Проектирование АПС механической обработки детали типа 'Шестерня'

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ИиАПС

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Проектирование АПС механической обработки детали типа «Шестерня»»

Выполнил

студент гр. МР-081

Штейзель В.А.

Проверил

Трухин В.В

Кемерово 2012г.

Анализ исходных данных

 

Номенклатура деталей производственного подразделения

Основой проектирования автоматизированного производства является подетальная производственная программа.

В зависимости от типа производства и этапа проектирования производственная программа может быть точной, приведенной и условной.

В данной работе проектирование будем вести по приведенной производственной программе. При таком проектировании для сокращения объема проектных и технологических разработок заданную многономенклатурную программу заменяют приведенной, выраженной ограниченным числом представителей, эквивалентной по трудоемкости заданной многономенклатурной программе.

В таблице 1.1 представлена группа деталей, из которой выбирается деталь - представитель, но которой в дальнейшем производится расчет приведенной производственной программы. Заданная программа выпуска - 600 деталей в год.

В качестве детали-представителя выбираем деталь шестерня 1, так как она совмещает в себе все типы поверхностей деталей группы.

Расчет приведенной производственной программы:

Любые изделия, входящие в группу, могут быть приведены по трудоемкости к представителю с учетом различия в массе, программе выпуска, сложности обработки или сборки через коэффициент приведения:

Кп=Кв*Ксер*Ксл

где: Кв - коэффициент приведения по массе.

Кв=

где: Qк - вес приводимого изделия;

Qпр- вес изделия - расчетного представителя.

Ксер - коэффициент, учитывающий различие в серийности.

Ксер=

Где Nр.пр - количество штук по годовой программе изделий - расчетного представителя;x - количество штук по годовой программе приводимого изделия.

Ксл - коэффициент приведения по сложности учитывает влияние технологичности конструкции на станкоемкость обработки или трудоемкость сборки.

Ксл = **

где Р1 Р2, , Рn - коэффициенты, учитывающие различие соответствующих технических параметров в рассматриваемом изделии и изделии-представителе;

а1 а2. ..., аn - показатели, определяющие степень влияния соответствующих технических параметров на трудоемкость.

Для однородных деталей группы наиболее существенными параметрами, определяющими сложность, являются точность и шероховатость поверхностей обработки. Указанные параметры при количественной оценке технологичности конструкции детали учитываются средним квалитетом точности обработки Кт и средним значением параметра шероховатости поверхности Ra.

Ксл =

где: Кт, и Кт.пр - средние значения квалитета точности приводимой детали и детали-представителя;

Rai и Ra.пр - средние значения параметра шероховатости приводимой детали и детали - представителя.

Результаты расчета приведенной программы сводим в табл.1.

Таблица 1. Расчет приведенной программы

Заданная программа				Приведенная программа
Наименование изделия	Число изделий	Масса, кг		Наименование изделия представителя	Кв	Ксер	Ксл	К	Приведённое число изделий
		одного изделия	всех изделий
шестерня 1	600	1,6	960	Шестерня 1	1	1	1	1	600
шестерня 2	1520	2,2	3344		1,23	1,7	1,15	2,40	3655
шестерня 3	1570	1,8	2826		1,08	1,7	1,06	1,94	3055
шестерня 4	1590	2,7	4293		1,42	1,82	0,98	2,53	4027
шестерня 5	1320	2,1	2772		1,20	1,36	1,05	1,71	2262
шестерня 6	1450	1,4	2030		0,91	1,58	1,29	1,85	2689
шестерня 7	1650	1,1	1815		0,78	1,58	1,38	1,70	2806
шестерня 8	1590	2,5	3975		1,34	1,72	1,11	2,56	4067
шестерня 9	800	0,8	640		0,63	1,62	1,13	1,15	922
шестерня 10	1460	0,9	1314		0,68	1,93	1,05	1,37	2012
шестерня 11	1640	1,4	2296		0,91	1,73	0,8	1,26	2065
шестерня 12	1600	1,4	2240		0,91	1,83	1,21	2,01	3224
шестерня 13	1710	2,5	4275		1,34	1,83	1,14	2,79	4780
шестерня 14	1630	2,6	4238		1,38	1,42	1	1,96	3194
шестерня 15	1670	1,5	2505		0,96	1,8	1,12	1,93	3232
шестерня 16	1070	1,5	1605		0,96	1,23	0,94	1,11	1188
шестерня 17	1660	2,8	4648		1,45	1,76	1,31	3,34	5549
шестерня 18	1850	1,1	2035		0,78	1,75	1,13	1,54	2853
шестерня 19	750	2,3	1725		1,27	1,63	1,21	2,5	1878
шестерня 20	1170	0,6	702		0,52	1,38	1,1	0,79	923
Итого	28300		50238						54986

Определение типа производства

Тип производства определяется:

объемом выпуска деталей в год;

номенклатурой деталей;

расположением оборудования на участке, в цехе.

В машиностроении различают три основных типа производства: массовое, серийное и единичное. Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций:

крупносерийное;

серийное;

мелкосерийное.

При массовом производстве изделия изготавливаются непрерывно в течение нескольких лет. Характерным признаком является выполнение на большинстве рабочих мест только одной закрепленной операции.

При серийном производстве изготавливают серию изделий, регулярно повторяющихся через определенные промежутки времени. Характерный признак серийного производства - выполнение на рабочих местах нескольких повторяющихся операций.

При единичном производстве выполняются изделия широкой номенклатуры в малых количествах, которые либо не повторяются совершенно, либо повторяются через неопределенное время.

Таблица 2. Тип производства

Тип производства	Объём выпуска в год, шт
	Массой свыше 100кг	Массой 10-100 кг	Массой до 10кг
Единичное Мелкосерийное Среднесерийное Крупносерийное Массовое	До5 5-100 100-300 300-1000 Св 1000	До 10 100-200 200-500 500-5000 Св. 5000	До 100 100-500 500-5000 5000-50000 Св. 50000

Для расчета коэффициента закрепления операций, исходя из годовой программы выпуска деталей (600 штук) и массы готовой детали 1,6 кг. устанавливаем предварительно тип производства - среднесерийный.

