Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. курсовые работы > автоматизация
Название:
Автоматизация производственных процессов в машиностроении

Тип: Курсовые работы
Категория: Тех. курсовые работы
Подкатегория: автоматизация

Цена:
1 грн



Подробное описание:

Содержание
Введение………………………………………………………………..…………4
1 Последовательность выполнения предпроектных расчетов ГПС…..............6
2 Расчет основного оборудования…...…………………………………….……7
3 Расчет вместимости склада паллет………..…………………………...……...15
4 Расчет потребности в инструменте………………………………………..….19
5 Разработка схемы планировки оборудования ГПС………………………….21
6 Выбор типов, технических характеристик и алгоритмов функционирования транспортных средств доставки заготовок и инструментов………………….24
7 Уточнение технических характеристик оборудования на основе моделирования работы ГПС…………………………………………………….25
8 Проверка эффективности ГПС на основе статического моделирования……..…………………………………………………………….31
9 Выбор и обоснование системы автоматического контроля……….………..34
10 Выбор и обоснование автоматизированной системы удаления отходов…35
11 Расчет срока окупаемости ГПС ………………………………….….….......36
Выводы……………………………………………………………………...…….42
Список использованных источников………………………………….………..43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Введение
Развитие современного машиностроения претерпевает фундаментальные изменения с новым, качественно отливающимся этапом автоматизации машиностроительного производства.
Автоматизация в машиностроении в первой половине XX века касалась в основном массового производства, и только с появлением в 50-х годах станков с числовым программным управлением автоматизация стала развиваться в единичном, мелко- и среднесерийном производстве.
Однако в этих производствах автоматизация не дала пока такого эффекта, как в массовом производстве, ни по повышению производительности труда, ни по снижению себестоимости. А вместе с тем более 80% всей продукции выпускается именно в серийном, мелкосерийном и единичном производстве.
Доля серийного и мелкосерийного производств непрерывно растет в связи с более быстрым устареванием и сменяемостью выпускаемой продукции.
Эта тенденция ограничивает возможности автоматизации массового производства на базе автоматической линий. Автоматическая линия, предназначенная для выпуска одного фиксированного для нее изделия, перестала быть прогрессивным средством производства, поскольку сдерживает переход на выпуск новых, более современных изделий.
Поэтому особую актуальность в последние десятилетия приобрела так называемая гибкая автоматизация единичного, мелко- и среднесерийного производства. Это связано с быстрым старением и сменяемостью выпускаемой продукции. Гибкая автоматизация направлена на создание гибких производственных систем (ГПС) - комплексов оборудования различного целевого назначения, управляемых от ЭВМ.
Внедрение ГПС имеет для промышленности поистине революционное значение, поскольку вызывает резкое сокращение себестоимости продукции, изготовляемой в условиях мелкосерийного производства.

 

В то же время результатом внедрения ГПС является значительное сокращение потребностей машиностроения в рабочей силе.
Именно ГПС, а не промышленные роботы знаменуют собой начало этапа научно-технической революции, который позволит в машиностроение достигнуть уровня автоматизации, давно существующих в перерабатывающих отраслях.
Основное преимущество ГПС состоит в том, что они представляют реальную возможность резкого снижения значительных скрытых производственных затрат, например, на незавершенное производство, и таких накладных расходов, как оплата труда вспомогательных рабочих. Применение ГПС приводит к созданию безлюдного производства, но все же в большинстве случаев их преимущества чаще проявляются в уменьшении накладных расходов, чем в сокращении стоимости рабочей силы.
Таким образом, создание и использование гибких автоматизированных производств, следует рассматривать как качественно новый уровень развития современного машиностроения
Дело в том, что ГПС является сложной системой, эффективность которой весьма чувствительна к малым изменениям структуры и характеристик оборудования, к параметрам технологических процессов и организационным решениям. Поэтому несущественные, на первый взгляд, погрешности при проектировании могут вызвать значительные отклонения в эффективности системы при эксплуатации.
Современным средством проверки качества комплекса решений, принимаемых при создании и использовании ГПС, является моделирование протекающих в них производственных процессов. Сокращение или полное устранение внутренних потерь позволяет оптимизировать проектные параметры ГПС, а сокращение внешних потерь - минимизировать эксплуатационные издержки. Тем самым обеспечивается возможность создания ГПС с заданным свойством - минимальным сроком окупаемости капитальных затрат.

 

1 Последовательность выполнения предпроектных расчетов ГПС
Задачей курсовой работы является проведение предпроектных исследования ГПС при помощи системы моделирования ГПС "Каскад".
Проектирование ведется в следующей последовательности:
а) разработка технологического процесса механической обработки, включающая непосредственно разработку технологического процесса и определение основного и вспомогательного времени на обработку всех деталей заданной номенклатуры;
б) расчет основного оборудования, включающий выбор моделей и расчет числа станков;
в) расчет вместимости склада паллет, включающий расчет числа позиций автоматического склада заготовок;
г) расчет потребности в режущих инструментах и емкости автоматиче-ского инструментального склада;
д) разработка и описание системы автоматического контроля качества изготавливаемых деталей, включающая выбор координатно-измерительной машины;
е) разработка и описание системы удаления отходов;
ж) разработка альтернативных структурно-компоновочных вариантов планировки оборудования ГПС;
з) моделирование работы ГПС, включающее статистическое моделирование в системе «Каскад»;
и) экономический расчет, включающий расчет срока окупаемости спроектированной ГПС.

