Контрольная по автоматизации. Контрольная. Компоновка гибкой автоматизированной линии изготовления корпусов двигателя

• Название: Компоновка гибкой автоматизированной линии изготовления корпусов двигателя
• Анкор: Контрольная по автоматизации
• Дата: 23.11.2021
• Размер: 267 Kb.
• Имя файла: Контрольная.doc
• Тип: Контрольная работа; #280120

Министерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Курганский государственный университет

Кафедра технологии машиностроения металлорежущих станков и инструментов

Контрольная работа
По курсу: Технологические основы гибких производственных систем.
Тема: "Компоновка гибкой автоматизированной линии изготовления корпусов двигателя"
выполнил: студент гр.

_________
проверил: доцент, к.т.н.

_________

Курган 2020

Содержание
Введение…………………………………………………………………………………..3

Исходные данные…………………………………………………………………………4

1. 
   Описание работы и принцип работы гибкой автоматизированной линии (ГАЛ)……………………………………………………………………………….5
   
2. 
   Выбор и определение состава основного технологического оборудования…6
   
3. 
   Выбор структуры и расчет характеристик автоматизированной транспортно – складской системы (АТСС)………………………………………………………10
   
4. 
   Выбор структуры и расчет характеристик автоматизированной системы инструментального обеспечения…………………………….……………………….14
   

Список литературы………………………………………………………………………18

Приложение………………………………………………………………………………19

Введение

В современном машиностроении важным является создание высо­копроизводительных и экономически выгодных технологий изготовления дета­лей. Для этого применяют типовые и групповые методы обработки деталей, новое оборудования, что способствует снижению их материалоемкости и энергоемкости, вне­дрению малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшению трудоемкости изготовления продукции за счет широкого внедрения различных средств автоматизации и механизации, в том числе робототехники.

Технологический процесс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкции изделия, но и непрерывным совершенствованием тех­нологии производства. В настоящее время важно, при минимальных затратах и в заданные сроки, изготовить изделие; применив современное оборудование, технологическую оснастку, средства меха­низации и автоматизации.

Одним из основных направлений повышения эффективности производства является его автоматизация. Основной путь автоматизации механической обра­ботки в серийном производстве - применение станков с числовым программным управлением. Известно, что такая автоматизация в значительной степени сокра­щает штучное время, улучшает условия труда, способствует использованию мно­гостаночного обслуживания, снижает себестои­мость и уменьшает затраты на изготовление. Кроме того, применение автомати­зированных транспортно-складских систем (АТСС), автоматизированных систем инструментального обеспечения (АСИО) и систем удаления отходов позволяет повысить эффективность и производительность производственного процесса и одновременно свести к минимуму долю низко квалифицированного ручного тру­да.

Целью данной работы является проектирование ГАЛ обработки деталей типа дисков. В результате проектирования решаются задачи по выбору и определению состава основного технологического оборудования, выбору структуры и расчету характеристик АТСС и АСИО, а также производится разработка планировочной схемы проектируемой ГАЛ.

Исходные данные для проектирования

1. Годовой объем выпуска деталей в ГПС N_S = 34000 шт.

2. Сведения о детали-представителе:

• Годовой объем выпуска N = 240 шт.;

• Габаритные размеры детали:

-высота Н = 50…100 мм;

-ширина B = 50…100 мм;

- длина L = 80-150 мм;

• Масса детали до 5 кг;

• Деталь изготавливается в условиях среднесерийного производства;

• Маршрут обработки:

Таблица 1

Номер и наименование операции	Краткое содержание операции	Машинное / Штучно-калькуляционное время, мин
		Т1
00. Заготовительная	Литье в песчано-глинистые формы	+
05. Фрезерная с ЧПУ	Обработка детали со стороны плоскости основания	6,3 9,2
10. Комбинированная с ЧПУ	Обработка детали с противоположной стороны (включая обработку отверстий)	26,3 34,2
15. Комбинированная с ЧПУ	Обработка детали с различных сторон
20. Слесарная	Притупление острых кромок, снятие заусенцев	+
25. Моечная		+
30. Контрольная		+
Количество различных наименований и типоразмеров инструментов, используемых в технологическом процессе		24

1. 
   Описание и принцип работы гибкой автоматизированной линии
   

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) – разновидность гибкой производственной ячейки, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций

ГАЛ состоит из двух (и более) единиц основного оборудования, загрузочно-разгрузочных устройств, устройств автоматической смены инструмента, накопительных устройств. Степень автоматизации как самой ГАЛ, так и его функциональных систем, может быть различной. И этим определяется число обслуживающего персонала. ГАЛ отличаются невысо­кой гибкостью и переналаживаемостью, что обуславливает ограничение номенк­латуры изделий, изготавливаемых на линии. Ввиду этого ГАЛ ориентированы в основном на групповую обработку. Гибкость ГАЛ определяется типом исполь­зуемого оборудования.

