Проектирование автоматических линий
Анализ длительности производственного цикла простого процесса. Расчет числа позиций автоматов параллельного действия. Определение числа позиций и частоты вращения ротора, основных конструктивных размеров. Проектирование технологического оборудования.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.06.2012 |
| Размер файла | 336,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тихоокеанский государственный университет»
Кафедра «Компьютерное проектирование и сертификация машин»
Курсовая работа
Проектирование автоматических линий
Выполнил студент Харченко А.А.
Проверил руководитель, к.т.н., доцент Кулик В.И.
Хабаровск — 2008
1) На основе исходных данных необходимо рассчитать длительность производственного цикла обработки партии деталей при последовательном, параллельном и параллельно-последовательном виде движения партий в производстве.
2) Построить графики производственного цикла при всех видах движения партии деталей.
3) Определить степень параллельности работ в производственном цикле при параллельном и параллельно-последовательном виде движения партии деталей.
4) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей:
А) при удвоении партии;
Б) при поштучной передаче деталей с операции на операцию (р=1);
В) при расположении операций в порядке убывания/нарастания операционных циклов;
2. Расчет и выбор числа позиций автоматов параллельного действия.
1) Определить число позиций рабочего ротора
2) Определить длительность рабочего цикла
как время 1 оборота ротора.
3) Определить частоту вращения ротора
4) Определить основные конструктивные размеры (Dрот.)
5) Изобразить схематически в плане загрузочный, рабочий и разгрузочный роторы с учетом принятых размеров.
3. Проектирование технологического оборудования.
Выбрать число позиций технологического комплекса на примере автоматизированной обработки ступенчатого вала на автоматической линии. Для этого:
1) Рассчитать максимально возможную производительность одного потока линии и определить число потоков линии. Характеристику транспортной системы линии взять по варианту задания, коэффициент использования линии зис брать в пределах 0,7…0,8.
2) Исходя из заданной производительности Qтр определить максимально допустимую длительность цикла линии и максимально допустимое время tp(макс) на лимитирующей позиции линии.
3) Путём дифференциации и концентрации операций технологического процесса обработки из условия tp(i)p(макс) определить число холостых qx и рабочих qp , а также общее число qo позиций линии. Результаты уточненных исследований свести в таблицу.
Введение
Для многих процессов, например обработка давлением (штамповка, вытяжка, пробивка, обрезка, чеканка и т. д.), сборка, контроль и др., длительность составных операций дифференцированного технологического процесса весьма мала (порядка одной секунды и менее).
Для таких операций более целесообразно создание многопозиционных автоматов параллельного действия с концентрацией одноименных операций.
В основе создания автоматов параллельного действия использованы однопозиционные машины, выполняющие отдельные операции дифференцированного технологического процесса.
Однако любая однопозиционная машина имеет ограниченную производительность; при более высоких требованиях приходится применять несколько параллельно работающих машин, выполняющих одни и те же операции. При объединении таких автоматов в одну конструкцию появляется простейший автомат параллельного действия, который представляет собой, по существу, группу однопозиционных автоматов, скомпонованных на одной станине. Это позволяет не только сократить занимаемую площадь, но и упростить конструкцию по сравнению с отдельными автоматами, и добиться одинаковой производительности на всех операциях независимо от их продолжительности. Еще большего повышения производительности позволяет достичь применение автоматических линий.
Однако, чем сложнее автомат (выше значения p и Q ), тем выше требования к надежности работы механизмов и устройств, стойкости и стабильности инструментов, уровню системы эксплуатации.
Анализ длительности производственного цикла простого процесса
Задания 1 и 2 Определить длительность технологического цикла обработки партии деталей n = 70 шт. при последовательном виде движения её в производстве. Построить график цикла обработки партии
Технологический процесс состоит из следующих операций:
Норма времени, мин
Число станков на операции
Решение. Длительность цикла технологических операций (в мин) определяется суммой операционных циклов:
Поскольку по условию задачи tест = 12 мин, tмо = 2 мин, то
Tпосл = n+ (m-1) tмо + tест = 70(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 52 + 12 = 7022 + 10 + 12 = 1540 + 22 = 1562 мин = = 26,03 часа,
где — n = 22 мин. — операционный цикл (время обработки партии деталей); n = 70 шт. — количество деталей в партии или размер партии деталей (изделий), tш.к. — полная штучно калькуляционная норма времени на операцию, мин; m — число операций в процессе; с — число рабочих мест на операции (фронт работы).
Рис. 1.1. График цикла обработки партии деталей при последовательном виде их движения
б) Определить длительность технологического цикла обработки партии деталей n = 70 шт., величина передаточной партии p = 20 шт. при параллельном виде движения её в производстве. Построить график цикла обработки партии
Технологический процесс состоит из следующих операций:
Норма времени, мин
Число станков на операции
Решение. Длительность цикла технологических операций (в мин) определяется формулой:
Поскольку по условию задачи tест = 12 мин, tмо = 2 мин, то
Tпар = (n — p) + p + (m-1) tмо + tест = (70 — 10)6 + 10 (+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 52 + 12 = 606 + 220 + 22 = 602 мин = 10,03 часа
с = 1; Tp = ; Топ = ; Z = (число передаточных партий).
