В.В. Трухин Гибкие автоматизированные производства

Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра гибких автоматизированных производственных систем

ГИБКИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВА

Методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 210200 "Автоматизация

технологических процессов и производств (в машиностроении)"

Составитель В.В.Трухин

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 4 от 11.01.2000

Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 210200 Протокол № 242 от 23.12.99

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

1

1. ЦЕЛЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовое проектирование закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических занятий по специальным дисциплинам.

Кроме этого, цель курсового проектирования – научить студента пользоваться справочной литературой, стандартами, нормалями и т.п.

При выполнении проекта уделяется внимание самостоятельному творчеству студента при решении проектных задач при разработке проектов РТК и ГАП механической обработки и сборки изделий.

При этом студент должен придерживаться такой последовательно-

сти:

1. Получив задание на выполнение курсового проекта, изучить необходимые материалы практики. Произвести анализ объекта производства.

2.Дать описание конструкции и назначения детали на основании данных чертежа детали, а также сборочных чертежей.

3.Рассмотреть вариант технологического маршрута механической обработки (сборки).

4.Определить тип производства и для серийного рассчитать количество деталей в партии на основании исходных данных задания на проектирование.

5.Выполнить расчет производственной программы (точной, приведенной).

6.Определить потребное количество оборудования по операциям процесса и вычислить коэффициенты загрузки оборудования и производственных рабочих (операторов-наладчиков).

7.Произвести выбор вариантов компоновки ГПС.

8.Выполнить расчет АТСС (стеллажей, транспортного оборудования, позиции загрузки, выгрузки и контроля).

9.Произвести расчет общей и производственной площадей.

10. Выбрать подсистему стружкоудаления.

11. Рассчитать расход электроэнергии и сжатого воздуха.

12. Определить технико-экономические показатели проекта.

2

2. ТЕМАТИКА И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Темой курсового проекта является проектирование гибкого автоматизированного производства механической обработки деталей или сборки изделий.

Тема курсового проекта определяется руководителем проекта и закрепляется в задании.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки (РПЗ), графической части и комплекта технологических документов на разработанный технологический процесс (при необходимости).

Содержание РПЗ включает в себя все необходимые конструкторские, технологические и технико-экономические расчеты, дающие обоснования принятым в проекте решениям. РПЗ оформляется в соответствии с требованиями к текстовым документам по ГОСТ 2.105-79. Текстовая часть записки оформляется чернилами (допускается машинописный текст) на бланках формата А4 с рамками и основной надписью по ГОСТ 2.106-68 (форма 5 и 5а).

Средний объем РПЗ – 40-50 страниц.

Графическая часть проекта включает: планировку оборудования ГПС – 1-2 листа: планировку РТЯ – 1 лист. Графическая часть выполняется в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД на листах формата А1 по ГОСТ 2.301-68.

3. СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

3.1. Анализ исходных данных для проектирования производственного подразделения

3.1.1. Номенклатура деталей и сборочных единиц производственного подразделения

Основой проектирования гибкого автоматизированного производства механической обработки деталей и сборки изделия является подетальная производственная программа.

В зависимости от типа производства и этапа проектирования производственная программа может быть точной или приведенной. Методика расчета приведенной производственной программы изложена в методических указаниях [7].

3

Проектирование по приведенной программе применяют для проектирования производственных подразделений средне- и мелкосерийного производства. При значительной номенклатуре объем технологических и проектных разработок резко возрастает, и для его сокращения заданную многономенклатурную программу заменяют приведенной, выраженной ограниченным числом изделий-представителей эквивалентной по трудоемкости заданной многономенклатурной программы.

С этой целью все детали или сборочные единицы разбивают на группы по конструктивным и технологическим признакам. В каждой группе выбирают деталь или сборочную единицу-представитель, по которой далее ведут расчеты.

Перед разработкой технологического процесса обработки детали изделия-представителя студент должен ознакомиться с конструкцией детали, ее назначением и условиями работы в узле или механизме.

Для технически грамотного и обоснованного изложения этого раздела необходимо изучить чертежи общих видов узлов и механизмов, дать описание назначения самой детали, основных ее поверхностей и влияния их взаимного расположения, точности и частоты обработки на качество работы механизма, для которого изготавливается деталь.

Из описания назначения и конструкции детали должно быть ясно, какие поверхности и размеры имеют основное, решающее значение для служебного назначения детали и какие – второстепенное.

Кроме того, необходимо высказать свои соображения относительно правильности выбора материала для данных условий работы детали в узле и целесообразности его замены другими марками и какими именно.

3.1.2. Определение типа производства

Определение типа производства и расчет размера партии выполняются по методике, приведенной в работе [4].

