Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Рабочая программа, методические указания, задание на курсовую работу

1

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра технологии автоматизированного машиностроения

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ Рабочая программа Методические указания Задание на курсовую работу

Факультет технологии, автоматизации и управления в машиностроении Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста: 657800 – Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств 120100 – Технология машиностроения Специализаций: 120101 – Технология автоматизированного машиностроения; 120103 – Общая технология авторемонтного производства; 120127 – Технология, промышленный менеджмент и маркетинг в машиностроении

Санкт-Петербург 2004

2

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.01 (07) Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Рабочая программа, методические указания, задание на курсовую работу. - СПб.: СЗТУ, 2004. - 26 с Рабочая программа разработана в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 657800 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» (специальность 120100 – «Технология машиностроения» специализаций: 120101 – «Технология автоматизированного машиностроения»; 120103 – «Общая технология авторемонтного производства»; 120127 – «Технология, промышленный менеджмент и маркетинг в машиностроении»). Методический сборник содержит рабочую программу, методические указания к изучению дисциплины, тематический план лекций, перечень основной и дополнительной литературы, задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению. В рабочей программе рассмотрены основные понятия и определения, а также общие и теоретические вопросы по автоматизации производственных процессов в машиностроении; методика системного подхода к исследованию изучаемых в курсе производственных процессов; системное описание средств автоматизации. Рассмотрено на заседании кафедры технологии автоматизированного машиностроения 17 марта 2004 г., одобрено методической комиссией машиностроительного факультета 24 марта 2004 г. Рецензенты: кафедра автоматизации производственных процессов СЗТУ (зав. кафедрой А.А. Сарвин, д-р техн. наук, проф.); Ю.М. Зубарев, д-р техн. наук, проф. зав. кафедрой технологии машиностроения СПИМаш. Составители: В.В. Максаров, д-р техн. наук, проф.; К.П. Помпеев, канд. техн. наук, доц.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2004

3

Предисловие Дисциплина «Автоматизация производственных процессов в машиностроении» является профилирующей и завершающей в системе подготовки инженеров, которая базируется на знании всех предыдущих дисциплин по специальности 120100, рассчитана на 150 часов, предусматривает проведение комплекса практических и лабораторных работ и выполнение курсовой работы. Дисциплина имеет не только самостоятельное значение, но и обеспечивает основными базовыми знаниями студентов для успешного изучения других дисциплин технологического цикла, предусмотренных учебным планом. Работа машиностроительных предприятий в условиях рынка требует постоянного совершенствования технологических процессов, средств автоматизации и технологии управления на всех уровнях производства. Известно, что традиционный подход к интенсификации производства, с возможностью быстрого реагирования на потребность рынка заключается во всемерном повышении производительности технологического оборудования и технологических процессов. Поэтому главная тенденция и особенность современного этапа интенсификации производства состоит в том, что эту проблему необходимо решать по-новому – за счет исключения исчерпывающего себя физического труда человека и расширения применения более гибких форм производства. Начальным этапом в проведении мероприятий по совершенствованию технической и технологической базы, а также использованию новых методов организации производства становится создание высокоавтоматизированных производств, основанных на широком применении современного программноуправляемого технологического оборудования, микропроцессорных управляюще-вычислительных средств, робототехнических систем, средств автоматизации

проектно-конструкторских,

производственных работ.

технологических

и

планово-

4

Цель преподавания дисциплины - заложить у студентов основу знаний в общих вопросах автоматизации производственных процессов в машиностроении. Студент должен получить необходимые знания для решения следующих практических задач: 1) определение уровня и степени автоматизации для формирования структуры производственного процесса в машиностроении и его составляющих; 2) проектирование и обеспечение размерных связей автоматического производственного процесса; 3) выполнение расчета и проектирования автоматизированного производственного процесса изготовления деталей в поточном и не поточном производствах; 4) выполнение расчета и проектирования гибких автоматических сборочных систем; 5) определение средств автоматизации процессов инструментообеспечения, контроля качества изделий, складирования, охраны труда персонала, транспортирования, технического обслуживания, управления и подготовки производства. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1. Содержание дисциплины по ГОС Механизация и автоматизация производства. Основные уровни автоматизации. Автоматические и автоматизированные процессы и оборудование. Степень автоматизации. Структура производственного процесса в машиностроении и его составляющие. Производственный процесс как поток материалов, энергии и информации. Проектирование и обеспечение размерных связей автоматического производственного процесса.