Рис. 1.2. График цикла обработки партии деталей при параллельном виде их движения
в) Определить длительность технологического цикла обработки партии деталей n = 70 шт., величина передаточной партии p = 20 шт. при параллельно- последовательном виде движения её в производстве. Построить график цикла обработки партии
Технологический процесс состоит из следующих операций:
Норма времени, мин
Число станков на операции
Решение. Длительность цикла технологических операций (в мин) определяется формулой:
Поскольку по условию задачи tест = 12 мин, tмо = 2 мин, то
Tпар-посл =n — (n — p) + (m-1) tмо + tест = 70 (+ 6 + 3 + 4 + 5 +) — (70 — 10) (+ 3 + 3 + 4 +) + 52 + 12 = 7022 — 6014 + 22 = 722 мин = 12,03 часа.
Рис. 1.3. График цикла обработки партии деталей при параллельно- последовательном виде их движения
Задание 3. Определить степень параллельности работ в производственном цикле при параллельном и параллельно — последовательном виде движения партии деталей
производственный ротор автомат технологический
Степень параллельности (коэффициент параллельности) работ определяется формулой:
а) при параллельном виде движения (n = 70, ti = 22, TПАР = 602 мин.)
б) при параллельно — последовательном виде движения (n = 70, ti =22, TПАР-ПОСЛ = 722 мин.)
Вывод: , значит степень параллельности работ при параллельном виде движения больше степени параллельности работ при параллельно — последовательном виде движения.
а) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей при удвоении партии деталей (n = 140).
1. при последовательном виде движения
Tпосл = n+ (m-1) tмо + tест =140(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 52 + 12 = 14022 + 22 = 3102 мин = 51,7 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла возрастает.
2. при параллельном виде движения
Tпар = (n — p) + p + (m-1) tмо + tест = 1306 + 10(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 10 + 12 = 780 + 220 + 22 = 1022 мин = =17,03 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла возрастает.
3. при параллельно — последовательном виде движения
Tпар-посл =n — (n — p) + (m-1) tмо + tест = 140(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) — 130(+ 3 + 3 + 4 + ) + 10 + 22 = 14022 — 13014 + 22 = 1282 мин = 21,37 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла возрастает.
б) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей
1. при последовательном виде движения
Tпосл = n+ (m-1) tмо + tест = 70(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 52 + 12 = 1562 мин = 26,03 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла при последовательном виде движения не зависит от передачи деталей с операции на операцию и не изменится.
2. при параллельном виде движения
Tпар = (n — p) + p + (m-1) tмо + tест = 696 + 1(+ 3 + 3 + 4 + ) + 10 + 12 = 414 + 22 + 22 = 458 = 7,63 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла при параллельном виде движения сократится.
3. при параллельно — последовательном виде движения
Tпар-посл =n — (n — p) + (m-1) tмо + tест = 70(+ 3 + 3 + 4 + ) — 69(+ 3 + 3 + 4 + ) + 10 + 12 = 7022 — 6914 +22 = = 596 мин = 9,93 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла при параллельно — последовательном виде движения сократится.
в) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей при расположении операций в порядке убывания операционных циклов (6 + 5 + 4 + 3 + + )
1. при последовательном виде движения
Tпосл = n+ (m-1) tмо + tест = 70(6 + 5 + 4 + 3 + +) + 52 + 12 = 1562 мин = 26,03 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла при последовательном виде движения не зависит от порядка расположения операционных циклов и не изменится.
2. при параллельном виде движения
Tпар = (n — p) + p + (m-1) tмо + tест = (70 — 10)6 + 10 (6 + 5 + 4 + 3 + +) + 52 + 12 = 606 + 220 + 22 = 602 мин = 10,03 часа
Следовательно, длительность производственного цикла при параллельном виде движения не зависит от порядка расположения операционных циклов и не изменится.
3. при параллельно — последовательном виде движения
Tпар-посл =n — (n — p) + (m-1) tмо + tест = 70 (6 + 5 + 4 + 3 + +) — (70 — 10) (5+ 4 + 3 + +) + 52 + 12 = 7022 — 6016 + 22 = 602 мин = 10,03 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла при параллельно — последовательном виде движения сократится.
г) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей при расположении операций в порядке возрастания операционных циклов (+ + 3 + 4 + 5 + 6)
1. при последовательном виде движения
Tпосл = n+ (m-1) tмо + tест = 70(+ + 3 + 4 + 5 + 6) + 52 + 12 = 1562 мин = 26,03 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла при последовательном виде движения не зависит от порядка расположения операционных циклов и не изменится.