Тип производства зависит от коэффициента закрепления операций Кзо

Кзо =

Где По - количество технологических операций;

Rя - явочное число рабочих;

Кзо =

Коэффициент показывает, что производство мелкосерийное.

 

Режим работы, действительный годовой фонд времени работы оборудования и рабочих

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

Данные о действительном годовом времени работы производственных рабочих и металлорежущих станков приведены в таблицах 3,4.

Таблица 3. Действительный годовой фонд времени рабочих

Номинальный годовой фонд времени, ч	Продолжительность отпуска, дней	Потери от номинального фонда, %	Действительный годовой фонд времени, ч
2070	15	10	1860
2070	18	11	1860
2070	24	13	1860

Таблица 4. Действительный годовой фонд времени оборудования

Наименование оборудования	Действительный годовой фонд времени, ч
	В одну смену	В две смены	В три смены
Металлорежущие станки До 10 До 100	2040 2000	4060 3985	6060 5945
Станки с ЧПУ До 10 До 100		3945 3868	5855 5740
ГПМ, РТК До 10 До 100			5970 5710
Обрабатывающие центры До 10 До 100		3890 3810	5775 5650

Согласно этим данным мы получаем:

.        Режим работы двух сменный.

.        Действительный годовой фонд времени рабочего 1860.

.        Действительный годовой фонд времени работы оборудования 3945.

Конструктивно-технологический анализ изделия-представителя

Эффективность обработки в большой мере определяется технологичностью конструкции детали, причем требования к технологичности особенно повышаются в условиях автоматизированного производства.

Обработка конструкции на технологичность осуществляется из:

условий совместной обработки изделий на участке;

особенности обработки па станках с ЧПУ и автоматах;

возможности обработки деталей с минимальным числом переустановок

и максимальной концентрацией переходов, обработки деталей с нескольких сторон за одну установку;

минимизации номенклатуры режущих инструментов, приспособлений вспомогательной оснастки.

Общие требования к технологичности деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ

Унификация внутренних и наружных радиусов.

унификация элементов форм деталей и их размеров;

свободный доступ инструмента для обработки поверхностей;

обеспечения надежного и удобного базирования детали при обработке.

На рисунке 1 представлен эскиз детали с пронумерованными поверхностями:

Рис. 1. Эскиз детали с пронумерованными поверхностями

Технологичность заготовки характеризуется возможностью ее получения наиболее рациональным способом для данных производственных условий, т. е. максимально возможным приближением ее формы и размеров к форме и размерам готовой детали, при условии обеспечения технологичности дальнейшей механической обработки заготовки. Учитывая данные требования выбор способа получения заготовки можно считать рациональным.

Технологичность конструкции изделия имеет прямую связь с производительностью труда, затратами времени на технологическую подготовку производства, изготовления, технологическое обслуживание и ремонт изделия. Эффективность использования станков с ЧПУ в значительной степени зависит от технологичности конструкции обрабатываемой детали. Улучшение технологичности конструкции детали способствует повышению производительности и качества обработки, сокращению типоразмеров необходимого режущего инструмента, уменьшению трудоемкости технологической подготовки детали к обработке.

Деталь технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и проста по конструкции. Масса детали не создает трудностей с транспортировкой, в том числе и автоматизированными средствами. Так же деталь не накладывает, сложностей с автоматизацией процесса производства, все операции можно выполнять станками с ЧПУ, а для транспортировки использовать промышленный робот. Так как количество недостатков минимально, то деталь в целом можно считать технологичной.

Технологический процесс на изделие представитель

Операция 05: Токарная

Операция 10: Протяжная

Операция 15: Фрезерная

Операция 20: Контрольная

Операция 25: Шлифовальная

Операция 30: Термическая

Операция 35: Шлифовальная

Операция 40: Контрольная.

Расчет трудоемкости, количества технологического оборудования и производственных рабочих

При проектировании ГПС, кроме производственной программы, необходимо иметь достоверные данные о трудоемкости (станкоёмкости) изделий. Трудоемкостью изделия называют время, затраченное на его изготовление и выраженное в человеко-часах.

При расчете количества оборудования необходимо иметь данные о станкоемкости изделия, то есть о времени, затраченном на изготовление изделия и выраженном в станко/часах работы оборудования. Для определения станкоемкости механической обработки одной детали рассчитывают отдельно по каждой операции норму штучно-калькуляционного времени на операцию Тш.к.

;

Связь между станкоемкостью и трудоемкостью выражается через среднее значение коэффициента многостаночного обслуживания:

где Км - среднее число станков, обслуживаемых одним рабочим.

Расчет основного технологического оборудования и производственных

рабочих сводится к определению величин СР и Rр.

Расчет основного технологического оборудования выполняется по формуле:

 

Где Fg- действительное годовое число часов работы одного станка в одну смену;

m - число смен работы станка в сутки.

 

где N - количество одноименных деталей, обрабатываемых в год на станках данного типоразмера.

Коэффициент загрузки станков выражается формулой:

ηз=

Расчет производственных рабочих выполняем по формуле

 

где FgP - действительный годовой фонд времени работы рабочего.

Расчет трудоемкости, количества технологического оборудования и производственных рабочих по приведенной программе представлен в приложении.

В основу положен принцип поэлементного анализа конструкции изделия, его деталей, сборочных единиц, материалов с точки зрения возможности и технической целесообразности автоматического выполнения дискретных операций ориентации деталей в пространстве и во времени, подачи их в рабочие органы, базирования в рабочей позиции съема, транспортировки. Предполагается, что выполнение основных технологических операций обосновано.

Параметрами дифференцированной схемы оценки являются: конфигурация, физико-механические свойства материала и поверхности сцепляемость, абсолютные размеры и их соотношения, показатели симметрии, специфичные свойства детали и т.д. Определены семь ступеней, каждая из которых характеризует качественно определенную совокупность свойств конкретной детали.