5

Технологичность конструкций изделий для автоматизированного производства. Сущность и этапы автоматического сборочного процесса. Методы и средства транспортирования и сборки изделий, ориентирования деталей, режимы их работы. Гибкие автоматические сборочные системы. Универсальные автоматические и адаптивные сборочные устройства. Загрузочно-транспортные устройства и их расчет. Построение автоматизированного производственного процесса изготовления деталей в поточном и не поточном производствах. Средства автоматизации процессов инструментообеспечения, контроля качества изделий, складирования, охраны труда персонала, транспортирования, технического обслуживания, управления и подготовки производства.

Объем дисциплины и виды учебной работы Виды занятий Общая трудоемкость Аудиторные занятия Лекции Практические занятия Семинары Лабораторные работы Самостоятельная работа Курсовая работа Контрольная работа Вид итогового контроля – ЭКЗАМЕН

Всего часов 150 44 20 16 8 56 50 -

10-й семестр 150 44 20 16 8 56 50 -

6

1.1. Рабочая программа (объем курса 142 часов) Введение (2 часа) [1], с.4...8; [2], с.7...20; [3], с.174...175 Исторический обзор создания и развития автоматизации производственных процессов. Значение в использовании новых методов организации производства современного программного управляемого технологического оборудования, микропроцессорных управляюще-вычислительных средств и робототехнических систем. Связь технологических задач с автоматизацией производственных процессов. Содержание и задачи курса.

1.1.1. Автоматизированный производственный процесс в машиностроении (10 часа) [1], с.43...60; [2], с.7...39; [3], с.174...213 Механизация производственных процессов. Автоматизация производственных процессов. Три уровня автоматизации производства: частичная, комплексная и полная. Рабочие циклы: полуавтоматический, автоматический и автоматизированный.. Безлюдный режим работы в производственных системах. Основные характеристики автоматизированного производственного процесса. Степень автоматизации и различие на цикловую, рабочую и эксплуатационную. Определение и расчет уровня автоматизации отдельного станка, системы станков или производственного процесса. Гибкость производственного процесса или оборудования.

1.1.2. Элементная технология автоматизированных производств (8 часа) [1], с.101...117; [2], с.91…93; [3], с.214...225 Автоматические и специализированные станки, автоматические линии. Реализация первой ступени автоматизации на уровне технологического обору-

7

дования. Станки с ЧПУ. Обеспечение стабильности параметров обработки в технологических системах. Особенности технологической подготовки для станков с ЧПУ. Инструментальное обеспечение, контроль детали и инструмента, отвод стружки, автоматизация загрузки и переналадки, задачи диагностики на станках с ЧПУ.

1.1.3. Комплексная автоматизация производственных систем (8 часа) [1], с.101...117; [2], с.91…93; [3], с.214...225 Комплексная автоматизация организационно-экономических функций производственной системы. Основные термины и определения ГПС. Разделение ГПС по организационным признакам: ГПМ, ГАУ, ГАЛ, ГАЦ и ГАЗ. Различие между РТК и ГПМ. Формы гибкости ГПС: машинная, технологическая, структурная, производственная и маршрутная. Надежность функционирования ГПС по параметрам: отказ, сбой и работоспособность. Требования к технологическому оборудованию для обработки деталей типа «тел вращения» и корпусных деталей. Состав РТК, РТЛ и РТУ. Определение потребности в РТК. Система обеспечения функционирования ГПС: автоматизированная транспортноскладская система (АТСС), автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО), система автоматизированного контроля (САК), автоматизированная система удаления отходов (АСУО), автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП), система автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП), автоматизированная система управления (АСУ). 1.1.4. Автоматизация процесса сборки (8 часа) [1], с.101...117; [2], с.91…93; [3], с.214...225 Ориентация объектов в сборочном производстве. Совмещение основных и вспомогательных координатных систем деталей при сборке. Способы и средст-

8

ва автоматизации подачи заготовок и деталей. Способы ориентации деталей, предназначенных для сборки. Подача заготовок и деталей из магазинов, кассет, лент к сборочным, обрабатывающим или другим производственным системам. Подача неориентированных заготовок и деталей. Ориентирование присоединяемых деталей относительно базовых. 1.1.5. Автоматизированная система управления (8 часа) [1], с.101...117; [2], с.91…93; [3], с.214...225 Состав комплекса технических средств: управляющий вычислительный комплекс, средства получения, преобразования, хранения, отображения и регистрации информации, устройства подачи сигналов и исполнительных устройств. Состав основных функций АСУ: управляющие, информационные и вспомогательные. Составные части АСУ ГПС: техническое, программное, информационное, организационное и оперативное обеспечение. Задачи АСУ, АСТПП, САПР. Управление технологическим процессом. Информационные и управляющие функции АТСС. 1.1.6. Организационно-технологические схемы ГПС (8 часа) [1], с.101...117; [2], с.91…93; [3], с.214...225 Методы имитационного моделирования по воспроизводству на ЭВМ отдельных ситуаций производственного процесса. Расчет годовой программы выпуска. Производительность ГПС. Организационно-технический уровень ГПС. Расчет основного технологического оборудования, вместимость накопителей и количества транспортных средств. Структурно-компоновочные схемы ГПС. Примеры компоновочных решений ГПС.

