Модернизация технологичности процесса изготовления детали вал ведущий и разработка РТК

Допускаемые напряжения на растяжения:где Sт запас прочности, для диаметра резьбы м6 рекомендуемое значение 3…4, принимаем большее значение. придел текучести, для класса прочности 5.8 =400 МПаТаким образом условие прочности выполняется.3.1.4Расчет погрешности установки приспособленияРасчет проектируемого приспособления на точности производится по формуле: – погрешность базирования - погрешность, возникающая в процессе закрепления;Погрешность базирования:где =3.2 Разработка роботизированного технологического комплексаАнализ технологического процесса.Маршрутный технологический процесс обработки детали:015 Фрезерно-центровальная;020 - Токарная с ЧПУ;025 -Токарно-фрезерная с ЧПУ;045 - Кругло-шлифовальная;050 - Кругло-шлифовальная;055 - Шлице-шлифовальная;060 - Шлице-шлифовальная;Таблица 3.1 -Штучное время для каждой операцииОперация015020025045050055060Тш, мин1,855,42104,427,854,246,064,39Для проектирования роботизированного технологического комплекса (РТК) была выбрана операция 025.3.2.1 Выбор технологического оборудования, промышленного робота, транспортной системыВ рамках проектирования более технологичного процесса изготовления изделия, предлагается использовать дополнительное оборудование – промышленный робот. Выбор модели зависит от ряда технологических и конструктивных особенностей изделия, таких как:- для деталей типа вал, необходимо выбирать робота с одной рукой и с двумя схватами;- масса перемещаемого изделия;- числом степеней подвижности;- типа производства.Изучая ряд моделей выбирается промышленный робот ПР Универсал-60.01, который предназначен для загрузки-разгрузки основного и вспомогательного оборудования.Рисунок 3.6 - Промышленный робот.Технические характеристики:Номинальная грузоподъемность – 60 кг;Число степеней подвижности – 7;Число рук/захватов на руку - 1/2;Тип привода – Электрогидравлический;Устройствоуправления – Позиционное;Число программируемых координат – 6;Способ программирования перемещений – Обучение;Погрешность позиционирования ±3 мм;Максимальный радиус зоны обслуживания R2044мм;Масса2040 кг;Линейные перемещения, мм:r (со скоростью 0,4-0,8 м/с)1000;у (со скоростью 0,08-0,12 м/с)400;Угловые перемещения, град. :fi (со скоростью 40 град/сек)330;teta1 (со скоростью 18 град/сек)70;beta2 (со скоростью 32 град/сек)105;beta3 (со скоростью 36 град/сек)270;alpha(со скоростью 77 град/сек)360;Роботизированный технологический комплекс обеспечивает:- автоматизацию цикла обработки детали;- надежное базирование и автоматический зажим заготовки в рабочей зоне;- свободный доступ захватного устройства ПР в рабочую зону;- стыковку системы управления и электроавтоматики с ПР и вспомогательными устройствами;- механизированное или автоматизированное удаление стружки;- контроль наличия детали в рабочей зоне, правильности ее расположения и базирования в зажимных приспособлениях;- автоматизацию ограждения рабочей зоны.Для укладки готовых изделий выбираем тактовый стол СТ 350Таблица 3.7 - Характеристики тактового стола СТ 350Тип столаПластинчатыйТип приводаЭлектрическийРазмер паллет, мм350*382Число паллет12Максимальный диаметр детали, устанавливаемой на паллете, мм320Рисунок 3.7 - Тактовый стол3.2.2 Выбор структуры РТК и разработка компоновкиОсновными задачами проектирования участка являются:- оптимальное расположение оборудования и вспомогательных устройств;- - свободный и безопасный доступ обслуживающего персонала к оборудованию и органам управления РТК;- размещение пульта управления вне зоны действия ПР;3.2.3 Разработка алгоритма РТК и временные связиВ данном разрабатываемом варианте в состав РТК входит ПР, многоцелевой станокPUMA,два накопителя. Паллеты с заготовками подаются на тактовый стол 1, с которого робот снимает заготовку и переносит ее на обработку на станок. По окончанию обработки на станке робот снимает готовую деталь схватом 1, а схватом 2 вводит заготовку и начинается обработка по УП. После этого деталь, снятую со станка робот переносит на тактовый стол 2, опускает готовую деталь схватом 1, возвращается на тактовый стол 1 и схватом 2 берет заготовку, после чего цикл снова повторяется.