Для удобства каждой ступени и разряду присвоены коды. Значение кода возрастает пропорционально сложности автоматизации по данному признаку. Однако более полную характеристику деталей дают не единичные коды, а общая сумма балла. В зависимости от полученной суммы баллов установлены четыре категории сложности автоматизации (табл. 5).

Таблица 5. Характеристика категорий сложности автоматизации

Сумма баллов, Вi (Вср)	Категория сложности Кi (Кср)	Характеристика категории сложности
До 10	1	Наименьшая сложность автоматизации. Модернизация изделий не требуется. Известны аналоги технических решений
10-20	2	Автоматизация средней сложности. При отсутствии аналогов целесообразна экспериментальная проверка применяемых технических решений
20-25	3	Высокая сложность автоматизации. Необходимо экономическое обоснование оптимального уровня механизации и автоматизации
Свыше 25	4	Весьма высокая сложность автоматизации. Целесообразна только для исключения вредных условий труда, невозможности выполнения операций вручную, при комплексной автоматизации процесса

Проведем кодирование детали-представителя по таблице Лебедовского:

Кодирование детали:

1	Асимметрия наружной конфигурации металлическая	1000000
2	Сопрягаемые	500000
3	Стержневая, неферромагнитная	20000
4	Круглая, прямая	2000
5	Одна ось вращения	200
6	Центральное отверстие сквозное, ступенчатое с несимметричной формой концов	70
7	Доп признаки отсутствуют	0
	Сумма баллов	19
	Категория сложности	2

Так как категория сложности 2, то автоматизация средней сложности. Это значит, что процесс не представляет больших трудностей для автоматизации и не требует применения сложных и дорогостоящих технологических решений. Данная степень автоматизации вполне приемлема для проектирования автоматизированного участка механической обработки изделия типа «шестерня».

Разработка характеристик автоматизированной производственной системы

На данном этапе рассматривается состав и структура ГПС: основное технологическое оборудование транспортно накопительных и других систем служб производства, необходимых для полноценного функционирования ГПС.

Выбор оборудования зависит от методов обработки поверхностей и от схемы установки заготовки.

трудоемкость анализ изделие автоматизированный

Таблица 6. Основное технологическое оборудование

Номер операции	Условия выбора	Модель оборудования
005	а) Токарная группа б) Обработка несколькими инструментами в) Наибольший диаметр 118 мм г) Наибольшая длинна заготовки 56 мм д) Точность обработки нормальная	Токарный ОЦ 2-х шпиндельный МК7130Ф3 (Æ250*125 мм)
005	а) Токарная группа б) Обработка несколькими инструментами в) Наибольший диаметр 118 мм г) Наибольшая длинна заготовки 56 мм д) Точность обработки нормальная	Токарный ОЦ 2-х шпиндельный МК7130Ф3 (Æ250*125 мм)
010	а) Протяжная группа б) Внутреннее протягивание z=8 в) Ось горизонтальна г) Наличие механизма автоматического подвода и отвода протяжки д) Точность обработки повышенная	Вертикальный для внутреннего протягивания с ЧПУ МП7А612
015	а) Фрезерная группа б) Автоматическая смена инструмента в) Точность обработки нормальная г) Фрезерование зубьев z=27 m=4	Зубофрезерный 53Д30ПФ2 (Æ320 мм; м-6; 7 квалитет)
025	а) Шлифовальная группа б) Наибольшая длинна шлифования 630 мм в) Наибольший диаметр заготовки 350 мм г) Точность обработки высокая	Кругло шлифовальный с ЧПУ 3М132МВФ2
035	а) Шлифовальная группа б) Наибольшая длина шлифования 28,5 мм в) Наибольший диаметр заготовки 320 мм г) Точность обработки высокая	Зубошлифование 5М841Ф2 (Æ320 мм; м-8; конический круг)

Технические характеристики выбранных станков приведены в таблицах.

Таблица 7. - Технические характеристики станка модели МК7210Ф3

Технические характеристики
Класс точности полуавтомата ГОСТ 8-82	П
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия
Над станиной Над суппортом	250 мм. 250 мм.
Диаметр цилиндрического отверстия в шестерне центрального привода под патрон	250 мм.
Наибольшая длина устанавливаемого(обрабатываемого резцами) изделия	650 мм.
Наибольшая высота резца, устанавливаемого в резцедержателе	25 мм.
Число позиций инструментальной головки	4; 6; 8; 12 (по заказу)
Количество инструментальных головок	2
Наибольший ход суппортов, не менее
По оси Х По оси Z По оси X1 По оси Z1	225 мм. 340 мм. 225 мм. 400 мм.
Наибольшая частота вращения центрального привода	1200 мин-1
Габаритные размеры: Длинна/Ширина/Высота	5680/1615/1800

Таблица 8. - Технические характеристики станка модели МП7А612

Технические характеристики
Модель	МП7А612
Номинальное тяговое усилие, кН	40
Длина хода рабочих салазок, мм	1000
Рабочая ширина стола, мм	290
Мощность двигателя главного движения, кВт	15
Габариты станка : Длина_ширина_высота, мм	2285_2190_4385
Масса станка, кг	3270

Таблица 9 - Технические характеристики станка модели 3М132МВФ2

Технические характеристики
Класс точности по ГОСТ 8-82	В
Диаметр обрабатываемой детали, мм	350
Диаметр детали, мм	650
Мощность двигателя главного движения, кВт	11,5
Габариты станка Длинна/Ширина/Высота	3180/2750/1980
Масса станка, кг	5800
Модель УЧПУ установленный на станке	УЧПУ
Год поставки	1988
Станок предназначен для наружного и внутреннего шлифования цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, а также плоских торцевых поверхностей изделий, методом врезного и продольного шлифования в полуавтоматическом цикле, в условиях крупносерийного, серийного единичного производства.

