Разработка типового техпроцесса производства детали типа корпус в уловиях современного автоматизированного производиства

Управляются без участия человеком автоматизированной системой.
Рабочая сила используется для более квалифицированной работы, а не для монотонного труда.
Быстрый возврат инвестиций.
Возможность долгосрочной аренды роботкаров (автоматических ричтраков).
2.8.6 Хранение заготовок и готовой продукции


Рисунок 2.16 – Европоддон EPAL с указанием основных размеров


Рисунок 2.17 – Тара для заготовок, готовой продукции и инструмента
Европоддон EPAL с размерами 1200x800x145 мм имеет вес 25 кг и нагрузку: 2490 кг.

Робокары Rocla перемещают европоддоны EPAL с заготовками в цех механической обработки (рисунок 2.16). На поддоны установлена специально разработанная тара, в которой хранятся как заготовки, так и готовая продукция (рисунок 2.17). Также в ней предусмотрено место для транспортировки к станку снаряжённого инструментального магазина.
Использование данной тары в первую очередь обусловлено спецификой роботов-манипуляторов, работающих по заданным координатам. Тара выполнена из полипропилена. Габаритные размеры тары: 1200х800х50 (0.5 ) . В одну тару помещается 30 заготовок/готовых деталей.
Учитывая то, что одна заготвка весит 2,3 кг, то общая нагрузка на поддон EPAL составляет 69 кг.
Перед началом механической обработки поддоны с заготовками доставляются к обрабатывающим центрам FANUC ROBODRILL. Робот-манипулятор извлекает из тары заготовки и устанавливает их в станок. После механической обработки робот вынимает детали и укладывает их на конвейерную ленту.

2.8.7. Транспортировка стружки
Комплексная проблема механизации и автоматизации транспортирования и переработки стружки включает ряд частных задач: удаление из зоны резания; перемещение от станков и автоматических линий; очистку и переработку.
Эффективное удаление образующейся стружки из зоны резания является одним из труднейших процессов при конструировании металлорежущих станков. Эту операцию можно выполнять вручную при помощи крючков и других средств или специальными транспортными устройствами: ленточными, скребковыми, скребково-штанговыми, шнековыми, вибрационными и импульсными конвейерами.
Для транспортирования сыпучей стружки используют однозаходные шнеки со сплошной поверхностью.
Производительность шнекового конвейера определяют по формуле:

где - диаметр шнека;
- шаг шнека;
частота вращения шнека;
- коэффициент наполнения поперечного сечения желоба;
- коэффициент зависящий от угла наклона конвейера.
Частота вращения шнека должна удовлетворять условию . Наибольшую ее величину устанавливают по эмпирической формуле

Расчетный коэффициент зависит от материала: для легкой неабразивной стружки , малоабразивной , а для тяжелой абразивной .


Мощность на валу шнека:

где - коэффициент запаса мощности;
- коэффициент сопротивления движению;
- высота подъема стружки.

Мощность двигателя:

где - коэффициент полезного действия механизма.
.
Выбираем электродвигатель 4А90С4У3 ГОСТ 19523-74 n=15

3. ВЫБОР САУ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА

SIMATIC PCS 7 (полное название SIEMENS SIMATIC Process Control System 7) — распределённая система управления - программно-аппаратный комплекс автоматизированной системы управления технологическими процессами, полностью производства компании SIEMENS (рисунок 3.1)


