Разработка элементов гибкого производственного комплекса для обработки деталей типа корпус

ПЗ КП АПП мой испр..doc

Назначение и конструкция детали 3
1 Анализ технологичности конструкции детали 4
Технологический маршрут изготовления детали Букса Л317 4
Выбор основного технологического и вспомогательного оборудования 5
Описание гибкого автоматизированного участка (ГАУ). Компоновка ГАУ. 13
2 Автоматизированная система управления технологическим процессом и
технологическим оборудованием (АСУТП и АСУТО) 14
Расчет циклограммы работы роботизированной технологической ячейки
Технико-экономические показатели выбранного варианта 16
технологического процесса 16
В настоящее время отечественное машиностроение начало ощущать сильное
отставание от иностранных конкурентов в силу крайней изношенности
оборудования. Первостепенной задачей любого завода и залогом успешной
деятельности является техническое перевооружение и последующее расширение
действующего производства обеспечение высоких технико-экономических
Создание ГПС определено новыми принципами организации
машиностроительного производства и преследует две основные цели: повышение
мобильности машиностроительного производства при переходе на новый вид
продукции что в итоге приводит к резкому повышению его эффективности в
условиях рыночной экономики; повышение производительности труда
стабилизация качества продукции и снижение себестоимости продукции при
устойчивой номенклатуре выпускаемых изделий.
Такое оборудование значительно дороже оборудования с ручным
управлением. Поэтому его эффективность может быть обеспечена только при
условии трехсменного режима работы. Отсюда стремление повысить степень
непрерывности производственного процесса при обеспечении высокого качества
и эффективной производительности труда на каждой технологической операции.
Данная курсовая работа направлена на отработку и закрепление знаний
полученных в ходе изучения лекционного материала и проведения практических
занятий по дисциплине «Автоматизация производственных процессов» и является
основой для решения конкретных задач автоматизации производственных и
технологических процессов в области машиностроения.
Назначение и конструкция детали
Деталь Букса Л317 входит в узел блока накатки.Блок накатки предназначен
для накатки резьбы на заготовке путевого шурупа и выдачи готового изделия
на отводящий транспортер. Блок накатки состоит из станины упоров реек
контрболтов кронштейнов пневмоцилиндров хомутов планов шайбы рычага
вала шестерен роликов проушины серег шпинделей. Пневмоцилиндры
прижимают буксы вместе со шпинделями к головкам поскольку без этого букса
со шпинделем может выпадать из головки. Кроме того прижим цилиндрами
необходим для выбора зазоров.
Рисунок 1 – Букса Л317
Анализ технологичности конструкции детали
Проанализировав конструкцию детали можно выявить наиболее важные элементы:
все поверхности доступны для обработки значит деталь технологична
крепежные отверстия в прямоугольных фланцах М6 служат для соединения данной
детали с другими элементами. Основной и самой высокоточной является
поверхность детали 60; требуемая шероховатость Ra 16 . Для растачивания
нашего отверстия требуется выдерживать размер 355±01 и шероховатостью
Следует выдерживать размер 97-04 959-01 352-01 шероховатостью
На основании всех требований которые применяются к данной
детали можно сделать вывод что вся технологическая оснастка должна быть
хорошо подготовлена приспособления безупречно собраны инструменты хорошо
заточены деталь надежно зажата. Это все напрямую влияет на точность
обработки. Заготовка получается методом поковки масска поковки 24
кгобсечка 7 кг заготовка размером 150х230 массой 32 кг.
Технологический маршрут изготовления детали Букса Л317
Маршрут технологического процесса изготовления корпуса Букса Л317
изложен в Приложении А.
Выбор основного технологического и вспомогательного оборудования
В данной курсовой работе используется многофункциональный станок серии
STERLITAMAK 800VHT.Станки многофункциональные сверлильно-фрезерно-расточные
токарные с автоматической сменой инструмента (АСИ) и числовым программным
управлением (ЧПУ) моделей 630VHT и 800VHT предназначены для комбинированной
обработки деталей различной сложности в контурном варианте. За одну
установку с высокой производительностью может производиться как токарная