 

 

 

2 Расчет основного оборудования
Модели станков выбираются уже при разработке технологии изготовления деталей, для выполнения которых и проектируется система.
Рациональная номенклатура возможных моделей станков ограничивается, как правило, их технологическими возможностями, габаритами рабочей зоны, стыкуемостью средств автоматизации загрузки и управления.
Корпусные детали (точнее не тела вращения) включают детали коробчатой формы (корпуса, рамы, коробки, крышки, опоры и др.). Плоские детали (плиты, планки, рейки, рычаги, шатуны, кулисы), а также детали арматуры (корпуса, крышки, детали соединительной и трубопроводной арматуры). Основным оборудованием для деталей данной группы являются станки сверлильно-фрезерно-расточной группы.
Так как номенклатура выпускаемых деталей включает в себя корпусные детали и детали типа валов, то целесообразно использовать в ГПС сверлильно-фрезерно-расточные станки. Для обработки данных деталей в соответствий с их предельными параметрами (размеры, масса) выбираем станок модели ИР 500МФ4.
Расчет числа станков каждой модели Ср основан на балансе эффективного (расчетного) годового фонда времени работы станков Fo и номинальной трудоемкости годовой производственной программы деталеустановок Tн, обрабатываемых на станках данной модели:

Ср = Tн / Fo* k,

где k – коэффициент использования оборудования (для ГПС k = 0,9).
Номинальная трудоемкость годовой производственной программы Tн в данном случае рассчитывается как:

,

 

где tштi,j - штучное время (трудоемкость) j-ой технологической операции в технологическом процессе обработки i-ой заготовки;
mi - число технологических операций в техпроцессе i-ой заготовки, выполняемых на станках данной модели;
Ni - годовая программа выпуска деталей i-го наименования;
L - номенклатура заготовок в производственной программе, обрабатываемых на станках данной модели.
Fo – эффективный годовой фонд времени работы станков данной модели. Рассчитывается по нормативам в зависимости от массы и уровня автоматизации станков. Для ГПС эффективный годовой фонд времени работы можно рассчитать как:

Fo = Fcут * d,

где Fcут - суточный фонд времени работы оборудования, мин;
d - количество дней работы в году, шт.
Производственная программа представлена в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Таблица 1 – Производственная программа
№ п/п Наименование детали Габаритные размеры, мм Штучное время, мин Годовая программа, шт. Предельные размеры партий выпуска, шт.
1 Плита нижняя Д1524А-35-422 420х350х340 1ДУ-3,77
2ДУ-10,95
3ДУ-27,12 5000 1-50
2 Корпус кулисного механизма 334012 470х420х350 29.87 13000 1-50
3 Корпус БД 8.020.98 450х360х300 1ДУ – 10.51
2ДУ – 4.23 9000 1-50
4 Корпус подшипника ШВА 01.03.01 240х230х180 34,66 13000 1-50
5 Корпус
П943-1-32-403 400х350х270 9,36 12800 1-50
6 Палец кулисы 7Б 35.40.37 450х420х400 1ДУ – 5.97
2ДУ – 2.72 7000 1-50


Находим трудоемкость годовой программы по каждой детали:
Т1 = 5000 * (3,77+10,95+27,12) / 60 = 3486,6 (час)
Т2= 13000 *29.87 / 60 =6471,8 (час)
Т3 = 9000* (10.51+4.23) / 60 =2211 (час)
Т4= 13000 * 34,66 / 60 = 7509,6 (час)
Т5 = 12800 *9,36 / 60 = 1996,8 (час)
Т6 = 7000 *(5.97+2.72) / 60 = 1013,8 (час)
Находим номинальную трудоемкость производственной программы Тн:

Тн = Т1 + Т2 + Т3 +Т4 + Т5 + Т6 =
=3486,6+6471,8+2211+7509,6 +1996,8 +1013,8 = 22689,6 (час)

 

 


Эффективный фонд времени работы оборудования: Fо = 4060 час. Определяем расчетное число станков:

Ср= 22689,6 / (4060×0,85) = 6,57 (штук)

Принимаем Ср = 7 штук.
Так как расчетное число станков оказалось дробным числом (Ср = 6,57), то мы округляем это значение, т.е. принятое число станков равно 7 (Спр = 7).