9

1.2. Тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения (20 часов) Темы лекций 1.

4.

Введение. Содержание и задачи курса. Основные определения и задачи автоматизированного производства. Элементная технология автоматизированных производств. Автоматические и специализированные станки, автоматические линии. Станки с ЧПУ. Комплексная автоматизация производственных систем. Гибкие производственные системы (ГПС). Система обеспечения функционирования ГПС Автоматизация процесса сборки

5.

Организационно-технологические схемы ГПС

2. 3.

Всего

Объем, ч 4 4 4 4 4 20

1.3. Тематический план практических занятий (16 часов) Темы практических занятий 1. 2. 3. 4.

Выбор технологического оснащения на уровне ГПМ для обработки деталей типа «тел вращения» и для обработки корпусных деталей Выбор технологического оснащения и расчет уровня автоматизации АТСС, АСИО, АСУО Разработка состава информационных задач при реализации автоматизированного производственного процесса Разработка технического задания на ГАУ Всего

Объем, ч 4 4 4 4 16

1.4. Тематический план лабораторных работ (8 часов) Темы лабораторных работ 1.

Расчет уровня автоматизации на уровне ГПМ

Объем, ч 4

10

2.

Разработка алгоритма работы гибкого производственного комплекса механообработки

4

Всего

8

2. Библиографический список Основной: 1. Ганзбург Л.Б., Максаров В.В., Схиртладзе А.Г. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учебное пособие. - СПб.: СЗТУ, 2001. - 178 с 2. Основы автоматизации производства / Под ред. Ю.М. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1995. – 312 с. 3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – 5-е изд. – М.:: Машиностроение-1, 2001. – 944 с. Дополнительный: 4. Белянин П.Н., Идзон М.Ф., Жогин А.С. Гибкие производственные системы. - М.: Машиностроение, 1988. - 256 с. 5. Вальков В.М. Контроль в ГАП. – Л.: Машиностроение, 1986. – 230 с. 6. Васильев В.Н. Организация, управление и экономика гибкого интегрированного производства в машиностроении.– М.: Машиностроение,1986.–311 с. 7. Вейц В.Л., Максаров В.В. Динамика и управление процессом стружкообразования при лезвийной механической обработке. – СПб.: СЗПИ, 2000. – 160 с. 8. Власов С.Н., Позднеев Б.М., Черпаков Б.И. Транспортные загрузочные устройства и робототехника. – М.: Машиностроение, 1988. – 144 с. 9. Городецкий М.С., Веденский Д.Л. Контроль и диагностика в ГПС. – М.: Высш. школа, 1989. – 96 с. 10. Гибкое автоматизированное производство / В.О.Азбель, В.А.Егоров, А.Ю.Звоницкий и др. – Л.: Машиностроение, 1985. – 454 с. 11. Гибкие производственные комплексы / В.А.Лещенко, В.М.Кисилев, Д.А.Куприянов и др. – М.: Машиностроение, 1984. - 384 с. 12. Гибкие производственные системы Японии: Пер. с яп.; Под ред. Л.Ю.Лищинского. – М.: Машиностроение, 1987. – 232 с. 13. Егоров В.А., Максаров В.В., Федотов А.И. Автоматизированная система инструментального обеспечения ГПС механообработки. - Л.: ЛДНТП, 1989. - 28 с. 14. Жданович В.Ф., Гай Л.Б. Комплексная автоматизация и механизация в механических цехах. – М.: Машиностроение, 1976. – 288 с. 15. Имитационное моделирование производственных систем: Под ред. А.А.Вавилова. – М.: Машиностроение; Берлин: Техника, 1983. – 416 с.