2. при параллельном виде движения
Tпар = (n — p) + p + (m-1) tмо + tест = (70 — 10)6 + 10 (+ + 3 + 4 + 5 + 6) + 52 + 12 = 606 + 220 + 22 = 602 мин = 10,03 часа
Следовательно, длительность производственного цикла при параллельном виде движения не зависит от порядка расположения операционных циклов и не изменится.
3. при параллельно — последовательном виде движения
Tпар-посл =n — (n — p) + (m-1) tмо + tест = 70 (+ + 3 + 4 + 5 + 6) — (70 — 10) (+ + 3 + 4 + 5) + 52 + 12 = 7022 — 6016 + 22 = 602 мин = 10,03 часа.
Следовательно, длительность производственного цикла при параллельно — последовательном виде движения сократится.
Расчет и выбор числа позиций автоматов параллельного действия
Исходные данные:
QТР .= 250 шт./мин. — программа выпуска изделий;
tр =1 c. = 0,016(6) мин. — рабочее время цикла;
dИЗД .= 20 мм — наибольший диаметр изделия;
зИС = 0,8 — коэффициент использования роторного автомата;
б = 180′ — зона рабочих процессов (в градусах);
в = 360′- б = 180′ — зона холостых процессов;
а) Определить длительность рабочего цикла автомата как время одного оборота рабочего ротора
Длительность находится по формуле:
где tp — время резания, с.;
— зона рабочих процессов ( = 360 — = 360 — 180 = 180)
== 0,016(6)2 = 0,03(3) мин.
б) Определить необходимое число позиций ротора.
Число позиций находится по формуле:
где QТР — программа выпуска деталей, шт./мин,
ИС — коэффициент использования роторного автомата,
== 10,42 = 11 позиций
в) Определить частоту вращения ротора.
Частота вращения ротора находится по формуле:
г) Определить диаметр позиций ротора.
Диаметр позиций ротора определяется по формуле:
где hРОТ — шаг рабочего ротора (hРОТ = 4dИЗД = 420 = 80 мм.)
д) Схематичное изображение рабочего, загрузочного и разгрузочного роторов.
Рис. 2.1. Схема рабочего ротора с указанными конструкционными размерами
Рис. 2.2. Схема роторной машины (загрузочный, рабочий и разгрузочный роторы)
— угол загрузки и зажима изделия (зона питания) = 45
— угол контроля (рабочая зона) = 180+ 30(подвод и отвод инструментов) = 210
— угол разжима и загрузки изделия (зона выдачи) = 45
IV — угол резервной зоны = 60
Проектирование технологического оборудования
Задание 1
Рис. 3.1. Исходный чертеж детали
Таблица 3.1. Рабочее время по позициям.
Черновая обточка шейки А
Черновая обточка шейки Б
Черновая обточка шейки В
Черновая обточка шейки Г
Чистовая обточка шейки «А»
Чистовая обточка шейки Б
Чистовая обточка шейки В
Чистовая обточка шейки Г
Чистовая обточка шейки А — лимитирующая операция
Рис. 3.2. Компоновочная линия со сквозным транспортированием изделий через рабочие зоны станков
tx1 — время зажима и разжима заготовки, подвода и отвода суппортов на лимитирующей (самой длительной по времени) позиции линии;
tx2 — время транспортирования детали из позиции в позицию;
tx = tx1 + tx2 — время холостых ходов цикла как функция выбранного варианта компоновки линии; здесь везде время tx в минутах.
а) Рассчитать максимально возможную производительность (Qmax) одного потока, исходя из минимально возможного времени обработки
QТР = 420 шт./мин для одного потока и 840 шт./мин для двух потоков
Требуемая производительность одного потока 420 шт./смена.
Так как Qmax QТР, то можно проектировать линии с числом позиций q qmax.
б) Определить максимально допустимую длительность цикла линии
Исходя из Qтр получаем формулу:
= = 0,914 мин (время цикла).
в) Определить максимально допустимое время резания tpmax — время обработки на лимитирующей позиции
г) Продифференцировать и сконцентрировать технологический процесс обработки по позициям
Условие: tpi 0,752 мин.
д) Определить необходимое количество позиций.
qx = загрузка + съем + 2 поворота.
Таблица 3.2. Уточненное время по позициям.
Черновая обточка шейки А
Черновая обточка шейки Б
Черновая обточка шейки В
Черновая обточка шейки Г
Чистовая обточка шейки В
Чистовая обточка шейки Г
Чистовая обточка шейки «А»
Чистовая обточка шейки Б
Так как 13-позиционных автоматов нет из-за громоздкости и ненадежности их работы, то будем проектировать линию.
е) Изобразить схему компоновки линии (в данном варианте — двухпоточная)
Рис. 3.3. Двухпоточная линия со сквозным транспортированием деталей через рабочие зоны станков.