Сверлильно-фрезерный - расточный станок ИР500МФ4

Предназначен для обработки корпусных деталей на поворотном столе. На станке произво¬дится сверление, зен¬керование, развер¬тывание, растачива¬ние точных отверстий по координатам, фрезе¬рование по контуру с линейной и кру-говой интерполя¬цией, нарезание резьбы метчиками. Класс точности станка Н.
Все узлы станка смонтированы на общей жесткой станине. Бескон¬соль¬ная шпиндельная бабка распо¬ложена внутри порталь¬ной стойки. Поворотный ин-дексируемый стол перемещается по отдельной ста¬нине. Перемещение под-вижных узлов осуществляется от высокомо¬ментных электродвигателей с постоянными магни¬та¬ми, что обеспечивает стабильность времени разгона и торможения (в преде¬лах 0,2 с). Комбиниро¬ванные направ¬ляющие состоят из высоко¬точных ролико¬вых опор, установ¬ленных с предвари¬тель¬ным натягом, и накладок, изготовлен¬ных из анти¬фрикционного полимер¬ного материала, обладающего низким коэф¬фициен¬том трения и высокой демп¬фирующей способностью.

 

 

 

Техническая характеристика ГПМ ИР500МФ4
Таблица 2 – Характеристики станка.
Параметр Значение
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг
700
Размеры рабочей поверхности стола, мм 500500
Число индексируемых позиций стола 72
Точность поворота стола, угл. с ±3
Пределы частоты вращения шпинделя (89 сту-пеней), об/мин
21,2-3000
Наибольший крутящий момент на шпинделе, кгс*м
70
Мощность главного привода, кВт 14
Точность позиционирования по осям X, V, 2., мм
0.025
Пределы подач стола, шпиндельной бабки, стой¬ки, мм/мин
1-2000
Наибольшее усилие подачи, кгс. 1000
Скорость быстрого хода подвижных узлов, мм/мин
10000
Число инструментов в магазине 30
MAX  инструмента, мм: при загрузке магазина без про¬пуска гнезд
то же при про¬пуске одного гнезда
110
125
Наибольший вылет инструмента от торца шпин¬деля, мм.
300
Наибольшая масса оправки с инструментом, кг 15
Время смены инструмента, с. 6

 

 

Продолжение таблицы 2.

Габарит станка (длинаширинавысота), м 6.03.73.1
Масса (без электрошкафов, устройства ЧПУ,
гидростанции и принадлежностей), кг.
12500

Горизонтальный шпиндель станка смонтирован в отдельном кор¬пусе на двух прецизионных подшипниках (один — с цилинд¬риче¬скими роликами, дру¬гой — упорно-радиальный); это способ¬ству¬ет достижению высокой точ¬ности, жесткости и виброустойчи¬вос¬ти. Зажим инструмента в шпинделе гид¬ромехани-ческий. Привод шпинделя осуще¬ствляется от электродвигателя по¬стоянного тока через двухступенчатую ко¬робку скоростей. В пределах 2 - 184 мин-1 регу-лирование частоты вращения производится при постоянном моменте, а в пре-делах 184—3000 об/мин — при по¬стоянной мощности. Ав¬томатическая ориен-тация шпинделя с уп¬равлением от системы ЧПУ позво¬ляет осуществлять серию
техно¬логических циклов, в которых необходимо отвести резец от ра¬бо-чей по¬верхности в точно определенную позицию, не повредив изделие.
Встроенный поворотный делительный стол позиционируется в автомати-че¬ском режиме. Для установки и креп¬ления детали на поверхности стола пре-дусмотрена координатная сетка резьбо¬вых отверстий. Отдельно стоящее гид-ромеханическое поворот¬ное (на 180°) устройство автоматической смены сто¬лов-спутников позволяет исключить из тех¬нологического цикла время на ус¬та¬новку и снятие детали. Устройство автоматической смены ин¬струментов, рас¬поло¬женное вне рабочей зоны, состоит из инстру¬ментального магазина бара¬банного типа с кодированными гнез¬дами и ма¬нипулятора. Выбор инст¬рументов возможен в любой последовательности.
Для питания гидравлических устройств станка служит акси¬ально-порш-не¬вой насос переменной производи¬тельности с авто¬матическим регулирова¬нием расхода масла. В гидросистеме стан¬ка имеется гидроаккумулятор с эла¬стичным мешком, обеспечи¬вающий уравновешивание шпиндельной бабки.


Все трущиеся детали станка и подшипники шпинделя смазываются посред¬ством централизованной автоматической дозированной системы смаз¬ки; смазка зуб¬ча¬тых колес и подшипников главного привода не¬прерывная цир-куляционная. СОЖ подается в зону резания, при¬чем управле¬ние насосной ус-тановкой осуще¬ствляется от системы ЧПУ.
В станке применена трехкоординатная комбинированная сис¬тема ЧПУ с линейной и круговой интерполяцией (число одно¬временно управляемых ко¬ор-динат 2). Программа может вводить¬ся в устройство ЧПУ на перфоленте или вручную (с помощью буквенно-цифровой клавиатуры на пульте), а также по-средством программного накопителя, теле¬тайпа или от центральной ЭВМ. В качестве датчиков обратной связи по всем координатам исполь¬зо¬ваны резоль-веры, установленные на валу электродвигателей. Дискретность задания разме¬ров 0,002 мм.

 

 

 

 

 

Рисунок 1- Станок ИР500МФ4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Вид сбоку и сверху.

