Разработка робототехнического комплекса механообработки корпусной детали на базе фрезерного станка

ст записюлька.doc

Объём: страниц: иллюстраций: таблиц: приложений.
Объект разработки: робототехнический комплекс для фрезерования корпусных деталей.
Цель разработки: улучшение условий труда рабочих уменьшение затрат улучшение качества выпускаемой продукции.
-компоновка робототехнического комплекса;
-схема пневматическая;
-магазинное загрузочное устройство;
-автоматизированное станочное приспособление;
-схема электрическая принципиальная;
-алгоритм функционирования комплекса;
-мероприятия по организации производства;
-мероприятия по обеспечению экологичности и безопасности.
-элементы электрической принципиальной схемы;
-технико-экономические показатели.
В настоящее время в различных отраслях машиностроения особенно остро стоит вопрос о повышении производительности труда эффективности производства а также увеличение выпуска продукции при одновременном снижении затрат с учетом полной сертификации качества выпускаемой продукции.
Одним из важнейших направлений решения этих задач является механизация и автоматизация производства. Особенное значение придается сокращению ручного малоквалифицированного и тяжелого физического труда облегчению его условий. Этого можно достичь путем модернизации существующего оборудования усовершенствования технологических процессов создания автоматических поточных линий станков участков.
Эффективность средств автоматизации осуществляется за счет применения автоматических загрузочно-разгрузочных устройств промышленных роботов-манипуляторов.
Разработка РТК для фрезерования корпусных деталей позволит решить многие проблемы возникающие в данный момент на производстве:
-изменить характер труда рабочих - замена монотонного тяжелого физического труда на более легкий;
-позволит обслуживать одновременно несколько РТК одному оператору.
-использование современной системы управления (СУ) позволит повысить степень надежности РТК и следовательно сократить время простоя оборудования;
-внедрение ПР. приведет к увеличению объемов выпуска продукции;
-экономия на заработной плате служебно-бытовых помещениях производственных площадях окупит затраты на капитальные вложения в оборудование.
Таким образом данная разработка целесообразна как с социальной так и с производственной точки зрения.
1Наименование и область применения
Настоящее техническое задание распространяется на робототехнический комплекс для фрезерования корпусных деталей на базе вертикально-фрезерного станка Shaublin 100 CNC.
2Основание для разработки
Проектирование РТК обусловлено постоянно возрастающими требованиями к производительности оборудования необходимостью снижения себестоимости продукции за счет увеличения объемов производства и высвобождения основных и вспомогательных производственных рабочих обслуживающего персонала.
3Цели и назначение разработки
Целью разработки является создание РТК на базе станка Shaublin 100 CNC для автоматизации технологических процессов механообработки.
Назначение РТК - автоматическая загрузка заготовок в рабочую зону технологического оборудования (ТО); автоматическое удаление готовой детали или полуфабриката из рабочей зоны ТО. Все операции должны осуществляться автоматически по заданному программой работы РТК алгоритму без участия рабочего.
Задачи решаемые разработкой:
-автоматизация загрузки технологического оборудования;
-снижение травматизма рабочих (удаление их из опасной зоны);
-уменьшение численности основного и вспомогательного персонала;
-улучшение условия труда рабочих;
-повышение производительности комплекса.
4 Источники разработки
Разработка ведётся на основе:
-требований на проектирование РТК разработанных предприятием;
-анализа материалов по РТК имеющихся на предприятии (технических паспортов оборудования существующих технологий производства);
-изучения работы по техническому обслуживанию и эксплуатации оборудования установленного на предприятии.
Для уменьшения затрат на основное оборудование предлагается использовать установленные на участке вертикально-фрезерный обрабатывающий центр Shaublin 100 CNC.
6 Технические требования
Требования к конструктивному исполнению.
Конструктивные модули РТК должны иметь унифицированные быстроразъёмные стыковочные элементы обеспечивающие возможность и удобство объединения их в различные конфигурации в зависимости от характера решаемой задачи.
Приспособление устанавливаемое на стол станка должно обеспечивать возможность автоматического закрепления-раскрепления обрабатываемой детали. По возможности приспособление должно обеспечивать обработку ряда типовых деталей без переналадки станка.
В конструкции РТК должны быть использованы передаточные механизмы направляющие комплектующие и материалы обеспечивающие минимальную массу подвижных частей конструкций при сохранении её прочности и надёжности.
Составные части манипулятора должны иметь надёжную защиту от попадания загрязняющих веществ на направляющие и датчики. Конструкция оборудования входящего в РТК должна быть технологичной в изготовлении.
Требования к устройству управления.
Устройство управления должно обеспечивать обмен информацией с другими устройствами управления в том числе других уровней.
Устройство управления должно обладать достаточным объёмом памяти.
Устройство управления должно содержать программные и встроенные аппаратные средства диагностирования обеспечивающие контроль функционирования и поиск дефектов основных блоков.
-не менее 3-х степеней подвижности;
-точность позиционирования не более 0.5 мм;
-номинальная грузоподъёмность ПР. не менее 2 кг
Требования к приспособлению.
-вес не более 150 кг;
-габариты: длина - не более 700 мм ширина - не более 600 мм
-высота - не более 300 мм;
Требования к кабелям.
Все кабели должны иметь надёжную защиту от механических повреждений.
Требования к условиям эксплуатации.
Климатические условия: температура от 10°С до 30°С; влажность до 87%.
Анализ технического задания и выбор наиболее вероятных решений задачи
1 Выбор основного технологического оборудования
В проектируемом РТК для фрезерования корпусных деталей в качестве основного технологического оборудования используем вертикально-фрезерный обрабатывающий центр Shaublin 100 CNC. Данное оборудование уже установлено на участке и не требует капитальных вложений.
1.1Назначение и область применения
Вертикальный обрабатывающий центр предназначен для фрезерных и сверлильных работ.
1.2Технические характеристики
Таблица 2.1 - Технические характеристики станка
Высота торца шпинделя от стола мм
Нагрузка на стол макс кг
Т – образные пазы мм
Расстояние между пазами мм
Конус для инструмента
Скорость вращения макс обмин'
Мощность шпинделя макс кВт
Передача крутящего момента
Макс. Крутящий момент Нм
Пpoдолжение таблицы 2.1
Холостые подачи по X макс ммин
Холостые подачи по YZ макс ммин
Рабочие подачи по оси XYZ ммин
Двигатели привода подач макс кВт
Усилие резания по осям макс Н
Автосменщик инструмента
Тип стандартного автосменщика
Количество инструмента шт.
Диаметр инструмента макс мм
Масса инструмента макс кг
Время смены (инстр.инстр.) сек
Точность позиционирования мм
Дополнительные показатели
Объем бака для СОЖ л
Ширина открывания двери мм
2 Выбор промышленного робота (ПР)
В проектируемом РТК заменяем рабочих на повторяющихся монотонных операциях по загрузке заготовок. Требования предъявляемые к ПР:
-достаточная точность позиционирования;
-стоимость манипулятора его установки подключения и обслуживания
-номинальная грузоподъёмность ПР не менее 2 кг
Из всего разнообразия парка ПР будем рассматривать лишь модели отечественных производителей т.к. зарубежные аналоги дороже соответственно дороже и запасные части к ним а отечественные детали порой является не возможно подобрать из-за несовместимости стандартов что ведет к увеличению вложений на ремонт оборудования.
2.1 Назначение область применения и технические характеристики Итекар
Таблица 2.2 - Технические характеристики робота Итекар
Грузоподъёмность Н (кг)
Погрешность позиционирования мм
Число степеней подвижности
Наибольший вылет руки R мм
Устройство управления
Позиционное или цикловое
Число программируемых координат
Линейное перемещение мм z(co скоростью 0.3 мс) г(со скоростью 0.5 мс)
Угловые перемещения град φ(со скоростью 45 градс)
а (со скоростью 45 градс)
электропневматический
Рисунок 2.1- Робот Итекар
2.2 Назначение область применения и технические характеристики Универсал 5.02
Предназначен для операций загрузки-разгрузки транспортировки в термо- и механообработке.
Таблица 2.3 - Технические характеристики робота Универсал 5.02
Номинальная грузоподъёмность кг
Максимальная абсолютная погрешность позиционирования мм
Максимальное перемещение руки:
Захватное устройство:
Давление рабочего тела МПа
Габаритные размеры мм
Рисунок 2.2 - Робот Универсал 5.02
2.3 Назначение область применения и технические характеристики Циклон 3.02
Предназначен для операций загрузки-разгрузки транспортировки в холодной штамповке кузнечном производстве механообработке.
Таблица 2.4 - Технические характеристики робота Циклон 3.02
пневмогидравлический
Рисунок 2.3 - Робот Циклон 3.02
Всем условиям ТЗ удовлетворяет промышленный робот Циклон 3.02 предназначенный для операций загрузки-разгрузки транспортировки в холодной штамповке кузнечном производстве механообработке обеспечивающий:
-необходимую точность позиционирования: ±0.1;
-необходимую номинальную грузоподъёмность: 2 кг;
-обладает высоким быстродействием (таблица 2.2);
-имеет приемлемые габаритные размеры 1100x840x1250.
2.4 Альтернативные методы загрузки – разгрузки
Применение бесштокового ленточного цилиндра серии MY1M или практически любого другого бесштокового цилиндра
Рис. 2.4 Виды пневмоцилиндров
позволяют преодолеть необходимую длину в отличие от штоковых пневмоцилиндров но имеют недостатки в связи с которыми от них пришлось отказаться:
- необходимость закрепления несущей части в рабочей зоне
- попадание стружки и СОЖ на направляющие и др. части пневмоцилиндра
- отсутствие перемещения по оси Z.
3 Выбор загрузочного устройства
Загрузочное устройство предназначено для автоматической ориентации и поштучной выдачи заготовки на рабочую позицию обработки сборки контроля и т.д.
Прежде всего загрузочное устройство должно обеспечить постоянство выдачи заготовок в заданном ритме что обеспечит непрерывность работы технологического оборудования. Должна обеспечиваться стопроцентная ориентация заготовок и их поштучная выдача под захват робота.
Для разрабатываемого комплекса наиболее применимы магазинные и бункерные загрузочные устройства.
В бункерном загрузочном устройстве (БЗУ) заготовки загружаются навалом с определённой периодичностью оператором располагаются в ёмкости (бункере) в неориентированном положении и в них необходим механизм автоматической ориентации.
Магазинное загрузочное устройство (МЗУ) — это такое устройство в котором плоские заготовки находятся в ориентированном положении в один ряд. Из магазина изделие поштучно поступает непосредственно к питателю.
Учитывая технологию вес конструктивные параметры заготовки а так же значительное время обработки детали выбираем загрузочное устройство магазинного типа. Загрузочное устройство предназначено для поштучной выдачи детали в позицию схвата робота.