Оборудование ГАЛ может располагаться как в последовательном порядке (в одну линию), так и параллельном (в несколько рядов) и в параллельно-последовательном. В нашем случае использовано последовательное (линейное) расположение станков. Склад вынесен за территорию участка и располагается перпендикулярно линии станков. Особенностью ГАЛ является последователь­ное перемещение заготовок от одной единицы технологического оборудования к другой в соответствии с маршрутной технологией. Поэтому детали перемещаются транспортными устройствами от станка к станку по мере изготовления партии де­талей. Заготовки и детали транспортируются в таре. Для транспортирования применяем транспортную тележку.


2.Выбор и определение состава основного технологического оборудования.

Основное оборудование в ГАЛ должно удовлетворять ряду требований:

• 
  Высокий уровень автоматизации основных и вспомогательных операций.
  
• 
  Возможность быстрой автоматизированной переналадки при смене объектов производства.
  
• 
  Широкие технологические возможности, способствующие реализации принципа концентрации и комплексности производственного цикла.
  
• 
  Обеспечение необходимой производительности и качества изготовления изделий.
  

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет оборудование с ЧПУ, на основе которого и построена проектируемая линия.

В соответствии с вышеизложенными положениями принимаем следующие модели технологического оборудования:

- для операции 005 и 010 выбираем сверлильно-фрезерно-расточной станок модели ИР320ПФМ4.

Краткие сведения о станке.



Рис. 1.1. Станок ИР320ПМФ4

Габаритные размеры станка: 3840 х 2300 х 2507

Емкость инструментального магазина: 36.

1. 
   Расчет количества станков.
   

Количество станков на операции определяют по формуле.

,

где - средний такт выпуска деталей.

- станкоемкость обработки деталей на i-ой операции.

,

где F- эффективный годовой фонд работы оборудования, для двухсменной работы на станках с ЧПУ принимаем равным 3890ч.

Определим средний такт выпуска

мин.

Определяем расчетное количество станков на каждой операции и принятое количество , определяем путем округления расчетного количества увеличением до целого числа, а также коэффициент загрузки оборудования , определяемый отношением расчетного значения количества станков к принятому количеству.

• 
  операция 005: Принимаем
  
• 
  операция 010: Принимаем
  

Принимаем в системе 4 станка, при среднем коэффициенте загрузки .

Межстаночное расстояние принимаем равным 1200 мм.

3. Выбор структуры и расчет характеристик автоматизированной транспортно – складской системы (АТСС).

Автоматизированная транспортно – складская система (АТСС) – система взаимосвязанных автоматизированных и складских устройств для укладки, хранения, временного накопления, разгрузки и доставки предметов труда, технологической оснастки.

С точки зрения организации потоков заготовок и деталей АТСС можно разделить на две разновидности:

• 
  АТСС с единой подсистемой складирования и транспортирования;
  
• 
  АТСС с раздельными системами складирования и транспортирования;
  

Согласно задания выбираем АТСС с краном-штабелёром и совмещенными подсистемами складирования и транспортирования. При этой схеме кран-штабелёр перемещается вдоль фронта станков и обслуживает станки, так и стеллажный склад. По команде системы управления штабелёр забирает из определённой ячейки склада необходимую заготовку и перемещает её в промежуточную накопительную станцию. Готовые детали штабелёр также забирает с промежуточной накопительной станции и переносит их в свободные ячейки стеллажа. В данном случае не требуется специальной транспортной системы для обслуживания станков, так как эти функции выполняет кран-штабелёр. Таким образом, вариант совмещённой транспортно-складской системы является наиболее простым и дешевым.

3.1. Расчет характеристик склада.

Основной расчетной характеристикой склада является его ёмкость, которая определяется через число наименований ( ) деталеустановок, изготовляемых в ГПС в течении месяца.



где - месячный фонд времени работы станка, ч.

- число станков в ГПС.