Рисунок 3.1 – SIMATIC PCS 7

Данная система является однородной и функционально полной, создающей универсальную платформу для решения задач комплексной автоматизации предприятий различных отраслей промышленного производства, с помощью которой может быть обеспечена экономичная, широкомасштабная интеграция систем управления всеми производственными процессами в единую систему управления предприятием.
В состав SIMATIC PCS 7 входят:
Engineering System (ES)
Operator System and Monitoring System (OS)
Maintenance Station
Automation Systems (AS)
Communication
Distributed peripheral
Система оператора (Operator System and Monitoring System) — окно и шлюз в процессы; отсюда можно наблюдать и управлять всеми шагами технологического процесса. Техническая система (Engineering System) дает доступ к данным где-либо попавшим в систему — избегается двойной ввод. Системы автоматизации базируются на тщательно отобранных tried-and-tested (попробуй-и-проверяй) компонентах контроллера SIMATIC.
Однородная, функционально полная система SIEMENS SIMATIC PCS7 в сочетании с системами SIMATIC, SIMOTION и другими компонентами образует однородную, функционально полную интегрированную систему управления непрерывными и периодическими процессами. Применение этого комплекса позволяет получить гибкую платформу для рентабельного развития систем автоматизации, что благоприятно отражается на конкурентоспособности предприятия и уровне цен готовой продукции.
Поддержка IT-технологий позволяет интегрировать этот комплекс в уровни управления производством (MES) и планирования ресурсов предприятия (ERP), обеспечить горизонтальную и вертикальную интеграцию, формировать основу для дальнейшего совершенствования всей системы управления предприятием.
Высокая производительность SIMATIC PCS7, отличные системные качества, однородные способы управления данными, проектирования и организации связи гарантирует безусловное выполнение всех типовых требований к системам управления непрерывными процессами:
Простое и безопасное управление процессами.
Комфортное оперативное управление и визуализация.
Эффективные и однородные способы проектирования, резко снижающие время разработки новых систем.
Интерактивное обслуживание системы.
Системная открытость на всех уровнях.
Высокая гибкость и масштабируемость.
Поддержка резервирования на всех уровнях.
Поддержка систем противоаварийной защиты.
Мощная поддержка распределенных конфигураций на основе сетей полевого уровня.
Поддержка функций гибкого пакетного управления.
Широкое использование IT-технологий, поддержка обмена данными с MES и ERP уровнями управления.
Гибкость и масштабируемость SIEMENS SIMATIC PCS 7
Для управления непрерывными и периодическими процессами SIMATIC PCS7 использует стандартные программные и аппаратные средства семейства SIMATIC. Эта особенность существенно повышает рентабельность и гибкость решений, базирующихся на применении SIMATIC PCS 7.
SIMATIC PCS 7 легко адаптируется к требованиям решаемой задачи. На ее основе могут создаваться как простейшие одноместные системы, обеспечивающие обслуживание приблизительно 160 производственных элементов, так и мощные системы с архитектурой клиент/сервер, способные производить обслуживание приблизительно 60000 производственных элементов. Под производственным объектом понимается один контролируемый или управляемый объект: двигатель, задвижка, SFC последовательность и т.д. С минимальными затратами от одной или нескольких одноместных систем может быть выполнен переход к единой клиент/серверной системе.
В SIMATIC PCS 7 используются модульные программно-аппаратные компоненты из системного спектра Totally Integrated Automation. Эти компоненты полностью совместимы между собой и поддерживают множество стандартных открытых интерфейсов: IEC, XML, PROFIBUS, Ethernet, TCP/IP, OPC, @Glance, ISA S88 и S95 и другие. Поддержка этих стандартов гарантирует простое и эффективное развитие существующих систем не только в настоящее время, но и в будущем. Кроме того, поддержка этих стандартов обеспечивает долговременную защиту инвестиций клиента, несмотря на стремительное снижение жизненных циклов различных продуктов.
Открытость SIMATIC PCS 7 распространяется на все уровни управления, включая системы автоматизации и периферийное оборудование, инженерные станции и станции операторов, системы промышленной связи и SIMATIC IT Framework, обеспечивающий эффективный обмен данными с приложениями MES и ERP уровня.
Открытостью отличается не только системная архитектура SIMATIC PCS 7, но и интерфейс программирования и обмена данными с программами пользователя, импорта и экспорта графики, текстов и данных. Например, поддерживаются функции импорта/экспорта данных из/в CAD/CAE системы. Благодаря своей открытости SIMATIC PCS 7 может работать в сочетании с программными компонентами других производителей, легко интегрироваться в существующие инфраструктуры.

4. РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНОСБОРОЧНОГО ЦЕХА
4.1. Расчет количества станков по укрупненным показателям
Расчет общего количества производственных металлорежущих станков, Собщ, шт, занятых непосредственно на изготовлении заданных изделий, производится по формуле:
,
где Fд – действительный годовой фонд времени работы оборудования;
- коэффициент загрузки оборудования;
= 0,8 – для массового типа производства.
Количество станков
шт.
Округлив, получаем Сф.= 5 шт.
Потребное количество заточных станков общего назначения составляет в среднем 4-6% от количества станков, обслуживаемых заточкой. Принимаем = 1 шт. Общее количество станков ремонтной базы принимаем = 1 шт.
Количество станков для мастерской по ремонту приспособлений и инструмента определяем из расчета 4% от обслуживаемых металлорежущих станков: = 1 шт.
Суммарное количество станков ремонтной базы и мастерской по ремонту приспособлений и инструмента
; шт.
Т.к. подсчитанное суммарное количество станков меньше минимального количества станков (12 станков), предусматриваем выполнение некоторых работ на станках основного механического цеха.
Результаты вышеприведенных расчетов позволяют составить ведомость станков, которыми должен располагать участок. Ведомость станков представляем в таблице 4.1.
Таблица  4.1 - Ведомость металлорежущих станков участка
Наименование станков Средняя мощность станков, кВт Количество станков, шт ТОЦ 6,5 5 Станки заточного отделения 3,5 1 Станки цеховой ремонтной базы 10,2 1