Рассмотрим несколько вариантов МЗУ обеспечивающих поштучную выдачу ориентированных заготовок.
Рис 2.5 Схема механизма поштучной выдачи.
В качестве привода отсекателя используется пневмоцилиндр простого действия.
МЗУ состоит из шибера 4 ограничиваемого упорами накопителя 3 планки 6 которая перемещает шибер и пневмоцилиндра 1. Шиберное МЗУ устанавливается на стол который регулируется по высоте что позволит точно настраивать его под позицию захвата. К столу крепится лоток 5.
Максимальное количество загружаемых заготовок в накопитель 15штук.
При подаче сжатого воздуха в правую полость пневмоцилиндра 1 шток 6 посредством планки 7 перемещает шибер 4 в крайнее левое положение создавая возможность нижнему изделию 2 опуститься. Во время обратного хода штока шибер 4 перемещается до упора а изделие 2 располагается в зоне захвата ПР на лотке 5.
Рис 2.6 Схема механизма поштучной выдачи.
В качестве привода в этом случае используется электромагнит.
МЗУ состоит из отсекателей 1 и 2 которые заходят в отверстия магазина 3 и шарнирно связанны с качающейся на оси 4 планкой 5. Планка 5 получает перемещение от подвижной части питателя в качестве которого служит электромагнит 6.
К недостаткам отсекателей типа штифтов относится возможность проскальзывания нескольких заготовок за один период действия. Производительность таких отсекателей не превышает 100-150заготовок но из за длительного процесса механообработки этот фактор не является недостатком.
Здесь заготовка подается непосредственно в раскрытый захват ПР. что исключает ее перекос смешение и уменьшает время цикла что является решающим в выборе МЗУ.
Конструкторская часть
1 Разработка компоновки робототехнического комплекса
Компоновка РТК - это качественный и количественный состав основного и вспомогательного оборудования входящего в состав РТК а также его взаимосвязанное расположение. Робототехнический комплекс можно определить как обособленную систему основного и вспомогательного технологического оборудования в котором робот является главным средством механизации расположенную на ограниченном участке производственной площади и предназначенную для автоматизированного выполнения определённых технологических операций. Исходными данными при разработке компоновки РТК являются:
-требования автоматизируемого технологического процесса;
-технические характеристики робота (длина перемещений система
координат точность позиционирования и т.д.) и его габариты;
-характеристики основного оборудования.
Компоновку РТК разрабатываем из условий максимального перемещения руки робота. Траектория движения исполнительного органа робота должна быть минимальной по протяжению и простой по форме для достижения максимальной производительности. Учитывая удобство обслуживания РТК оператором пульт управления располагаем в удобном для наблюдения месте. По требованиям безопасности устанавливаем ограждения исключающие нахождение людей в опасной зоне.
По выставленному ПР (в данном случае выбор пал на промышленный робот Циклон 3.02) выставляется магазинное загрузочное устройство и самотечный лоток – скат по которому готовые детали будут удалятся из рабочей зоны
Робототехнические комплексы можно разделить на три группы:
-роботизированная позиция;
-роботизированный участок;
-роботизированная линия.
Выбираем структуру РТК типа роботизированная позиция.
Рисунок 3.1 - Структура РТК:
- вертикально-фрезерный станок Shaub 3 - магазинное загрузочное устройство;4- промышленный робот "Циклон 3.02".
2 Конструкция магазинного загрузочного устройства
Магазинное загрузочное устройство предназначено для загрузки плоских заготовок в фиксированном положении и поштучной выдачи нижней заготовки на позицию захвата (см. чертёж МЗУ).
Привод устройства выбираем электромагнит.
Рисунок 3.2 Магазинное загрузочное устройство
Заготовка подается на лоток непосредственно в раскрытый захват ПР. что исключает ее перекос смешение и уменьшает время цикла что является решающим в выборе МЗУ.
Кроме того к преимуществам этого МЗУ следует отнести отсутствие дополнительных механизмов перемещения изделий по накопителю и возможность загрузки накопителя сверху. Последнее обстоятельство позволяет работать без потерь времени на смену кассет и исключает необходимость в многопозиционных магазинах.
3 Конструкция автоматизированного станочного приспособления
4 Разработка схемы пневмоавтоматики РТК
Пневмоавтоматика РТК состоит из системы подготовки воздуха модулей манипуляторов станочного приспособления и ограждением станка которые объединены в одну общую сеть и представлены на чертеже "Система управления комплексом. Схема пневматическая принципиальная".
Система подготовки воздуха включает в себя магистральный влагоотделитель и узел подготовки воздуха.
Узел подготовки воздуха состоит:
-вентиль 1548Р ДУ=15 ГОСТ 18722-73;
-фильтр - влагоотделитель 22-16
-редукционный клапан 122-12 ТОСТ 18468-73;
-реле давления РД-425.
Рисунок 3.2 - Система подготовки воздуха:
В1 - вентиль; Ф1 - фильтр-влагоотделитель; КР1 - редукционный клапан; M MP - маслораспылитель; РД - реле давления.
5 Конструкция накопителя
Самотечный лоток – скат по которому готовые детали удалятся из рабочей зоны
Рисунок 3.3 - Самотечный лоток – скат. 1 - деталь 2 – рольгант.
Самотечный лоток – скат наиболее удобен и доступен так как не используются никакие привода а работает лишь сила тяжести под действием которой готовые детали скатываются по роликам и удаляются из рабочей зоны. Длинна рольганта рассчитана из учета вмещаемости МЗУ и при загрузке 15 заготовок d=150мм. составляет 2500мм. Благодаря чему не требует вмешательство рабочего в течение смены для разгрузки и загрузки.
1Технические требования к системе управления
Система управления (СУ) РТК для фрезерования корпусных деталей должна отвечать следующим техническим требованиям:
-СУ должна обеспечить 15 входов с датчиков расположенных на
-восемь датчиков контролируют движения ПР Циклон-3.02;
-один датчик контролирует наличие детали в схвате;
-один датчик контролирует давление в пневмосети;
-один датчик контролирует установку детали в приспособление
-один датчик контролирует наличие деталей в МЗУ
-один датчик контролирует положение электромагнита МЗУ
-один датчик контролирует ограждение станка
-СУ должна обеспечить 23 выходных сигналов на рабочие органы РТК;
-СУ должна обеспечить основные режимы работы: автоматический
ввод программы и просмотр программы;
-СУ должна иметь клавиатуру ручного ввода и дисплей;
-СУ должна обеспечить цикловое управление.
2 Выбор системы управления
Развитие промышленного оборудования идёт по пути повышения уровня автоматизации выполняемых операций что предъявляет особые требования к электроавтоматике.
В настоящее время для реализации функций электроавтоматики в системах управления технологическим оборудованием (станки автоматические линии и т.п.) широко применяются программируемые контроллеры. Программируемые контроллеры относятся к программным средствам реализации алгоритмов управления оборудованием и предназначены для работы непосредственно в производственных условиях цехов. С этой целью они снабжены необходимыми средствами защиты от помех и гальваническими развязками по входу и выходу схемами согласования по уровню сигнала и усиления по мощности. Эти средства выполнены в виде сменных блоков-модулей для подключения входных сигналов (модули ввода) и исполнительных элементов (модули вывода) которыми комплектуется программируемый контроллер.
Широкое применение программируемых контроллеров объясняется значительными преимуществами по сравнению с традиционными средствами автоматики (реле дискретные логические элементы интегральные микросхемы):
-сокращение сроков проектирования и изготовления системы
-сокращения сроков монтажа и наладки оборудования у потребителя;
-повышение надежности и долговечности работы оборудования;
-уменьшения стоимости оборудования;
-уменьшение габаритных размеров и требуемых производственных
-возможность работы непосредственно в цеховых условиях;
-возможность подключения исполнительных устройств
(электромагниты контакторы и т.д.) за счет встроенных силовых ключей;
-возможность расширения системы управления за счет подключения
дополнительных блоков и модернизации системы за счет замены части
Рассмотрим преимущества и недостатки нескольких вариантов СУ которые возможно применить для решения нашей задачи.
2.1 Устройство управления Контур -1
«Контур-1» предназначен для циклового позиционного управления манипуляторами и технологическим оборудованием.
Областью наиболее эффективного применения «Контур-1» является управление РТК и автоматическими линиями при автоматизации технологических процессов в условиях серийного и мелкосерийного производства.
Технические характеристики:
-программно - логический. 2. Программируемые функции:
-управление выходами на исполнительные устройства;
-приём информации поступающей от датчиков состояния оборудования;
-формирование выдержек времени;
-управление счётчиками;
-обращение к подпрограммам;
-организация условных и безусловных переходов по программе;
-связь с управляющим вычислительным комплексом высшего ранга по интерфейсу последовательной передачи информации RS232.
-редактирование программ. 4.Режимы работы:
-автоматическое управление;
-пошаговое выполнение программы;
-просмотр программы.
Число клавиш для ввода информации - 54.
Дискретность задания выдержек времени - 005 с.
Наработка на отказ не менее 10000 ч.
Серийный срок службы до списания не менее 10 лет.
Питание - сеть переменного тока 220 В частота 50 Гц.
Потребляемая мощность не более 250 Вт.
Габаритные размеры мм: длина - 700;
ширина - 600; высота- 1400.
2.2 Устройство циклового программного управления МПЦУ
МПЦУ предназначено для циклового двухпозиционного управления манипуляторами и технологическим оборудованием.
Областью наиболее эффективного применения МПЦУ является управление РТК и автоматическими линиями при автоматизации технологических процессов в условиях серийного и мелкосерийного производства.
-программно - логический.
Программируемые функции:
-организация условных и безусловных переходов по программе.
-редактирование программ.
Число клавиш для ввода информации — 17.
Дискретность задания выдержек времени - 01 с.
Наработка на отказ не менее 5000 ч.
Потребляемая мощность не более 200 Вт.
Габаритные размеры мм:
2.3 Программируемый контролер Simatic S7-300
В настоящее время широкое распространение получили программируемые логические контроллеры SIMATIC фирмы Siemens отличающиеся большим разнообразием функциональных возможностей. Изучив предлагаемую продукцию данной фирмы для решения задачи автоматизации системы управления технологическим процессом наиболее предпочтительным по соотношению функциональностьстоимость является программируемый контроллер SIMATIC S7-300.
Технические характеристики: 1.Тип управления:
Дискретность задания выдержек времени - 001 с.
Наработка на отказ не менее 15000 ч.
Серийный срок службы не менее 15 лет.
Питание - сеть постоянного тока 24 В.