Универсальный зубофрезный полуавтомат 53Д30ПФ2

 Универсальный высокоточный 53Д30В и универсальный зубофрезерный 53Д30ПФ2 предназначены для фрезерования шлицевых валов, прямозубых и косозубых зубчатых колес, а также звездочек и зубчатых секторов червячными фрезами методом обката. Полуавтоматы имеют компоновку с вертикальной осью и подвижным столом. Для использования всей длины режущей кромки червячной фрезы предусмотрено периодическое перемещение вдоль оси (шифтинг).

 Полуавтомат 53Д30В(ПФ)-01 оснащен программным контролером и приводами HITACHI.

 Полуавтомат 53Д30В(ПФ)-02 оснащен программным контролером и приводами SIEMENS. Полуавтоматы оснащены УЦИ и системой позиционирования.

Таблица 10 - Технические характеристики станка модели 53Д30ПФ2

Наибольший наружный диаметр обрабатываемых зубчатых колес, мм		320
Наибольший модуль обрабатываемых зубчатых колес, мм		6
Набольший угол наклона обрабатываемых зубчатых колес, град		45
Наибольшая ширина обрабатываемого венца, мм
	Прямозубого	220
	Косозубого 30 / 45 / 60, град	150 / 100 / 80
Диаметр стола, мм		250
Расстояние между осями инструмента и стола, мм		25…250
Наибольшие размеры устанавливаемой червячной фрезы, мм
	диаметр	160
	длина	140
Наибольшая длина перемещения фрезы вдоль своей оси (шифтинг), мм		120
Количество управляемых координат		2
Количество одновременно управляемых координат		1
Диапазон оборотов фрезы, об/мин		50…500
Диапазон вертикальных подач, об/мин		1…1000
Диапазон радиальных подач, мм/мин		1…750
Мощность главного привода, кВт		5,5
Суммарная мощность двигателей, кВт		12,55
Габариты (с приставным оборудованием), мм		2680х1510х1915
Вес, кг		6500
Точность обработки зубчатых колес по DIN 3962		7 квалитет
Класс точности полуавтомата по ГОСТ 8-82		П, В*
Точность положения профиля соседних зубьев.
	Разность соседних окружных шагов, угловые секунды	20, 12*
Точность положения профилей зубьев по всей окружности.
	Накопленная погрешность окружного шага	65, 40*
	Точность направления зуба, мкм	12, 10*

Промышленные роботы выбираются в соответствии с массой детали. Характеристики промышленных роботов приведены в таблице

Таблица 11. Выбор промышленных роботов

Робот	Количество
Портальный робот СМ40Ф2.08.01	1
Круговой робот Универсал - 15	4

Организация обслуживания производственного процесса.

Складская система. Выбор структуры складской системы

Склады в производстве выполняют задание регулятора производственного процесса. На складах происходит преобразование грузопотока, чтобы обеспечить ритмичную работу производственных участков, поэтому основная цель создания и функционирования склада преобразование параметров входящего и выходящего грузопотоков с минимальными приведенными затратами.

Для обеспечения нормальной работы механических и сборочных цехов в их составе в общем случае предусматривают целый комплекс складов: склад металла и заготовок, межоперационные склады, склады деталей, узлов и комплектующих изделий, склады готовых изделий, склады технологической оснастки.

Структура складской системы во многом определяется организационной формой механосборочного производства, типом и функциональными возможностями транспортной системы, технологическими особенностями производства изделий.

Параметры складов и их структура во многом определяются конструктивными особенностями изготавливаемых изделий, характером технологических процессов их изготовления и наличием комплектующих изделий, получаемых по кооперации. От габаритов и формы зависят размеры применяемой тары и ячеек складов. Количество операции ТП и размер партии при изготовлении деталей определяют вместимость межоперационного склада.

Автоматизированные транспортно-складские системы (АТСС) служат для автоматической выдачи, приема, хранения и адресования заготовок, инструмента па рабочие места в заданной очередности.

Автоматизированная складская система (АСС) предназначена для приема, хранения, учета и выдачи в производство заготовок. полуфабрикатов, комплектующих изделий, приспособлений и инструмента. Основным оборудованием являются:

• стеллажные конструкции блочного и клеточного типа;

• автоматические стеллажные краны - штабелёры;

• автоматические мостовые краны - штабелёры;

• автоматизированные элеваторные стеллажи;

• транспортно-складская и технологическая тара

Выбираем размеры тары: 400х400x350 .

Расчет складов

Основные параметры склада:

число ячеек;

число секций стеллажей;

__ число штабелеров и других транспортных средств;

число позиций по приему и выдачи грузов;

число работающих.

Основной характеристикой стеллажа является его вместимость.

Расчет потребного количества стеллажей (ячеек) выполняется в зависимости от их назначения:

при хранении спутников, применяемых для хранения и транспортировки корпусных деталей;

при хранении и транспортировки деталей в таре.

В разрабатываемой ГПС хранение и транспортировка деталей производится в таре, следовательно, используем второй вариант.

Запас хранения заготовок:

где: mi - масса заготовки;

ti - запас хранения заготовок в днях;

Ni - программа выпуска деталей Ni =

Количество необходимой тары:

где: Сi - вместимость тары выбранного типа;

,

где: Ki - количество заготовок в кассете, шт.

Количества заготовок в кассете:

Где Кi- число заготовок в таре.

где: ,и - соответственно длина, ширина и высота тары, мм;

= 400мм, = 400мм, = 350мм.

- размеры заготовки (детали), мм;

129=мм, = 56мм, =129мм.

- зазор между заготовками в таре для работы схвата робота, мм.

=40 мм;

(…) -элементарная функция, которая обозначает целую часть числа, получающегося в результате выполнения действий в скобках.

Вместимость тары

 

где: mi - масса заготовок за год;

Ki - количество заготовок в кассете Ki =8шт.

Тогда количество необходимой тары:

шт.

где: Qi - запас хранения заготовок.

Число ячеек в стеллаже:

Число ячеек стеллажа определяется по количеству потребной тары, необходимой для обработки всей номенклатуры деталей, обрабатываемых на комплексе.

При обработке шириной номенклатуры деталей, которая меняется в процессе эксплуатации, необходимость иметь запас ячеек в стеллаже не менее 10%:

ячеек,

где: Zi - количество необходимой тары, Zi =76 шт.