- средняя станкоемкость изготовления одной деталеустановки, мин

- месячный объем выпуска детали представителя.



где - нормативный коэффициент загрузки оборудования,

ч.

шт.



где - станкоемкость изготовления детали – представителя на i – ой операции;

- число операций технологического процесса.

мин.



Полученное число определяет минимальное число ячеек склада. Для обеспечения нормальной работы ГПС на длительный период (на случай увеличения числа изготовляемых деталей) целесообразно в складе иметь некоторый (примерно 10%) запас ячеек.

Поскольку детали и заготовки в АТСС будут храниться и передаваться в таре, то емкость склада определяем с учетом емкости тары.


где - объем производственной партии.

- емкость тары, размер тары 500*500*100.



ячеек

Общий вес кг.

Для обслуживания склада выбираем кран – штабелер модели СА –ТСС – 0,25с размерами ячейки 550×550×150, который обладает следующими техническими характеристиками:

• 
  грузоподъемность – 250 кг.
  
• 
  высота стеллажа – 4800 мм.
  
• 
  Скорость передвижения крана штабелера (Х – 1,25 м/с=75 м/мин, Y – 0,25 м/с = 15 м/мин).
  

Расположим склад вдоль линии станков. Оборудование будет располагаться в один ряд с учетом размеров системы. Примем длину склада 11 метров.

Тогда в 1 ряду располагается:

ячейки

Количество ярусов склада:



Высота стеллажа:

м

Высота склада не превышает предельное значение – 4,8 м. Принимаем однорядный склад в 14 ярусов.

3.2. Расчет характеристик транспорта.

Изобразим компоновочную схему ГАЛ (см. приложение), на которой обозначено:

• 
  ПНС – промежуточная накопительная станция
  
• 
  ВС – верстак слесарный
  
• 
  КР – контрольный стол
  
• 
  МСА – моечно-сушильный агрегат
  
• 
  АС – автоматизированный склад
  
• 
  КШ – кран – штабелёр
  

Выбор варианта прохождения заготовок по станкам. В процессе изготовления деталь – представитель перемещается по следующему маршруту:

стеллаж – ППВ – ПНС1 (оп. 005) –ПНС3 (оп. 010) –– ПНС4 (оп. 020) – ПНС5 (оп. 025) – ПНС6 (оп. 030) – ППВ – стеллаж.

Таким образом, количество перемещений транспортного устройства при изготовлении детали – представителя равно:

Стеллаж – станок = 2

Станок – станок = 5





Длины перемещений найдем графоаналитическим путем (со схемы, построенной в масштабе 1:100):

Средняя длина перемещений:



l_{CРстел-ст}=11/2 =5,5м

l_CРст-ст=(4,6+20+20+3,7+3,3+3.1)/5 =11 м
Время подвода крана – штабелера к заданному месту:

Время подхода КШ: , где , [4]

«Стеллаж-станок»:



«Станок-станок»


Принимая Т_к=0,02мин – время передачи кадра от ЭВМ к системе ЧПУ крана - штабелера; Т_сп=0,2мин – время съема – установки тары, получим:





Суммарное время работы крана – штабелера.





Коэффициент загрузки крана штабелера.



Для рельсового транспорта ТПА-0,25:

К_ТТ= 1 / 60 × (К_{стел-ст} × Т_{стел-ст}+ К_ст-ст × Т_ст-ст)

где Т_{стел-ст}, Т_ст-ст - время перемещения от стеллажа к позиции погрузки-выгрузки, от стеллажа к позиции загрузки-разгрузки, от ПНС к станку и от станка к станку;

К_{стел-ст}, К_ст-ст - количество соответствующих перемещений.

Подставляя найденные значения, получим:

Т_ТТ = (227·* 0,68 + 567 * 0,74) / 60 = 9,6 ч

Тогда коэффициент загрузки крана - штабелера составит:

К_кш = 2,6 / 254 = 0,01

Тогда коэффициент загрузки рельсового транспорта составит:

К_ТТ = 9,6 / 254 = 0,04

На основании найденного значения коэффициента загрузки крана - штабелера и рельсового транспорта делаем вывод о целесообразности выбора АТСС этого типа для обработки детали представителя.

4.Выбор структуры и расчет характеристик АСИО.

Автоматизированная система инструментального обеспечения – система взаимосвязанных элементов, включающая участки подготовки инструмента, его транспортирование, накопления, устройств смены и контроля качества инструмента, обеспечивающие подготовку, хранение, автоматическую смену и замену инструмента.