Проведемсравнительныйанализпотехническим
характеристикам и учтем все достоинства программируемого контроллера SIMATIC S7-300 а именно:
-высокий уровень надежности;
-уменьшение габаритных размеров и требуемых производственных площадей в десятки раз;
-сменные блоки-модули которые определяются пользователем в зависимости от требуемого числа и вида каналов ввода-вывода. Возможность подключения до 32 модулей расширения;
-возможность подключения дополнительного оборудования;
-быстрое редактирование программ;
-простое программирование при помощи инструкций языка STEP 7.
Таким образом выбираем в качестве системы управления программируемый контроллер SIMATIC S7-300.
3 Выбор исполнительных органов по роду тока мощности типу исполнения
3.1 Выбор электромагнитов для пневмораспределителей
Техническая характеристика электромагнитов применяемых в пневмораспределителях серии ПВ64:
Время срабатывания при номинальных значениях давления и расхода для пневмораспределителей с электроуправлением с:
а)с магнитами переменного тока - 003;
б)с магнитами постоянного тока - 03;
Электромагнит переменного тока:
б)напряжение В - 32 ПО 220 230 240 380 400 415 440
в)напряжение В - 110 220 440 частота 60 Гц;
г)допустимое число циклов в час - 1200;
Электромагнит постоянного тока:
б)напряжение В - 12 24 48 ПО;
в)допустимое число циклов в час - 3600;
Герметичный электромагнит переменного тока:
а)тип - МА 1204 Эвиг;
б)напряжение В - 36 ПО 220 230 240 380 400 415 440
в)напряжение В - ПО 220 240 частота 60 Гц;
г)допустимое число циклов в час - 7200.
Учитывая производительность РТК и не внося в принципиальную схему РТК дополнительных элементов (понижающего трансформатора) выбираем электромагнит для пневмораспределителей типа ЭУ 6201 постоянного тока НОВ:
-время срабатывания - 03сек.;
-допустимое число циклов в час - 3600.
3.2 Выбор датчиков положения
Одним из основных элементов средств очувствления являются датчики внутренней и внешней информации. Датчики выполняют задачу преобразования физических величин процесса в сигналы воспринимаемые устройством управления.
Датчик обычно представляет собой аппаратный блок служащий для преобразования физических величин описывающих состояние механизмов и их рабочей среды в форму удобную для обработки на ЭВМ.
По характеру взаимодействия с окружающей средой датчики условно классифицируются на контактные бесконтактные и визуальные.
Датчики ПР должны удовлетворять целому комплексу требований: обладать высокой чувствительностью и надёжностью компактностью и возможностью в весьма ограниченном пространстве устойчивостью конструкции для обеспечения простоты регулирования и обслуживания хорошими массогабаритными показателями малой потребляемой мощностью незначительными изменениями характеристик отсутствием обратного воздействия на контролируемый объект низкой стоимостью.
Для контроля за состоянием МЗУ приспособлением выбираем индуктивные датчики BERO фирмы SIMENS.
Рисунок 4.1 Датчики бесконтактные фирмы BERO
Датчики BERO являются бесконтактными выключателями не содержащих деталей подверженных механическому износу и практически не чувствительным к влиянию окружающей среды поэтому могут использоваться в промышленных условиях повышенной сложности во многих областях автоматизации.
Индуктивные датчики BERO обеспечивают экономичный метод бесконтактного обнаружения металлических объектов. Данные датчики используются в первую очередь при высоких требованиях к надежности точности срабатывания срока службы частоты коммутации и т.д. Они применяются в тех областях промышленности где металл играет особо важную роль.
Индуктивные датчик – 10 34В DC IP67 тип М18
Для контроля давления в пневмосистеме применяем реле давления
типа 23 ГОСТ 19486-74
Реле давления предназначено для контроля давления в пневматических системах осуществляемого воздействием на контакты микровыключателя включенного в электрическую цепь управления.
Номинальное давление
МПа (кгссм2) - 1(10)
Диапазон контролируемых давлений
МПа (кгссм2) - 010-10 (10-10)
Род тока - переменный или постоянный
Номинальный ток А - 25
переменного 50 Гц - до 350
постоянного 50 Гц - до 220
Наработка на отказ циклов - 106
Установленный ресурс циклов - 63(106
3.3 Выбор элементов развязки
Для обеспечения выдачи управляющих команд необходимой мощности на обслуживаемое оборудование и механизмы РТК и полную гальваническую и электромагнитную развязку цепей управления и мощных выходных цепей применяется блок выходных усилителей (блок согласования) построенный на тиристорах оптронах и реле.
Возможны следующие типы развязки:
Тиристорная развязка.
Рисунок4.1Тиристорная развязка
Выходные команды ПК SIMATIC S7-300 сигнал = 24 В. С учетом выбранных электромагнитов пневмораспределителей Uk=110B выбираем в качестве элемента развязки реле РЭН 35.
Реле РЭН 35 - поляризованное герметичное двухпозиционное одностабильное с четырьмя переключающими контактами предназначено для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока частотой от 50 до 10000 Гц.
Реле РЭН 35 соответствует требованиям ГОСТ 16121-86 и техническим условиям РФ 4.510.144 ТУ.
Условия эксплуатации:
-температура окружающей среды от - 60 до +125°С.
-циклическое воздействие температур - 60 и +125°С.
-повышенная относительная влажность до 98%при температуре +35°С.
-атмосферное давление от 133-104 до 300000 Па.
-ударная прочность. При одиночных ударах с ускорением не
более 5000мс2 - 9 ударов при длительности действия ударного
ускорения 01 - 2мс. При этом допускается размыкание
размыкающих контактов и не должны замыкаться замыкающие
контакты. При многократных ударах с ускорением не более
00мс2 - (4000±332) ударов при длительности действия ударного
Требования к надёжности:
минимальный срок службы и срок сохраняемости реле в условиях отапливаемого хранилища а также вмонтированных в защищенную аппаратуру (ЗИП) - 15 лет.
-ток питания обмотки - постоянный. Сопротивление изоляции
между токопроводящими элементами и корпусом МОм не более -
0. При максимальной температуре - 200 МОм.
-рабочее напряжение - 27±3 В
-температура окружающей среды °С - 60 +125
-атмосферное давление Па - 95760
-время непрерывного или суммарного нахождения обмотки под напряжением ч - 1000
-испытательное переменное напряжение между токоведущими
элементами между токоведущими элементами и корпусом В:
в нормальных климатических условиях - 700 между обмоткой и корпусом - 500
-частота срабатывания Гц не более -0167
-напряжение на разомкнутых контактах В - 6-f-36
-ток допустимый А -1 5
-вид нагрузки - активная
-число коммутационных циклов -7-107.
Рисунок 4.4 - Модульный контроллер SIMATIC S7-300
4 Описание работы контроллера SIMATIC S7-300 4.4.1 Описание контроллера SIMATIC S7-300
Рисунок 4.4 – Модульный контроллер SIMATIC S7-300
-модульный программируемый контроллер для решения задач
автоматизации низкого и среднего уровня сложности.
-широкий спектр модулей для максимальной адаптации к требованиям
-использование распределенных структур ввода-вывода и простое
включение в сетевые конфигурации.
-удобная конструкция и работа с естественным охлаждением.
свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации систем управления.
высокая мощность благодаря наличию большого количества встроенных функций.
S7 300 находит применение для автоматизации машин специального назначения текстильных и упаковочных машин машиностроительного оборудования оборудования для производства технических средств управления и электротехнического оборудования в системах автоматизации судовых установок и систем водоснабжения и т. д.
Конструктивные особенности
Программируемые контроллеры S7-300 могут включать в свой состав:
-модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в программируемом контроллере могут использоваться различные типы центральных процессоров.
-специальные модули (SM) предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов в том числе FailSafe и модули со встроенными Ex-барьерами. Поддерживаются отечественные ГОСТ градуировки термометров сопротивления.
-коммуникационные процессоры (СР) - это интеллектуальные модули выполняющие автономную обработку коммуникационных задач для промышленных сетей AS-Interfase PROFIBUS Industrial Ethernet и интерфейс PtP. Применение загружаемых драйверов для СР 341 позволяет расширить коммуникационные возможности контроллера поддержкой обмена данными в сетях MODBUS RTU и Data Highway. Для организации модемной связи в составе программируемого контроллера S7-300 могут использоваться коммуникационные модули семейства SINAUT ST7
функциональные модули (FM) - интеллектуальные модули оснащенные встроенным микропроцессором и способные выполнять задачи автоматического регулирования взвешивания позиционирования скоростного счета управления перемещением и т. д. Целый ряд функциональных модулей способен продолжать выполнение возложенных на них задач даже в случае остановки центрального процессора.
-интерфейсные модули (IM) для подключения стоек расширения к
базовому блоку контроллера что позволяет использовать в системе
локального ввода-вывода до 32 модулей различного назначения. Модули IM 365 позволяют создавать 2-рядные конфигурации модули IM 360 и IM 361 -2- 3- и 4-рядные конфигурации.
- блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока.
Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:
-все модули устанавливаются на профильную шину S7-300 и
фиксируются в рабочих положениях винтами. Объединение модулей в
единую систему выполняется с помощью шинных соединителей (входят в
комплект поставки каждого модуля) устанавливаемых на тыльную часть
-произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках.
Фиксированные посадочные места занимают модули PS CPU и IM.
наличие съемных фронтальных соединителей позволяющих производить быструю замену модулей без демонтажа их внешних цепей и упрощающих выполнение операций подключения внешних цепей модулей. Механическое кодирование фронтальных соединителей исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей.
-применение гибких и модульных соединителей TOP Connect
существенно упрощающих выполнение монтажных работ и снижающих
время их выполнения.
Рисунок 4.5 - Конструкция контроллера SIMATIC S7-300
Для программирования и конфигурирования S7-300 могут использоваться пакеты STEP 7 или STEP 7 Lite. Пакет STEP 7 Lite применяется для программирования и конфигурирования контроллеров S7-300 используемых в качестве автономных систем управления не содержащих СР и FM.
Кроме того для программирования контроллеров S7-300 может использоваться также весь набор программного обеспечения Runtime a также широкий спектр инструментальных средств проектирования.