Заключение
В первой части данной курсовой работы был проведен анализ длительности производственного цикла простого процесса, в ходе которого был сделан вывод, что минимальная длительность может быть достигнута при параллельном виде движения партии деталей, а изменение факторов процесса по-разному влияет на длительность процесса при разных видах движения:
— при увеличении партии деталей изменяется длительность при всех видах движения;
— при поштучной передаче с партии на партию не изменится только длительность при параллельно-последовательном виде движения;
— при расположении операций в порядке возрастания и убывания операционных циклов меняется длительность только при параллельно-последовательном виде движения.
Также было посчитано, что степень параллельности работ в производственном цикле при параллельном виде движения партии деталей больше, чем при параллельно — последовательном.
Во второй части данной курсовой работы был спроектирован размер рабочего ротора исходя из количества позиций и диаметра изделия. На основе рабочего ротора были спроектированы загрузочный и разгрузочный роторы и соединены в роторную машину. На базе таких машин можно создать автоматическую линию.
В третьей части курсовой работы была спроектирована автоматическая линия со сквозным транспортированием деталей через рабочие зоны станков и рассчитано количество позиций для однопоточной линии, исходя из лимитирующего времени обработки на операциях. В данном варианте линия двухпоточная и соответственно производительность такой линии вырастает вдвое по сравнению с однопоточной.
Список литературы
1. Волчкевич Л.И., Ковалев М.П., Кузнецов М.М. Комплексная автоматизация производства. — М.: Машиностроение, 1983. — 270 с.
2. Кузнецов М. М., Волчкевич Л.И., Замчалов Ю.П. Автоматизация производственных процессов. — М.: Высшая школа,1978. — 432 с.
3. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1986.
4. Оптимизация проектных решений при комплексной автоматизации массового производства. Проектирование автоматической линии: Методические указания к выполнению СРС, курсовых и контрольных работ для студентов всех видов обучения… — Хабаровск, Хабар. Политехн. ин-т, 1989. — 25 с.
5. Организация производства на предприятиях отрасли: Методические указания к решению задач курса для студентов специальности 061100, 060800 / Сост. Т.И. Тюленева. — Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2001, — 44 с.
6. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. — М.: Высшая школа, 1988.
7. Сачко Н.С. Организация и планирование машиностроительного производства. Мн., «Высшая школа», 1977., 592 с.
8. Сборник задач по организации и планированию машиностроительного производства. Учеб. Пособие для машиностроительных специальностей вузов. Изд. 3-е, перераб. И доп. М.: «Машиностроение», 1976. 285 с. С ил. /И.М. Разумов, Л.А. Глаголева, М.И. Ипатов и др.
9. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: «Машиностроение», 1973, 640 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Графики длительности технологического цикла при последовательном, параллельно-последовательном и параллельном движении деталей. Оптимальный размер партии изделий. Проектирование производственного процесса сборки ячейки, календарно-плановые нормативы.
контрольная работа [258,7 K], добавлен 16.01.2011
Содержание производственного процесса. Факторы, определяющие производственную структуру предприятия. Формы специализации основных цехов. Расчет и анализ длительности производственного цикла простого и сложного процесса. Понятие и расчет партии деталей.
реферат [1,6 M], добавлен 12.10.2009
Методы построения графиков длительности технологического цикла при последовательном, параллельно-последовательном, параллельном движении деталей. Установка оптимального размера партии изделий. Расчет необходимого числа рабочих мест и численности рабочих.
контрольная работа [146,5 K], добавлен 17.10.2010
Основные этапы проектирования цеха: определение длительности производственного цикла, расчет потребностей предприятия в оборудовании, площадях и транспортных средствах. Расчет затрат на производство, стоимости основных фондов и оборотных средств.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.11.2011
Описания многопредметных и прерывно-поточных линий. Расчет длительности производственного цикла изготовления заказа при трех видах движения предметов труда. Экономическое обоснование технологического процесса. Определение скорости движения конвейера.
практическая работа [429,4 K], добавлен 16.11.2015
Расчёт энергосиловых и кинематических параметров привода. Передаточные числа по ступеням привода и частоты вращения валов. Расчёт конической передачи с круговым зубом. Проверка по контактным напряжениям. Расчёт валов, шпонок и подбор подшипников.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 09.01.2014
Краткое описание и характеристики современных гибких производственных систем. Определение характеристик автоматизированного склада систем механообработки корпусных деталей. Расчет потребного числа позиций загрузки, разгрузки и контрольных позиций.
Проектирование автоматической линии
После рассмотрения проектной организацией технического предложения на автоматическую линию это предложение передается на утверждение предприятию-заказчику. Крупные предприятия могут иметь собственные подразделения, занимающиеся комплексной разработкой средств автоматизации.
Заказчик рассматривает техническое предложение и в случае необходимости вносит в него необходимые дополнения и изменения, а затем возвращает проектировщику.