11

16. Инструментальные системы автоматизированного производства / Р.И.Гжиров, В.А.Гречишников, В.Г.Логашев и др. - СПб.: Политехника, 1993. – 399 с. 17. Киселев Г.А., Гуленков В.Ю. ГПС в машиностроении. – М.: Изд-во стандартов, 1987. – 288 с. 18. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1983. – 376 с. 19. Колка И.А. Кувшинский В.В. Многооперационные станки. – М.: Машиностроение, 1983. - 135 с. 20. Маликов О.Б. Склады гибких автоматических производств. – Л.: Машиностроение, 1986. – 187 с. 21. Макаров И.М. Системные принципы создания гибких автоматизированных производств. – М.: Высш. школа, 1986. – 175 с. 22. Максаров В.В. Способ кинематического дробления стружки при токарной обработке // Сб. НИИМАШ. - М.:НИИМАШ, 1980, № 6.– С. 9 – 21. 23. Металлорежущие станки и автоматы / Под ред. А.С. Проникова. – М.: Машиностроение, 1981. – 479 с. 24. Наянзин Н.Г., Раздобриев А.Х., Колосов В.Н. Системы инструментального обеспечения ГПС // Сб. ВНИИТЭМР. – М.: ВНИИТЭМР, 1987, №4. – 54 с. 25. Поляков Д.И., Костин А.И. Развитие автоматизации в станкостроении. – М.: Машиностроение, 1983. – 335 с. 26. Пуш В.Э., Пигерт Р., Сосонкин В.Л. Автоматические станочные системы. – М.: Машиностроение, 1982. – 319 с. 27. Ратмиров В.А. Управление станками гибких производственных систем. – М.: Машиностроение, 1987. – 272 с. 28. Соломенцев Ю.М., Сосонкин В.Л. Управление гибкими производственными системами. – М.: Машиностроение, 1988. – 352 с. 29. Создание и применение АСУ для станочных систем. – М.: НИИМАШ, 1984. – 65 с. 30. Саульев В.К. Математические модели теории массового обслуживания. – М.: Статистика, 1979. – 96 с. 31. Фроман Б. ГПС в механической обработке: Пер. с франц. – М.: Машиностроение, 1988. – 120 с. 32. Хартли Дж. ГПС в действии: Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1987. – 328 с. 33. Чернявский Л.Б. Автоматизированные транспортно-накопительные системы ГПС механической обработки деталей.– М.: ВНИИТЭМР, 1985. – 47 с. 34. Черпаков Б.И., Брук И.В. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, РТК. – М.: Высш. школа, 1989. – 127 с. 35. Шарин Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. – М.: Машиностроение, 1986. – 172 с. 36. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. – М.: Машиностроение, 1973. – 640.

12

3.Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению 3.1. Общие указания При изучении курса «Автоматизация производственных процессов в машиностроении» студенты выполняют курсовую работу, которая включает в себя расчет и разработку проекта автоматизированного производственного процесса. Исходные данные на задание определяется студентом по последней цифре шифра зачетной книжки (см. табл.1), определяется по предпоследней цифре шифра (см. табл. 2). 3.2. Задание на курсовую работу Цель работы: 1. Определить структуру и состав технологических компонентов и подсистем ГАУ для обработки корпусных деталей; 2. Произвести расчет уровня автоматизации всех подсистем ГПС, обеспечивающих производственную программу в соответствии с заданной производительностью; 3. Нанести на планировочную схему участка материальные потоки по перемещению «Заготовка» с АТСС до ГПМ №, с ГПМ № до Зоны комплектации палет (красной прерывистой линией), «Деталь» от ГПМ № до АТСС (красной сплошной линией), «Инструментальный комплект» от Зоны комплектации инструмента до ГПМ № (синий сплошной линией) и «Стружка» от ГПМ до Зоны хранения стружки в АТСС, с АТСС до Комплекса по переработке стружки (зеленой сплошной линией) в соответствии с заданным маршрутом: № последней цифры шифра зачетки 0, 1 2, 3 4, 5 6, 7 8, 9

Маршрут ГПМ 1 ГПМ 2 ГПМ 3 ГПМ 4 ГПМ 5

13

4. Разработать алгоритм действии по перемещению материального потока подсистем ГАУ в соответствии с заданным маршрутом № последней цифры шифра зачетки 0, 1 2, 3 4, 5 6, 7 8, 9

Элемент материального потока

Маршрут

«Заготовка» «Деталь» «Инструментальный комплект» «Стружка» «Инструментальный комплект»

ГПМ 1 ГПМ 2 ГПМ 3 ГПМ 4 ГПМ 5

5. Разработать схему управления ГАУ; 6. Описать функционирование подсистемы ГАУ в соответствии с шифром задания № последней цифры шифра зачетки