4.2 Характеристика контроллера SIMATICS7-300 (CPU312)
Диапазон рабочих температур:
-при горизонтальной установке 0 60°С
-при вертикальной установке 0 40°С
Диапазон хранения и транспортировки "минус"40 "плюс"70° С Относительная влажность 5 95°%
Атмосферное давление 795 1080 ГПа
-цепи 24 В Испытательное напряжение = 500 В
- цепи 230 В Испытательное напряжение ~1460 В
-номинальное значение = 24 В
-допустимый диапазон изменений 20.4 28.8 В
-на холостом ходу типовое значение 60 мА
Потребляемая мощность типовое значение 2.5 Вт
Рекомендуемая защита цепей питания не менее 2 А
Рабочая память 16 Кб
Загружаемая память (ММС) 64 Кб 8 Мб
Количество флагов 1024
Количество таймеров 128
Количество счетчиков 128
Макс количество каналов ввода-вывода дискретных сигналов 256
Макс количество каналов ввода-вывода аналоговых сигналов 64
Встроенный интерфейс MPI
Габариты 40x125x130 мм
4.3 Программное обеспечение программируемого контроллера SIMATIC S7-300
STEP 7 — это базовый пакет программ включающий в свой состав весь спектр средств необходимых для конфигурирования аппаратуры и промышленных сетей настройки параметров программирования диагностики и обслуживания систем управления построенных программируемых контроллеров SIMATIC S 7-300. Отличительной особенностью пакета STEP 7 является возможность разработки комплексных проектов автоматизации базирующихся на использовании множества программируемых контроллеров промышленных компьютеров устройств и систем человеко-машинного интерфейса устройств распределенного ввода-вывода сетевых структур промышленной связи. Ограничения на разработку таких проектов накладываются только функциональными возможностями программаторов или компьютеров. При необходимости STEP 7 может дополняться инструментальными средствами проектирования значительно упрощающими разработку сложных проектов.
STEP 7 содержит полный спектр инструментальных средств необходимых для выполнения всех этапов разработки проекта а также последующей эксплуатации системы управления.
Редактор программ STEP 7 позволяет выполнять разработку программ на языках Statement L Ladder D Function Block Diagram (FBD) отвечающих требованиям стандарта IEC 61131-3. Более того для специальных задач могут использоваться дополнительные языки программирования высокого уровня или технологически ориентированные языки.
STEP 7 объединяет все файлы данных в блоки. В пределах одного блока могут быть использованы другие блоки. Механизм их вызова напоминает вызов подпрограмм. Это позволяет улучшать структуру программы пользователя повышать их наглядность обеспечить удобство их модификации перенос готовых блоков из одной программы в другую. STEP 7 Lite - это недорогое программное обеспечение для реализации простых автономных систем на базе контроллеров SIMATIC S7-300C7 а также станций ET200SET200X с интеллектуальным интерфейсным модулями работающих без связи с сетью PROFIBUS.
Пакет прост и функционален за счет дружественного графического и
интуитивно-понятногоинтерфейсадляконфигурирования
программирования и диагностики контроллера. Программы созданные в STEP 7 Lite могут быть обработаны в STEP 7.
Таблица 4.1 - Программное обеспечение
SIMATIC S7-300C7ET200SET200X
SIMATIC S7-300400C7WinAC
Поддержка функциональных и коммуникационных модулей
Операционная система
Windows 2000ProfessionalXP Professional
Объём ОЗУ PGPC Мбайт не менее
Объём занимаемый на винчестере Мбайт
5 Разработка функциональной схема комплекса
Функциональная схема РТК представлена на рисунке 4.3 где:
- магазинное загрузочное устройство;
- промышленный робот;
- самотечный лоток – скат;
Рисунок 4.6 - Функциональная схема комплекса
6 Разработка структурной схемы комплекса
Структурная схема отражает связь программируемого контроллера SIMATIC S7-300 с сигналами ввода и вывода поступающих от датчиков технологического оборудования и управляющих технологическим оборудованием соответственно.
Структурная схема РТК представлена на чертеже.
7 Разработка принципиальной электрической схемы
Принципиальная электрическая схема РТК состоит из трех основных модулей:
-модуль входных сигналов;
-модуль выходных сигналов;
Принципиальная электрическая схема РТК представлена на чертеже.
8 Разработка алгоритма работа комплекса
Для создания управляющей программы разрабатываем алгоритм работы РТК.
Для избежание "зацикливания" или просто останова программы при неисправном датчике применяем счетчики системы управления и сравнения состояния счетчика с заданным значением.
Рисунок 4.7 - Обычная проверка условия
Рисунок 4.8 - Проверка с использованием подпрограммы
Такое построение алгоритма позволит при совпадении значения счетчика и установки перейти на подпрограмму останова или "аварии" отключить исполнительный элемент и подать звуковой или световой сигнал оператору.
9 Описание принципиальной схемы комплекса
При начале работы оператор включает QF1. Манипулятор с помощью функциональных команд выставляется в исходное положение и включается автоматический цикл.
Производится проверка наличия заготовки в МЗУ при ее наличии поступает команда на электромагнитный отсекатель который подаёт заготовку на лоток под захват робота. Рука робота находится в следующем режиме команд: «Рука втянута» и «Схват разжат». После того электоромагнит МЗУ сработал деталь падает под раскрытый схват робота при наличии сигнала от SQ4 включается команда «Зажим схвата». После проверки SQ1 производится подача заготовки на станок в приспособление. Затем контролируется установка детали в приспособление (SQ2).
При положительном ответе подается сигнал на разжатие схвата робота и вывод его из рабочей зоны станка. Далее происходит зажим детали в приспособлении (YA6) и закрытие ограждения станка (YA2). Затем станок начинает обработку заготовки. После выполнения обработки промышленный робот Циклон-3.02 втягивается и располагает заготовку над самотечным лотком - скатом.
Производится проверка счетчика обработанных деталей если условие выполняется то команда «Стоп. Деталей нет» если же нет то цикл повторяется.
1 Расчет и выбор элементов принципиальной схемы комплекса
1.1 Расчет и выбор предохранителей
Для расчета максимального тока предположим что включены все распределители и СУ.
Выбираем плавкий предохранитель ПК-45-5 (1н=5 А).
1.2 Расчет и выбор теплового реле
Реле серии РТТ применяются для защиты трехфазных двигателей от перегрузок. Расчет теплового реле по току производится по формуле:
где I - ток потребляемый двигателем А; Р - мощность электродвигателя Вт; U - напряжение питающей сети В;
φ - угол между векторами фазного напряжения и фазного тока;
- коэффициент полезного действия двигателя. Для двигателя 4A90.L4 Рн=22 кВт Частота вращения - 1500 обмин =925% cos φ=092
Ток потребляемый электродвигателем гидростанции:
По найденному значению потребляемого тока выбираем реле серии РТТ ТУ 16-64Э.024-85.
Выбираем РТТ III-УХЛ4 45
Пределы тока несрабатывания: 423÷470
Организационная часть
1Организация контроля качества продукции
Контроль качества на предприятии осуществляется системой контроля включающей в себя следующие уровни:
Система контроля осуществляет следующие функции:
-контроль качества поступающих материалов;
-оформление принятого материала;
-клеймение и изоляция брака.
Непосредственный контроль производит система ОТК предприятия. Системой осуществляется входной и промежуточный (операционный) контроль. Проверяемая продукция проходит сертификацию в том числе и по международному стандарту ISO-9000.
2Влияние автоматизации производства на качество
Одним из основных путей повышения эффективности производства является улучшение качества продукции. В решении этой проблемы одним из основных направлений является исключение воздействия на технологический процесс человеческого фактора. Самым эффективным решением в условиях серийного производства является проектирование РТК.
Назначением проектируемого РТК является автоматизация технологического процесса фрезерования корпусных деталей загрузка заготовок и выгрузка изделия передача от станка к станку без участия человека.
Предпосылки улучшения качества продукции:
-исключение человеческого фактора из техпроцесса приведёт
к снижению субъективных факторов негативно влияющих на
-использование современной СУ позволит повысить степень
надёжности РТК а следовательно и качество продукции;
-внедрение РТК освободит человека от монотонного опасного
и тяжёлого труда что так же является основным из факторов
улучшения качества выпускаемой продукции.
3Организационно-технические мероприятия по
обеспечению высокого качества продукции
-Научно-технические (применение передового высокоточного
оборудования новых видов материалов новых технологий обработки);
-Организационные (контроль технологических процессов и
выпускаемой продукции обеспечение эффективного
функционирования оборудования его максимальной
- Экономические (системы оплаты труда поощряющие
качественное выполнение своих функций персоналом);
- Социальные (создание оптимальных условий для работников).
4 Управление качеством продукции
Под качеством продукции понимается совокупность свойств изделия обуславливающая её пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением.
Управление качеством - методы виды деятельности оперативного характера используемые для удовлетворения требований качества. Система качества - совокупность организационной структуры методик процессов и ресурсов необходимых для осуществления общего руководства качеством.
На предприятии системой качества осуществляется входной промежуточный и окончательный контроль.
Сертификация проверяемой продукции проводят специальные органы также прошедшие в свою очередь необходимый контроль.
Кроме проверки параметров готовой продукции системы контроля служат для диагностики процессов и оборудования непосредственно при выполнении производственных операций. К диагностическим задачам по данному РТК для фрезерования корпусных деталей относятся:
-контроль усилия сжатия схвата робота;
-надежность фиксации изделия в приспособлении;
-точность позиционирования заготовки в приспособлении;
При этом появляется возможность оперативного
вмешательства в производственный процесс и проведения
корректировки отклонений. Техническая диагностика проводится
на основании прямого или косвенного контроля с помощью
специальных датчиков или датчиков системы управления
оборудованием. Диагностическая информация обрабатывается
системой управления. Это позволяет кроме задачи контроля
качестватехнологическогопроцессадиагностировать
неисправность оборудования в" случаях сбоя в работе РТК.
Большую роль в повышении качества продукции играют рабочие мастера наладчики технологи. Привлечение к производству высококвалифицированных работников также оказывает значительную роль в повышении качества продукции.
Важнымтребованием предъявляемым к организации
производства является соблюдение регламента обеспечивающего выпуск продукции требуемого качества. В. процессе организации производства и труда создаётся чёткий регламент предусматривающий закрепление операций за рабочими обладающими должной квалификации определяется состав оборудования и оснастки с помощью которых выполняется каждая операция. За соблюдением этого регламента осуществляется жёсткий контроль. Для того чтобы производить продукцию высокого качества необходимы качественное сырьё и материалы. Отклонение от параметров используемых материалов неизбежно приводит к нарушению требований предъявляемых к качеству продукции. Обеспечение соответствующего качества сырья является функцией работников материально-технического снабжения. Они же отвечают за сохранность материалов в процессе их транспортировки хранения и подготовки их к производству. В ряде случаев в особо ответственных производствах применяют входной контроль материалов и полуфабрикатов поступающих в производство.
Высокому качеству продукции соответствует чёткая организация контроля за производством. Служба технического контроля должна гарантировать должное качество работы на всех стадиях производства. В современных условиях актуальна профилактика снижения качества продукции предупреждение всех возможных отклонений от нормальных условий производства. Эта задача решается аппаратом контроля качества который охватывает все стадии производства:
-проверка качества проекта технологии сырья;
-проверка состояния оборудования после ремонта;
-кооперационный контроль качества выполнения работы и проверки качества конечной продукции.