Размер ячейки для тары с габаритами , рассчитываются по формулам:

а.) длина ячейки

,

где: - длина тары (вдоль зоны хранения), мм;

- зазор между тарой и стойкой стеллажа, мм;

х - толщина стоек стеллажа, х =30-50;

б.) высота ячейки

,

где: с - высота укладки грузов в таре, мм;

 - высота ножек тары, мм;

 - расстояние по высоте от верха нижнего поддона до низа опорной поверхности следующего по высоте поддона с грузом. Для бесполочных стеллажей принимают равным 60-100 мм. Для каркасных стеллажей принимают равным в зависимости от ширины полки 110-220 мм.

в.) ширина стеллажа

Ширина стеллажа Вст принимается по ГОСТ 14757-81. Ширина тары + 50 мм.

Размеры ячейки:

Длина ячейки:

400+2*50+50=550мм

Высота ячейки:

=580мм

Ширина ячейки:

Вст=400мм.

Общая длина стеллажа:

=46200мм;

где: и - количество ярусов.

Расчет числа позиций приема и выдачи груза

Для расчета необходимо знать общее количество груза и тары, проходящих через позиции в месяц.

принимаем =1, где: t=tзагр+tразгр=4+2=6 мин;

Фпоз - месячный фонд работы позиции, Фпоз =305;

- общее количество груза (тары), проходящего через позицию в месяц, шт.

где: Ni -приведенная годовая программа деталей;

Ki - количество деталей в таре.

Коэффициент загрузки:

з=0,18/1=0,18

Транспортная система

Транспортная система должна своевременно и в требуемой последовательности обеспечить выполнение всех запросов технологического оборудования, накопителей и склада в необходимых заготовках, полуфабрикатов, готовых изделий и оснастки.

При выборе способа транспортирования и элементов транспортной системы следует ориентироваться на разработанную классификацию грузов и транспортных средств.

За основу проектирования транспортной системы принимают схему транспортных связей механосборочного производства, на которой указывают грузопотоки между технологическим оборудованием, накопителями, производственными участками и сладами.

Грузопотоки наносят на компоновку участка (цеха) в виде линий различного цвета, соответствующего тому или иному роду груза; направление указывают стрелками.

После составления транспортных связей переходят к разработке технологического процесса транспортирования (ТПТ), состоящего из ряда операций, выполняемых в определенной последовательности.

На основании разработанных ТПТ определяют типаж транспортных средств (ТС). Внутрицеховая ТС предназначается для своевременной доставки грузов с центрального склада на склад производственного участка и обратно, а также на транспортирование их между участками. ТС различают на основные (конвейеры, транспортные работы) и вспомогательные (ориентаторы, адресователи, толкатели, подъемные столы, производственная тара).

Для перемещения грузов в ГПС наибольшее распространение получили:

транспортные работы (подвесные, напольные);

роликовый конвейер;

кран в составе склада.

Количество штабелёров:

где: Фо - эффективный годовой фонд работы штабелера;

Ки - коэффициент использования штабелера, Ки=0,8;

Кн - коэффициент, учитывающий неравномерность поступления и отпуска грузов (Кн=1,2-1,8);

tc∑ - суммарное время работы штабелера для перемещения груза, ч.:

где: Тц - средняя продолжительность транспортного цикла;

- количество поддонов, перемещаемых транспортным средством в месяц;

КТ - число транспортных операций в технологическом процессе.

Результата расчета для всех видов транспортных операций сведены в таблицу 10.

Таблица 12. Расчёт количества транспортных средств

Наименование перемещений	Годовое количество деталей через позицию	Грузопоток через позиции в месяц (поддонов)	Средняя продолжительность одной операции	Число транспортных операций	Суммарное время транспортных операций
Маршрут 1 1-2-3-4-5	54986	573	0,086	10	492,78
Контроль 1-2-3-4-5	12216	196	0,086	10	168,56
Загрузка	54986	573	3	2	3438
Выгрузка	54986	573	3	2	3438
ИТОГО					7537,34

Принимаем количество штабелеров -1шт.

Система инструментального обеспечения

Рациональное функционирование и эффективное использование автоматической производственной системы в значительной степени определяется:

выбором режущего и вспомогательного инструмента;

выбором приспособлений;

доставкой инструмента и приспособлений к технологическому оборудованию;

хранением инструмента и приспособлений в АТСС;

Таблица 13. Выбор станочных приспособлений

№ операции	Модель оборудования	Условия выбора	Система, вид, приспособление
005	МК7210Ф3	а) Точность обработки нормальная б) Установка заготовки в трехкулачковый патрон	Патрон трехкулачковый 7100-0031П ГОСТ 2675-80
010	МП7А612	а) Точность обработки нормальная б) Установка заготовки на планшайбу	Планшайба спец.
015	53Д30ПФ2	а) Точность обработки повышенная б)Установка заготовки на оправку	Оправка специальная
025	3М132МВФ2	а) Точность обработки высокая б) Установка заготовки в трехкулачковый патрон	Патрон трехкулачковый 7100-0031П ГОСТ 2675-80
035	5М841Ф11	а) Точность обработки повышенная б)Установка заготовки на оправку	Оправка специальная

