальные средства управления, контроля и диагностирования функциональных модулей ГПС.

Подсистема управления функциональными модулями (технологическое оборудование, транспортная и складская система и т.д.) имеет свои автономные системы управления. На этом уровне осуществляется выполнение задач внутримодульного управления технологическими процессами, процессами транспортирования, складирования, обеспечения технологической оснасткой, инструментом и удаления отходов производства. Он реализуется микропроцессорными системами ЧПУ и устройствами электроавтоматики, которые взаимодействуют с ЭВМ других уровней или при необходимости между собой через унифицированную систему сопряжении (интерфейс) для обмена информацией.

На втором уровне синхронизируется работа компонентов ГПС, решаются задачи группового управления оборудованием и АСУ ОТ. С помощью ЦВК можно оптимизировать процессы управления, а также осуществлять диспетчеризацию производства.

На третьем уровне функционируют системы автоматизированного управления предприятием (АСУП), автоматизированных научных исследований (АСНИ), автоматизированного проектирования изделий (САПР изд.) и автоматизированной технологической подготовке (АС ТИП).

На рисунке 1 представлена структура системы управления



Рисунок 1 - Структура системы управления ГПС

11. Разработка планировки цеха

Определяем площади участков включающие в себя площади для размещения технологического оборудования, транспортной и складской системы, системы инструментообеспечения, контроля и управления.

Площадь под производственное оборудование:

,

гибкий производственный деталь обработка

где Sy - удельная площадь, приходящаяся на одну единицу производственного оборудования, м2

Площадь склада (укрупненно):

,

где тсум - суммарная масса заготовок (деталей), проходящая через участок в течении года, т;

t - нормативный запас хранения грузов на складе, t =5суток;

Д - число календарных дней в году;

q - средняя грузонапряженность площади склада, q =3,5т/м2;

Ки - коэффициент использования площади склада, Ки =0,35,

Контрольное отделение

,

Площадь участка инструментообеспечения:

,

,

где 2; 0,6; 0,45 - нормы площади участка инструментообеспечения на один станок;

Сош - количество шлифовальных станков

Принимаем укрупнённо общую площадь цеха для изготовления заданной партии деталей в ГПС равную 600 м2

Число этажей, принимаем 1этаж.

Ширина пролетов - 6м.

Проезды - 4800мм и 3600мм.

Шаг колонн - 12м и 24м.

12. Технико-экономические показатели участка

Для характеристики спроектированного участка определяем следующие технико-экономические показатели:

Абсолютные показатели:

- годовой выпуск продукции……………………………………… 71,07т

- общую площадь участка………………………………………….. 600 м2

- основная площадь……………………………………………….. 125 м2

- численность работающих………………………………………… 9 чел

в том числе:

- производственных рабочих………………………………………… 4 чел

- вспомогательных рабочих………………………………………… 5 чел

- установленная мощность основного технологического оборудования…29,2 кВт

Относительные показатели:

- выпуск продукции с 1 м2 общей площади……………………… 0,02т

- на один станок…………………………………………………… 2,843т

- на одного производственного рабочего………………………… 2,843т

- удельная площадь на один станок…………………………… 25 м2

- удельная площадь на одного производственного рабочего…… 30 м2

- установленная мощность на 1 производственного рабочего 3,24 кВт.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мельников Г. Н., Вороненко В. П. Проектирование механосборочных цехов; Учебник для студентов машиностроительных специальностей - М.: Машиностроение, 1990. - 352с., ил.

2. Практическое руководство к контрольным работам по курсу «Проектирование механообрабатывающих участков и цехов». - Гомель: ГПИ, 1997. - 26с.

3. Горбацевич А.Ф , Шкред В.А “ Курсовое проектирование по технологии

машиностроения “ : [Учебное пособие для машиностроит. спец. ]. 4-е изд.,

перераб. и доп. Мн. : Высш. школа 1983. 256с., ил.

4. Справочник технолога - машиностроителя . В2-х томах С74 Т2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение , 1985. 656с., ил.

5. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А “ Курсовое проектирование по технологии машиностроения “: [Учебное пособие для машиностроит. спец.]. 4-е изд., перераб. и доп. Мн.: Выш.школа 1983. 256с., ил.

Размещено на Allbest.ru