Хорошо зарекомендовала себя система кооперационной проверки качества работы теми кто занят на последующих операциях. Это не исключается привлечение специалистов — контроллеров. Организация работы без контроллеров применяется в отдельных случаях на участках с квалифицированными работниками. Таким рабочим доверяется личное клеймо которым они отмечают выполнение операций передавая полуфабрикаты на следующие стадии производства без участия специалистов отдела качества продукции.
Организация и реализация мер направленных на повышение потребительских свойств продукции осуществляется комплексной системой управления качеством продукции.
1 Технико-экономическое обоснование
Автоматизация производства на основе внедрения промышленных роботов на стадии интенсивного развития. Степень автоматизации повышается и во всех развитых странах стремятся к минимальному участию человека в технологических процессах созданию автоматических производственных комплексов.
Робототехнические системы - одно из эффективных средств автоматизации. По сравнению с другими они обеспечивают большую гибкость технических и организационных решений малые сроки компоновки и пуска в производство. Благодаря возможности быстрой переналадки применение робототехнических систем наиболее эффективно в условиях частой смены объектов производства а также для автоматизации ручного низкоквалифицированного труда.
В данном дипломном проекте решается задача автоматизации процесса фрезерования корпусных деталей путём создания робототехнического комплекса. Это ведёт к сокращению основных производственных рабочих в результате чего уменьшаются затраты на заработную плату.
В проектируемом РТК для фрезерования корпусных деталей в качестве основного технологического оборудования используем вертикальный обрабатывающий центр Shaublin 100 CNC загрузка заготовок осуществляется роботом «Циклон-3.02» из магазинного загрузочного устройства. Передача обработанной на станке детали осуществляется самотечным лотком - скатом. За работой комплекса следит оператор.
Построение системы управления на базе программируемого контроллера позволит повысить надёжность и гибкость управления. Увеличится ритмичность производства за счёт снижения человеческого фактора. Уменьшение количества простоев простота обслуживания и ремонта приведёт к снижению себестоимости продукции.
Задачи решаемые проектом:
- повышение надёжности;
- повышение гибкости управления;
- снижение себестоимости продукции;
- высвобождение основных производственных рабочих;
- улучшение условий труда.
2 Исходные данные для технико-экономического расчёта
Таблица 7.1 – Исходные данные для экономического анализа
Обозна-чение в форму-лах
Единица размер-ности
Величина по вариантам
Источ-ник информации
Тип или модель оборудования
Обрабаты-вающий центр
РТК на базе обрабатывающего центра
Балансовая стоимость единицы оборудования
Нормативный срок службы оборудования
Стоимость 1 здания занятого оборудованием
Стоимость 1 площади служебно-бытовых помещений
Категория ремонтной сложности механическойэлектрической части оборудования
Среднегодовые затраты на текущий ремонт и межремонтное обслуживание на одну единицу
ремонтной сложности механическойэлектрической части
Годовой объем выпуска изделия
Норма штучно-калькуляционного времени
Время проведения процесса
Производственная площадь занимаемая оборудованием
Годовые затраты на содержание производственного помещения
Суммарная установленная мощность высоковольтного отсека
Действительный годовой фонд времени работы оборудования
Величина оклада оператора
Норма народно-хозяйственной эффективности капиталовложений
Коэффициент загрузки оборудования во времени
Коэффициент выполнения норм
2 Организационный анализ базового варианта
В базовом варианте процесс загрузки выгрузки а также закрепление детали на станке производился вручную также ручное включение исполнительных элементов а следовательно влияние человеческого фактора (внимательность оператора его квалификация).
3 Целесообразность применения второго варианта
Применение ПР Циклон 3.02 для загрузки разгрузки станка магазинно – загрузочного устройства полностью автоматического приспособления для фиксации детали в рабочей зоне и самотечного лотка – ската для отведения готовых деталей. Работа которых объединена программируемым контроллером управляющей всеми исполнительными элементами сокращает время загрузки – выгрузки детали исключает ошибки оператора. Задача оператора сводится к включению установки и системы управления а также запуску управляющей программы. Контроль процесса осуществляется оператором сидя на рабочем месте т. к. вся необходимая информация с датчиков сведена на монитор.
В качестве управления всеми исполнительными элементами РТК используем программируемый логический контроллер SIMATIC S7-300 фирмы «SIMENS».
4 Экономический анализ вариантов объекта конструирования
5 Расчет количества оборудования
Расчетное количество однотипного оборудования для выполнения годовой программы выпуска деталей рассчитывается по формуле:
где норма штучно-калькуляционного времени;
годовой объем выпуска деталей;
действительный годовой фонд времени работы оборудования;
коэффициент загрузки оборудования по времени;
коэффициент выполнения норм.
Коэффициент использования оборудования при изготовлении деталей определяется по формуле:
где принятое количество оборудования.
6 Расчет количества работников
Количество основных работников (операторов) рассчитывается по формуле:
где время проведения процесса;
действительный годовой фонд времени работника;
количество единиц оборудования обслуживаемого в смену одним работником.
Принятое количество специалистов по первому варианту .
Принятое количество специалистов по второму варианту .
Общая численность вспомогательных рабочих для обслуживания основного технологического оборудования определяется укрупнено (50-60)% от основных производственных рабочих:
Плановый ремонт оборудования участка осуществляется централизованной ремонтной службой предприятия поэтому расчет численности вспомогательных рабочих осуществляющих ремонт оборудования не проводится.
По тарифно-квалификационному справочнику с учетом сложности операции назначается разряд каждому рабочему.
В таблице 7.2 приведено количество работников.
Таблица 7.2 – Количество работников
Наименование профессии или специалиста
Месячный оклад или тарифная ставка
Специалисты-операторы
7 Расчет цены внедрения РТК
Цена проектируемой конструкции рассчитывается по формуле:
где затраты на техническую подготовку новой конструкции ;
предполагаемый выпуск новой продукции;
полная себестоимость изготовления новой продукции ;
нормативная прибыль предприятия приходящаяся на одну машину .
8 Расчет затрат на техническую подготовку производства новой конструкции
Затраты на техническую подготовку производства () проектируемого изделия складываются из затрат на конструкторскую () и технологическую () подготовку:
10 Трудоемкость разработки изделия
Суммарные затраты времени на конструкторскую подготовку (трудоемкость разработки конструкции) рассчитываются по формуле:
где трудоемкость разработки технического задания (группа новизны - В группа сложности - 4);
трудоемкость разработки технического предложения (группа новизны - В группа сложности - 4);
трудоемкость разработки чертежа общего вида на стадии эскизного проекта (группа новизны - А группа сложности - 1);
трудоемкость разработки чертежа общего вида на стадии технического проекта (группа новизны - В группа сложности - 4)
трудоемкость разработки электрических схем изделия (группа новизны - В группа сложности - 4);
трудоемкость разработки пневматических схем изделия (группа новизны - Б группа сложности - 2).
Затраты времени составляют:
11 Расчет затрат на конструирование
Затраты на конструирование определяются по формуле:
где средняя часовая заработная плата инженеров занятых конструированием;
коэффициент учитывающий величину накладных расходов в отделе главного конструктора .
Таким образом затраты на конструирование равны:
В силу того что технологическая подготовка определяется компоновкой отдельных систем в соответствии с рекомендациями затраты на технологическую подготовку принимаются равными 30% от затрат на конструкторскую подготовку:
12 Расчет себестоимости изготовления новой системы управления установкой
Полная себестоимость изготовления вновь разработанной конструкции определяется по формуле:
где затраты на материалы;
затраты на покупные комплектующие;
затраты по заработной плате на конструкцию;
внепроизводственные расходы.
Затраты на материалы рассчитываются по формуле:
где количество видов материалов применяемых в изделии;
длина используемого материала;
цена одного метра материала;
средний коэффициент использования материалов.
В таблице 7.3 приведены вид количество и цена применяемых материалов.
Таблица 7.3 – Вид количество и цена применяемых материалов
В таблице 7.4 приведены затраты на покупные комплектующие.
Таблица 7.4 – Затраты на покупные комплектующие
Промышленный робот Циклон 3.02
Бесконтактные датчики BERO
Программируемый логический контроллер SIMATIC S7-300
Рольганг прямой неприводной
Затраты на заработную плату по конструкции укрупнено можно определить из соотношения удельных весов материалов и заработной платы в себестоимости аналогичных видов продукции:
удельный вес затрат на заработную плату в себестоимости аналогичной продукции;
удельный вес затрат на материалы в себестоимости аналогичной продукции.
Косвенные расходы определяются по формуле:
где процент цеховых и общезаводских косвенных расходов на предприятии изготавливающем рассматриваемое изделие.
Внепроизводственные расходы принимаются в размере 3-6% от производственной себестоимости :
Внепроизводственные расходы принимаются равными 5% от производственной себестоимости:
Полная себестоимость:
13 Расчет нормативной прибыли
Нормативную прибыль предприятия приходящуюся на вновь изготавливаемую часть машины можно определить исходя из норматива рентабельности продукции :
где уровень рентабельности продукции;
полная себестоимость продукции;
затраты на материалы покупные комплектующие.
Таким образом цена объекта конструирования:
14 Расчет капитальных вложений
Капитальные вложения определяются по формуле:
где капитальные вложения в оборудование;
капитальные вложения в здания;
капитальные вложения в служебно-бытовые помещения;
стоимость пуска системы.
15 Капитальные вложения в оборудование
Величина рассчитывается по формуле:
где капитальные вложения в технологическое оборудование;
капитальные вложения во вспомогательное оборудование;
капитальные вложения в устройство управления которые включают в себя стоимость установки.
где балансовая стоимость оборудования;
принятое число оборудования;
коэффициент использования оборудования.
Вложения во вспомогательное оборудование:
Вложения в устройство управления:
где стоимость автоматизированной системы управления (АСУ).
Капитальные вложения в оборудование составляют:
16 Капитальные вложения в здания
где площадь занимаемая оборудованием;
коэффициент учитывающий дополнительную площадь приходящуюся на единицу оборудования;
цена одного квадратного метра здания занятого оборудованием;
принятое количество оборудования.
17 Капитальные вложения в служебно-бытовые помещения
где цена одного квадратного метра служебно-бытовых помещений;
площадь служебно-бытовых помещений приходящаяся на одного работника;
принятое общее число работников.
Стоимость пуска системы:
Таким образом капитальные вложения равны:
18 Расчет себестоимости процессов
Для анализа экономической целесообразности использования средств автоматизации достаточно ограничится расчетом технологической себестоимости выполнения годового объема деталей.
где затраты на заработную плату работников;
затраты на амортизацию активной части основных фондов;
затраты на текущий ремонт и техническое обслуживание;
затраты на содержание здания;
затраты на электроэнергию;
прочие цеховые расходы.