3.1.3. Режим работы, действительный годовой фонд времени работы оборудования и рабочих

Режим работы гибких автоматизированных производств механической обработки деталей и сборки изделий, как правило, составляет 2-3 смены.

4

Данные о действительном годовом времени работы производственных рабочих и металлорежущих станков приведены в табл. 1, 2.

Таблица 1

Действительный годовой фонд времени рабочих

Номинальный	Продолжитель-	Потери от но-	Действительный
годовой фонд	ность отпуска,	минального	годовой фонд
времени, ч	дней	фонда, %	времени, ч
2070	15	10	1860
2070	18	11	1840
2070	24	13	1800

			Таблица 2
Действительный годовой фонд времени работы оборудования
Наименование	В одну смену	В две смены	В три смены
оборудования	Действитель-	Действитель-	Действитель-
	ный годовой	ный годовой	ный годовой
	фонд, ч	фонд, ч	фонд, ч
Металлорежущие
станки:
до 10	2040	4060	6060
до 100	2000	3985	5945
Станки с ЧПУ:
до 10	-	3945	5855
до 100	-	3868	5740
ГПМ, РТК:
до 10	-	-	1970
до 100	-	-	1620
Обрабатывающие
центры:
до 10	-	3890	5775
до 100	-	3810	5650

5

Действительный годовой фонд времени – номинальный фонд времени за вычетом неизбежных потерь, к которым относятся:

а) потери в связи профотпусками, дополнительными отпусками за непрерывную работу свыше 2 лет, болезнями, отпусками по беременности, и т.д.;

б) потери вследствие простоев оборудования при плановом ремон-

те.

3.1.4. Маршрутный и технологический процесс

Выбор технологического процесса производится на основании заимствования существующего типового или группового ТП. Выбранный ТП рассматривается в качестве аналога или прототипа и является информационной основой для разработки нового. За аналог может быть принят ТП, изученный во время практики, или курсовой проект по технологии автоматизированного производства.

3.2. Расчет трудоемкости, технологического оборудования и количества производственных рабочих

Расчет трудоемкости, основного технологического оборудования и количества производственных рабочих производится в соответствии с рекомендациями, приведенными в методических указаниях [8].

В условиях крупносерийного и массового производства для обслуживания станков в составе производственных рабочих предусматривают наладчиков, число которых определяют по нормам обслуживания, установленным для каждого типа оборудования [3]. Один наладчик обслуживает разное число станков:

•токарных – 11-18;

•агрегатно-сверлильных – 5-12;

•универсально-шлифовальных – 8-18;

•токарных с ЧПУ – 4-10;

•сверлильных и фрезерных с ЧПУ – 8-16;

•многоцелевых станков и роботизированных технологических комплексов – 3-6;

•сборочных автоматов и полуавтоматов – 5-8;

•сборочных ГПМ – 4-6.

6

При определении числа наладчиков следует иметь в виду целесообразность обслуживания наладчиком нескольких групп оборудования. В условиях мелко- и среднесерийного типа производства при организации автоматизированного производства к числу производственных рабочих относят операторов-наладчиков ГПМ.

Число операторов-наладчиков ГПС рассчитывают по нормам обслуживания в зависимости от числа ГПМ в их составе. Один операторналадчик обслуживает следующее число ГПМ:

•токарных – 3-4;

•карусельных – 2;

•сверлильно-фрезерно-расточных – 2-3;

•шлифовальных – 2-3;

•зубообрабатывающих – 3-4;

•электро-физико-химических – 3-4;

•сборочных – 2-3.

Меньшие значения даны при пяти ГПМ в составе ГПС, большие – при ГПМ более пяти.

3.3. Выбор формы организации производственного процесса и расчет его параметров

В зависимости от размера производственной программы, характера продукции, а также технических и экономических условий решают следующие задачи:

-окончательный выбор номенклатуры деталей или сборочных единиц, закрепляемых за производственным подразделением, то есть уточнение его специализации: технологическая, предметная, подетальная или смешанная [3, 11, 12];

-уточнение режима работы производственного подразделения и определение фондов времени работы оборудования и рабочих [3, 11];

-выбор формы организации производственного процесса (групповая или поточная) и расчет его параметров (характеристик) [3, 12, 13];

-выбор варианта расположения оборудования в производственном подразделении и схемы его обслуживания промышленными роботами [3, 11];

-расчет длительности производственного цикла изготовления партии запуска или одного изделия [4, 12, 13].

7

3.4. Компоновка ГПС

Под компоновкой ГПС понимают взаимное расположение основного (технологического) и вспомогательного оборудования, транспорт- но-накопительной и других систем и служб производства. Компоновка должна обеспечивать: соответствие (для данного вида ГПС) оборудования и организации производственного процесса; удобство обслуживания технологического и вспомогательного оборудования; минимальные маршруты транспортирования заготовок, режущего инструмента и оснастки; рациональное использование производственных площадей; возможность изменения компоновки в связи с новыми условиями производства, и т.д.