Наименование темы функционирования подсистемы ГАУ

0

Система смены инструмента на ГПМ для обработки корпусных деталей Система смены инструмента на ГПМ для обработки деталей типа «тел вращения» Система транспортирования «Заготовок», «Деталей», «Инструмента» и «Стружки» Система складирования «Заготовок», «Деталей», «Инструмента» и «Стружки» Система поддержания работоспособности ГПМ Система контроля деталей на ГПМ для обработки корпусных деталей и деталей типа «тел вращения» Система контроля деталей вне ГПМ Система инструментального обеспечения ГАУ Стружкодробление и удаление отходов производства в ГАУ Система управления ГАУ

1 2 3 4 5 6 7 8 9

14

3.3. Методические указания к выполнению курсовой работы Задание на проектирование гибкого автоматизированного участка (ГАУ): 1. Состав технологического оборудования. 1.1. Станок модели ИР500ПМФ4: Размер рабочего пространства: 500 х 500 х 500 мм; Размер паллет: 500 х 500 мм; Число инструментов в магазине: 36 шт. 1.2. Станок модели ИР200ПМФ4: Размер рабочего пространства: 200 х 200 х 200 мм; Размер паллет: 200 х 200 мм; Число инструментов в магазине: 36 шт. 1.3.. Время обработки условной детали - 20 мин. 1.4. Необходимое количество обрабатываемых изделий габаритами 500 х 500 х 500 мм. равно 48 единиц в смену. 1.5. Необходимое количество обрабатываемых изделий габаритами 200 х 200 х 200 мм. равно 96 единиц в смену. 1.6. Время загрузки равно 2 мин. Время разгрузки равно 2 мин. 1.7. Время промежуточного контроля равно 2 мин. Время окончательного контроля 5 мин. 2. Цель работы 1. Определить структуру и состав технологических компонентов и подсистем ГАУ для обработки корпусных деталей; 2. Произвести расчет уровня автоматизации всех подсистем ГПС, обеспечивающих производственную программу в соответствии с заданной производительностью; 3. Нанести на планировочную схему участка материальные потоки по перемещению «Заготовка», «Деталь», «Инструментальный комплект» и «Стружка» в соответствии с заданным маршрутом; 4. Разработать алгоритм действии по перемещению материального потока подсистем ГАУ в соответствии с заданным маршрутом; 5. Разработать схему управления ГАУ; 6. Описать функционирование подсистемы ГАУ.

15

3. Выбор состава ГАУ В состав ГАУ входит технологическое оборудование, автоматизированная транспортно-складская система (АТСС), секция по настройки инструмента, секция по подготовке заготовок, секция по удалению и переработки стружки, система управления ГАУ. 3.1. Расчет уровня автоматизации технологического оборудования. 3.1.1. Станок модели ИР500ПМФ4: № Наименование функции п/п 1 Включение оборудования 2 Установка заготовки на станке 3 Поиск инструмента

автоматическое автоматизированное автоматическое

4

Установка нулевой точки инструмента

автоматическое

5 6 7 8 9

Обработка заготовки Контроль обрабатываемой поверхности Контроль целостности режущего инструмента Смена инструмента Снятие готовой детали

автоматическое автоматическое автоматическое автоматизированное автоматическое Итого

Уровень автоматизации

K a ( ИР 500 ПМФ4) =

Значение 1 0,5 1 1 1 1 1 0,5 1 8,0

∑ Ai 8 = = 0,944 n 9

3.1.2. Станок модели ИР200ПМФ4: № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Наименование функции

Уровень автоматизации

Включение оборудования Установка заготовки на станке Поиск инструмента Установка нулевой точки инструмента Обработка заготовки Контроль обрабатываемой поверхности Контроль целостности режущего инструмента Смена инструмента Снятие готовой детали

K a ( ИР 200 ПМФ4) =

автоматическое автоматическое автоматическое автоматическое автоматическое автоматическое автоматическое автоматизированное автоматическое Итого

∑ Ai 8,5 = = 0,944 n 9

Значение 1 1 1 1 1 1 1 0,5 1 8,5

16

3.2. Расчет уровня автоматизации транспортно-складской системы № Наименование функции п/п 1 Включение оборудования 2 Установка заготовки на станке 3 Поиск инструмента

автоматическое автоматизированное автоматическое

4

Установка нулевой точки инструмента

автоматическое

5 6 7 8 9

Обработка заготовки Контроль обрабатываемой поверхности Контроль целостности режущего инструмента Смена инструмента Снятие готовой детали

автоматическое автоматическое автоматическое автоматизированное автоматическое Итого