Алгоритм работы РТК:1. Открытие ограждений станка2. Выдвижение руки (т. 0-1, х)3. Закрыть схват №1 4. Открыть патрон5. Вывод детали из патрона (т. 1-2)6. Ротация схватов7. Ввод заготовки в патрон (т. 2-3)8. Закрыть патрон9. Открыть схват №2 10. Выход руки ПР из рабочей зоны станка 1 (х, т. 3-4)11. Закрытие ограждений станка12. УП 02513. Поворот на 90о (т. 4-5)14. Выдвижение руки (х, т. 5-6)15. Опустить руку (т. 6-7)16. Открыть схват №117. Поднять руку (т. 7-8)18. Отвод руки (х,т. 8-9)19. Поворот на 180о (т.9-10)20. Выдвижение руки (х, т.10-11)21. Поворот ТС22. Опустить руку (т. 11-12)23. Закрыть схват №224. Поднять руку (т. 12-13)25. Отвод руки (х, т. 13-14)26. Ротация схватов27. Поворот на 90о (т.14-15)Таблица 3.8 - Временные связи№ П/ПДействиеКонтрольные точкиРазмер перемещения, ммСкорость перемещения, мм/сВремя,с1Открытие ограждений станка---22Выдвижение руки (т. 0-1, х)(т. 0-1, х)95045023Закрыть схват №1 →←-36 град/c1,54Открыть патрон←↑→--15Вывод детали из патрона (т. 1-2)(т. 1-2)10о32 град/c16Ротация схватов--27Ввод заготовки в патрон (т. 2-3)(т. 2-3)10о32 град/c18Закрыть патрон→↓←--19Открыть схват №2 ↔-36 град/c1,510Выход руки ПР из рабочей зоны станка 1 (х, т. 3-4)(х, т. 3-4)950450211Закрытие ограждений станка---212УП 025---1304413Поворот Вправо,(т. 4-5)90о20град/с2,514Выдвижение руки (х, т. 5-6)7004501,515Опустить руку (т. 6-7)30о-116Открыть схват №1↔-36 град/c1,517Поднять руку (т. 7-8)30о-118Отвод руки(х, т. 8-9)7004501,519Поворот Влево,(т. 9-10) 180о 20град/с2,520Выдвижение руки(х, т. 10-11)7004501,521Поворот ТС250мм/с522Опустить руку (т. 11-12)30о-123Закрыть схват №2→←-36 град/c1,524Поднять руку (т. 12-13)30о-125Отвод руки (х, т. 13-14)7004501,526Ротация схватов--227Поворот на 90о90о вправо-20 град/с2,53.2.4 Производительность РТК, коэффициент использования оборудованияЭффективность использования оборудования может быть оценена с помощью безразмерных коэффициентовЧем чаще и длительнее простои, тем ниже производительность. Влияние внецикловых простоев на производительность можно оценить, используя коэффициенты: - коэффициент использования; - коэффициент технического использования; - коэффициент загрузки.Фактическую производительность можно представить в следующем виде:,Где - цикловаяпроизводительность, - коэффициент использования, характеризующий эффективность использования оборудования, т.е. доля времени обработки в общем объеме.Между коэффициентом использования и коэффициентами , существует соотношение:,где - коэффициент технического использования; - коэффициент загрузки.Величина определяется с учетом только собственных потерь. Он характеризует прежде всего долговечность, качество надежность механизмов и инструментов, стабильность технологического процесса. Его значение показывает какую долю времени работает оборудование при условии обеспечения всем необходимым. Производительность машины с учетом только собственных потерь (техническая производительность)Коэффициент загрузки определяется с учетом собственных организационно - технически потерь (). Его значение показывает какую долю времени машина (оборудование) обеспечена всем необходимым. где, Тр - время обработки детали Тр=13044 сек.