Проектировщик, получив от заказчика утвержденное им техническое предложение на автоматическую линию, тщательно изучает все дополнения и изменения, сделанные заказчиком по техническому предложению. Затем проектировщик приступает к разработке эскизного проекта. Эскизный проект состоит из операционного чертежа детали, обрабатываемой на линии, чертежа заготовки детали, технологического процесса обработки детали на линии, технологических операционных эскизов обработки детали на всех станках линии, общих видов станков и механизмов линии, планировки линии, циклограммы работы агрегатов линии и т.д.
Во время разработки эскизного проекта на автоматическую линию составляют задания на проектирование отдельных узлов, механизмов, инструментов линии, гидропривода, силовых головок, режущего инструмента и т.д. Проектирование может производиться как в подразделениях проектировщика, так и заказываться другим предприятиям. Каждое задание на проектирование отдельных автоматических линий должно быть четко оформлено и тщательно проработано.
Задание на проектирование приводов к станкам линии должно иметь:
- 1 .Планировку автоматической линии с нанесенными на ней станциями гидропривода и гидроцилиндрами. Для каждого гидроцилиндра, применяемого на линии, необходимо указывать размеры диаметра поршня и штока, длину хода поршня, осевое усилие на штоке для того, чтобы можно было рассчитать производительность и возможность насосной установки линии.
- 2.0бщий вид линии с нанесенными на ней электродвигателями, электромагнитами, электромагнитными муфтами, конечными выключателями и т.д. Каждый элемент электропривода должен иметь необходимую техническую характеристику, тип, мощность и т.д.
В задании на разработку режущего инструмента используют операционные эскизы обработки деталей на станках линии с указанием типа режущего инструмента, его размеров, материала и марки режущей части инструмента, а также других необходимых характеристик.
В задании на изготовление шпиндельных коробок для обработки детали в различных станках линии необходимо указать: какая операция будет выполняться, точность и чистоту обработки и режимы резания для шпиндельной коробки, материал и марку обрабатываемой детали, его твердость и припуски на обработку, конструкцию и габариты силовой головки, мощность и скорость вращения приводного электродвигателя шпиндельной коробки.
После эскизного проекта производится разработка технического проекта автоматической линии, при которой окончательно прорабатываются конструкции всех специальных узлов станков гидропривода и всех устройств и приборов электрооборудования линии. Далее окончательно уточняются конструкции и материалы режущего и мерительного инструментов.
Все чертежи узлов, оборудования линии и технологической оснастки должны быть выполнены с соблюдением технических требований.
После окончания разработки технического проекта автоматической линии проектировщик переходит к разработке рабочего проекта автоматической линии. При разработке рабочего проекта производятся деталирование и контроль всех чертежей общих видов на оборудование и технологическую оснастку, транспортные устройства и окончательная доработка всей разработанной технической документации на линию.
Рабочий проект должен иметь «Руководство» к проектируемой автоматической линии, которое содержит следующие материалы: техническую характеристику и описание устройства и работы линии, планировку оборудования линии, общие виды всех станков и механизмов, входящих в линию, операционный чертеж обрабатываемой детали и чертеж заготовки с техническими условиями, технологические эскизы на все операции обработки детали на станках линии, циклограмму работы линии, инструкцию по монтажу, приемке и эксплуатации линии, различные ведомости и т.д.
При приемке линии заказчик должен строго следить за выполнением технических условий на изготовленную автоматическую линию, а также за качеством деталей и производительностью линии.
В состав технических условий на автоматическую линию включают следующие пункты: назначение линии; качество изготовления линии, которое должно соответствовать стандарту, а также соответствующим условиям на автоматические линии; выполнение требуемой точности, чистоты и технических условий при обработке деталей на линии; производительность автоматической линии; последовательность испытания и сдачи линии на прецприятии-изготовителе; комплектность поставки оборудования и последовательность монтажа, отладки; устранение недоделок и сдачу линии предприятию-заказчику; гарантирование определенного срока работы оборудования линии.
Обработанные на линии детали должны строго соответствовать операционному чертежу на обрабатываемую деталь и техническим условиям, указанным в операционном чертеже.
Производительность автоматической линии определяется номинальным временем цикла ее работы и коэффициентом технического использования линии.
После приемки автоматической линии предприятие-заказчик самостоятельно несет ответственность за обслуживание и сохранность оборудования при нормальной эксплуатации, обеспечение линии качественными заготовками и режущим инструментом, соблюдение принятого технологического процесса обработки детали на линии, получение детали на линии, полностью соответствующей чертежу и техническим условиям.
Целесообразность проектирования и изготовления автоматической линии определяют путем сравнения технико-экономических показателей, получаемых при обработке детали на автоматической линии, с технико-экономическими показателями, полученными при обработке на неавтоматизированной линии. Основным условием для проектирования линии является снижение себестоимости обработки на поточной линии, состоящей из отдельных высокопроизводительных станков. Если при обработке детали на проектируемой автоматической линии себестоимость получения детали выше, чем на поточной, то заказ на проектирование автоматической линии теряет смысл.
Основными критериями эффективности применения автоматической линии являются снижение себестоимости и срок окупаемости капитальных вложений в нее.
Этапы и методологические особенности проектирования автоматизированного технологического процесса
Принципы проектирования технологических процессов для автоматизированного производства остаются, в принципе, те же, что и для неавтоматизированного. В ряде случаев, особенно при осуществлении на предприятии частичной автоматизации, практически нельзя однозначно отнести это производство к одному или другому виду, так как в технологии применяются наряду с автоматами и полуавтоматами также и станки с ручным управлением.
Более сильно выражены методологические различия в проектировании технологических процессов для условий нового или реконструкции действующего машиностроительного производства. В первом случае в технологическом процессе должны быть сконцентрированы наиболее прогрессивные и вместе с тем уже хорошо апробированные технологические решения, современное высокопроизводительное оборудование. Именно принятый технологический процесс служит основой для создания конструкторской, строительной, энергетической и организационной частей проекта всего нового автоматизированного производства.
Более специфично технологическое проектирование при реконструкции действующего машиностроительного производства. Если осуществляется полная реконструкция с остановкой производства, то действия технологов ограничены необходимостью использования существующих производственных площадей; максимального привлечения имеющегося в наличии оборудования, оснастки, инструмента; учета специфически сложившейся организации труда на производстве и других местных условий. При проектировании автоматизированного технологического процесса для частично реконструируемого производства без его остановки (и без снижения объемов выпуска) задача технологов обычно заключается во внедрении автоматического оборудования на отдельных операциях или группе операций, которые временно исполняются на дублирующем оборудовании. В таких условиях может быть осуществлена только частичная автоматизация, не затрагивающая при этом коренным образом имеющейся, отлаженной структуры производства.
Имеются и некоторые особенности проектирования технологических процессов для автоматизированных производств различных типов — серийного или массового. Это обстоятельство связано с оптимальной эффективностью в них различных видов автоматизированного технологического оборудования — станков с ЧПУ, ГПС, полуавтоматов и автоматов, агрегатных станков и автоматических линий, автолиний из специального оборудования, роторных и роторно-конвейерных линий (рис. 1.8).
В общем случае проектирование технологического процесса осуществляется в несколько этапов (рис. 1.9). Прежде всего необходимо провести информационный конструктивно-технологический анализ изделий-аналогов и их производств. На этом этапе важно исследовать конструкции аналогов по признакам сходства конфигурации, функционального назначения, а также технологию их производства от метода получения заготовки до технико-экономических показателей. При проведении информационного анализа не последнюю роль играет количество рассмотренных аналогов.
Рис. 1.9. Структурная схема этапов разработки технологического процесса для автоматизированного производства (начало).
Рис. 1.9. Структурная схема этапов разработки технологического процесса для автоматизированного производства (окончание).
Прежде чем приступить к непосредственному проектированию технологического процесса следует провести анализ технологичности конструкции детали (изделия), дать оценку степени ее подготовленности к автоматизированному производству и подтвердить технико-экономическим анализом ожидаемых (расчетных) показателей эффективность осуществления автоматизации. Эти два этапа (2 и 3 на рис. 1.9) целесообразно проводить параллельно. Все остальные этапы осуществляются только после получения положительных результатов технико-экономического анализа.
Создание автоматизированного технологического процесса, впрочем как и неавтоматизированного, начинается с проектирования заготовки: выбора способа ее получения, черновых баз, расчета или назначения припусков, подготовки чертежа с необходимыми техническими требованиями. Единственная особенность этого этапа для автоматизированного производства заключается в выборе баз заготовки с учетом требований точности ее ориентации в пространстве при манипулировании с помощью автоматических устройств (транспортирование, установка-съем, переориентация и т.п.). Впрочем этот аспект необходимо постоянно учитывать на всех дальнейших стадиях разработки при рассмотрении вопросов базирования. Таким образом заготовка (деталь) на всех автоматических операциях механической обработки или сборки должна содержать две группы взаимосвязанных базовых поверхностей для технологического базирования и автоматического манипулирования, имеющих общие базы — оси, плоскости и точки ориентации.