 

 

 

 

3 Расчёт вместимости склада паллет
Список исходных данных для расчета автоматизированного склада АТСС представлен в соответствии с таблицами 3 и 4.
Таблица 3 – Производственная программа
№ п/п Наименование детали Габаритные размеры, мм Штучное время, мин Годовая программа, шт. Предельные размеры партий выпуска, шт.
1 Плита нижняя Д1524А-35-422 420х350х340 1ДУ-3,77
2ДУ-10,95
3ДУ-27,12 5000 1-50
2 Корпус кулисного механизма 334012 470х420х350 29.87 13000 1-50
3 Корпус БД 8.020.98 450х360х300 1ДУ – 10.51
2ДУ – 4.23 9000 1-50
4 Корпус подшипника ШВА 01.03.01 240х230х180 34,66 13000 1-50
5 Корпус
П943-1-32-403 400х350х270 9,36 12800 1-50
6 Палец кулисы 7Б 35.40.37 450х420х400 1ДУ – 5.97
2ДУ – 2.72 7000 1-50

 

 

 

 

 

 

Таблица 4 – Технические характеристики станка модели ИР500МФ4
Параметр станка Значение
Число позиции в пристаночном накопителе столов-спутников 6
Время смены стола – спутника в рабочей зоне станка, с 60
Число гнезд в инструментальном магазине 30
Расстояние между осями соседних гнезд магазина, мм 0,16
Наличие механизма реверса в приводе магазина да
Скорость поворота магазина при подготовке инструмента, м/с 20
Чистое время цикла смены инструмента в шпинделе, с 6

В основу алгоритма расчета положен метод итерационного формирования возможных вариантов сменного задания (СЗ).
Суть метода: известна номенклатура L деталеустановок, изготовление, которых осуществляется или планируется на данном станке. Для каждой ДУ известно время ее изготовления t1 , t2 , ... , tL. Задана также длительность цикла безлюдной работы станка F и допустимое время его недогрузки dF. Сочетание заготовок N1 + N2 +...+ NL считается возможным вариантом СЗ, если выполняется условие:

 

где Cп - число станков в составе ГПС, шт;
t i - оперативное время обработки заготовки по i-му техпроцессу, мин;
Ni - число заготовок в партии запуска по i-му техпроцессу, шт;
L - номенклатура технологических процессов в производственной программе ГПС, шт;
F – время цикла безлюдной работы ГПС, мин.


Методом итерационного перебора значений Ni из интервалов их допустимых значений выявляются возможные варианты сочетаний заготовок в сменном задании.
Если сформированный набор ДУ не удовлетворяет граничным условиям, то он отбрасывается, и формируется новый набор. Если удовлетворяет, то считается возможным вариантом СЗ и для него рассчитывается номенклатура и количество деталеустановок, номенклатура и количество требуемых режущих инструментов, а так же вероятностное распределение машинного и оперативного времени технологических переходов. Все сформированные таким образом варианты СЗ заносятся в базу данных (см. раздел "..\Экспресс-анализ\Варианты СЗ").
После того, как сформированы все возможные варианты СЗ, начинается их статистическая обработка. Результатом обработки являются практическая кривая распределения количества ДУ в сменном задании и кривая вероятной потребности ДУ на цикл безлюдной работы ГПС.
Число позиций на складе NII выбирается для размещения 90 - 95 % всех ДУ согласно кривой вероятной потребности. При таком подходе существует 3 – 5 % -я вероятность риска нехватки позиций на складе.

 

 

Рисунок 3 – Диаграммы распределения и вероятностные кривые при различной номенклатуре ДУ и при различном количестве ДУ
По потребности инструментов берём 95% с вероятным запасом 5% и равна 250 детали.


4 Расчет потребности в инструментах
Зная состав сменного задания на предстоящий цикл безлюдной работы ГПС (имея исходные данные по каждой ДУ), можно рассчитать требуемое для его выполнения количество инструментов.
Суммарное число всех режущих инструментов, необходимых для выполнения сменного задания вычисляется как сумма общего числа инструментов, необходимых для выполнения технологических переходов всех партий запуска.
Для формирования вариантов сменного задания используется итерационный метод и реализованный в разделе “Каскад\Аналитический расчет\Экспресс-анализ” системы моделирования “Каскад”. Исходные данные для расчета приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Исходные данные для экспресс-анализа

 

Рисунок 5 – Диаграммы распределения и вероятностные кривые потребности ГПС в инструментах
По вероятностной кривой потребности, представленной на рисунке 5, определяем наибольшую потребность ГПС в инструментах, и равна 80.



5 Разработка схемы планировки оборудования ГПС
Исходные данные для построения схемы планировки ГПС представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Исходные данные для построения схемы планировки ГПС
Модель станка ИР500МФ4
Количество станков, шт 7
Габаритные размеры станка (L×B×H), мм 7980*6060*3143
Требуемое число позиции на складе палет, шт 250
Потребность станка в режущих инструментах, шт 80
Расстояние между осями соседних позиций склада, м 1,0

Начальную проработку планировки выполним в следующей последовательности:
- Расположим станки в одну линию, боковыми сторонами друг к другу. Расстояния между станками выбираем в зависимости от наибольшего габаритного размера станка. Принимаем, что мм. Рассчитаем общую длину участка:

м.