4.2.Определение площади цеха по укрупненным показателям
Для определения размеров производственной площади, занятой механическими участками обработки других деталей применяется укрупненное проектирование по удельной площади на 1 станок. Для средних станков удельная площадь на 1 станок 22 м2 [12]. Тогда размер производственной площади механических участков
.
Площадь, необходимая для выполнения сборочных работ по отдельным стадиям сборки, испытания и окраски определяется приближенно по удельной площади, которая выбирается из расчета 18-20 м2 на одно рабочее место. Принимаем площадь участка сборки равной 20 м2.
Площадь заточного отделения определяется по удельной площади на 1 станок, равной 10-12 м2. В эту площадь входит производственная площадь, площадь для хранения чертежей, абразивных кругов и заточных приспособлений. Принимаем площадь заточного отделения 12 м2.
Площадь контрольного отделения составляет 3-5% от площади станочного отделения. Принимаем площадь контрольного отделения 4 м2.
Площадь ремонтной базы цеха определяется из расчета 27-30 м2 на один основной станок базы. Принимаем общую площадь ремонтной базы 80 м2. Из общей площади ремонтной базы цеха станочный участок занимает примерно 40%, слесарный - 25%, остальная площадь - вспомогательные, складские и служебные помещения. Исходя из вышеизложенного, принимаем площадь станочного участка ремонтной базы 30 м2, площадь слесарного участка 20 м2.
Площадь помещения для мастерской энергетика цеха составляет примерно 20% от площади ремонтной базы. Принимаем площадь помещения для мастерской энергетика 20 м2.
Общая площадь мастерской для ремонта приспособлений и инструмента определяется из расчета 17-22 м2 на 1 станок мастерской, включая площадь кладовой для приспособлений и запасных частей к ним. Принимаем площадь мастерской для ремонта приспособлений 20 м2.
Отделение по переработке стружки располагается у стены и имеет отдельный выход из него. Площадь этого отделения определяем из расчета 0,5 м2 на один обслуживаемый станок. Принимаем площадь отделения по переработке стружки 1,5 м2.
Количество СОЖ, подводимой в зону резания, принимают в зависимости от вида обработки по нормам суточного расхода. В качестве охлаждающей жидкости принимаем сульфофрезол, для остальных станков - эмульсию. Нормы суточного расхода принимаем, пользуясь рекомендациями [24]:
- сульфофрезол 4,1кг;
- эмульсия 0,3кг.
Годовой расход СОЖ определяем из выражения:
; т/год
где - годовой расход СОЖ на один станок в сутки, кг;
- количество станков (принятое);
253 - число рабочих дней в году.
т/год.

Годовой расход масел для технологического оборудования определяем из выражения:
, т/год;
где - суточный расход масла на один станок.
Для среднего оборудования норма расхода масла в сутки составляет =0,44кг. Тогда годовой расход масел составит:
т/год

Для размещения отделения для приготовления и раздачи охлаждающей жидкости, хранения масел и других целей предусматриваем помещение площадью 15 м2.
Заготовки обрабатываемых деталей размещаются в складах цехов против соответствующих отделений. Потребляющих их. Площадь этих участков рассчитываем по формуле:
, м2;
где - черновой вес материалов и заготовок, подлежащих обработке на участке в течение года;
- количество дней, на которые принимается запас материалов;
- количество рабочих дней в году;
- грузонапряженность пола цеха, т/ м2, принимаем =0,3 т/ м2;
- коэффициент использования площади склада, =0,4-0,5; принимаем =0,45.
Принимаем площадь склада заготовок равной Fо = 40 м2.
Площадь инструментально-раздаточной кладовой определяем по элементам:
а) для хранения инструментов в ИРК предусматриваем площадь 0,5 м2 на один обслуживаемый станок..
б) для хранения приспособлений предусматриваем 0,16 м2
в) для хранения абразива принимаем 0,5 м2
г) для хранения слесарно-сборочного инструмента принимаем площадь исходя из 0,15 м2;
д) площадь измерительных пунктов для контроля и ремонта калибров принимаем равной 30 м2.
Длина многоэтажного здания равна общей ширине всех участков, примыкающих к нему.
Результаты расчета площадей оформляем в виде сводной ведомости (таблица 4.2).
Таблица 4.2 - Сводная ведомость площадей цеха
Наименование категории площади Размер площади, Производственная площадь Участок №1 110 Итого: 110 Площадь вспомогательных отделений Ремонтная база цеха
Мастерская энергетика цеха
Мастерская для ремонта приспособлений и инструмента
Отделение для приготовления СОЖ
Отделение по переработке стружки
Инструментально-раздаточная кладовая
Склад заготовок 80
20