K a ( АТСС ) =

Уровень автоматизации

Значение 1 0,5 1 1 1 1 1 0,5 1 8,0

∑ Ai 8 = = 0,944 n 9

3.3. Расчет уровня автоматизации зоны комплектации инструмента (СИО )

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7

Уровень автоматизации Поиск информации по комплектующим инструмента автоматизированное Комплектация инструмента автоматизированное Сборка инструмента ручная Предварительная настройка инструментального блока автоматизированное Комплектация инструментальной наладки ручная Отправка инструментальной наладки на рабочую по- автоматизированное зицию Передача информации на верхний уровень ГАУ автоматизированное Итого Наименование функции

K a (СИО ) =

Значение 0,5 0,5 0 0,5 0 0,5 0,5 2,5

∑ Ai 2,5 = = 0,357 n 7

3.4. Расчет уровня автоматизации зоны комплектации палет (ЗКП )

№ Наименование функции п/п 1 Поиск информации по комплектации заготовки 2 Выбор комплектующего крепежа

Уровень автоматизации автоматизированное автоматизированное

Значение 0,5 0,5

17

3 4 5 6 7

Комплектация паллеты Установка и закрепление заготовки на паллете Предварительная настройка заготовки на нулевую точку на паллете Отправка заготовки на паллете на рабочую позицию Передача информации на верхний уровень ГАУ

K a ( ЗКП ) =

ручная ручная ручная автоматизированное автоматизированное Итого

0 0 0 0,5 0,5 2

∑ Ai 2 = = 0,287 n 7

3.5. Расчет уровня автоматизации комплекса по переработке стружки (КПС )

№ Наименование функции п/п 1 Срабатывание датчиков наполнения тары стружкой 2 Передача информации о наполнении тары стружкой 3 Вывоз транспортной тары к месту переработки стружки 4 Переработка стружки

K a ( КПС ) =

Уровень автоматизации автоматическое автоматическое автоматическое

Значение 1 1 1

автоматизированное Итого

0,5 3,5

∑ Ai 3,5 = = 0,875 n 4

3.6. Расчет уровня автоматизации установки мойки-сушки деталей (УМС ) № п/п 1 2 3 4

Наименование функции Подача паллеты с деталью на установку мойки-сушки Загрузка паллеты с деталью на позицию мойки-сушки Выгрузка паллеты с деталью из зоны мойки-сушки Передача информации об окончании мойки-сушки

K а (УМС ) =

ΣАi n

=

Уровень автоматизации автоматическое автоматическое автоматическое автоматизированное Итого

3,5 = 0,875 . 4

3.7. Расчет общего уровня автоматизации ГАУ

K а ( ГАУ ) =

ΣK a N

=

5,083 = 0,726 , 7

Значение 1 1 1 0,5 3,5

18

где N - количество подразделения ГАУ; ΣK a - сумма уровней автоматизации технологического оборудования и всех подразделений ГАУ.

Уровни автоматизации всех подсистем ГАУ 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 ИР500 ИР200 АТСС

СИО

ЗКП

КПС

УМС

Принимаем общий уровень автоматизации 0,73. Исходя из уровня автоматизации, равной 0,7 и заданного количества обрабатываемых изделий принимаем для обработки деталей 500 х 500 х 500 мм. – 2 единицы ИР500ПМФ4, для обработки деталей 200 х 200 х 200 мм. - 4 единицы ИР200ПМФ4. 4. Автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО) АСИО состоит из ячеек складской системы, в которой предусмотрено хранение инструментальных наладок и инструментов, находящихся в инструментальных магазинах технологического оборудования. Для обработки 144 деталей в смену необходимо рассчитать количество инструмента, которое включает основной работающий инструмент и инструменты дублеры (страховой запас). Если стойкость одного инструмента Т и = 60 мин., то для обработки 144 деталей в смену потребуется 48 инструментов. Определяем общее количество инструментов: где K и - число инструментов предусмотренных для обработки деталей в смену; K ДБ - количество дублеров которое принимается

K ДБ = 2 х K и = 48 х 2 = 96. Емкость инструментоносителя равна 9 инструментам. Исходя из этого, принимаем три перемещения инструментального комплекта в смену.