Все разнообразие компоновочных схем АСИО можно свести к 6 типам:

Тип 1 – АСИО с запасом инструментальных комплектов, размещенных в инструментальных магазинах станков ГПС;

Тип 2.1 - АСИО с автоматизированным складом (накопителем) инструментальных комплектов при каждом станке ГПС;

Тип 2.2.1 – АСИО с совмещенными подсистемами складирования и транспортирования инструментальных комплектов;

Тип 2.2.2 – АСИО с раздельными подсистемами складирования и транспортирования инструментальных комплектов;

Тип 2.3 – АСИО, объединенная с АТСС;

Тип 3 – АСИО со сменными инструментальными магазинами.

Выбор типа АСИО производится в соответствии с алгоритмом, представленным в виде блок – схемы в учебном пособии [4].

4.1.Расчет характеристик инструментального склада.

Основной расчетной характеристикой инструментального склада является емкость, которая определяется числом инструментов, необходимых для обработки заданной программы деталей – установок.

Рассчитываем суммарное количество инструментов, необходимых для обработки месячной номенклатуры деталей – установок по следующей формуле:



где К_наим – число наименований деталей – установок;

К₁ – число инструментов для обработки одной детали - установки;

К_д – число инструментов дублеров на одну деталь – установку, К_д = 1.



где - число типоразмеров инструментов, требуемых для полной обработки детали – представителя;

m – количество операций технологического процесса изготовления детали - представителя.



(из расчета АТСС)



Поскольку инструменты, входящие в состав АСИО и необходимые для бесперебойной работы ГПС, хранятся не только на центральном инструментальном складе (ЦИС), но и в инструментальных магазинах станков, то емкость ЦИС определяется как:



где - емкость инструментального магазина i –го станка;

S – число станков.



Примем вариант размещения запаса инструментов на складе АТСС в кассетах, габаритные размеры которых соответствуют аналогичным размерам тары для заготовок деталей, т.е 500×500×100мм.

С учетом габаритных размеров инструментальных комплектов возьмем емкость одной кассеты равной . Тогда количество ячеек ЦИС составит:



Определим количество свободных ячеек склада заготовок:

Для хранения инструмента добавим к складу еще три яруса.

Таким образом, принимаем склад в 23 яруса.

м

Высота склада превышает предельное значение – 4,8 м.

2. 
   Расчет загрузки транспорта АСИО.
   

Вычислим загрузку робота по установке инструментов по следующим формулам:



где Т_вв - время ввода – вывода одного инструмента;

К гнезду инструментального магазина станка



Скорость перемещений промышленного робота напольного типа по данным технических данных

V=3,76 м/c=226 м/мин

Время одного перемещения

где Т_к – время передачи управляющей программы от ЭВМ к транспортному средству;

Т_под – среднее время подхода транспортного устройства к заданному гнезду;

Т_в и Т_п – соответственно время выполнения переходов «взять инструмент» и «поставить инструмент»;

Т_пов – время поворота захвата на 180°, Т_пов =0,03;

Т_чк – время считывания кода инструмента.

Принимаем:

Т_к=0,02мин

Т_под =0,22 мин

Т_в=Т_п=0,2мин

Т_чк=0,1мин



Следовательно, загрузка транспортного устройства составит:



Загрузка робота не значительна, поэтому делаем вывод о возможности совмещенной системы РТК и АСИО. При условии хранения и транспортирования инструмента в таре, для совмещенной системы АТСС и АСИО все условия созданы.

Инструмент будет храниться на том же стеллажном складе, где и детали.

Список литературы.

1. 
   Обработка металлов резанием: Справочник технолога./Под ред. А.А. Панова. – М.: Машиностроение, 1988. – 736 с.
   
2. 
   Справочник технолога – машиностроителя: В 2-х т. Т.1./Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение. 1985. – 656 с.
   
3. 
   Моисеев.Ю.И., Технологические основы ГАП: Методические указания к выполнения контрольной работы. – Курган: Изд – во КГУ, 2000. – 24 с.
   
4. 
   Мосталыгин Г.П. Орлов В.Н. Проектирование технологических процессов обработки заготовок: Учеб. пособие. – Свердловск: УПИ, 1991. – 112 с.
   
5. 
   http://grigor.volnet.ru/rtk/231.htm
   
6. 
   http://www.abamet.ru/stanki/85/99
   

Приложение