- Проверим возможность использования линейного склада ДУ. Длина такого склада не должна превышать длину участка. Учтем также возможную нехватку заготовок на складе и увеличим необходимое число заготовок.

,
м.

Длина линейного склада значительно больше длины участка. Поэтому прорабатываем компоновку многоярусного склада ДУ.


Рассчитаем число ярусов склада :


яруса.


Рассчитаем число позиций склада по горизонтали (на одном ярусе):

,
шт.

Длина склада заготовок составит:

м.

Вместимость склада РИ:

шт.

Расстояние между РИ в автоматизированном складе принимаем 0,15 м.
Длина склада РИ:
м.

Делим стеллаж на две части по 26 и 26 метров.
Принимаем однорядный многоярусный склад, модель СТ-0,5 (параметры приведены в таблице 6), расположенный вдоль линии станков.
Минимальная необходимая высота ячейки склада заготовок 0,45 м.

 

Таблица 6 – Параметры стеллажа АТСС
Параметр Значение
Грузоподъемность одной ячейки, т 0,5
Размеры грузовой единицы, lxB 500х500, 600х400
600х600, 800х600
800х800
Габаритные размеры, м Длина 10..100
высота 4,6

Эскизная планировка ГПС представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Эскизная планировка ГПС с линейным складом РИ и многоярусным складом ДУ

 

 

 

 

 

 

6 Выбор типов, технических характеристик и алгоритмов функционирования транспортных средств доставки заготовок и инструментов
В качестве транспортного средства выбирается кран-штабелер, модель СА-ТСС-0,5 (параметры приведены в таблице 7).
Таблица 7
Параметр Значение
Грузоподъемность, т 0,5
Размеры грузовой единицы, lxB 500х500, 600х400
600х600, 800х600
Высота стеллажа 4
Расстояние от рельсового пути до нижнего рабочего положения грузозахвата, мм

450
Скорость перемещения крана, м/с 1,6
Скорость подъёма грузозахватного органа, м/с
0,3
Скорость выдвижения грузозахватного органа, м/с
0,4
Суммарная мощность электродвигателей, кВт
6

Для доставки РИ к станку используется инструментальный робот, параметры которого приведены в таблице 8.
Таблица 8 – Параметры инструментального робота
Параметр Значение
Скорость перемещения, м/с 1,6
Ускорение, м2/с 25
Время смены РИ, с 17

 


7 Уточнение технических характеристик оборудования на основе моделирования работы ГПС
Основными показателями эффективности функционирования ГПС служат:
- фактическая длительность цикла безлюдной работы (фактическое время выполнения сменного задания) Тц;
- коэффициент загрузки основного технологического оборудования kГПС.
Связь между Тц и kГПС описывается соотношением:

kГПС= (Тц - Тпр)/ Тц ,

где Тпр – суммарные внутрицикловые простои оборудования, мин;
Tц – время безлюдной работы ГПС, мин.
Как следует из формулы повышение kГПС можно достичь за счет сокращения внутрицикловых простоев оборудования. Графической иллюстрацией работы и простоев ГПС служат временные диаграммы (циклограммы или диаграммы Ганта), включающие циклограммы взаимосвязанной работы технологических и транспортных модулей и их агрегатов. На циклограммах в выбранном масштабе изображаются отрезки времени, символизирующие моменты начала, продолжительность и моменты завершения циклов работы устройств. По циклограммам можно судить и о продолжительности простоев устройств по различным причинам. Моделирование можно рассматривать как способ автоматизированного построения циклограмм работы оборудования.
Моделирование ведется в разделе «Каскад\Моделирование». В данном разделе реализуется работа пользователя с блоком процедур моделирования производственного процесса.
Конфигурация ГПС для моделирования представлены в таблице 9, на рисунках 7, 8, 9 и 10.

 

Таблица 9 – Исходные данные по станкам.
№ станков ГПС Координата ППН метр. Число позиций в накопителе штук. Время смены ДУ на столе сек. Число гнезд МИ штук. Расст. между гнезд. метр. Реверс нет-0 есть-1 Скорость поворота МИ м/мин Координата МИ метр.
1 1,90 6 50 30 0,16 1 30 3,80
2 8,96 6 50 30 0,16 1 30 10,86
3 16,02 6 50 30 0,16 1 30 17,92
4 23,08 6 50 30 0,16 1 30 24,98
5 30,14 6 50 30 0,16 1 30 32,04
6 37,20 6 50 30 0,16 1 30 39,10
7 44,16 6 50 30 0,16 1 30 46,16

 


Рисунок 7 – Исходные данные склада ДУ.


Рисунок 8 – Исходные данные склада РИ.


Рисунок 9 – Исходные данные КШ.


Рисунок 10 – Исходные данные ИР.


Рисунок 11 – Результат моделирования работы ГПС
Результат моделирования работы ГПС приведен на рисунке 11.
В результате моделирования со скорректированными параметрами получаем kГПС =0,85. Результаты моделирования приведены на рисунках 11, 12 и 13.