19

5. Обоснование системы контроля в ГАУ Предусматривается активный контроль на технологическом оборудовании и пассивный контроль после окончательной обработки вне ГПМ. Промежуточный контроль осуществляется в автоматическом режиме непосредственно на технологическом оборудовании. Согласно заданию контроль деталей осуществляется частично. Суммарное время контроля деталей на одном станке Т к = 30 мин. Окончательный контроль готовой детали осуществляется вне рабочей зоны станка на специально отведенном месте технического контроля (ОТК). 6. Расчет грузонапряженности ГАУ. 6.1. Грузонапряженность по перемещению тары с заготовками и готовыми деталями. Для станка ИР500ПМФ4 число перемещений заготовок к станку равно 48/2=24, а для станка ИР200ПМФ4 - 96/2=48 (раз). Расчет грузонапряженности ГАУ по перемещению тары с заготовками. Грузонапряженность ГАУ: G ГПМ ( з ) = q з ⋅ l , где q з - вес заготовки, кг. l - путь перемещения тары с заготовками, м. В соответствии с исходными данными вес заготовки: для станка ИР500ПМФ4 q з = 350 кг; для станка ИР200ПМФ4 q з = 150 кг. 1) G ГПМ ( з ) = q з ( ИР 500) ⋅ l 1 = 350 ⋅ 1 = 350 кг·м; 2) G ГПМ ( з ) = q з ( ИР 500) ⋅ l 2 = 350 ⋅ 10,5 = 3675 кг·м; 3) G ГПМ ( з ) = q з ( ИР 200) ⋅ l 3 = 150 ⋅ 5 = 750 кг·м; 4) G ГПМ ( з ) = q з ( ИР 200) ⋅ l 4 = 150 ⋅ 0 = 0 кг·м; 5) G ГПМ ( з ) = q з ( ИР 200) ⋅ l 5 = 150 ⋅ 4,5 = 675 кг·м; 6) G ГПМ ( з ) = q з ( ИР 200) ⋅ l 6 = 150 ⋅ 9,5 = 1425 кг·м.

G ΣГПМ ( з ) = ΣГПМ ( з ) = 6875 кг·м. 6.2. Расчет грузонапряженности по инструментальным комплектам.

G ГПМ ( И ) = q и ⋅ l , где q и - вес инструментоносителя с инструментом, кг. l - путь перемещения тары с инструментом, м. Принимаем q и = 225 кг.

20

1) G ГПМ ( И ) = q и ( ИР 500) ⋅ l 1 = 225 ⋅ 6,5 = 1462,5 кг·м; 2) G ГПМ ( И ) = q и ( ИР 500) ⋅ l 2 = 225 ⋅ 3,5 = 787,5 кг·м; 3) G ГПМ ( И ) = q и ( ИР 200) ⋅ l 3 = 225 ⋅ 1,8 = 405 кг·м; 4) G ГПМ ( И ) = q и ( ИР 200) ⋅ l 4 = 225 ⋅ 3 = 675 кг·м; 5) G ГПМ ( И ) = q и ( ИР 200) ⋅ l 5 = 225 ⋅ 8 = 1800 кг·м; 6) G ГПМ ( И ) = q и ( ИР 200) ⋅ l 6 = 225 ⋅ 13 = 2925 кг·м.

G ΣГПМ ( И ) = ΣГПМ ( и) = 8055 кг·м. 6.3. Расчет грузонапряженности по стружки

G ГПМ (С ) = q с ⋅ l , где q с - вес тары со стружкой, кг. l - путь перемещения тары со стружкой, м. Принимаем q с = 25 кг. 1) G ГПМ ( С ) = q с ( ИР 500) ⋅ l 1 = 25 ⋅ 28,5 = 712,5 кг·м; 2) G ГПМ ( С ) = q с ( ИР 500) ⋅ l 2 = 25 ⋅ 32 = 800 кг·м; 3) G ГПМ ( С ) = q с ( ИР 200) ⋅ l 3 = 25 ⋅ 19,5 = 487,5 кг·м; 4) G ГПМ ( С ) = q с ( ИР 200) ⋅ l 4 = 25 ⋅ 16 = 400 кг·м; 5) G ГПМ ( С ) = q с ( ИР 200) ⋅ l 5 = 25 ⋅ 20,5 = 512,5 кг·м; 6) G ГПМ ( С ) = q с ( ИР 200) ⋅ l 6 = 25 ⋅ 25,5 = 637,5 кг·м.