Тх – время цикла робота (загрузки, выгрузки) Тх=20 сек.Тс - Твн - баланс затрат планового фонда времени.Тртк=Тр+Тх=13044+33,5=13077,5сек.Тс =Простой по инструменту 2,5% + Простой по оборудованию 1,5%= 4%.Твн =Простой по организационным причинам 5% + Брак 2% + Переналадка 10% = 17%.T=TРТК +ТС+ТВНТ=13077,5+4%+17% 1%=13077,5/791%=165ТС=4×165=660 сек.ТВН=17×165=2805 сек.т.е. оборудование используется на 80%Так, значения =0,95 и =0,83 означают, что в общем фонде времени машина обеспечена всем необходимым для бесперебойной работы (заготовками, инструментом, электроэнергией и пр.) только на 80 % времени и в этот период она работает на 95% (остальное время простаивает по техническим причинам — из-за отказов, смены инструментов, наладок и др.).Вывод: Оборудование используется на 80%, разработка РТК позволила увеличить производительность в4 раза.4Экономическое обоснование принятого варианта технологического процессаПри оценке эффективности того или иного варианта ТП наиболее выгодным признается тот, у которого сумма текущих и приведенных капитальных затрат на единицу продукции будет минимальной.Расчеты приведенных затрат и технологической себестоимости выполняются для всех изменяющихся операций ТП.Приведенные затраты для двух сравниваемых вариантов ТП рассчитываются по формуле:З = С + Ен·(Кс + Кзд)где С – технологическая себестоимость, руб;Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (Ен= 0,1);Кс, Кзд – удельные капитальные вложения в станок и здание соответственно.Численность рабочих–станочников:Операция 015:Таблица 4.1 – Расчет численности рабочихНаименование операцииПрофессияразряд работТштРасчетная численность рабочихПринятая численность015 Фрезерно-центровальнаяФрезеровщик21,850,021020, 025 Токарно-фрезерная с ЧПУОператор станка с ЧПУ4109,841,011045, 050 Кругло-шлифовальнаяШлифовщик412,080,111055, 060 Шлице-шлифовальнаяШлифовщик510,440,101Расчет основной и дополнительной зарплаты:С3 = СчКдЗнКо.м,где Сч – часовая тарифная ставка рабочего (принимается по установленным тарифным ставкам), руб/ч;Кд – коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начисления (Кд = 1,7);3н – коэффициент, учитывающий оплату наладчика (Зн= 1,0);Ко.м – коэффициент, учитывающий оплату рабочего при многостаночном обслуживании (Ко.м= 1,0).Таблица 4.2– Часовые тарифные ставки, руб.Тарифный разряд123456Основные рабочие 120130144160180205Вспомогательные рабочие 8593102113128145Расчет часовых затрат по эксплуатации рабочего места выполняется по формуле:Сэксп= Сч.зКмгде Сч.з – часовые затраты на базовом рабочем месте (принимаются по материалам производственной практики), руб/ч;Км – коэффициент показывающий во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка.Удельные капитальные вложения в станок рассчитываются по формуле:где Цс – отпускная цена станка, р;Км – коэффициент учитывающий затраты на транспортировку и монтаж; (Км = 1,1);Сп – принятое число станков на операцию (Сп= 1,0); N – годовой объем выпуска деталей; N=1200.Удельные капитальные вложения в здание рассчитываются по формуле:где Спл – стоимость 1м2 производственной площади (принимается по материалам производственной практики),450руб/м2;Пс – площадь, занимаемая станком с учетом проходов, м2;Сп – принятое число станков на операцию (Сп= 1,0).Площадь, занимаемая станком Пс .определяется по формуле:где f – площадь станка в плане (длина к ширине), м2;Кс – коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь (Кс = 3,5 при f = 2...4м2; Кс = 3 при f = 4...6м2; Кc= 4 при f < 2м2).