Собственно проектирование автоматизированного технологического процесса механической обработки начинается с выделения в обрабатываемой детали геометрически простых поверхностей, которые могут быть формообразованы с помощью элементарных приемов обработки резанием одним инструментом, например, точением, сверлением, фрезерованием, зенкерованием, шлифованием и т.д. Таким образом, в результате проведенного дифференцирования технологического процесса, формируется определенная совокупность выполняемых над деталью элементарных операций. Например, достаточно простая деталь на рис. 1.10 содержит 15 элементарных поверхностей, которые могут быть обработаны за соответствующее количество элементарных операций точения (поверхности 1. 11), резьбонарезания (12), сверления (13), зенкования (14) и фрезерования (15). То есть в простейшем случае наблюдается равенство количеств элементарных поверхностей и элементарных операций их обработки. Однако в большинстве реальных деталей для достижения требуемых по чертежу показателей качества — точности и шероховатости, одна элементарная поверхность требует последовательного выполнения (иногда разделенного промежутком времени) нескольких элементарных операций. Практически количество элементарных операций в большинстве случаев превышает количество обрабатываемых поверхностей. Аналогичная картина наблюдается в случае, если по чертежу детали требуется изменение ее физико-механических свойств, например, с применением термической обработки. Тогда весь дифференцированный технологический процесс разделяется на две части — черновую до термообработки и чистовую после. Если та же деталь на рис. 1.10 будет иметь требования к шероховатости поверхностей 1 и 3 соответственно не хуже Ra 0,32 и Rа 0,16, то появятся еще две элементарных операции: круглошлифовальная (поверхность 3) и торцешлифовальная или плоскошлифовальная (пов. 1).
При дифференцировании технологического процесса следует принимать для выполнения элементарных операций наиболее прогрессивные способы обработки, инструменты и режимы, обеспечивающие максимальную отдачу по производительности, характеристикам точности и шероховатости обработанных поверхностей. Это является одним из необходимых условий для автоматизированного технологического процесса. Так, например, при точении заготовок из конструкционных сталей с относительно большими (2. 6 мм) припусками прогрессивно применение токарных резцов с механическим креплением сменных многогранных пластин из твердых сплавов с износостойкими одно- и многослойными покрытиями, допускающими скорость резания до 200. 300 м/мин. При использовании в автоматизированном производстве точных заготовок с припусками до 1 мм из чугунов и сталей можно достигнуть скоростей резания 500. 800 м/мин за счет сменных многогранных пластин из режущей керамики и композитов.
Рис. 1.10. Эскиз детали «Штуцер»к примеру дифференцирования технологического процесса на элементарные операции.
Таким образом каждая элементарная операция дифференцированного технологического процесса приобретает количественные характеристики — режимы резания и время выполнения t0i.
Следующий важный этап проектирования — это концентрация элементарных операций дифференцированного технологического процесса на автоматических и полуавтоматических рабочих машинах (станках), то есть создание реальных операций автоматизированного технологического процесса. На этом этапе, как правило, возникает необходимость синхронизации элементарных операций с целью обеспечения ритмичности работы автоматического технологического оборудования, особенно если речь идет об автоматической линии. Такую синхронизацию осуществляют двумя методами.
1) Если колебания времен t0i на каждой элементарной i-той операции невелики, то их можно выравнивать за счет корректировки режимов обработки в пределах нормативных границ.
2) Если в дифференцированном техпроцессе имеют место одна или несколько так называемых лимитирующих элементарных операций, продолжительность выполнения которых в несколько раз превосходит среднее значение, то прибегают к одному из двух приемов:
2.1) разделяют лимитирующую элементарную обрабатываемую поверхность на несколько участков с меньшей длиной рабочего хода инструментов, то есть увеличивают степень дифференцирования технологического процесса. При этом для обработки необходим уже не один инструмент, а несколько однотипных инструментов;
2.2) анализируют возможность замены метода обработки, типа инструмента или инструментального материала на лимитирующей элементарной операции (например, замена при сверлении отверстия 13 сверла из быстрорежущей стали на твердосплавное или метода многопроходного точения резьбы 12 на однопроходный).
Синхронизация элементарных операций автоматизированного технологического процесса может осуществляться на этапе концентрации их на станках-автоматах неоднократно с целью выравнивания циклов работы автоматического технологического оборудования.
Концентрация элементарных операций может быть последовательной, параллельной или смешанной (последовательно — параллельной) в зависимости от последовательности выполнения их на автоматическом технологическом оборудовании во времени.
Предельной является параллельная концентрация элементарных операций на одном технологическом автомате, в котором реализованы все рабочие и вспомогательные движения, необходимые для одновременного формообразования всех поверхностей детали. Но совместить все элементарные операции во времени практически невозможно даже для очень простой детали. Действительно, в рассматриваемом примере на рис. 1.10 нельзя одновременно точить ступень 9 и нарезать резьбу 12, точить цилиндр 5 и фрезеровать лыску 15, сверлить отверстие 13 и зенковать фаску 14. Поэтому, при выполнении обработки на однопозиционном автомате совмещение элементарных операций во времени будет частичным, то есть возможна только последовательная или последовательно-параллельная концентрация.
