Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра технологии машиностроения,
металлорежущих станков и инструментов
Курсовая работа
по дисциплине «Автоматизация производственных процессов»
на тему «Разработка АТСС участка изготовления валов»
Студент гр. _________ ___________ /_Квашнин С.А_/
Номер группы Подпись Фамилия, и.о.
Преподаватель ______________ /_Моисеев Ю.И_/
Подпись Фамилия, и.о.
Курган 2013
|
Введение |
3 |
|
4 |
|
5 |
|
7 |
|
11 |
|
16 |
|
18 |
|
20 |
|
Список используемых источников |
21 |
Курсовая работа на тему «Разработка АТСС участка изготовления валов»
Целью курсовой работы является:
В качестве исходных данных для выполнения работы используются данные по детали: вес, габариты, объем выпуска.
Курсовой проект включает:
а) расчетно-пояснительную записку;
б) графические разработки в объеме двух листов формата А1 и спецификации;
В расчетно-пояснительной записке (РПЗ) должны содержаться необходимые обоснования, пояснения и расчеты по принимаемым решениям.
На складах не создаются новые материальные ценности. Однако, принимая участие в общем технологическом процессе производства промышленной продукции, склады способствуют выпуску новых изделий, товаров, материальных ценностей, продукции производственно-технического назначения и товаров широкого потребление. При этом, поскольку затраты на складирование и переработку грузов на складах входят в общую стоимость промышленной продукции, то эта стоимость может быть более или менее велика в зависимости от того, насколько эффективно выбраны технология и техническая оснащенность складов, через которые проходят сырье, материалы по мере превращения в готовые изделия, продукцию промышленных предприятий.
По функциональному назначению склады подразделяются на заводские и цеховые. Так, в составе складов машиностроительного завода могут быть центральный материальный склад (главный магазин), склад металлов (или склады по видам металлов), склад изделий смежных производств, склад запасных частей и оборудования, склад шихты и формовочных материалов.
Устройство и оснащение складов зависят от ряда факторов. Определяющие из них — грузооборот, длительность хранения, вид применяемой тары, объем и частота поставок и отправлений, вид используемого подвижного состава. В зависимости от этих факторов материалы и готовые изделия могут храниться на специально оборудованных открытых площадках, под навесами, в отапливаемых и не отапливаемых помещениях. Например, склады тарных и штучных грузов размещают, как правило, в закрытых специально оборудованных помещениях.
Тарные и штучные грузы хранятся на стеллажах, в штабелях, в контейнерах, на поддонах с многоярусной установкой. Могут храниться материалы на аккумулирующих устройствах средств непрерывного транспорта.
Для механизации погрузочно-разгрузочных работ и внутри складских операций применяют различные устройства и машины: краны-штабелеры, электропогрузчики, кран-балки и мостовые краны, электрокары и различного рода средства непрерывного транспорта. Для комплексности механизации используют быстродействующие автоматические стропы и захваты. В последние годы получили развитие автоматизированные склады тарно-штучных грузов, оборудованные системами машин, обеспечивающими транспортировку, установку и поиск материалов по специальным программам с использованием роботов. Автоматизированные склады являются неотъемлемой частью автоматизировано - транспортных систем ГАП. По конструкционным особенностям различают следующие типы автоматизированных складов: с клеточными стеллажами и автоматическим стеллажным краном - штабелером, автоматическим мостовым краном-штабелером, с гравитационными стеллажами и автоматическими стеллажными каретками-операторами, с автоматическими элеваторными стеллажами, автоматические подвесные склады.
Исходя из типа производства, габаритных размеров обрабатываемой заготовки, при проектировании гибкого автоматизированного участка изготовления деталей - тел вращения для выполнения функций складирования был выбран автоматизированный склад. Обслуживание данного склада производится с помощью крана штабеллера. Хранение и перемещение заготовок производится в таре.
Автоматические склады в ГПС выполняют следующие функции:
накопление сырья, материалов, заготовок и готовых изделий;
накопление порожней тары;
комплектация деталей и узлов;
хранение технологической оснастки;
временное накопление отходов производства;
оперативный учет состояния склада.
Функциональными элементами автоматических складов являются стеллажи, штабелеры, транспортно-складская тара (поддоны для заготовок и деталей, кассеты для инструментальных комплектов и т.п.), устройства для перегрузки тары со штабелера на накопитель, напольные накопители, устройства для передачи тары с накопителей на транспортную систему автоматизированного участка или в обратном направлении. Автоматическую работу склада обеспечивает система управления , построенная на основе ЭВМ.
В зависимости от конструктивных особенностей и технической оснащенности склады различают по типам стеллажей и штабелеров, вместимости, типам и параметрам складской тары, выполняемым производственным функциям, уровню и техническим средствам автоматизации. Наибольшее распространение получили стеллажные склады с автоматическими кранами-штабелерами вследствие относительной простоты конструкции, компактности и удобства встраивания в автоматизированную транспортно-складскую систему. Конструктивно чаще всего их выполняют с одним или двумя многоярусными стеллажами 1 (рис. 1.) и одним краном-штабелером 2, укладывающим грузы на приемно-выдающее устройство 3.
Рисунок
Компоновки стеллажных складов с двумя кранами-штабелерами применяют реже из-за усложнения системы управления, обеспечивающей безаварийную работу механизмов. Однако преимуществом компоновки склада с двумя кранами-штабелерами является исключение простоев станков при выходе из строя одного крана-штабелера. В этом случае система продолжает работу при некотором снижении производительности. Автоматические склады с гравитационными стеллажами экономически эффективны при небольшой номенклатуре и больших запасах грузов.
Такие склады отличаются конструктивной простотой, обеспечивают удобство наблюдения за прохождением грузов и работают в режиме «Первый на входе - первый на выходе».
Транспортно-складские системы должны обеспечивать приоритетную доставку грузов по оптимальной трассе. В этих условиях важное значение имеет рациональное размещение склада по отношению к основному технологическому оборудованию. Возможны следующие виды планировочных решений: радиальные, линейные, Т-образные, замкнутые (кольцевые), вертикальные, комбинированные (рис 2). Радиальная планировка предусматривает расположение склада в центре участка (рис. 2.а). При линейной планировке (рис. 2. 6) грузы транспортируются вдоль склада и оборудования, что целесообразно при малом количестве обслуживаемого оборудования. При Т-образной планировке (рис. 2. в) материальные потоки перемешаются перпендикулярно складу, в результате более рационально используется производственная площадь. При кольцевой планировке (рис. 2. г) склад располагается вдоль замкнутой транспортной трассы. При вертикальной планировке (рис. 2. д) склады расположены на разных уровнях. Комбинированные планировочные решения сочетают несколько видов планировок и обеспечивают максимальную гибкость и короткие транспортные потоки.
Рисунок 2 (а, б, в, г, д )
Функции резервных складов выполняют накопительные устройства на рабочих позициях. Их используют при небольших запасах хранения, для компенсации разницы между временами транспортирования и изготовления изделий, а также для обеспечения бесперебойной работы автоматизированной линии в случае отказов отдельных подсистем.
Задаваясь размерами ячейки склада, его расположением относительно оборудования (вдоль или поперек линии станков) и конструкцией (одно - и многорядный, одно - и многоярусный стеллажный и т.п.), определяют габаритные размеры склада.
В данной курсовой работе была выбрана линейная однорядная компоновка склада с вдоль расположенным технологическим оборудованием. Так же для автоматизированной загрузки был выбран промышленный робот модели обслуживающий два станка.
Для обоснования данной компоновки ниже приведены расчеты.
1. Годовой объем N = 1000 шт.
2. Габаритные размеры детали: 80х450 мм
3. Масса детали – 5.8 кг.
4. Масса заготовки – 9 кг.
5. Программа выпуска деталей – 114000 шт.
5. Деталь изготавливается в условиях среднесерийного производства.
Оборудование участка
Интегрированный центр ТФЦ-600
Станок токарный многоцелевой предназначен для комплексной токарной обработки деталей (тел вращения) с выполнением фрезерных, зубообрабатывающих, сверлильно-расточных операций.
Станок обеспечивает последовательную двухстороннюю обработку с автоматической передачей детали из патрона в патрон двух шпиндельных бабок.