Компоновка ГПС во многом зависит от компоновки и построения автоматизированной транспортно-складской системы (АТСС). Межоперационное хранение обрабатываемых деталей может осуществляться как на складе - накопителе, так и непосредственно на рабочих местах

вспециальных накопителях.

Взависимости от программы выпуска и назначения ГАП применяются различные компоновки АТСС. При выборе компоновочной схемы ГПС в первую очередь необходимо увязать расположение ГПМ

иАТСС. Наибольшее применение в стране и за рубежом получили следующие компоновки:

•с роликовым конвейером;

•с применением рельсовой тележки;

•с индуктивной тележкой, робокарой;

•с подвесным роботом;

•с транспортным устройством в составе склада.

В этой связи широко применяется модульный принцип компоновки ГПС. При этом участок комплектуется из отдельных унифицированных производственных единиц модулей, в которые входят один или несколько однотипных станков и относящиеся к ним транспортнозагрузочные и накопительные устройства.

Модульная компоновка обеспечивает производственную гибкость участка за счет возможной замены отдельных модулей, увеличения или уменьшения их количества.

8

3.5. Организация обслуживания производственного процесса

3.5.1. Расчет автоматизированной транспортно–складской системы

Автоматизированная транспортно–складская система (АТСС) представляет собой одну из подсистем гибкого автоматизированного производства.

Целью АТСС является прием, накопление, транспортирование, выдача всех заготовок, полуфабрикатов, инструмента, технологической оснастки, готовых изделий в ГПС для обеспечения ее наиболее эффективного функционирования [1].

3.5.1.1. Расчет числа позиций загрузки и разгрузки Позиция загрузки предназначена для выполнения функции по за-

грузке транспортно – складской системы заготовками, установки заготовки в приспособление.

На позиции разгрузки обеспечивается съем обработанной детали с приспособления и отгрузки ее на складские места. Позиции загрузки и разгрузки могут быть объединены. Расчет необходимого числа позиций nпоз производят по формуле (1)

	nпоз =	tKдет	,	(1)
		Фпоз 60

где t - средняя трудоемкость операций на позиции, мин; Кдет - число деталеустановок, проходящих через позицию в течение месяца, шт.; Фпоз - месячный фонд времени работы позиции, ч.

Кдет = Кнаим N,

(2)

где Кнаим – максимальное число деталеустановок различных наименований, которые могут быть обработаны на комплексе; N – средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования.

Пример.

Принимаем среднее время загрузки заготовки в приспособлении и транспортную систему, равное t3 = 5 мин; разгрузки tр = 3 мин, Кнаим = = 152 шт., N = 20 шт. Число деталеустановок, проходящих через каждую позицию в течение месяца:

Кдет = Кнаим N = 152 20 = 3040 шт.

			9
	Необходимое число позиций загрузки равно:
	nпоз =		tKдет			=		5 3040		=	0,83,
		Фпоз 60						305 60
	а позиции разгрузки:
				tKдет					3 3040
	nпоз	=					=			=	0,5.
			Фпоз 60						305 60

Следовательно, требуется одна позиция загрузки (коэффициент загрузки – 0,83) и одна позиция разгрузки (коэффициент разгрузки –

0,5).

3.5.1.2. Расчет числа позиций контроля

Впроизводстве, как правило, первая деталеустановка, а затем каждая позиция проходит контроль. При этом если деталь обрабатывается на нескольких станках, то контроль производится после обработки на каждом из них.

Вавтоматизированных комплексах, у которых отсутствует активный контроль на станках, в процессе обработки деталей необходимо вести поверки получаемых размеров деталей на специальной позиции контроля, оборудованной контрольно–измерительной машиной (КИМ). Число деталеустановок, через которое производится плановый выход детали на контроль, устанавливается по нормативам.

Необходимое число позиций контроля nпоз.к в автоматизированном комплексе:

nпоз.к = (tk Kдет.к) / Фпоз 60,

(3)

где tk - суммарное время контроля одной деталеустановки, мин; Kдет.к - число деталеустановок, проходящих контроль за месяц, шт.; Фпоз - месячный фонд времени работы позиции, ч.

Kдет.к = Kдет / n,

где Kдет - число деталеустановок, обрабатываемых на комплексе за месяц, шт.; n- число деталеустановок, через которое деталь выводится на контроль, шт.

n = n1 / (К1 К2),

где n1 –число деталеустановок, через которое деталь выводится на контроль по требованию технолога, шт.; К1, К2 - поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно контроль первой деталеустановки, обработанной в начале смены, и вывод на контроль в связи с работой нового инструмента.