Другим граничным случаем является осуществление каждой элементарной операции на автономном технологическом оборудовании. В этом случае количество такого оборудования будет достаточно велико и равно числу элементарных операций, выполняемых параллельно. Однако этот граничный вариант концентрации операций (фактически концентрация равна нулю) неприемлем для автоматизированного производства, так как очень большое количество рабочих, вспомогательных механизмов и устройств автоматизации снижает надежность технологического процесса и точность обработки из-за многократного перебазирования детали. Серьезные проблемы возникают и с системой управления столь дифференцированного технологического процесса.
Таким образом, существует оптимальная концентрация элементарных операций на нескольких станках-автоматах. При этом каждый автомат выполняет вполне законченную операцию (уже не элементарную!) автоматизированного технологического процесса с меньшим временем, чем однопозиционный автомат, но с большим, чем при нулевой концентрации. Конструктивно такой автоматизированный технологический процесс может быть реализован и на одном многопозиционном автомате.
Достаточно наглядно демонстрируют влияние степени концентрации операций на производительность циклограммы работы однопозиционного и многопозиционного токарных автоматов при обработке детали «Штуцер», эскиз которой приведен на рис. 1.10.
На однопозиционном автомате (рис. 1.11а) предварительно формируется торец 11 подрезным резцом с поперечного суппорта Y3, причем цикл его работы частично совмещен с циклом другого поперечного суппорта Y2, на котором установлен фасонный резец, формообразующий группу поверхностей 2. 10 (параллельная концентрация элементарных операций за счет сложного инструмента). Обработка отверстия и фаски возможны только последовательно двумя инструментами — сверлом и зенковкой, установленными в двух позициях Х2 и Х3 револьверной головки продольного суппорта автомата. Начало работы продольного суппорта с инструментом Х2 возможно только по окончании работы поперечного суппорта Y3 и освобождения рабочего пространства для сверла. Нарезание резьбы осуществляется прогрессивным однопроходным методом (например, самораскрывающейся резьбонарезной головкой) с продольного суппорта в позиции Х1. Начало работы резьбообразующего инструмента совпадает с окончанием работы фасонного резца (поперечный суппорт Y2) и зенковки (позиция Х3 продольного суппорта). Для выполнения элементарной операции фрезерования лыски необходима остановка и торможение шпинделя автомата, следовательно работа специального фрезерного суппорта Х4 (в виде специального приспособления, расширяющего технологические возможности токарного автомата) не может быть совмещена с работой ни одного из токарных суппортов. По этой же причине только последовательно за суппортом Х4 может работать поперечный суппорт Y1, формирующий торцовую поверхность 1 при отрезке готовой детали от прутковой заготовки. Таким образом продолжительность цикла составляет
На многопозиционном автомате или автоматической линии из шести автоматов (рис. 1.11б) формообразование производится параллельно в шести рабочих позициях и по завершении самой продолжительной элементарной операции (поз. 1) заготовка перемещается последовательно по всем рабочим позициям, проходя полную обработку. Производительность такого автомата определяется временем цикла лимитирующей элементарной операции
Рис. 1.11. Циклограммы работы однопозиционного и многопозиционного автомата (автоматической линии) при обработке детали «Штуцер» (см. эскиз рис. 1.10). (Х — поперечные суппорты, Y — продольные)
Следует отметить, что дифференцирование технологического процесса и концентрация элементарных операций являются основными методологическими отличиями при создании технологических процессов для автоматизированного производства, особенно крупносерийного и массового.
Проводимая далее оптимизация последовательности выполнения операций автоматизированного технологического процесса (маршрута) в значительной степени зависит от степени концентрации операций на автоматических технологических машинах. Чем выше такая концентрация и, соответственно, меньше общее количество операций автоматизированного техпроцесса, тем проще решение задачи оптимизации и наоборот. Оптимизация осуществляется, как правило, исходя из требований качества обрабатываемых деталей — точности размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, шероховатости — на основе теории размерных связей, базирования, математической статистики и т.п. При этом вопросы оптимизации незначительно затрагивают производительность и такой важный экономический показатель как капитальное затраты на автоматизацию. Эти параметры целиком зависят от принятых в технологическом процессе методов обработки, инструментов, режимов резания, степени концентрации элементарных операций в реальные операции на конкретных станках-автоматах. Различная последовательность выполнения операций в автоматизированном технологическом процессе может косвенно повлиять на производительность и капитальные затраты за счет более или менее высокой сложности средств автоматизации вспомогательных переходов (транспортирование, ориентация, загрузка-выгрузка и т.д.), их надежности и стоимости.
Остальные этапы разработки технологического процесса автоматизированного производства практически не отличаются от аналогичных этапов при проектировании технологии неавтоматизированных производств.
Источник https://otherreferats.allbest.ru/manufacture/00195844_0.html
Источник https://studref.com/318040/tehnika/proektirovanie_avtomaticheskoy_linii
Источник https://studopedia.ru/19_282434_etapi-i-metodologicheskie-osobennosti-proektirovaniya-avtomatizirovannogo-tehnologicheskogo-protsessa.html