|
ХАРАКТЕРИСТИКА |
|
|
Наименование параметров |
Данные |
|
Наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм: |
|
|
• диаметр (над станиной) |
660 |
|
• диаметр (над суппортом) |
450 |
|
• диаметр (револьверная головка) |
270 |
|
• длина |
1250 |
|
Бабка передняя: |
|
|
• передняя часть шпинделя пo DIN 55026 |
А6 |
|
• диаметр отверстия в шпинделе, мм |
45 |
|
• наибольшее число оборотов шпинделя, об/мин |
6300 |
|
• мощность двигателя (S1), кВт |
29 |
|
Контршпиндель: |
|
|
• передняя часть шпинделя по DIN 55026 |
А5 |
|
• наибольшее число оборотов шпинделя, об/мин |
7000 |
|
• мощность двигателя (S1), кВт |
24 |
|
Токарно-сверлильно-фрезерный модуль: |
|
|
• мощность привода фрезерного шпинделя (100% ПВ), кВт |
16,8 |
|
• наибольшее число оборотов фрезерного шпинделя, об/мин |
7000 |
|
• наибольший крутящий момент на шпинделе (100% ПВ), Нм |
100 |
|
• инструментальная система |
HSK-A63 |
|
• угол поворота по оси В, ° |
±115 |
|
• наибольший крутящий момент при повороте по оси В, Нм |
1000 |
|
• дискретность угла поворота по оси В, ° |
0,001 |
|
• дискретность индексированного угла поворота по оси В, ° |
2,5 |
|
• точность позиционирования (ось В зажата), ..." |
±4 |
|
• повторяемость позиционирования (ось В зажата), ..." |
±1,5 |
|
• точность позиционирования (ось В разжата ), ..." |
±8 |
|
• удерживающий крутящий момент при останове по оси В, Нм |
|
|
- ось В зажата |
1300 |
|
- ось В индексирована и зажата |
3500 |
|
• время поворота на 90°, с |
0,8 |
|
Система автоматической смены инструментов: |
|
|
• количество инструментов в магазине, шт. |
20 |
|
• время смены инструмента, с |
3 |
|
• количество инструментов револьверной головки, шт. |
8 |
|
Перемещение по осям: |
|
|
• перемещение линейное, мм: |
|
|
- X1 / Y / Z1(токарно-сверлильно-фрезерный модуль) |
530 / 160 /1330 |
|
- Х2 / Z2 (револьверная головка) |
160 / 1285 |
|
• скорость быстрых перемещений по осям: |
|
|
- X1, Y, Z1 (токарно-сврлильно-фрезерный модуль), м/мин |
40 |
|
- Х2/Z2 (револьверная головка), м/мин |
30/40 |
|
- С1, С2, об/мин |
400 |
|
- В, об/мин |
40 |
|
Точность позиционирования по линейным координатам, мкм |
|
|
• точность позиционирования |
4 |
|
• повторяемость позиционирования |
2 |
|
УЧПУ |
|
|
• тип |
Sinumeric 840D |
|
• виды интерполяции |
линейная, круговая, винтовая |
|
• дискретность задания перемещений по осям: |
|
|
- линейным, мм |
0,0001 |
|
- круговым, °… |
0,001 |
Определение количества станков на участке:
Fоб=3890 ч,
T=12,29 мин,
Ni=114000 шт,
Cpi=6 ст.
Помимо вышеперечисленного оборудования в состав ГАУ входит моечно-сушильный агрегат МСА – 031 с габаритами 4830×3375×2865 мм; координатно-измерительная машина с габаритами 1400×1340×2500 мм.
Межстаночное расстояние принимаем равным 1200 мм.
Определение количества наименований деталеустановок ,изготовляемых на участке в течении месяца, которое соответствует минимуму ячеек склада
Кнаим =
где F - месячный фонд времени работы станка, ч;
где Fоб = 3890 ч. - эффективный годовой фонд времени при двухсменном режиме работы;
hз=0,85-нормативный коэффициент загрузки оборудования.
F = 3710 0,85 / 12 = 276 ч.
S = 6 - число станков в ГПС;
Тср - средняя станкоёмкость изготовления одной деталеустановки, мин.
Тср =Tci/m
где Tсi-станкоёмкость изготовления детали-представителя на i-той операции;
m - число операций технологического процесса изготовления детали-представителя; m=6.
Тср =12,29/1= 12,29 мин.
N = 84 шт.- месячный объем выпуска деталей-представителей
Кнаим = =96,24 шт.
Округляем до ближайшего большего целого
Кнаим = 97 шт.
Определение оптимальной емкости склада проводим по формуле:
Eс’ = 1,1 Кнаим
Eс’ = 1,1*97=107
Определение размеров склада
По размерам заготовки выбираем размеры тары500х500. В одной таре будет располагаться 5 деталей. Выбираем размеры ячейки склада550х550х100. Высота стеллажа 4000 мм.
Располагается склад вдоль линии станков и выбран однорядным.
Для обслуживания склада выбран кран-штабелер типа СА-ТСС-0,16.
Для определения числа перемещений транспортного устройства в течение месяца воспользуемся маршрутом обработки детали-представителя.
В процессе изготовления деталь-представитель перемещается по следующему маршруту: стеллаж-станок-станок-станок-стеллаж.
Таким образом, количество перемещений транспортного устройства при изготовлении детали- представителя равно:
стеллаж-станок- 2,
станок-станок-2;
При месячном объеме выпуска деталей в ГПС 84 шт., число перемещений транспортного устройства составит:
стеллаж- станок -3800,
станок-станок-3800;
Средние длины перемещений транспортного устройства составят:
стеллаж-станок-33,3 м,
станок-станок-18,1 м;
Средняя длина вертикального перемещения равна:
стеллаж-станок-1,75 м;
Для крана-штабелера модели СА-ТСС-0,16 выбранного для обслуживания склада, скорость горизонтального перемещения равна 1,0 м/с (60 м/мин), а скорость подъема грузозахватного органа равна 0,2 м/с (12 м/мин). Тогда время подхода крана-штабелера к заданному месту составляет:
«стеллаж -станок»
.
«станок-станок»
Принимая Тк=0,02 мин Тсп=0,15 мин
Т=2(Tk+Тпод+Тсп)
Тстел-ст=2(0,02+0,69+0,15)=1,72 мин,
Тст-ст=2(0,02+0,3+0,15)=0,94 мин.
Как и при выборе станков, целесообразность применения того или иного ПР в производственных условиях определяется с учетом ряда требований:
Для РТК механической обработки наиболее предпочтительно использование ПР с позиционной системой управления, поскольку ПР с цикловым управлением имеет ограниченные манипуляционные действия, а применение контурной системы ведет к недоиспользованию технологических возможностей робота.
В качестве промышленного робота был выбран робот подвесного типа модели FANUC M-70iC/50T.
|
Модель |
M-710iC/50T |
|
|
Контролируемые оси |
6 |
|
|
Контроллеры |
R-30iB |
|
|
Грузоподъемность [kg] |
50 |
|
|
Повторяемость [mm] |
0.07 |
|
|
Вес механической части [kg] |
410 |
|
|
Радиус действия [mm] |
1900 |
|
|
Диапазон перемещения [°] |
J1 |
10000 |
|
J2 |
261 |
|
|
J3 |
491 |
|
|
J4 |
720 |
|
|
J5 |
250 |
|
|
J6 |
720 |
|
|
Максимальная скорость [°/s] |
J1 |
1600 |
|
J2 |
175 |
|
|
J3 |
175 |
|
|
J4 |
250 |
|
|
J5 |
250 |
|
|
J6 |
355 |
|
|
Момент [Nm/kgm²] |
J4 |
206/28 |
|
J5 |
206/28 |
|
|
J6 |
127/11 |
|
|
Класс защиты IP |
Корпус IP54 станд. (IP67 опция), запястье и рука J3 IP67 |
В данной курсовой работе представлены расчеты проектирования автоматизированного склада для хранения и транспортирования заготовок и готовых деталей на участке обработки валов.
В зависимости от типов и размеров изготовляемых изделий, а также условий транспортирования и складирования определен тип и размеры производственной тары. Исходя из высоты стеллажа и характеристик тары выбрано оснащение склада - кран-штабелер СА – ТСС – 0,16.
Для автоматизированной загрузки на двух станках была выбрана модель промышленного робота подвесного типа FANUC M-70iC/50T.
В результате внедрения автоматизированного склада:
– снижаются затраты на приобретение подъемно-транспортного оборудования, т.к. стоимость крана-штабеллера не очень высока по сравнению с другим подьемно-транспортным оборудованием;
– повышается эффективность использования производственных площадей;
– увеличивается производительность труда;
– обеспечиваются условия техники безопасности труда, т.к. заготовки и готовые детали хранятся на складе, а не на поддонах возле станков;
– снижение количества ошибок персонала склада в результате снижения влияния «человеческого фактора».
Список используемых источников
2. Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учеб. пособие для втузов / Ю.М. Соломенцев, К.П. Жуков, Ю.А. Павлов и др.; Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1989. – 192 с.: ил
3.Проектирование автоматизированных участков и цехов: Учебник для машиностроительных спец. вузов/В. П. Вороненко, В. А. Егоров, М. Г. Косов и др. Под ред. Ю. М. Соломенцева. – 2-е изд., испр. – : Высшая школа, 2000 – 272 с: ил.