Таблица 14. Выбор типоразмера режущего инструмента

№ операции	Модель станка	№ перехода	Условия выбора	Типоразмер режущего инструмента
005	МК7210Ф3	1	а) Точность обработки нормальная. б) Резец проходной.	Резец проходной PLCNR 2525 М12 Т5К10 ТУ 2-035-892-82
		2	а) Точность обработки нормальная. б) Резец проходной.	Резец проходной PLCNR 2525 М12 Т5К6 ТУ 2-035-892-82
		3	а) Точность обработки нормальная. б) Резец расточной.	Резец расточной для сквозн. отверст. ГОСТ 18882-82
		4	а) Точность обработки нормальная. б) Резец расточной.	Резец расточной К 01.4981000-10 Т5К10 ТУ 2-035-1040-86
005	МК7210Ф3	1	а) Точность обработки нормальная. б) Резец проходной.	Резец проходной PLCNR 2525 М12 Т5К10 ТУ 2-035-892-82
		2	а) Точность обработки нормальная. б) Резец проходной.	Резец проходной PLCNR 2525 М12 Т5К6 ТУ 2-035-892-82
		3	а) Точность обработки нормальная. б) Резец расточной.	Резец расточные для ступенчатых отверст. ГОСТ 18883-82
		4	а) Точность обработки нормальная. б) Резец расточной.	Резец расточные для ступенчатых отверст. ГОСТ 18883-82
010	МП7А612	1	а) Точность обработки высокая. б) Протяжка спец.	Протяжка специальная.
015	53Д30ПФ2	1	а) Точность обработки нормальная. б) Фреза червячная	Фреза червячная
025	3М132МВФ2	1	а) Точность обработки высокая. б) Обработка наружной и торцевой поверх.	Круг шлифовальный ПП250х25х31 25А 25 СМ1 5К
		2	а) Точность обработки высокая. б) Обработка отверстия	Шлифовальная головка AW 40х60 Э9А 25 С1 7К Ф 35м/с ГОСТ 2447-81
035	5М841Ф11	1	а) Точность обработки высокая. б) Обработка зубьев	Круг зубошлифовальный ГОСТ 13133-77

Таблица 15. Выбор вспомогательных приспособлений

№ операции	Тип станка	№ переходов	Тип режущего инструмента	Условие выбора	Вид и типоразмер вспомогательного приспособления
005	МК7210Ф3	1,2	Резец проходной	Сечение державки 25х25	Резцедержатель 1-50 ОСТ2 П15-3-84
		3,4	Резец расточной	Сечение державки 25х25	Втулка 80-35 ОСТ П12-12-84
005	МК7210Ф3	1,2	Резец проходной	Сечение державки 25х25	Резцедержатель 1-50 ОСТ2 П15-3-84
		3,4	Резец расточной	Диаметр державки 25	Втулка 50-25 ОСТ П12-12-84
010	МП7А612	1	Протяжка	Возможность протянуть 8 пазов	Приспособление при станке
015	53Д30ПФ2	1	Фреза червячная	Диаметр посадочного отверстия 40	Приспособление при станке
025	3М132МВФ2	1	Шлифовальный круг	Диаметр посадочного отверстия 31	Оправка по ГОСТ 1050-74
		2	Шлифовальная головка	Диаметр посадочного отверстия 13	Оправка по ГОСТ 1050-74
035	5М841Ф11	1	Шлифовальная круг	Диаметр посадочного отверстия 13	Приспособление при станке

Размерная настройка инструмента является неотъемлемой частью технологической подготовки производства.

Отделение размерной настройки состоит из двух зон

“A” - зона комплектования инструмента;

“Б” - зона размерной настройки инструмента.

В зоне “A” хранится минимальный запас режущего инструмента, вспомогательного инструмента и техническая документация. Здесь осуществляется комплектация инструмента и передача его в зону “Б”.

В зоне “Б” выполняется сборка и настройка инструмента.

Для настройки инструмента используется прибор БВ-2026- для обслуживания токарных станков

Количество приборов:

Для прибора БВ-2026:

, принимаем Hn=1;

где: Sток - количество обслуживаемого токарного оборудования, Sток = 3 станка.

Число слесарей по настройке

принимаем Рн=1,

где: Фо - эффективный годовой фонд времени работы прибора;

Фр - эффективный годовой фонд времени работы слесаря;

Кз - коэффициент загрузки, Кз = 0,83;

Число слесарей по разборке

принимаем Pр =1,

Число слесарей по комплектовке:

;

принимаем Рк=1,

Площадь отделения:

=5*(0,8+0,3)+1*7+(1+1)*7=26,5м2;

где: А3 - удельная площадь рабочего места (на одного рабочего) для настройки-разборки, А3=6-7м2

А2 - удельная площадь (на один станок) для хранения минимального комплекта, А2=0,2-0,3м2

А1 - удельная площадь (на один станок) для хранения технической документации. А1=0,8м2

Система удаления отходов

Одним из факторов надежной работы станков с ЧПУ своевременный отвод стружки, образующейся при резании, из рабочей зоны обработки, при этом необходимо применение только автоматизированных и автоматических систем удаления стружки.

Для этого необходимо:

) Дробление стружки на автоматическом оборудовании с применением стандартного режущего инструмента (создание пакета диаграмм стружкодробления и подготовки УП для станков с ЧПУ).

) Автоматическое удаление стружки из зоны обработки, от станка к месту её сбора.

Металлические отходы механических цехов заводов с точки зрения их последующей переработки распределяются следующим образом:

а) стружка, не требующая дробления - 70 %;

б) витая стружка, требующая дробления - 25 %:

в) прочие отходы (обрезки и куски) - 5 %.

Основными факторами, влияющими на стружкообразование и дробление стружки, являются: подача и глубина резания, главный угол в плане, форма пластинки, ее тип (с покрытием или без покрытия), угол наклона режущей кромки, вылет пластины из корпуса, обрабатываемый материал.

По физическим свойствам всю стружку можно разделить на:

) Чугунная элементная стружка различного сечения с большим удельным весом, с хорошей транспортабельностью; при длительном хранении плотно слеживается и образует сплошную ржавую массу. Насыпной вес ее составляет 1,7-1,9 т/м3 .

) Стальная элементная стружка, представляет собой крошку и кусочки снятого металла, не свивающиеся или почти не свивающиеся в спиральные кольца; при хранении на открытом воздухе она быстро ржавеет, обладает хорошей транспортабельностью. Насыпной вес ее составляет 1,0-1,5 т/м3 .

) Стальная элементная стружка комкообразная, обладает хорошей транспортабельностью. Насыпной вес составляет 0,4-0,7 т/м3.

) Стальная спиральная стружка, имеющая форму гибкого прута или туго свитой пружины разной длины; транспортабельность худшая в сравнении с предыдущими. Насыпной вес 0,3-0,6 т/м3.

) Стальная сливная стружка, представляющая собой крупные спиральные витки с сечением до 40-60 мм2, однослойные витки того же сечения, однослойные витки саблеобразного вида и большого диаметра (до более), легко перепутывающиеся между собой и образующие бесформенные рыхлые клубки. Этот вид стружки наименее пригоден для транспортировки из-за большой объемности. Насыпной вес ее составляет всего 0,1-0,25 т/м3.

Принцип решения задачи по созданию системы надежности управления стружкообразованием лежит в области подготовки УП на основе диаграмм стружкодробления для сменных многогранных пластин (СМП), системы адаптивного управления и др.

Весь процесс удаления стружки можно разделить на следующие этапы:

. удаление из зоны обработки (очистка частей установочных элементов приспособлений);

. удаление со станка (очистка частей из узлов станка);

. удаление от станка к месту ее сбора, что также включает и уборку разлетевшейся вокруг станка стружки.

Несвоевременное удаление стружки из зоны обработки может препятствовать автоматической загрузке и разгрузке заготовок, работе средств автоматического контроля параметров технологического процесса, снижать точность установки заготовок в приспособлении.

Система удаления стружки в условиях ГПС должна обеспечить автоматизированное удаление ее на всех этапах без смешивания по группам обрабатываемого материала.

Правильное техническое и экономическое решение при выборе транспортных средств зависит от ряда причин:

) массы образующейся стружки;

) вида стружки, марки обрабатываемого материала;

) производственных площадей;

) вида и компоновки металлорежущего оборудования;

) возможности создания приямков, тоннелей и каналов.

Для облегчения транспортирования длина стружки должна быть не более 200 мм, а диаметр спирального витка - не более 25-30 мм.

Стружку из рабочей зоны станков удаляют:

смывом - подачей эмульсии;

сжатым воздухом;

путем движения конвейеров с подвижными элементами.

Способ удаления стружки зависит от материала и веса обрабатываемой детали и вида обрабатываемой поверхности. Наибольшее распространение при удалении стружки получили конвейеры, которые проходят либо сзади станков, либо монтируют в канале, расположенном под станками.

Конструктивные разновидности конвейеров для стружки:

Материал стружки	Линейные конвейеры	Магистральные конвейеры
1. Сталь	Винтовые (шнековые) 400-500 мм Ершово-штанговые 400-500 мм Скребковые 400-500 мм	Пластинчатые 800 мм
2. Чугун	Пневматический отсос Скребковые 181-500 мм	Ленточные 800 мм Скребковые 800 мм
3. Цветные металлы	Лотковые со смывом 250-450 мм Ленточные 250-450 мм	Пластинчатые 600 мм

При укрупненных расчетах массу стружки можно принимать равной 10-15 % массы готовых деталей.

При количестве стружки до 0,3 т в год, приходящейся на 1 м2 площади цеха, целесообразно собирать стружку в специальные емкости и доставлять к месту сбора или переработки напольным автоматизированным транспортом.

При количестве стружки 0,3-0,65 т в год на 1 м2 площади участка предусматривают линейные конвейеры вдоль станочных линий со специальной тарой в конце конвейера в углублении на подъемнике. Заполненная стружкой тара вывозится на участок переработки напольным транспортом.

Если на 1 м2 площади участка приходится 0,65-1,2 т стружки, рекомендуется создавать систему линейных и магистральных конвейеров, которые транспортируют стружку на участок сбора и переработки стружки.

Для удаления стружки в проектируемой АПС выбираем конвейеры с помощью таблицы 5 [7, с.25].

Приведенная программа выпуска: 54986 деталей в год.

Масса стружки в год: 16,1 т. в год

Производственная площадь участка станков с большим выходом стружки (токарные, зубофрезерные, протяжные) - 200 м2

Производственная площадь участка станков с малым выходом стружки (шлифовальные станки) - 80 м2

Для транспортировки стружки со станков шлифовальной группы, принимаем специальные емкости - тара. Потом стружка и доставляется к месту сбора или переработки напольным автоматизированным транспортом.

Для транспортировки стружки с остальных станков, принимаем линейные конвейеры вдоль станочных линий со специальной тарой в конце конвейера в углублении на подъемнике. Заполненная стружкой тара вывозится на участок переработки напольным транспортом.

В процессе переработки витая стружка подвергается дроблению, затем стружку всех видов с остатками масел и СОЖ подвергают обезжириванию. Для этого на центрифугах отделяют СОЖ, а затем промывают стружку горячей водой или щелочными растворами в специальных моечных машинах или подвергают обжигу, где органические примеси испаряются и выгорают. Лучшим способом переработки стружки (для вторичной переработки) является брикетирование. Для этого используют специальные горизонтальные брикеты - прессы, на которых прессуют в брикеты цилиндрической формы диаметром 140-180 мм, высотой 40 - 100 мм и массой 5 - 8 кг.

Система контроля качества

Система контроля качества изделий предназначена для современного определения с требуемой точностью параметров качества изделий механосборочного производства.

Функции система контроля качества изделий:

)        хранение информации об изготовляемых изделиях (конфигурации, технических требованиях к ним, и др.);

)        проведение настройки контрольно-измерительных устройств;

)        обеспечение своевременной изоляции обнаруженного брака;

)        приемочный и операционный контроль качества изделий с проверкой соответствия чертежам и техническим требованиям;

)        выдача информации по результатам контроля качества изделий.

Различают входной (внешний вид заготовки, геометрические размеры, масса заготовки), операционный (контроль одного или нескольких размеров детали с наименьшими допусками) и окончательный контроль (контроль всех полученных размеров детали, отклонения формы, массы детали).

Контроль качества изделий может быть осуществлен:

непосредственно на рабочем месте;

в специальных контрольных пунктах;

в испытательных отделениях.

Контроль на рабочем месте осуществляется непосредственно на технологическом оборудовании (внутренний) или около оборудования (внешний).