19 Расчет затрат на заработную плату
Затраты на заработную плату складываются из заработных плат основных и вспомогательных работников:
где затраты на заработную плату основных работников (операторов);
затраты на заработную плату вспомогательных работников (наладчиков).
Заработная плата основных работников рассчитывается по формуле:
где величина оклада;
величина премии примем премию в размере 60%;
коэффициент учитывающий величину дополнительной заработной платы;
коэффициент учитывающий величину единого социального налога;
принятое число операторов;
коэффициент занятости.
Заработная плата вспомогательных работников рассчитывается по формуле:
где часовая тарифная ставка
годовой фонд времени работы j-го рабочего;
количество рабочих j-гo разряда.
Затраты на заработную плату по вариантам:
20 Расчет затрат на амортизацию оборудования
принятое количество оборудования;
коэффициент использования оборудования;
норма годовых амортизационных отчислений %.
где нормативный срок службы оборудования.
Норма годовых амортизационных отчислений:
Таким образом затраты на амортизацию оборудования равны:
21 Расчет затрат на ремонт и техническое обслуживание оборудования
Годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание активной части основных фондов составляют сумму затрат на все виды ремонтов и межремонтное обслуживание технологического оборудования:
где затраты на капитальный ремонт %;
среднегодовые затраты на текущий ремонт и межремонтное обслуживание на одну единицу ремонтной сложности механической части ;
среднегодовые затраты на текущий ремонт и межремонтное обслуживание на одну единицу ремонтной сложности электрической части .
22 Расчет затрат на силовую энергию
где цена электроэнергии;
суммарная установленная мощность оборудования;
коэффициент учитывающий загрузку установки по мощности;
коэффициент учитывающий величину потерь в электросети завода;
коэффициент загрузки установки по времени;
коэффициент полезного действия.
23 Расчет затрат на содержание помещений
Годовые затраты на содержание помещений складываются из затрат на амортизацию ремонт отопление освещение уборку вентиляцию помещений занятых оборудованием () и служебно-бытовых помещений ():
Затраты на содержание помещений занятых оборудованием:
где производственная площадь занимаемая оборудованием;
стоимость содержания производственной площади.
Затраты на содержание служебно-бытовых помещений:
где норматив служебно-бытовых помещений на одного рабочего;
стоимость содержания служебно-бытовых помещений;
численность рабочих всех профессий.
Тогда затраты на содержание помещений равны:
24 Прочие цеховые расходы
К прочим цеховым расходам относятся расходы на заработную плату РСС расходы на охрану труда рационализацию и так далее. При значительной степени автоматизации производства прочие цеховые расходы определяются пропорционально сумме затрат по заработной плате рабочих и эксплуатации оборудования:
где коэффициент учитывающий величину прочих цеховых расходов.
Таким образом технологическая себестоимость равна:
На основе полученных данных приведённые затраты составят:
Годовой экономический эффект от внедрения данного варианта составил:
25 Структура себестоимости изготовления деталей
Структура себестоимости изготовления пластин приведена в таблице 8.5.
Таблица 8.5 – Структура себестоимости изготовления пластин
Модернизированный вариант
Диаграммы себестоимости изготовления деталей для базового и модернизированного вариантов приведены на рисунке 7.1 и 7.2.
Рисунок 7.1 – Диаграмма себестоимости изготовления деталей для базового варианта
Рисунок 7.2 – Диаграмма себестоимости изготовления деталей для модернизированного варианта
В результате произведенных расчетов технологической себестоимости выполнения годового объема выпуска корпусов базвого варианта обрабатывающего центра и варианта РТК обрабатывающего центра а так же их сравнения выяснилось что структура себестоимости изготовления корпусов для базового и модернизированного вариантов различные. Доли затрат входящих в состав технологической себестоимости определялись приняв величину технологической себестоимости за .
В результате произведенных расчетов затрат на заработную плату работников их доля в общей структуре себестоимости изготовления деталей для базового варианта составила – 213 % для модернизированного варианта составила – 253% тем самым увеличившись на 4%.
В результате произведенных расчетов затрат на амортизацию активной части основных фондов их доля в общей структуре себестоимости изготовления корпусов составила: для базового варианта – 382% для модернизированного варианта – 307% тем самым снизившись на 75%.
В результате произведенных расчетов затрат на электроэнергию их доля в общей структуре себестоимости изготовления корпусов составила: для базового варианта – 1% для модернизированного варианта – 12% тем самым увеличившись на 02%.
В результате произведенных расчетов затрат на текущий ремонт и техническое обслуживание их доля в общей структуре себестоимости изготовления корпусов составила: для базового варианта – 113% для модернизированного варианта – 128% тем самым увеличившись на 15%.
В результате произведенных расчетов затрат на содержание зданий их доля в общей структуре себестоимости изготовления корпусов составила: для базового варианта – 69% для модернизированного варианта – 91% тем самым увеличившись на 22%.
В результате произведенных расчетов прочих цеховых расходов их доля в общей структуре себестоимости изготовления корпусов составила: для базового варианта – 213% для модернизированного варианта – 209% тем самым снизившись на 04%.
26 Расчет дополнительных технико-экономических показателей проекта
17 Расчет себестоимости единицы продукции
Себестоимость единицы продукции рассчитывается по формуле:
где себестоимость продукции;
годовой объем выпуска детали.
28 Удельные капитальные вложения на единицу продукции
Удельные капитальные вложения на единицу продукции определяются по формуле:
где величина капитальных вложений;
годовой объем выпуска деталей.
29Приведенные затраты на единицу продукции
Приведенные затраты на единицу продукции определяются по формуле:
где приведенные затраты;
30 Расчет экономии за счет снижения себестоимости продукции
Экономия за счет снижения себестоимости продукции рассчитывается по формуле:
31 Расчет окупаемости проекта
Окупаемость базового проекта рассчитывается по формуле:
где нормативная окупаемость проекта;
норматив народно-хозяйственной эффективности дополнительных капитальных вложений.
Окупаемость дополнительных капитальных вложений рассчитывается по формуле:
где и капитальные вложения по вариантам;
и технологическая себестоимость по вариантам.
32 Таблица технико-экономических показателей
Технико-экономические показатели приведены в таблице 7.6.
Таблица 7.6 – Технико-экономические показатели проекта
стоимость единицы оборудования
Себестоимость единицы продукции
Экономический эффект
В соответствии с проведенным организационно-экономическим анализом базового варианта обрабатывающего центра и модернизированного варианта при неизменном количестве годового объема выпуска пластин (5000 шт.) одни и те же показатели характеризующие обрабатывающий центр оказались различными для базового и модернизированного вариантов.
В результате произведенных расчетов цены проектируемой конструкции балансовая стоимость единицы оборудования для модернизированного варианта составила 307618621руб. тем самым увеличившись на 7618621 руб.
В результате произведенных расчетов трудоемкости технической подготовки ее величина для модернизированного варианта составила 3738 нормо – чпроект.
В результате произведенных расчетов затрат на техническую подготовку их величина для модернизированного варианта составила 5418621 рубпроект.
В результате произведенных расчетов количества рабочих их величина для базового варианта 2 чел. и модернизированного вариантов составила 1 чел.
В результате произведенных расчетов себестоимости единицы продукции ее величина составила: для базового варианта – 39487руб. для модернизированного варианта – 30094 руб. тем самым снизившись на 9393руб..
В результате произведенных расчетов удельных капитальных вложений их величина составила: для базового варианта – 10006 рубедгод для модернизированного варианта – 7978рубедгод тем самым снизившись на 2028рубедгод.
В результате произведенных расчетов экономического эффекта его величина для модернизированного варианта составила 67243389 рубгод.
В результате произведенных расчетов снижения себестоимости их величина составила: для базового варианта – 100% для модернизированного варианта – 76% тем самым снизившись на 24%.
В результате произведенных расчетов затрат на текущий ремонт и техническое обслуживание их доля в общей структуре себестоимости изготовления корпусов составила: для базового варианта – 230220 руб. для модернизированного варианта – 1889857руб. тем самым снизившись на 412343руб..
В результате произведенных расчетов затрат на электроносители их величина составила: для базового варианта – 1678912 руб.год для модернизированного варианта – 1909873руб.год тем самым увеличившись на 230961руб.год.
Безопасность и экологичность проекта
В ходе разработки дипломного проекта был спроектирован робототехнический комплекс (РТК) для фрезерования корпусных деталей. Использование данного проекта позволяет высвободить от тяжелого монотонного труда рабочих и уменьшение численности основного и вспомогательного персонала.
В данном разделе дипломного проекта рассматриваются мероприятия по обеспечению требований по технике безопасности и производственной санитарии для РТК разработанные на основе системы стандартов безопасности труда (ССБТ).
Деталь обрабатывается на вертикальном центре Shaublin 100 CNC. Загрузка станка осуществляется промышленным роботам Циклон-3.02 из магазинного загрузочного устройства.
1 Опасные и вредные факторы
Согласно ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы» при эксплуатации РТК имеют место следующие опасные факторы:
-подвижные части оборудования;
-повышенная или пониженная относительная влажность воздуха;
-повышенная или пониженная температура воздуха в рабочей зоне;
-повышенный уровень шума на рабочем месте;
-повышенный уровень вибрации;
-недостаточное освещение на рабочем месте;
-опасность разгерметизации пневматического оборудования и трубопроводов;
-повышенное значение напряжения в электрической сети.
2 Безопасность производственного оборудования
РТК спроектирован в соответствии требований ССБТ ГОСТ 12.2.003-91 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности» и ГОСТ 12.2.072-82 «Роботы промышленные роботизированные технологические комплексы и участки».
В целях защиты оператора от возвратно-поступательных движений робота предусмотрено:
-окраска движущихся частей выполнена согласно ГОСТ 12.4.026-01
«Цвета сигнальные и знаки безопасности»; предусмотрены жесткие
-обеспечена механизация и автоматизация процесса;
-имеются блокировки выключения комплекса при аварии;
-исключено управление РТК с нескольких пультов одновременно;
-обеспечен свободный доступ к оборудованию;
-рабочее пространство ПР ограждено экраном;
-подвижные части ПР выкрашены в красный цвет;
-установлены знаки «Посторонним вход воспрещен».
Требования к организации рабочих мест:
-пульт управления за пределами зоны ограждения обеспечен хороший обзор ПР;
-освещенность на пульте управления не менее 400лк;
-органы аварийного отключения на расстоянии 4м друг от друга;
микроклимат на рабочем месте по СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
Согласно требованиям ГОСТ 12.2.062-81 «Оборудование производственное. Ограждения защитные» участок РТК имеет сетчатое разборное ограждение исключающее возможность проникновения посторонних лиц на территорию участка РТК. Установлен микропереключатель блокирующий работу участка РТК при открывании двери сетчатого ограждения.