G ΣГПМ ( С ) = ΣГПМ (с ) = 3550 кг·м. 6.4. Определяем общую грузонапряженность ГАУ

G ГАУ = G ΣГПМ ( З ) + G ΣГПМ ( И ) + G ΣГПМ (С ) = 6875 + 8055 + 3550 = 18480 кг·м. 6.4. Расчет максимальной грузонапряженности АТСС. Учитывая, что скорость штабелера V = 15 м/мин. 70 % затрачивается на операции разгруки-выгрузки тары в АТСС и 30 % на транспортные перемещения, то за 30 % 8 часового (480 мин.) рабочего времени штабелер пройдет максимальное расстояния l = 2160 м, которое делим на три основных грузонапряженных потока по заготовкам-деталям, инструмен-

21

тальным комплектам и стружке. Тогда расстояние по каждому грузопотоку будет равно l = 720 м. Находим максимальную грузонапряженность

G max АТСС = q max ⋅ l max = 350 ⋅ 720 + 225 ⋅ 720 + 25 ⋅ 720 = 1.440.000 кг·м. G max АТСС 432000 = = 23,37 раз, G ГАУ 18480 что обеспечивает запас по грузонапряженности перемещения заготовокдеталей, инструментальных комплектов и стружки на ГАУ. По полученным данным принимаем три стеллажа высотой восемь ячеек и два штабелера.

22

7. Структурная схема управления ГАУ.

Управляющий вычислительный комплекс (УВК ГАУ)

СУ ГПМ СУ ГПМ СУ ММ ИР200 СУГП ГП ИР500 ИР50 0 ИР500

СУ ГПМ СУ ГПМ ИР500 ИР500

УВК АТСС

Стеллаж ЧПУ ЧПУ ИР500 ИР500

САК

ЧПУ ЧПУ ЧПУ ИР200 ЧПУ ИР500 ИР50 0 ИР500

САК ПоворотЧПУ ный стол ИР500 ПоворотЧПУ ный стол ИР500

ИнструменЧПУ тальный ИР500 магазин

Инструментальный магазин

Штабелер

23

Зона комплектации инструмента

Зона сбора стружки

Зона комплектации палет

ГПМ 2

ГПМ 1

1

1,2,3,4

1,2,3,4

2,3

4

АТСС

2

Зона подготовки баз

1,2,3,4

Установка мойкисушки

1,2,3,4

1,2,3,4

ГПМ 3

ГПМ 4

1,2,3,4

ГПМ 5

ГПМ 6 СУ ГАУ

Рис.1. Общая компоновка ГАУ

24

1 11

4 9

8

10

6

3

7

5

2

Рис.2. Фрагменты компонентов ГАУ

25

8. Спецификация к рис.1: 1 – Поток инструментальных комплектов; 2 – Поток паллет с заготовкой; 3 – Поток деталей; 4 – Поток тары со стружкой. 9. Спецификация к рис.2: 1. Станок модели ИР500ПМФ4. 2. Станок модели ИР200ПМФ4. 3. Штабелер. 4. Шарнирно-балансирующий манипулятор (ШБМ). 5. Система управления устройства приема-выдачи или АРМ. 6. Рольганговый конвейер для подачи паллет с заготовками. 7. Цепной конвейер для подачи и выгрузки контейнера под стружку. 8. Устройство приема-выдачи инструментальных комплектов. 9. Устройство приема-выдачи заготовок-деталей. 10. Место приема-выдачи в АТСС. 11. Оператор наладчик.

26

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Технология автоматизированного машиностроения»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: «Автоматизация производственных процессов в машиностроении» на тему: Разработка гибкого автоматизированного участка для обработки корпусных деталей (деталей типа «тел вращения»)

Студент: Шифр: Факультет: Технологии, автоматизации и управления в машиностроении

Преподаватель: Подпись ______________ Дата защиты «___» _________2004г.

г. Санкт-Петербург 2004 г.

27

СОДЕРЖАНИЕ Предисловие………………………………………………………………..…3 Содержание дисциплины………………………………………………….…6 1. Содержание дисциплины……………………………………………….…6 1.1. Рабочая программа…………………………………………………….…6 1.1.1. Автоматизированный производственный процесс в машиностроении………………………..……………………………….….6 1.1.2. Элементная технология автоматизированных производств…….…..6 1.1.3. Комплексная автоматизация производственных систем……….……7 1.1.4. Автоматизация процесса сборки……………………………….……..7 1.1.5. Автоматизированная система управления……………………………8 1.1.6. Организационно-технологические схемы ГПС………………………8 1.2. Тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения……………………………………………………………………….9 1.3. Тематический план практических занятий………………………….….9 1.4. Тематический план лабораторных работ……………………………….9 2. Библиографический список………………………………………………10 3.Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению………………………………………………………………….12 3.1. Общие указания…………………………………………………………12 3.2. Задание на курсовую работу…………………………………..…….…12 3.3. Методические указания к выполнению курсовой работы…………...14