 


Рисунок 12 – Диаграммы соотношения работы и простоев


Рисунок 13 – Циклограмма работы ГПС

 

 

Эффективность ГПС, рассчитанная посредством анализа циклограммы работы оборудования, будет справедлива лишь для рассматриваемого
варианта сменного задания (СЗ). Использование модели в рассмотренном виде возможно для оценки диспетчерских решений: состава СЗ, очередности запуска заготовок в обработку, способа размещения заготовками в ячейках склада.
На практике в разные циклы безлюдной работы ГПС могут выполняться разные варианты СЗ. Очевидно, что для разных СЗ величина цикловых простоев и загрузка оборудования будут варьироваться. Технические параметры ГПС, обеспечивающие высокую загрузку оборудования при одних вариантах СЗ, могут оказаться неприемлемыми при других.
Следовательно, для оценки технических параметров оборудования необходимы многократные прогоны программы при различных вариантах СЗ, содержание которых приводит к значительным колебаниям эффективности ГПС.

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Проверка эффективности ГПС на основе статического моделирования
При моделировании на множестве СЗ критериями эффективности служат предельные и среднее значения коэффициента загрузки ГПС, а так же закономерности его вероятностного распределения. Тем самым обеспечивается более объективная оценка эффективности системы. Следовательно, статистический анализ позволяет более точно подобрать параметры ГПС.
Статистическое моделирование выполняется с использованием системы "Каскад" в разделах "Аналитический расчет/Экспресс-анализ" и "Моделирование/Статистика".
Результаты статистического моделирования для проектируемой ГПС приведены на рисунках 14 и 15.

Рисунок 14 – Распределение коэффициента загрузки ГПС


Рисунок 15 – Распределение потребности в режущем инструменте
Из результатов моделирования видно, что значение минимального коэффициента использования ГПС равно 0,47, что ниже значения с полученным ранее коэффициентом использования ГПС для одного СЗ, которое равно 0,85.
Для одного из параметров, а именно коэффициента использования ГПС, на основе статического моделирования построим зависимость.
Зависимость коэффициентов загрузки ГПС от горизонтальной скорости перемещения инструментального робота представлена в таблице 10.
Таблица 10 - Зависимость коэффициента загрузки ГПС от горизонтальной и вертикальной скорости перемещения крана-штабелера
VКШ, м/с kГПС
0,5 41
1 44
1,5 47
1,6 47
2 47
3 47

 

График зависимости коэффициентов загрузки ГПС от горизонтальной и вертикальной скорости перемещения крана-штабелера представлен на рисунке 16.

Рисунок 16 - График зависимости коэффициентов загрузки ГПС от горизонтальной и вертикальной скорости перемещения крана-штабелера
Таким образом, из графика видно, что среднее значение коэффициента возрастает с увеличением горизонтальной и вертикальной скорости перемещения, следовательно, принимаем VКШ = 1,6 м/с. С помощью статистического моделирования можно подобрать оптимальные параметры технических средств ГПС.

 

 

 

 

 

9 Выбор и обоснование системы автоматического контроля
Система контроля качества предназначена для своевременного определения с требуемой точностью параметров качества изделий механосборочного производства.
В ГПС используют контрольно-измерительные машины, работающие как в ручном, так и в автоматическом режиме и выполняющие точный или непрерывный контроль измеряемых изделий.
Для проектируемой ГПС выбрана координатно-измерительная машина Premier1500. Параметры машины приведены в таблице 11.
Таблица 11 –Параметры КИМ-750
Параметр Значение
LхBхH, мм 1500x3000x1200
Максимальная нагрузка на рабочую поверхность, кг 1500
Масса, кг 9720
Скорость перемещений траверсы по осям, мм/сек 860
Ускорение траверсы, мм/сек2 2500
Разрешение оптических линеек, мм 0,0001
Точность измерений:
ISO 10360
5,5+ L /250
Напряжение питания, В от 110 до 240
Потребляемая мощность, Ватт 750
Рабочая поверхность Гранитная плита с вмонтированными втулками М6
Расход воздуха 12 л / мин при 5,5 бар
Требования к окружающей среде Температура от 10 до 40 0 C .
Влажность воздуха от 40 до 80%

 

10 Выбор и обоснование автоматизированной системы удаления отходов
Автоматическое удаление стружки – одна из проблем ГПС. Существуют ГПС в которых просчеты при создании систем уборки стружки потребовали привлечения дополнительного обслуживающего персонала, что противоречит использованию ГПС. Автоматическое удаление стружки предполагает решение задач на трех уровнях:
а) дробление стружки в процессе обработки;
б) удаление стружки за пределы станка;
в) удаление стружки за пределы участка.
Для данной ГПС выбираем третий метод – удаление стружки за пределы участка. Он может осуществляться двумя способами:
- перевозка стружки на робокарах или кранах-штабелерах единой транспортно-накопительной системы;
- транспортирование с помощью конвейеров, при наличии винтовых (шнековых) магистралей.
Выбираем первый способ.