Проходы на РТК обозначаются разграничительными линиями белого цвета. На видных местах наносятся предупреждающие знаки и надписи безопасности согласно ГОСТ 12.4.026-01 «Цвета сигнальные и знаки безопасности».
Подвижные части представляющие опасность травматизма имеют съемные защитные ограждения (кожухи крышки) на которых с наружной стороны наносится предупреждающий знак опасности по ГОСТ 12.4.026-01.
Под знаками установлены таблички «При включенном оборудовании не открывать».
Обслуживающий персонал обеспечивается спецодеждой спецобувью и другими средствами в соответствии с действующими типовыми нормами.
Работа РТК предусматривает два режима: автоматический и наладочный (скорость исполнительных элементов в наладке не должна превышать 03мс)
Применяемые пневмоприводы соответствуют ССБТ ГОСТ 12.2.101-84 «Пневмопривод. Общие требования безопасности».
Безопасность работы при падении давления в пневмоприводе контролируется с помощью реле давления.
Перемещения ПР осуществляются со средней скоростью и ограничиваются упорами и электромагнитными контактами.
Резервуары предназначенные для смазочных систем выполнены отдельно от станины и имеют высоту не менее 100мм (для удобства слива и фильтрации отработанного масла).
Электрооборудование оснащено пусковой аппаратурой исключающей повторное включение оборудования при внезапном исчезновении напряжения и надежно заземлено.
Предусмотрены блокировки включения и световая индикация при нерабочем и аварийном состоянии оборудования.
4 Органы управления и средства отображения информации.
Компоновка пультов управления удовлетворяет требованиям ССБТ ГОСТ 12.2.049-80 «Оборудование производственное. Общие эргономические требования».
Пульт управления РТК находится вне рабочей зоны а пульт управления роботом и технологическим оборудованием - за пределами их рабочего пространства. На пульте управления ПР имеется светодиодная индикация о состоянии всех входов и выходов системы управления.
Рабочее место оператора имеет хороший обзор и удовлетворяет требованиям ССБТ ГОСТ 12.2.032-78 «Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования». На пульте управления и наладки установлена кнопка «Аварийный останов» с грибовидным толкателем красного цвета которая обеспечивает отключения электрооборудования РТК независимо от режима работы.
Сцельюсоздания оптимальных условий труда
благоприятствующих повышению производительности труда и безопасности работы в проекте предусмотрено поддержание микроклимата удовлетворяющего условиям СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственного помещения».
Основными показателями микроклимата являются:
-скорость движения воздуха в рабочей зоне;
-относительная влажность воздуха в рабочей зоне;
-температура воздуха в рабочей зоне;
-интенсивность теплового излучения в рабочей зоне.
В таблице 8.1 сведены параметры показателей согласно СаНПиН
2.4.548-96 «Гигиеническиетребованиякмикроклимату
производственных помещений» . Работы на данном РТК относятся к категории средней тяжести ПБ.
Таблица 8.1 Допустимые параметры микроклимата
Температура Воздуха ° С
Относительная Влажность %
Эти показатели обеспечиваются за счет:
-системы тепловых завес в зонах въездных и выездных ворот и при входах в бытовые помещения (системы тепловых завес работают в холодный период года);
-установка вентиляции (обще обменная с приточно-вытяжным
Все производственные помещения оборудованы вентиляцией и отоплением. Вентиляция обеспечивает удаление загрязненного воздуха или нагретого воздуха из помещения и подачу в него свежего воздуха.
Для цеха где располагается РТК разработана система общеобменной вентиляции выполненная согласно СниП 41.01-03 «Вентиляция. Отопление и кондиционирование воздуха». Действие вентиляции основано на разбавлении выделяющихся вредных веществ свежим воздухом до предельно допустимых концентраций и температур. Рабочие места оснащены местной вентиляцией естественная вентиляция реализуется за счёт аэрационных фонарей и створок.
Использование данной системы вентиляции приводит к экономии по расходуемому теплу на нагрев воздуха в холодное время года и на его очистку.
Осмотр проверка и ремонт системы вентиляции производится по графику утвержденному главным энергетиком завода.
6 Электробезопасность.
Согласно «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) участок относится к классу помещений особой опасности. Опасность представляют:
-токопроводящие полы;
- возможность одновременного прикосновения к корпусам технологического оборудования и электрооборудования с одной стороны и к
металлическим частям имеющим связь с землей с другой стороны.
Электрооборудование работает от трех фазной сети переменного тока напряжением 380В частотой 50Гц с глухозаземлённой нейтралью. Использованы следующие напряжения:
-380В 50Гц - для питания станка;
-220В 50Гц - для управления электромагнитами питания системы
-24В постоянного тока для питания катушек реле.
В соответствии с требованиями ССБТ ГОСТ 12.1.019-79 «Электробезопасность. Общие требования»» предусмотрены:
-устройство для запирания вводного выключателя в отключенном
-защита от повторного включения механизмов при восстановлении напряжения после его отключения;
-рабочая изоляция токоведущих частей (не менее 05 МОм);
-оградительные устройства;
-защита открытых токоведущих частей оболочками крышками;
-предупредительная сигнализация;
-защитные блокировки;
-малое напряжение для электрических связей между электроустановками имеющими независимое подключение к питающей сети;
-защитное заземление сопротивлением не более 4 Ом согласно
требованиям ССБТ ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное
заземление зануление»;
-на корпусах ПР СУ станка гидростанции и т.д. указываются места и способ крепления заземляющего проводника и знак заземления;
-предупредительные знаки электрического напряжения на дверках и крышках оболочек защищающих электрооборудование с напряжением выше 42В.
К работам на электроустановках допускаются лица прошедшие инструктаж и обучение безопасным методам труда. При проведении ремонтных работ на обесточенных электроустановках вывешиваются таблички «Не включать! Работают люди».
7 Расчет защитного заземления
Расчет защитного заземления выполняется по допустимому сопротивлению заземляющего устройства R3.
Допустимые значения сопротивления заземляющих устройств согласно
«Правилам устройства электроустановок» для установок до 1000 В RЗ.доп.= 4 Ом если суммарная мощность источников тока питающих сеть более 100 кВт.
Принимаем тип заземлителя выполненный из стальных стержней диаметром d = 15 мм и длиной I = 8 м. Расстояние между одиночными вертикальными заземлителями принимается а = 2 м глубина заложения заземлителей Н0 = 07 м (рисунок 8.1).
Грунт - суглинок. Удельное сопротивление грунта ρгр = 100 Ом м. Общее сопротивления одиночных вертикальных заземлителей заглубленных в грунте определяется по формуле:
где l d и Н - длина диаметр и глубина заложения середины электрода от поверхности грунта м.
Глубина заложения середины электрода от поверхности грунта
определяется по формуле
Н = 07+ 05 -8 = 47 м
Рисунок 8.1- Схема расположения электродов защитного заземления в грунте.
Rоб > Rз.доп =4 Ом поэтому выбираем несколько заземлителей.
Число вертикальных заземлителей определяется по формуле:
в - коэффициент использования вертикальных заземлителей. в = 07 при размещении заземлителей в ряд.
Сопротивление соединительной полосы определяется по формуле:
а - расстояние между заземлителями;
п - количество заземлителей принимаемое из расчета.
l пол = 105 а (п -1) при расположении заземлителей в ряд.
Общее сопротивление заземляющего устройства (заземлителей и соединительных полос) определяется по формуле:
где пол - коэффициент использования соединительной полосы;
в - коэффициент использования заземлителей.
Rобщее Rз.доп =4 Ом следовательно защитное заземление удовлетворяет требованиям ПУЭ.
Источником шума являются металлорежущие станки подъемно-
транспортные механизмы аэродинамические шумы вентиляционных
установок пневмоприводы. Допустимыйуровеньшума в
производственных помещениях определяется по ССБТ ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности».
Таблица 8.2 Допустимые
Вид трудовой деятельности
Уровни звукового давления дБ в Гц
октавных полосах частот
Постоянные рабочие места в производственных помещениях
Предельный спектр ПС-75
Для снижения уровня шума предусмотрены следующие мероприятия:
-движущиеся и трущиеся части заключены в корпуса;
-смазывание трущихся частей механизмов;
-согласно графику ППР производить своевременный ремонт оборудования и оснастки;
-при покрытии внутренних поверхностей шкафов электрооборудования и кожухов используются звукопоглощающие материалы;
-применение глушителей для пневмоприводов;
-проверка надежности крепления и правильности регулировки соединений при техническом осмотре;
-вентиляционные установки размещены в изолированных помещениях;
-контроль шумовых характеристик производится согласно ССБТ
ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования к безопасности» не реже
одного раза в год. Допустимый уровень шума -80 дБА.
Шумовые характеристики станков отвечают ГОСТ 12.2.107-85.
9 Освещенность на рабочем месте
Необходимая величина освещенности рабочей зоны в
производственных помещениях устанавливается согласно требований СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» с учетом следующих характеристик зрительной работы:
-точность работы: III разряд - высокая точность минимальный размер
объекта различения 03 - 05 мм
-контраст объекта различения с фоном — средний (коэффициент
контрастности 02 - 04)
-фон - темный (коэффициент отражения 02)
Таблица 8.4 Величина необходимой освещенности рабочей зоны в зависимости от характеристик зрительной работы согласно СНиП 23-05-95
Точность работы разряд
Искусственное освещение лк
Естественное освещение %
По таблице определяем норму общего освещения - Ен = 300 лк. Коэффициент естественного освещения - 4 %. Общее освещение осуществляется дуговыми ртутными лампами ДРЛ устанавливаемыми в светильники РСП-0.5.
Для организации естественного освещения в крыше цеховых помещений предусмотрены световые фонари. На рабочем месте оператора и в рабочей зоне РТК организовано местное освещение (лампы накаливания МО-24-60 ТУ 16.535.937-74 или их аналоги) а также дежурное освещение имеющее самостоятельный источник питания и обеспечивающий освещённость не менее 0.5 лк. Минимальная освещённость пола прохода не менее 0.5 лк при эвакуационном освещении. Лампы эвакуационного освещения устанавливаются над проходами и в местах выхода. Система эвакуационного освещения питается от независимой разводки.
10 Защита от вибрации
Источниками вибрации являются металлорежущее оборудование и транспортные механизмы. Вибрация классифицируется: по воздействию на человека - общая по источнику возникновения - технологическая тип За.
Таблица 8.5 Допустимые значения вибрации по ССБТ ГОСТ 12.1.012-90
Среднеквадратичное значение виброскорости мcxl0-2 О"2
Логарифмические уровни виброскорости в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами Гц
В проекте предусмотрены следующие мероприятия по снижению вибрации:
-все станки и загрузочные устройства устанавливаются на вибро-
гасящих фундаментах масса которых подобрана таким образом что колебания подошвы фундамента не превышают 0.1-1.2 мм;
-вибрационные характеристики станков соответствуют
-устранение неуравновешенности вращающихся масс достигается балансировкой в соответствии с ГОСТ 22061-76;
-наличие резиновых ковриков под ногами работающих;
-в установленные сроки производится проверка вибрации.
11 Пожарная безопасность
Источником пожара на участке РТК могут быть:
-промаслянная ветошь;
Причины возникновения пожара на участке являются:
-короткое замыкание в электропроводке;
-нарушение рабочими правил пожарной безопасности.
В соответствии с НПБ 105-03 «Определений категории помещений и зданий по взрывопожарной безопасности» помещение в котором располагается РТК относится к категории «Д».
Пожарная безопасность обеспечивается ограничениями количества горючих веществ и изоляцией горючей среды а также предотвращением распространения пожара применением эффективных средств пожаротушения организацией беспрепятственной эвакуации людей использованием средств коллективной и индивидуальной защиты противодымной защиты применением средств сигнализации и связи организацией пожарной охраны объекта.
Предусмотрены следующие мероприятия:
-установка сигнализации оповещения о пожаре;
-отведение специальных мест для курения;
-пожарные водопроводы с распределительными кранами в доступных местах;
-свободные проходы и проезды;
-для предотвращения воспламенения в электросетях при коротком
замыкании применяются плавкие предохранители;
-с территории участка удалены ЛВЖ;
-ветошь и протирочный материал хранятся в отдельных специально отведенных местах;
-установка в доступных местах первичных средств пожаротушения
(ящики с песком огнетушители и щиты с противопожарным
12 Охрана окружающей среды
При работе комплекса отходы и брак собираются в отдельную тару и поступают на переплавку. Переплавленный материал снова используется в производстве.
Воздух для всех пневмоприводов отбирается из цеховой пневмосети и смешивается с масляным туманом для смазки цилиндров. Поэтому прежде чем воздух выбрасывается в атмосферу он проходит через фильтр.
Рисунок 8.2 – Ограждение РТК
В процессе проектирования робототехнического комплекса для фрезерования корпусных деталей был выбран вариант наиболее оптимальный при решении поставленной задачи. В конструкторской части проекта были разработаны самотечный лоток - скат магазинное загрузочное устройство для подачи заготовок в позицию захвата приспособление для надежной фиксации заготовки на столе станказахватное устройство а также циклограмма работы РТК.
В разделе "Электроавтоматика" сделан выбор системы управления РТК на базе программируемого контролера Simatic S7-300 CPU-312 спроектирована структурная схема системы управления функциональная схема принципиальная электрическая схема. Произведен расчет и выбор элементов электрической схемы.
В организационно-экономической части проекта было дано технико-экономическое обоснование рассчитан экономический эффект и другие экономические показатели проекта. Экономический эффект от внедрения РТК составил 1741268 рублей.
В разделе "Экологичность и безопасность проекта" разработаны мероприятия для обеспечения безопасных условий труда.
Список использованных источников
Белянин П.Н. Промышленные роботы.
М.:Машиностроение 1975. 400с.
Пособие по применению промышленных роботов. Пер. с
яп. под ред. К.Нода М.:Мир 1975. 450с.
«Издательство «Питер»» 1999. 416с.
. Проблемы создания гибких автоматизированных
производств. М.: Наука 1987. 252 с.
Гибкие сборочные системы. под. ред. У. Б. Хегинботама. Пер. с англ. М.: Машиностроение 1988. 400 с.
Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы. под ред. Е.П. Попова. М.: Машиностроение 1985. 254 с.
ГПС для сборочных работ. под ред. Б. И. Черпакова.
М.: Высшая школа 1989. 110 с.
Промышленные роботы: внедрение и эффективность. Пер
с яп. Асаи К. Кигами С. и др. М.:Мир 1987. 384с.
Управляющие системы промышленных роботов. Под общ. Ред. И.М. Макарова В.А. Чиганова. М.:Машиностр.1984. 288с.
Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD PLUS 6.0 PRO М.: «СК-Пресс» 1997. - 336с.
Серов И.Н. Справочник по AutoCAD 2004 М.: «СК-Пресс»
ДП-НГТУ-220301.65ф2-АМ)-01-08 ВО
Магазинное загрузочное
ДП-НГТУ-220301.65ф2~АМ)- 01-08 ВО
ДП-НГТУ-220301.65-02-АМ)- 04-0% СБ
ДП-НГТУ-220301.65-02-АМ)-01-08 СБ
обработки корпуса на
ДП-НГТУ-220301.65-(02-АМ)- 01-08 СБ
ДП-НГТУ-220301.65'(02-АМ)-01-08 СБ
Магазинное загрузочное устройство. Спецификация
Вентиль 15i в Р А У--15 гост 3 722- 73
Пнсьмодроссель с оъритным каопсцч&м
Редукционный клоп он f22r 12
Мое А ор ас пылит ель
Пнев>мораспрсс&цтель ПВ6А
Я^и а ьтр - Ъ) агеюгпд&л urnej) ь
Ре а с ЪаьлениЗ РА-477
ДП-НГТУ-220301.65J02-AM)- 01-08 ПЗ
Схема пневматическая
МоЭуль Центрального профессора (CPU .3-12)
Модель Зы&ода SM 322
Предохранитель ПК' Н6~ -S
Лампы liQKQyiu&QHuS ГОСТ 4945%. 1С -76
РеЛ^ РМ-Ч ТУ 3652Ъ1СЗ-63
Тепло&ое реле РТТ ТЧ 36 ~6НЭ 024' ~8b
Автоматический Ьы^ЛП^от^рь 3 39761-9^
Сопротивление ГоСТ 73Ч Ь -7 7
Тр онс рорм о map -iSo 2 3 го СГ 223 8 -75
TpQtcpqoмотор Ъ8а33с ГОСТ 238 -73
МяГНиТИЬШ юс* отеЛЬ PMJ-J'fOWty
кнопка Гост 2яз83 - &?
ВЫ 1СА^Ч о теЗ ь R0 MfE
fbinkAio^a-meJib б0 M1g
-Электромагнит ЭЗ6301
ДП-НГТУ-220301.6&(02-АМ)-01-08 ПЗ
Система управления комплексом. Схема электрическая принципиальная. Перечень элементов

Приспособа.dwg

НГТУ каф. "Авт. маш-ия
эмаль НЦ ГОСТ 5406-70
Нерабочие поверхности приспособления окрасить
Рабочее давление пневмосети 0
Отклонение от параллельности относительно
солидолом ГОСТ 1033-79
При сборке все подвижные соединения смазать
Технические требования
Неуказанные допуски размеров по ГОСТ30893.1 Н14
поверхности Б не более 0
ДП-НГТУ-210300-(04-РТ)-03-10 С3
ДП-НГТУ-2103-03-10 С3
ДП-НГТУ-210300-(04-РТ)-17-10 ВО
ДП-НГТУ-210300-(04-РТ)-17-10
Заготовка в приспособлении
Электромагнит сработал
Модуль ввода SM-321 16X24 B
Торможение приводов ПР
Модуль вывода SM-322 24X24 B
Управление приспособлением
Исходное положение робота
Выдержка времени на заполнение накопителя
МЗУ (Электромагнит сработал)
Заготовка захвачена?
Втягиание руки робота до накопителя готовых изделий
Рука робота втянута?
Выдвижение руки робота
Рука робота выдвинута?
Опускание руки робота
Рука робота опушена?
Заготовка зафиксирована?
Зажим заготовки в приспособлении
Закрытие заграждения станка
Ограждение станка закрыто?
Цикл механообработки заготовки на станке
Ограждение станка открыто?
Заготовка расфиксирована?
Разжим заготовки в приспособлении
Открытие ограждения станка
Втягивание руки робота до накопителя готовых изделий
Рука робота поднята?
Втягиание руки робота в исходное положение
Обнуление счетчика Установ = 10
Контроль выполнения команды
Выполнение следующей команды
+1 к значению счетчика
Сравнение содержимого счетчика и значение установки. Равно?
Остановка комплекса. Включение сигнализации "Аварийный останов
Рука робота втянута в исходное положение?
Нажата кнопка "ОСТАНОВ"?
Для избежания зацикливания во время проверки условий применяется следующая подпрограмма
Алгоритм управления Блок - схема
Магазинное загрузочное устройство
Вертикально фрезерный станок Shaublin CNC 100
Таблица технико-экономических показателей
Технико-экономические показатели проекта
Показатели: + увеличение - уменьшение
Величина по вариантам
Наименование показателей
Годовой объем выпуска пластин
Балансовая стоимость единицы оборудования
Трудоемкость технической подготовки
Затраты на техническую подготовку
Себестоимость единицы продукции
Удельные капитальные вложения
Экономический эффект
Снижение себестоимости
Затраты на энергоносители
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений
ДП-НГТУ-220402.65 (04-РТ)-17-2010
Система управления комплексом. Схема пневматическая принципиальная
Пневмоцилиндр ограждения станка
Пневмоцилиндр зажимного приспособления
Пневмоцилиндр захвата
Сжатый воздух подается от внешней пневмосети и должен соответствовать требованиям ГОСТ 11882-73
В маслораспределители заливать масло И-20А ГОСТ 20799-75
Коническое отверстие
Вращающаяся тележка с поворотной рукой устройства автоматической смены инструментов станка Shaublin 100CNC
Самотечный лоток - скат
Система управления комплексом. Схема структурная
Контроллер SIMATIC S7 - 300 СЗГ - 312
Модуль вывода SM 322
Датчик ограждения станка
Датчик приспособления SQ2
Датчики манипулятора SQ2
Управление ограждением станка YA1
Управление приспособлением YA1
Управление манипулятором YA1
Управление захватом YA1
На следующий комплекс
Питание входных и выходных цепей контроллера
Питание катушек реле и контактов
Приспособление фрезерное
ТАМиП-КП-08-01.00.01.0000.СБ
НГТУ. каф. АМ гр.М-09- АМ
Пневмоцилиндр 7020-0151
Крановый пневмоаппарат q*;управления типа В 71-22
Штуцер 1-15-0.6-20Х3МВФ
ТАМиП-КП-08-01.00.01.001
ТАМиП-КП-08-01.00.01.002
ТАМиП-КП-08-01.00.01.003
ТАМиП-КП-08-01.00.01.004
ТАМиП-КП-08-01.00.01.005
НГТУ-ТАМиП-КП-08-01.00.01.0000.СБ
Стандартные сборочные еденицы
Штуцер 2-32-0.6-20 ХЗМФ
* Размеры для справок
ДП-НГТУ-210300-(04-РТ)-17-10 С3
Система управления комплексом. Схема электрическая принципиальная
Варианты накопителей заготовок РТК
Промышленный робот "Циклон-3.02"