Таблица 4.3 – Данные оборудованияОперацияМодель станкаДлинаШиринаПлощадьСтоимость015 Фрезерно-центровальнаяМР712,641,453,83270 000 ₽020, 025 Токарно-фрезерная с ЧПУGT2600 3,7351,76,3519 044 900 ₽045, 050 Кругло-шлифовальная3М152В4,3652,1659,453 800 000 ₽055, 060 Шлице-шлифовальная3451А61,4258,5518 095 655 ₽Технологическая себестоимость:Экономический эффект от внедрения принятого варианта ТП:Э = (Збаз– Зпр)∙Nгде Збаз – приведенные затраты по базовому варианту ТП;3пр – приведенные затраты по проектируемому варианту.Результаты расчетов приведенных затрат сводятся в таблицу 4.1Таблица 4.1 – расчет показателей для базового технологического процессаОперацияТшт, минСз, рСэксп, рКс, рКзд, рС, р1      010 Пило-отрезная2,7222122184,335,0220,02015 Горизонтально-расточная5,472722728855,0013,1349,61020, 025 Токарно-винторезная25,062722723437,5010,51227,19025 Токарно-винторезная15,052722723437,5010,51136,44045,050, 055,095 Токарно-винторезная36,802722721274,173,66333,69060, 065 Шлице-фрезерная126,693063063263,333,921288,16080 Вертикально-сверлильная4,25221221268,811,2931,29100 Кругло-шлифовальная16,712722723483,3310,63151,50105, 110 Шлице-шлифовальная10,4530630616587,689,62106,59Итого: 384238423725461,703172,43Затраты для базового техпроцесса:Збаз =3172,43+0,1*(37254+61,7)=6904,02 руб.Таблица 4.2 – показателей затрат для проектируемого технологического процессаОперацияТшт, минСз, рСэксп, рКс, рКзд, рС, р015 Фрезерно-центровальная1,85221221247,505,0213,63020, 025 Токарно-фрезерная с ЧПУ109,8427227217 457,838,33995,90045, 050 Кругло-шлифовальная12,082722723 483,3312,40109,56055, 060 Шлице-шлифовальная10,4430630616 587,6811,22106,521071107137776,3436,981225,62Рассчитаем приведенные затраты для базового и принятого техпроцесса:Зпр =1225,62+0,1*(36,98+37776,34)=5006,95 руб.Экономический эффект от внедрения принятого варианта ТП:Э = (6904,02-5006,95)*1200= 2276484 руб.Список использованных источниковГОСТ 1050-2013 - Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия.ГОСТ 3.1121 -84 Общие требования к комплектности и оформления комплектов на типовые и групповые технологические процессы (операции). ГОСТ 19258-73Стержни под нарезание метрической резьбы. Диаметры.ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски»Аверченков В.И.Технология машиностроения. Сборник задач и упражнений. Издательство: ИНФРА-М Год: 2006Аверьянов И.Н. Проектирование и расчет станочных и контрольно-измерительных приспособлений в курсовых и дипломных проектах. Рыбинск. 2010.Андреев Г.Н. Проектирование технологической оснастки в машиностроительного производства. М.: Высш. шк. 1999 -415 сГорбацевич А. Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов. – 5-е издание.– М.: ООО ИД «Альянс», 2007. -256 с.Гузеев В.И. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с числовым программным управлением: Справочник. 2005.Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. Т2. М.: Машиностроение, 1986.Кувшинов П.И., Ухватов Н.Н. Проектирование машиностроительных производств: Учебное пособие для студентов заочного обучения. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2008. 88 сМоисеев Ю.И. Роботизированные технологические комплексы в машиностроении: Учеб. пособие. Курган: Изд-во КГУ, 2000.- 131сОбщемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. В 2-х ч.1: Нормативы времени. М.: Экономика. 1999.206 с.Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство.Пашкевич М. Ф. Технология машиностроения: учеб. пособие. – Минск: Новое знание, 2008. 478 с.Сильвестров Б.Н. Зубошлифовальные работы 1985Яушев А.М. Проектирование и расчет технико-экономических показателей работы участков предприятий машиностроения: Учебно-методическое пособие. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2005. 26 с.