Контроль качества изделий на контрольных пунктах или в отделениях производится в следующих случаях:

)        когда необходимо применять весьма разнообразные или крупногабаритные средства контроля, которые затруднительно или невозможно транспортировать к разным рабочим местам;

)        когда применение на рабочих местах требующихся средств контроля не обеспечивает необходимой точности измерения;

)        когда проверяют большое количество однообразной продукции, удобной для транспортирования;

)        когда проверяют продукцию после последней операции перед сдачей её в другой цех или склад.

В поточном производстве контрольные пункты целесообразно размещать в конце поточных линий или технологически замкнутых участков.

Необходимое число позиций контроля nпоз.к в автоматизированном комплексе:

где: tK∑ - суммарное время контроля одной детали, мин;

LK - число деталей, проходящих контроль за месяц, шт.;

Число деталей, через которые деталь выводится на контроль:

где: n1 - число деталей, через которые деталь выводится на контроль по требованию технолога;

к1 = 1,15 - коэффициент, учитывающий контроль первой детали;

к2 = 1,05 - коэффициент, учитывающий вывод на контроль в связи с работой нового инструмента.

Принимаем n =3

где: NiM - число деталей, обрабатываемых за месяц.

4582

Принимаем число позиций контроля nпоз.к =1 , n3 = 0,25

Система охраны труда работающих

Система охраны труда работающих предназначена для создания безопасной работы персонала и организации мероприятий высокого общего уровня производственной среды и культуры производства.

В нее входят:

а) Пожарная безопасность.

безопасная эксплуатация и обслуживание оборудования;

защита от механических устройств;

защита от стружки и СОЖ;

электробезопасность.) Подсистема обеспечения санитарных условий труда.

с) Контроль за чистотой помещений.

контроль воздушной среды;

защита от шума;

контроль освещенности;

обеспечение производственной эстетики;

защита от вибраций.) Подсистема обслуживания работающих.

.)Служба общепита:

местное;

цеховое;

.)Медицинское обслуживание:

местное повседневное;

цеховое;

.)Бытовое обслуживание:

местное;

цеховое.

Основными опасными и вредными производственными факторами, характерными для производственных процессов, являются:

. движущиеся машины, механизмы, открытые подвижные элементы производственного оборудования, перемещаемые изделия, заготовки, материалы;

. повышенная загазованность воздуха рабочей зоны;

. повышенные уровни шума на рабочих местах;

. повышенные уровни вибрации;

. повышенные или пониженные температуры воздуха рабочей зоны и др.

Объемно-планировочные и конструктивные решения производственных помещений соответствуют требованиям строительных норм и правил, санитарных норм и других действующих нормативных документов.

Объем производственного помещения на одного работающего оставляет 604 м3, а площадь помещения - 648 м2. Высота производственного помещения, оснащенного производственным оборудованием и мостовыми ранами, допускает сборку и разборку наиболее габаритного выпускаемого изделия. Высота производственного помещения 8,4м. Ворота и технологические проемы в наружных стенах здания оборудованы воздушными завесами. Двери и ворота открываются наружу. Каналы, желоба и траншеи в полу для конвейеров закрыты сплошными металлическими щитами.

После окончания смены производится уборка рабочих мест, проходов и проездов. Периодическая уборка производственных помещений с протиркой стен и оборудования производится беспыльным способом. Канализационные устройства производственных помещений удовлетворяют требованиям СНиП 2.04.01.

Метеорологические условия, определяющие состояние воздуха рабочей зоны (температура, влажность, скорость движения воздуха) производственных помещений удовлетворяют ГОСТ 12.1.005.

Допустимый уровень шума на рабочих местах удовлетворяет ГОСТ 12.1.003. Уровень вибрации удовлетворяет требованиям ГОСТ 12.1.012. Уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в Гц на постоянных рабочих местах и в рабочей зоне производственных помещений не превышают соответственно:

дБ при 63Гц; 92дБ при 125Гц; 86дБ при 250Гц; 83дБ при 500Гц; 80дБ при 1000Гц; 78дБ при 2000Гц; 76дБ при 4000Гц; 74дБ при8000Гц. Эквивалентные уровни звука при этом не превышают 85 дБА.

Отопление и вентиляция производственных помещений организованы в соответствии с требованиями СНиП 2.04 05 и ГОСТ 12 .4 .021.

Освещение производственных помещений удовлетворяет требованиям СНиП 23-05-95.

Для безопасного продолжения работы, которая не может быть прекращена, или для выхода людей из помещений при внезапном отключении освещения предусмотрено аварийное освещение в соответвии со СНиП 23-05-95. Выходы из производственных помещений обозначены световыми сигналами. Светильники аварийного освещения подключены к отдельному трансформатору. Общее освещение производственных помещений организовано таким образом, что исключено ослепление им крановщиков в кабинах кранов. Затемнение рабочих мест мостовыми кранами компенсировано дополнительными светильниками установленными на кранах. Искусственное освещение применяется двух систем: общее и комбинированное (общее плюс местное).

Санитарно-бытовые помещения и санитарно-бытовые устройства отвечают требованиям СНиП 2.09.04.

Санитарно-бытовые помещения располагаются в пристройке к производственному зданию и имеют выход наружу, минуя производственные помещения. В состав санитарно-бытовых помещений входят:

гардеробные;

преддушевые и душевые;

умывальные;

помещение для принятия пищи,

помещение для отдыха;

помещение для личной гигиены женщин;

туалеты;

места для курения;

помещения и устройства для сушки и обеспыливания специальной одежды и др.

Для снабжения питьевой водой предусмотрены фонтанчики и автоматы. Производственное оборудование соответствует требованиям ГОСТ 12.2.003 и другим стандартам системы безопасности труда. Расположение оборудования соответствует характеру производства, рациональному построению технологических процессов и обеспечивает безопасные условия труда.

На щитах и пультах управления оборудована световая сигнализация, указывающая на включенное или отключенное состояние оборудования. Станочные приспособления (кондукторы, патроны, планшайбы, магнитные плиты, оправки и др.) соответствуют требованиям ГОСТ 12.2.029, защитные ограждения - ГОСТ 12.2.062.