обработка на вращающемся столе так и фрезерная обработка на
зафиксированном столе.
- Возможность проведения сверлильных фрезерных расточных и токарных работ
- 5-осевая обработка
- Комплексная обработка деталей сложных форм с пяти сторон за одну
- Комплектующие изделия высокого качества
- Угол наклона шпинделя от +60 до -105 градусов что позволяет осуществлять
горизонтальные и вертикальные операции а также угловые растачивания и
фрезерования сложных поверхностей.
Рисунок 2 – Станок STERLITAMAK 800VHT
Таблица 1 –характеристика станка
Параметры стола 800VHT
Диаметр рабочей поверхности столамм 800
Наибольшая частота вращения стола 400
Наибольший крутящий моментНм 500
Наибольшее расстояние от торца 635
шпинделя до стола мм
Наибольшее расстояние от оси вращения 900
Конус шпинделя HSK63
Число ступеней частот вращения Ругелир. бесступенч.
Пределы частот вращения шпинделя
Номинальный крутящий момент на 66 85
Мощность главного привода кВт 24 31
Наибольшее программируемое перемещение
- продольное перемещение стола (Х) мм100
- вертикальное перемещение шпиндельной760
- поперечное перемещение колонны (Z) 760
- вращение стола (В) град. 360
- поворот шпинделя (А) град. 90
Точность позиционирования по осям Х 001
Для промывки готовых деталей используем автоматическую моющую машину Magido
L190 предназначенную для мойки деталей горячим моющим составом. Моющая
машина имеет дренажный насос существенно ускоряющий смену моющего раствора
и проведение профилактических работ.
Рисунок 3 – Моющая машина Magido L190
Таблица 2- Техническая характеристика моечной машины
Наибольшая масса устанавливаемых на каретку деталей 700
Максимальная высота детали для мойки мм 900
Температура моющего раствора 0С 0-70
Длительность цикла мойки мин 2-10
Мощность электронагревателей кВт 20
Суммарная мощность всех электродвигателей и 27
Электронагревателей кВт
Габаритные размеры машины Д×Ш×В мм 2185х1800х2245
Масса машиныкг 1500
Контроль детали осуществляется на станке при помощи измерительного
датчика фирмы Rrenishaw (Рисунок 3). Сегодня когда контроль качества на
производстве обязателен и существует неизменная тенденция к повышению
производительности на автоматизированном производстве контактные измерения
стали неотъемлемой частью технологического процесса. Датчик устанавливается
в шпиндель и используются для измерения размеров заготовки в процессе ее
Рисунок 4 Контактный измерительный датчик
Преимущества такого способа контроля качества следующие:
измерение детали в процессе ее изготовления сопровождаемое
автоматическим вводом необходимой коррекции;
увеличение надежности полностью автоматизированной обработки
деталей не требующее вмешательства обслуживающего персонала;
проверка размеров первой обработанной детали при переходе на
новую партию деталей с последующим автоматическим вводом
уменьшение времени простоя станка связанного с ожиданием
результатов проверки размеров первой детали.
Датчик позволяет определить расположение заготовки относительно системы
координат станка автоматически перейти в систему координат детали и таким
образом начать обработку без предварительной подготовки.
Датчик может быть использован для:
идентификации заготовок при использовании гибких
производственных систем;
определение положения заготовки а также обнаружение ее
неправильной загрузки с целью исключения брака;
распределение припусков на обработку с тем чтобы быстро и
безопасно подвести режущий инструмент к заготовке
Окончательный контроль детали на соответствие заданным допускам по
окончании обработки позволяет убедиться в том что изготовленное изделие
соответствует заданным техническим требованиям получать размеры
обработанных изделий для статистического мониторинга процесса обработки.
Контроль и управление гибким автоматизированным участком осуществляется
через центральную управляющую электронно-вычислительную машину (поз. ).
Для контроля готовых деталей используется автоматическая координатно-
измерительная машина TESA micro-hite 3D RC. Она позволяет выполнять точное
позиционирование измерительной головки что особенно полезно при измерении
небольших и сложных деталей. Оснащена тремя независимо контролируемыми с
джойстика сервомоторами. Измерительные перемещения по координатам X Y и Z
осуществляются шагами до 1 мкм. Регистрация результатов измерений
производится простым нажатием соответствующей кнопки.