20
15
2

20
40 Итого: 197 ВЫВОДЫ
В данной работе был спроектирован гибкий автоматизированный участок для производства деталей типа корпуса пневмораспределителя» разработан техпроцесс изготовления конкретной детали с использованием современного основного и вспомогательного производственного оборудования (операционный центр, роботы-манипуляторы, автоматизированная транспортная система и пр.), составлен проект производственного участка, который соответствует требованиям, предъявляемым к современному машиностроению.
Проведен анализ технологичности обрабатываемой детали, описаны механические свойства и химический состав материала, из которого она изготовлена, определен тип производства, при котором будет выполняться изготовление корпуса.
Сделан анализ существующих методов получения заготовки, определенно, что наиболее целесообразна по стоимостному показателю отливка в песчано-глинистых формы. Выбран оптимальный для данных производственных условий технологический процесс изготовления детали. Рассчитаны допуски и режимы резания на наиболее ответственных поверхности, на остальные поверхности параметры определены табличным методом. Проведены расчеты режимов резания, норм времени. Спроектирован механический цех для обработки.
В данной работе был спроектирован гибкий автоматизированный участок для производства деталей типа корпуса пневмораспределителя» разработан техпроцесс изготовления конкретной детали с использованием современного основного и вспомогательного производственного оборудования (операционный центр, роботы-манипуляторы, автоматизированная транспортная система и пр.), составлен проект производственного участка, который соответствует требованиям, предъявляемым к современному машиностроению.
Перед любым предприятием стоят следующие основные задачи: минимизировать расходы, повысить качество выпускаемого продукта и извлечь максимальную прибыль. Создание гибкого автоматизированного производства может гарантировать предприятию существование в условиях современного рынка. Поэтому результаты данной работы (с профессиональными доработками) могут иметь практическое применение – участок может быть интегрирован в структуру существующего предприятия.

Литература
Анурьев В.И. Справочник конструктора–машиностроителя: В 3–х т. Т.1. – М.: Машиностроение, 1980. – 728с.
Дипломное проектирование по технологии машиностроения / Под ред. Бабука В.В. – Минск: Вышэйша школа, 1979. – 464 с.
Руденко П.А. Проектирование технологических процессов в машиностроении. – К.: Вища школа, 1985. – 255 с.
Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Минск: Вышэйша школа, 1983 г. – 256 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.1/Под ред. А.Г.Косиловой и В.К. Мещерякова. – М:Машиностроение, 1985. – 665 с.
Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. – М.: машиностроение, 1976. – 283 с.
Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении: Учеб. пособ. для машиностроит. спец. вузов/ Я.М. Радкевич, В.А. Тимирязев, А.Г. Схиртладзе, М.С. Островский; под ред. В.А. Тимирязева.— М.: Высш. шк., 2004.— 272 с: ил.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.2/Под ред. А.Г.Косиловой и В.К. Мещерякова. – М:Машиностроение, 1986. – 496 с.
Режимы резания металлов: Справочник./Под ред. Ю.В.Барановского – М.: Машиностроение, 1972. – 407с.
Общемашиностроительные режимы резания для технического нормирования на металлорежущих станках. Часть 1.Токарные, карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбежные и фрезерные станки. – М.:Маштностроение, 1974. – 406 с.
Обработка металлов резанием. Справочник технолога /Под ред. А.А. Панова. – М: Машиностроение, 1988. – 736 с.
Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя.– М.: Издательство стандартов, 1992–464 с.
Справочник конструктора–инструментальщика./ И.А.Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.Н.Шевченко и др.; Под общ.ред. И.А.Ординарцева.- Л.: Машиностроение, 1987.-846 с.
Справочник по производственному контролю в машиностроении./под общ.ред.А.К.Кутая. – Л.:Машиностроение, 1974. – 976 с
Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов – М., «Машиностроение»,1983 – 277 с.






Приложение








































Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

28

ТМ.ПД.05.22.02 ПЗ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

29

ТМ.ПД.05.22.02 ПЗ



Изм. Лист № докум. Подп. Дата Разраб. Лит. Лист Листов Пров. 4 66 Н. контр. Утв.

Лист 7 Изм. Лист № докум. Подп. Дата