11 Расчёт срока окупаемости ГПС
Моделирование работы ГПС в среде системы "Каскад" позволяет оценивать качество принимаемых решений по ряду показателей, основные из которых:
- коэффициент загрузки ГПС kГПС;
- фактическое (с учетом внутрицикловых простоев) время выполнения сменного задания ТСЗ.
Однако kГПС и ТСЗ оценивают эффективность ГПС с отдельных сторон, а обобщенным критерием целесообразности создания или приобретения системы может служить срок окупаемости затрат Lо.
Рассмотрим вывод уравнения для расчета Lо на основе результатов моделирования.
В общем виде объем прибыли P, руб, определяется как разность между стоимостью реализованной продукцией и затратами на ее изготовление:

P =(C - S) • N - K , (1)

где С - рыночная цена единицы продукции, руб/шт;
S - расходы, связанные с изготовлением и сбытом единицы продукции (себестоимость), руб/шт;
К - капитальные вложения в создание новой техники для выпуска данной продукции, руб;
N - объем продукции, шт.
Объем продукции равен:

N = Tо / tср , (2)

где То – рассматриваемый период эксплуатации ГПС, час;
tср - среднее время изготовления единицы продукции, час.

 

Подставим (2) в (1), запишем условие неубыточности создания ГПС (Р  0):
(C – S) •Tо / tср – K  0,

откуда То определится как срок окупаемости ГПС:

(3)

Выражение (3) описывает срок окупаемости То в часах работы оборудования. Выразим срок окупаемости годами эксплуатации Lo:

, (4)

где Тц – продолжительность одного цикла работы ГПС, час;
d – число циклов работы в год, шт;
kГПС – коэффициент загрузки оборудования ГПС внутри цикла.
Из (4) с учетом (3) получим выражение для расчета количества лет окупаемости затрат на создание ГПС:
(5)

Из условия равенства трудоемкости годовой производственной программы Тн и годового фонда времени работы ГПС (Тн = Тц•d•R), выразим число циклов работы ГПС в год:

, (6)
где R – число станков в ГПС, шт.

 

Подставив (6) в (5), получим:
(7)

Введем коэффициент q, характеризующий соотношение капитальных затрат, прибыли на единицу продукции и трудоемкости годовой производственной программы:
(8)

С учетом введенных обозначений (6) примет вид:
(9)

Выразив tср = ТСЗ/ NСЗ , получим:

, (10)

где NСЗ – число деталей, изготовленных за цикл работы ГПС.
Определим примерный диапазон значений коэффициента q. Отношение Тн/R согласно (6) представляет собой плановый годовой фонд времени работы ГПС Тц•d. Тогда (10) можно записать как:

(11)

 

 

 

В идеальном случае, когда простои оборудования отсутствуют, kгпс=1 и Тц=ТСЗ, выражение (11) примет вид:
(12)

Произведение в знаменателе есть ни что иное, как число изделий в годовой программе выпуска:

 

где i – индекс позиции номенклатуры годовой программы;
Ni – количество изделий i-го наименования в годовой программе выпуска;
L – число позиций (наименований) изделий.
Рассматривая идеальный случай дальше, примем, что номинальный срок окупаемости ГПС LН = Lо. Тогда LН =q/N, откуда

q = LН • N. (13)

Подставив (13) в (10), окончательно получим выражение для расчета срока окупаемости ГПС:

(14)

Полученное выражение позволяет рассчитать фактический срок окупаемости ГПС на основе сопоставления требований технического задания на проектирование системы (LН, N, Тн,) и показателей эффективности системы, обеспечиваемых техническим предложением по ее изготовлению (R, ТСЗ, NСЗ, kгпс).


Номинальный срок окупаемости LН, число изделий N и трудоемкость годовой производственной программы Тн задаются в исходных данных на проектирование. Число станков в системе R определяется расчетом.
Значения ТСЗ и kгпс получаются в результате моделирования ГПС при конкретном варианте сменного задания (при конкретном значении NСЗ).
Таким образом, система моделирования "Каскад" и аналитическое выражение (14) позволяют количественно описать влияние проектных и эксплуатационных решений на срок окупаемости ГПС. Тем самым обеспечена возможность проектирования ГПС с заданным сроком окупаемости. Процедура автоматизированного расчета срока окупаемости в текущей версии системы "Каскад" не реализована, однако необходимые для расчета данные по значениям NСЗ, ТСЗ и kгпс имеются. Рассмотрим, как данную информацию можно извлечь. Перед началом расчета:
- подготовить выборку вариантов сменного задания;
- промоделировать работу ГПС на данной выборке.
Выборка вариантов СЗ сохраняется в виде файла Stat_mod.kas в папке Kaskad\Analit.
Расчет срока окупаемости производится с помощью программы srok_2. При паспортных значениях характеристик ГПС произведем моделирование в среде системе «Каскад». Далее с помощью программы srok_2 извлекаем данные из файлов Stat_mod.kas в папке Kaskad\Analit и Statist.kas в папке Kaskad\PrakU и производим расчет срока окупаемости ГПС и коэффициент использования ГПС. После расчета получаем кривые вероятностного распределения коэффициента использования ГПС и распределения срока окупаемости ГПС, которые представлены на рисунках 16 и 17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 17 - Расчет срока окупаемости для паспортных данных ГПС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 18 - Расчет срока окупаемости для проектных данных ГПС

 

 