Таблица 3 - Техническая характеристика координатно-измерительной
Перемещение по осям ручное + моторизованное
Программное обеспечение Reflex
Класс точности мкм 3
Быстродействие ммс ммсмкмш 10201
Индексируемая измерительная головка TESA STARi
Разрешение дисплея мм 0001
Габаритные размеры КИМ Д×Г×В мм 970×980×1620
Максимальные размеры детали X×Y×Zмм 600×750×430
Для осуществления взаимодействия между накопителем и технологическим
оборудованием используется промышленный робот Kawasaki BX100N
Характеристики робота представлены в таблице 4.
Рисунок 5 – Промышленный робот Kawasaki BX100N
Таблица 4 – Технические характеристики робота Kawasaki BX100N
Рабочая зона 2200 мм
Точность позиционирования :±02 мм
Рабочая температура 0-45С
Уровень влажности 35-85%
Тип установки пол потолок
Масса робота 740 кг
Диапазон перемещения:
Максимальная скорость
В курсовой работе используется кран-штабелер Ministore
Техническая характеристика крана – штабелера приведена в таблице 5.
Таблица 5 - Техническая характеристика крана-штабелера: Ministore
Общая грузоподъемность кг 350
Скорость по оси Х мс 6
Ускорение по оси Х мс 25
Число управляемых осей 7
Для транспортировки и удаления сыпучих материалов и измельченных
отходов из зоны обработки предусмотрен секционный ленточный конвейер Astos
с шириной ленты 500 мм и шагом секции 63 мм. Для транспортирования отходов
в отделение по переработки стружки предусматриваем в конце конвейера
контейнер Astos K550. Перестановка и транспортирование контейнера
производится с помощью автопогрузчика.Техническая характеристика контейнера
представлена в таблице 6.
Рисунок 5 - Контейнер для сбора отходов Astos K550
Таблица 6 - Техническая характеристика контейнера
Грузоподъемность кг 1000
Габаритные размеры Д×Ш×В мм 1200×1000×1100
Описание гибкого автоматизированного участка (ГАУ). Компоновка ГАУ.
Проектируемый автоматизированный участок предназначен для комплексной
обработки корпусных деталей. Автоматизированный участок состоит из 4
обрабатывающих центров 800VHT (поз. 4) обслуживаемые промышленными
роботами Kawasaki BX100N (поз.5) и секционным конвейером для удаления
стружки Astos (поз. 8 ). Промышленный робот осуществляет передачу заготовок
на станок и деталей на накопитель (поз.67). В конце конвейера установлен
контейнер для сбора и транспортировки стружки Astos K550 (поз. 9). Для
транспортировки заготовок и обработанных деталей используется транспортная
тележка с прямолинейными рельсовыми путями. Транспортная тележка состоит из
сварной рамы с двумя осями несущими две пары колес. С торцов рамы
смонтированы подвижные дуги для автоматического включения системы
торможения и останова тележки в случае наезда на посторонние предметы.
Механизм фиксации обеспечивает останов тележки в заданных местах. Тележка
осуществляет распределение накопителей между станками моечной машиной
Magido L190 (поз.13 ) конвейером Astos (поз.3) в термоконстантном
помещение где находится координатно-измерительная машина TESAmicro-hite
DRC (поз.12) автоматизированным складом (поз.1) и отделом наладки
инструмента (поз.16). Склад оснащен автоматическим краном-штабелером
1 Автоматизированная транспортно-складская система
[pic]Для хранения заготовок и готовых деталей используется двухрядный
многоярусный стеллажный склад оснащенный автоматическим краном -штабелером
Ministore разработанный специально для автоматизированных складов с
вертикальной организацией и предназначенный для транспортировки поддонов
контейнеров и иных типов грузовых единиц размещаемых в стеллажах
используемых для хранения основных материалов полуфабрикатов или готовых
технологическим оборудованием (АСУТП и АСУТО)
Автоматическое управление технологическим оборудованием и
технологическим процессом на ГАУ осуществляется через центральную
управляющую электронно-вычислительную машину (ЦУЭВМ) построенную на базе
комплекса программно-технических средств GE FANUC AUTOMATION.
Расчет циклограммы работы роботизированной технологической ячейки (РТЯ)
Для расчета циклограммы работы РТЯ необходимо составить
последовательность движений станка и промышленного
робота.t=[pic][pic][pic]
Таблица 7 - Последовательность движений элементов РТЯ
Исходное положение -
Завершение обработки детали по УП -
Открытие ограждения 2
Поворот руки на линию центров станка 21
Поворот руки к патрону 18
Зажим детали схватом 1
Разжим детали патроном 1
Поворот руки от патрона 18
Поворот руки в исходное положение 21
Поворот руки к накопителю 1 (деталей) 25
Разжим детали схватом 1
Поворот руки в исходное положение 25
Поворот руки к накопителю 2 (заготовок) 25
Зажим заготовки схватом 1
Зажим заготовки в патроне 1
Разжим заготовки схватом 1
Закрытие ограждения 2
Проверка положения детали датчиком
Начало обработки по УП 144
Разжим заготовки патроном 1
Начало обработки по УП 102
По заданной последовательности движений элементов РТЯ за один цикл
составляем циклограмму работы движений элементов РТЯ.
Далее по циклограмме определяем коэффициент производительности:
где TУ.П.- суммарное время работы одного обрабатывающего центра за
время выпуска 1 детали с.
ТЦ.- время одного цикла обработки за время выпуска 1 детали с.
1 Описание схемы управления
Управляющая ЭВМ (УЭВМ) выдает программу запуска деталей на обработку
в устройство управления автоматизированной транспортно-складской системы
(УУ АТСС). Структура управления АТСС состоит из: автоматизированного склада
(СТ) устройства управления штабелером (УУШ) штабелера (Ш) датчиков
транспортной системы (ТС) пункта загрузкивыгрузки (ПЗВГ) и транспортного
В ГАУ через устройство сопряжения с объектами (УСО) осуществляется
постоянный обмен информацией между устройством управления АТСС и РТЯ.
В состав РТЯ входят: технологическое оборудование (ТО) промышленный
робот (ПР) вспомогательное оборудование (ВО) датчики оборудования (ДО)
устройство управления промышленным роботом (УУПР) и устройство управления
оборудованием (УУО).
Технико-экономические показатели выбранного варианта
технологического процесса
Стоимость станка 800VHT равна Qст=2700 тыс.р. На участке 4 станка
общей стоимостью P=10800 тыс.р.
Затраты на автоматизацию P1 принимаем как 30% от общей стоимости
Отсюда стоимость гибкого автоматизированного участка Pуч. составляет:
Остальной экономический расчет выполняем в среде электронных таблиц
MS-Excel (Приложения В).
Срок окупаемости - 378 года
Автоматизация производства значительно улучшает условия труда рабочих
повышает качество изделий возрастает производительность и снижается
себестоимости продукции.
В курсовой работе спроектированный механообрабатывающий гибкий
автоматизированный участок для комплексной обработки корпусных деталей с
коэффициентом производительности [pic] общей стоимостью Pуч=17550 тыс.р. и
сроком окупаемости 356 г. отвечает всем целям и задачам поставленным в
Н.М. Капустин Н.П. Дьяконова П.М. Кузнецов. Автоматизация
машиностроения. Москва. 2002;
Захарова Н.В. Автоматизация производственных процессов в
машиностроении. Методические указания по выполнению курсового проекта
студентами специальности 151001 РИ МГОУ 2011.
Б.Н. Хватов; Гибкие производственные системы. Расчет и проектирование;
Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Автоматизация производственных процессов в машиностроении» для
студентов специальности 151001 «Технология машиностроения». - Рязань:
Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: учебное
пособие под ред. А.С. Проников изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана 2000;
В.Н. Балашов В.В. Мешков А.Г. Схиртладзе В.Н. Борискин.
Проектирование машиностроительного производства. Старый Оскол. 2008.
Пояснительная записка

Приложение Б.docx

Таблица 1 - Расчет станков на автоматизированном участке

Приложение В.docx

Расчет срока окупаемости

АПП.cdw

Склад заготовокготовых деталейоснасткиинструмента
Кран штабелер Ministore
Робот Kawasaki BX100N
Накопитель заготовок
Секционный стружечный конвеер Astos
Накопитель отходов Astos K550
Центрально управляющая электронно-вычислительная машина
координатно-измерительная машина TESAmicro-hite 3DRC
Моющая машина Magido L190
Инструментальный стол

Приложение А.docx

Продолжение Приложения А
Продолжение приложения А

Титульный.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
По дисциплине «Автоматизация производственных
процессов в машиностроении»
Тема: Разработка элементов гибкого производственного комплекса для
обработки деталей типа корпус
студент 5 курса гр. 382-Д
спец.151001 шифр 308289

Наклейка на папку.doc

Московский государственный открытый университет
Кафедра механико-технологических дисциплин
по дисциплине «Автоматизация производственных процессов»
шифр 306420 5 курс специальности 151001
руководитель: Агузаров А.В.