Выводы
В данной курсовой работе была спроектирована гибкая производственная система по производству деталей заданной номенклатуры. В состав ГПС входят 7 станков типа “обрабатывающий центр” марки ИР500МФ4, многоярусный склад – накопитель паллет, кран – штабелер, склад режущего инструмента, инструментальный робот, средства контроля и подготовки производства.
Осуществлена планировка участка, в том числе и детальная, позволяющая визуально оценить габариты и расположение основного оборудования в цехе.
Было осуществлено моделирования данного участка при различных режимах работы оборудования, различных значениях параметров оборудования.
Проработаны различные варианты сменных заданий на обработку и в результате моделирования данного участка ГПС по изготовлению корпусных деталей в интегрированной среде "Каскад" получено, что средний коэффициент загрузки оборудования участка составляет 85 %.
Также был вычислен срок окупаемости, который составил 1,71 года.

Список использованных источников
1 Аверьянов, О.И., Дащенко А.И., Лескин А.А. и др. Технологиче¬ское обо¬рудова¬ние ГПС.- Л., Политехника, 1991.-320 с.
2 Бондаренко, В.А., Сердюк А.И. Основы создания ГПС механообра-ботки: Учебное пособие.- Оренбург, ОГУ, 2000. - 206 с.
3 Гибкие производственные комплексы/ Под ред. П.Н. Белянина, В.А. Ле-щенко .- М.: Машиностроение, 1984.- 384 с.
4 Мельников, Г.Н., Вороненко В.П. Проектиро¬вание механосборочных цехов. - М.: Машиностроение, 1990. - 351 с.
5 Сердюк, А.И. Основы создания ГПС механообработки: Электронный учеб¬ный курс - локальная сеть ОГУ "Вся сеть\kafsap\Serduk\Электронный учебный курс".
6 Фроман, Б., Лезаж Ж.-Ж. ГПС в механической обработке/ Пер. с франц. Н.А.Шнуровой; Под ред. В.А. Лещенко.- М.: Машино¬строение, 1988.- 120 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра систем автоматизации производства
Задание
На сводный отчёт по лабораторным работам
По дисциплинам
«Автоматизация машиностроительного производства»,
"Автоматизация производственных процессов в машиностроении"
Вариант № _______ студент ___________________________
1. ТЕМА РАБОТ " Проект ГПС для изготовления деталей заданной номенклатуры"
2. СРОК СДАЧИ ЗАКОНЧЕНОГО ОТЧЁТА-28.05.2008г.
3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К РАБОТЕ:
- Режим работы – 2 смены по 8 час.
- Длительность цикла безлюдной работы ГПС – 8 час.
- Номенклатура изготавливаемых деталей 10 наименований
- База данных по технологическим процессам изготовления деталей согласно индивидуальному варианту задания:
№ п/п Наименование детали Габаритные размеры, мм Штучное время, мин Годовая программа, шт. Предельные размеры партий выпуска, шт.
1 Плита нижняя Д1524А-35-422 420х350х340 1ДУ-3,77
2ДУ-10,95
3ДУ-27,12 5000 1-50
2 Корпус кулисного механизма 334012 470х420х350 29.87 13000 1-50
3 Корпус БД 8.020.98 450х360х300 1ДУ – 10.51
2ДУ – 4.23 9000 1-50
4 Корпус подшипника ШВА 01.03.01 240х230х180 34,66 13000 1-50
5 Корпус
П943-1-32-403 400х350х270 9,36 12800 1-50
6 Палец кулисы 7Б 35.40.37 450х420х400 1ДУ – 5.97
2ДУ – 2.72 7000 1-50
4. СОСТАВ ОТЧЁТА:
1 Проектирование системы основного технологического оборудования ГПС
2 Расчёт автоматизированного склада заготовок
3 Расчёт потребности в режущих инструментах
4 Разработка планировки ГПС
5 Моделирование производственного процесса ГПС в среде интегрированной системы "Каскад "
6 Выбор проектных параметров ГПС на основе статических исследований производственного процесса
7 Расчёт срока окупаемости затрат на создание ГПС
Отчёт по каждой работе оформляется согласно соответствующим методическим указаниям
Литература
1.Бондаренко В.А., Сердюк А.И. Основы создания ГПС механообработки: Учебное пособие для вузов.-Оренбург, Оренбургский гос. ун-т, 2001.-206с.
2.Сердюк А.И., Карагулова Л.В. Переход от технического задания к техническому предложению на создание ГПС.-Оренбург: ОГУ, 2006.-130с.
3.Основы создания ГПС механообработки: электронный учебный курс. CD-диск.-Оренбург: ОГУ,2005.
4.Видеолекции.
Руководитель _________________________
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное Образовательное Учреждение
Высшего Профессионального Обучения
ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Аэрокосмический институт
Кафедра «Систем автоматизации производства»

 

 


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Автоматизация производственных процессов в машиностроении

Пояснительная записка
ОГУ 210200.4009.16 ПЗ

 



Руководитель проекта
__________
"___"______________2009 г.

Исполнитель
студент гр. З-03АТП
_________¬¬__.
"___"______________2009 г.

 

 

Оренбург 2009 г.




Комментарий:

Курсовая работа - отлично!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы