Проектирование автоматизированного участка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

Институт компьютерного проектирования машиностроительных технологий и оборудования

Кафедра технологии машиностроения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Автоматизация производственных процессов»

Тема: Проектирование автоматизированного участка

Студент группы 4ТМЗк-1: Преподаватель:

Шушков П.Н. Олещук В.А.

2007

Введение

Автоматизация производственных процессов на основе внедрения роботизированных технологических комплексов и гибких производственных модулей, вспомогательного оборудования, транспортно-накопительных и контрольно-измерительных устройств, объединенных в гибкие производственные системы, управляемые от ЭВМ, является одной из стратегий ускорения научно-технического прогресса в машиностроении.

Гибкая производственная система (ГПС) в соответствии с ГОСТ 26228-85 представляет собой совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Сегодня можно с уверенностью утверждать, что направление технического перевооружения производства на основе гибкой автоматизации всех процессов получило всеобщее признание в машиностроении. Комплексно-автоматизированное машиностроительное производство создает условия для одновременного достижения высокой производительности, сопоставимой с возможностями автоматических поточных линий, и технологической гибкости, обеспечиваемой ранее лишь непосредственным участием человека в производственном процессе.

1. Анализ исходных данных, технологичности конструкции детали

Цель анализа исходных данных состоит в выявлении недостатков детали по сведениям, содержащимся в чертеже и технологических требованиях, а также возможности улучшения технологичности рассматриваемого изделия.

Крышка всасывания является составной частью центробежного насоса секционного. Работа насоса основана на действии центробежной силы. Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение жидкости, находящейся между лопатками. Вследствие возникающей при этом силы, жидкость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освобождающееся пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей из всасывающей трубы под действием атмосферного давления или подпора. Выйдя из рабочего колеса, жидкость поступает в каналы направляющего аппарата и затем во второе рабочее колесо с давлением, созданным в первой ступени, оттуда жидкость поступает в третье рабочее колесо с увеличенным давление, созданным второй ступенью и т.д. Выйдя из последнего рабочего колеса, жидкость переводится через направляющий аппарат в крышку нагнетания, откуда поступает в нагнетательный трубопровод.

Заготовка изготавливается из одного из литейных материалов серого чугуна СЧ-20 ГОСТ1412-85. Использование чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85 обусловлено тем, что материал обладает высоким временным сопротивлением, повышенной твердостью, малым относительным удлинением. Вследствие низкой пластичности этот чугун не используется для деталей машин, работающих при ударных нагрузках. Однако серый чугун хорошо работает при сжимающих нагрузках, не чувствителен к внешним надрезам, гасит вибрации, имеет высокие антифрикционные свойства, легко обрабатывается резанием. В зависимости от назначения, деталь имеет поверхности, к которым предъявляются требования, как чистота, так и точность размеров. Так и в крышке всасывания есть несколько ответственных поверхностей, к которым предъявляются требования точности: включить те размеры и технологические требования, на которые есть непосредственное указание конструктора.

Включить те размеры, в которых есть связи по одиннадцатому и выше квалитетам: 019ОН9(+0'115); 065Н9(0'074); 03ООН9(+0'13). Включить трудно контролируемые размеры и связи: 430±1,6; 230±0,75; 0225; 95; 03ООН9(+0'13); 019ОН9(+0'115); 062Н9(+0'074). Из анализа сборочного чертежа дополняем перечень требованиями, важность которых вытекает из условий работы деталей: J_ - отклонение от перпендикулярности А и В относительно Л не более 0,05мм. t - допуск радиального биения - разность наибольшего и наименьшего расстояния от точек реальной поверхности до базовой оси вращения в сечении, перпендикулярном этой оси не более 0,12 мм. В целом деталь является технологичной, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки.

2. Выбор способа получения заготовки

деталь обработка автоматизированный участок

Исходя из анализа чертежа детали и исходных данных, учитывался материал детали, конструктивные формы и размеры, требования к точности заготовки и объем выпуска выбираю возможные варианты получения исходной заготовки.

При известных параметрах заготовки целесообразно получение заготовки одним из способов литья: литье в кокиль; литье в песчаные формы. Проводим экономическое обоснование методов получения литой заготовки. Литье в кокиль.

Стоимость материала потребного для приготовления детали определяем по формуле:

С S

*Ь -- ( ' Кггр т К */Сп * /С, у * К п ) ( С/ Q)'

1000 1000

Q - базовая стоимость 1т отливок;

Q - масса заготовки, кг;

Sotx- стоимость отходов;

g - масса детали, кг;

кт, кс, кв, км, кп - коэффициенты зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема выпуска заготовок.

Литье в песчаные формы:

Стоимость материала потребного для приготовления детали определяем по формуле:

С S

jj -- ( * Кт ' К ' К о '/Су * /С т-1 ) ( Су Q~)'

1000 1000

Q= 180р/кг Q = 80 а = 698 10001000

Проанализировав все варианты, останавливаем свой выбор на литье в песчаные формы, так как при выполнении этого варианта у заготовки получается нужная геометрическая форма и структура, что является необходимым для выполнения деталью служебного назначения.

3. Разработка маршрутной технологии обработки детали

В соответствии с ЕСКД выполняют маршрутное описание ТП, при котором производят сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.

Разработка технологического маршрута - это решение сложной многовариантной задачи, в результате которого принимают общий план обработки детали, намечают содержание технологических операций в соответствии со стадиями обработки.

4. Выбор технологического оборудования

Исходными данными для определения группы автоматизированного оборудования являются вид и содержание операции, схема установки заготовки, форма и габаритные размеры заготовки, объем годового выпуска. Правила выбора оборудования определены ГОСТ 14.304-85. На первом этапе оборудование выбирают в зависимости от типа производства и предлагаемого уровня его специализации.

Уточнение содержания операции с определением схемы обработки позволяет выбрать на втором этапе станок из имеющегося парка или по каталогу.

Выбирая модель оборудования, руководствуемся следующими основными правилами:

размер рабочей зоны оборудования должны соответствовать габаритным

размерам обрабатываемых заготовок или групп заготовок;

выбранная модель станка должна обеспечивать заданные точность и качество обрабатываемой поверхности;

мощность, жесткость и кинематическая схема оборудования должны

обеспечивать высокопроизводительные оптимальные режимы обработки;

требуемая производительность оборудования должна соответствовать заданной программе выпуска изделий.

Учитывая все рекомендации, выбираем оборудование:

Многоцелевой горизонтальный сверлильно-фрезерно-расточной станок 2204ВМФ4 предназначен для комплексной обработки корпусных деталей средних размеров с четырех сторон без переустановок. На станке производят получистовую и чистовую обработку (сверление, зенкерование, растачивание отверстий, нарезание резьбы метчиками или резцами, фрезерование плоских и криволинейных поверхностей концевыми, торцевыми и дисковыми фрезами. У станка имеется инструментальный магазин и универсальная система с ЧПУ. Класс точности станка - В.

Заготовку располагают на крестовом столе, она может поворачиваться вокруг вертикальной оси или перемещаться прямолинейно в горизонтальной плоскости. Шпиндельная головка может перемещаться по вертикальным направляющим. Инструментальный магазин, расположенный рядом со станком, соединяется с автооператором и другими частями механизма смены инструмента. Циклограмма смены инструмента следующая: шпиндельная головка поднимается вверх - отработавший инструмент вводится в правый захват автооператора и освобождается от зажима в шпинделе - включается двигатель автооператора -производится зажим инструментов в захватах руки - рука движется вдоль оси шпинделя для освобождения хвостовиков инструментов из конусов шпинделя и втулки - захваты разжимаются - инструмент зажимается в шпинделе - головка перемещается вниз в рабочую позицию - перегружатель уносит отработавший инструмент в барабан.

Система с ЧПУ дает возможность программировать координатные перемещения, скорости стола и шпиндельной головки, частоту вращения шпинделя, смену инструмента, коррекцию положения инструмента и его скорости и цикл обработки.

Станок многоцелевой сверлильно-фрезерно-расточный горизонтальный модель 2204ВМФ4

Диаметр рабочей поверхности стола, мм 630

Наибольшее перемещение стола, мм: продольное 500

поперечное 500

Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола, мм 90-590

Расстояние от торца шпинделя до центра стола, мм 200-700

Ширина Т-образного паза стола, мм 18

Количество Т-образных пазов стола 7

Расстояние между Т-образными пазами стола, мм 80

Величина продольных, поперечных, вертикальных подач, мм/с 0,016-167

Количество ступеней продольных, поперечных,

вертикальных подач бесступенчатое

Скорость быстрого перемещения, мм/мин 10 000

Наибольшая частота вращения стола, об/мин 10

Наибольшее усилие подачи, кН 9,8

Наибольшая допустимая масса обрабатываемого изделия, кг 300

Конус шпинделя по ГОСТ 15945--82 50

Наибольшее перемещение шпиндельной головки, мм 500

Частота вращения, об/мин: шпинделя 40-2500

быстроходного шпинделя до 5000

Количество скоростей шпинделя бесступенчатое

Емкость инструментального магазина, шт 30

Наибольший диаметр инструментов, загружаемых в магазин, мм:

с пропуском соседних гнезд 160

без пропуска соседних гнезд 100

Наибольшая масса инструментов, загружаемых в магазин, кг:

длиной до 350 мм 12

длиной до 300 мм 16

Точностные параметры, мм:

точность позиционирования 0,012

отклонение от заданной траектории 0,03

точность межосевых расстояний обработанных отверстий 0,016

соосность двух отверстий относительно общей оси 0,020

перпендикулярность осей обработанных отверстий 0,020

постоянство диаметра отверстия в любом сечении 0,012

Корректированный уровень звуковой мощности LpA, дБА, не более 98

Габарит станка без приставных устройств, мм 3470x2900x2825

Масса станка, кг:

без принадлежностей и приставных устройств 5000

с принадлежностями, электрооборудованием, системой ЧПУ 7250

Устройство числового программного управления: тип «Размер 2М1300-84»

Количество управляемых координат: всего 8

с одновременным перемещением 4

Ввод информации с перфоленты и вручную

Система кодирования ISO

Индикация буквенно-цифровая и знаковая

Вид интерполяции линейная круговая

Станок токарно-карусельный одностоечный модели 1А516МФЗ

Наибольшие размеры обрабатываемых заготовок, мм:

Диаметр 1450

Высота 1000/1250/1600

Наибольшая масса обрабатываемой заготовки, кг 6300

Диаметр планшайбы, мм 1120

Регулирование частоты вращения планшайбы бесступенчатое

Частота вращения планшайбы, об/мин 1,0-335,0

Наибольший допустимый крутящий момент на планшайбе, Н-м 28 000

Наибольшая высота сечения резца по СТ СЭВ 153--75, мм 50

Количество резцедержателей в инструментальном магазине 10

Регулирование подач суппорта бесступенчатое

Горизонтальная и вертикальная подачи суппорта:

мм/об планшайбы 0,03-40

мм/мин 0,1-1000

Наибольшее перемещение суппорта, мм:

горизонтальное 1315

вертикальное 800/1000/1250

Скорость установочных перемещений суппорта, мм/мин 5000

Наибольшее перемещение поперечины, мм 820

Скорость перемещения поперечины мм/мин 400

Наибольшее допустимое усилие резания, Н 50 000

Дискретность задания перемещений по горизонтальным

и вертикальным осям, мм 0,001

Количество управляемых координат 4

Наибольшее количество одновременно управляемых координат 2

Приводу габарит и масса станков Электродвигатели:

привода главного движения (постоянного тока): напряжение, В 380

мощность, кВт 55/75

насоса для охлаждающей жидкости: тип ПА-45

мощность, кВт 0,15

привода подач (постоянного тока): количество 2

мощность, кВт 5,5

Габарит станка, мм 5050x3950x4790

Масса станка кг: с электрооборудованием 26 000

без электрооборудования 20 500

Устройство числового программного управления

Тип «Размер-4»

Количество одновременно работающих координат 2

Вид интерполяции Линейная,

круговая, винтовая

Точность интерполяции, мм 0,001

Максимальный радиус интерполяции, мм 9999,999

Программоноситель Перфолента

восьмидорожечная шириной 25,4 мм

Станок многоцелевой сверлильно-фрезерно-расточный вертикальный высокой

точности модель 2254ВМФ4

Размеры рабочей поверхности стола, мм 400x630

Наибольшее перемещение стола, мм:

продольное 500

поперечное 500

Расстояние от торца шпинделя до поверхности стола, мм:

наибольшее 610

наименьшее ПО

Размеры обрабатываемой детали, мм 400x400x300

Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг 300

Ширина Т-образного паза стола, мм 18

Количество Т-образных пазов стола 5

Расстояние между Т-образными пазами, мм 80

Конус шпинделя по ГОСТ 15945--82 50

Наибольшее перемещение шпиндельной головки, мм 500

Частота вращения шпинделя (бесступенчатое регулирование), об/мин 40-2500

Рабочая подача шпиндельной головки и стола (бесступенчатая), мм/с 0,016-167

Скорость быстрого перемещения, м/с 0,167

Емкость инструментального магазина, шт. 30

Наибольший диаметр инструментов, загружаемых и магазин, мм:

с пропуском соседних гнезд 100

без пропуска соседних гнезд 160

Наибольшая длина инструментов, загружаемых в магазин, мм 350

Наибольшая масса инструментов, загружаемых в магазин, кг:

длиной до 350 мм 12

длиной до 300 мм 16

Время смены инструмента, несовмещенное с машинным временем и временем на перемещение шпиндельной головки в позицию

смены,с 5

Точностные параметры, мм:

точность позиционирования 0,012

прямолинейность траектории движения, точность межосевых

расстояний обработанных отверстий 0,016

соосность отверстий, обработанных при последовательной

автоматической смене инструментов 0,020

постоянство диаметра отверстия: в поперечном сечении 0,008

в продольном сечении 0,012

Корректированный уровень звуковой мощности LpA, не более 99

Габарит станка без приставных устройств, мм 3320x2475x3235

Масса станка, кг: без принадлежностей и приставных устройств 5500

с принадлежностями, электрооборудованием, системой ЧПУ

и системой охлаждения 7850

Устройство числового программного управления:

тип «Размер 2М1300-84»

Количество управляемых координат: всего 8

с одновременным перемещением 4

Ввод информации с перфоленты и вручную

Система кодирования ISO

Виды интерполяции линейная, круговая

5. Организация основных производственных процессов

5.1 Отделение механической обработки (ОМО)

ОМО предназначено для подготовки базовых поверхностей деталей, обрабатываемых в ОАМО.

В состав ОМО входит многоцелевой горизонтальный сверлильно-фрезерно-расточной станок 2204ВМФ4. На этом станке выполняется операция 010.

Число рабочих смен при 5-дневной рабочей неделе - 1

Действительный годовой фонд времени, час - 2030

Работа ОМО обеспечивается обслуживающими отделениями, такими как ОПВ, ОПОК через АТСС.

Основными характеристиками работы ОМО являются:

применение ручного труда для загрузки-разгрузки и переналадки оборудования;

планово-предупредительное обслуживание рабочих мест ОМО сменно-суточными заданиями, инструментами, приспособлениями и заготовками на основе ОПВ, ОПОК, АТСС и автоматизированной системы управления (АСУ ГПК);

перепрограммирование станков с ЧПУ на основе ЭВМ;

запуск деталей на обработку партиями.

Производственные процессы ОМО подразделяются на основные, связанные с выпуском продукции, и обслуживающие. К основным производственным процессам относятся: обработка деталей; установка-снятие заготовок.

К обслуживающим процессам относятся: подготовка и выдача заданий на работу; переналадка станков; перепрограммирование станков; снабжение рабочих мест предметами и орудиями труда; учет результатов работы; сборка и удаление стружки из отделения.

Уровень организации производства в ОМО значительно выше, чем на участках из отдельно стоящих станков с ЧПУ, несвязанных между собой единой системой управления и транспортной системой.

В состав оснащения ОМО входят:

тумбочки для мерительного инструмента, универсальной крепежной оснастки, технологической документации, являющиеся одновременно контрольными столами; дисплейные модули, состыкованные с ЭВМ высшего уровня и устройствами ЧПУ станков; телефоны, расположенные у дисплейных модулей; кран-балки, тельферы и другие подъёмные механизмы;

Снабжение ОМО осуществляется в форме ППОРМ, которое заключается в заблаговременной подготовке, комплектовке и доставке на рабочие места заготовок, инструмента, приспособлений и технологической документации до начала смены без участия основных рабочих и в течение рабочей смены тоже без участия основных рабочих.

Состав производственного цикла ОМО

Производственный цикл ОМО представляет собой повторяющуюся последовательность этапов хранения, наладки оборудования, обработки и прочих приемов, выполняемых для любой операции механической обработки в ОМО с целью преобразования партий заготовок ОМО в партию заготовок ОАМО.

Производственный цикл ОМО включает этапы:

а) хранение заготовок перед запуском в обработку (АТСС);

б) подготовку станка к наладке на операцию (АТСС, оператор станка с ЧПУ);

в) наладку станка на операцию (оператор станка с ЧПУ);

г) обработку партии деталей на станке (оператор, станок);

д) контроль годности партии обработанных деталей (контролер);

е)подготовку станка и отделения к следующей операции

5.2 Отделение автоматизированной механической обработки

ОАМО предназначено для выполнения основного объема механической обработки деталей в ГПК.

Включение в состав ГПК станков типа «обрабатывающей центр», многооперационных станков позволяет сократить маршруты обработки заготовок за счет концентрации на одном станке операций, выполняемых ранее на нескольких станках различных моделей.

Детали, прошедшие полную обработку в ОАМО и представляющие собой готовую продукцию ГПК, не всегда являются окончательно обработанными деталями.

Потребителем продукции ОАМО ГПК является цех (термоцех, механический, цех покрытий и т.д.) в котором выполняются доработочные операции, такие как 060, 065, 070, 075, 080.

ОАМО при помощи транспортной тележки связывается непосредственно только с особым отделением склада, являющимся накопителем спутников, откуда спутники поступают на станки и куда они возвращаются со станков.

Связь ОАМО с обслуживающими отделениями осуществляется через отделение подготовки столов спутников (ОПСС), куда поступают необходимые для работы заготовки и где эти заготовки перегружаются на столы-спутники и отправляются на временное хранение.

Основными характеристиками работы ОАМО являются:

автоматизированная загрузка-разгрузка и переналадка оборудования;

перепрограммирование оборудования на основе ЭВМ;

обработка деталей на станках в режиме «безлюдной» технологии;

планово-предупредительное обслуживание станков управляющими про

граммами, инструментами, приспособлениями и заготовками на основе ОПВ,

ОПОК, ОПСС, АТСС и АСУ ГПК;

запуск деталей в обработку по одной штуке;

трехсменный режим работы без обеденных перерывов.

Техпроцесс ОАМО определяется необходимостью обеспечить работу ОЦ без обслуживающего персонала и характеризуется следующими особенностями:

концентрацией в одной операции обработки максимально возможного

количества поверхностей;

повышенными требованиями к надежности обработки, обеспечиваемыми

тщательным выбором схем снятия припуска и режимов резания, а также тща

тельной отработкой управляющей программы на этапе внедрения.

Организация работы ОАМО основана на согласованной работе станков и транспортной тележки, обеспечивающих обработку заготовок без обслуживающего персонала по командам АСУ ГПК.

В состав оборудования ОАМО входят:

технические станочные модули;

транспортные модули;

транспортные роботы

В состав оснащения ОАМО входят:

накопители для заготовок;

кран-балка для механизации подъема грузов при ремонте оборудования.

Ввиду отсутствия в ОАМО постоянного обслуживающего персонала все отказы оборудования должны обнаруживаться ремонтной службой планово-предупредительных перерывов производственного процесса по особому графику, тщательно отработанному и отлаженному, с учетом надежности всех единиц оборудования.

Кроме того, контроль работоспособности оборудования ОАМО несколько раз в течение смены должны выполнять подготовители ОПСС по специально разработанному регламенту.

Производственный цикл ОАМО представляет собой повторяющуюся последовательность этапов хранения, подготовки к обработке, обработки и т.д., выполняемых автоматизирование (без обслуживающего персонала) для преобразования одной заготовки (ПФ) ОАМО в полуфабрикат (или готовую деталь) ОАМО.

Производственный цикл включает этапы:

а) хранение заготовки (ПФ) перед запуском в обработку (АТСС);

б) подготовку станка к обработке (транспортная тележка, устройство смены

спутников станка);

в) обработку заготовок по программе (станок с ЧПУ);

г) окончание обработки и подготовку станка к последующей операции

(устройство смены спутников станка с ЧПУ, транспортная тележка):

д) хранение готовых деталей (ПФ) перед снятием со спутника (АТСС).

6. Организация вспомогательных производственных процессов

6.1 Отделение подготовки операционных комплектов (ОПОК)

Для каждой операции, выполняемой в ОМО на станке с ЧПУ, предназначается операционный комплект (ОК), хранящийся в отдельной таре в АС. В состав ОК входят:

приспособление для крепления деталей при обработке на станке;

набор подставок, прижимных планок, болтов, необходимых для крепления

приспособления на столе станка и детали в приспособлении;

кассета для установки оправок с закреплённым в них инструментом, имеющая

пронумерованные гнёзда;

набор инструментов для обработки партии заготовок, закреплённых в оправках и настроенных на размер в соответствии с картой наладок;

технологическая документация - операционная карта, карта наладки станка, черте приспособления и карта комплектации.

Задачи ОПОК следующие:

подготовка к работе ОК, которые ранее участвовали в обработке;

формирование ОК на новые детали;

расформирование ОК для выводимых из номенклатуры ГПК деталей. ОПОК производит обмен нужными для функционирования грузами только с АС.

Комплектовщики ОПОК работают по сменному заданию, выводимому на экран дисплея. Учёт проходящих грузов выполняется с помощью клавиатуры в режиме диалога.

Для осуществления операций сборки - разборки и настройки инструментальных наладок, приспособлений, формирования ОК отделение

слесарным инструментом, хранящимся в тумбочке верстака;

приспособлениями для определения диаметров и вылетов инструментов,

настраиваемых по картам наладок, устанавливаемых на верстаках или операционных столах;

приспособлениями для настройки лезвийного (резцов, фрез) и мерного (свёрл, зенкеров, разверток и т.д.) режущего инструмента;

запасом инструментальных кассет в столе;

запасом унифицированной инструментальной оснастки в стеллаже;

специальными ящиками стеллажами для хранения технологической документации.

6.2 Отделение приема-выдачи

Через отделение приёма-выдачи (ОПВ) организуются внешние материалы связи ГПК с другими производственными подразделениями предприятия. Через ОПВ в АС ГПК поступают грузы следующих наименований:

дублёры инструментов (ДИ);

приспособления (ПР);

заготовки (ЗГ).

Из АС ГПК через ОПВ выдаются следующие грузы:

готовые детали (ГД);

бракованные детали;

поломанный и затупившийся инструмент (ПИ, ЗИ);

приспособления в ремонт или на доработку.

приспособления в ремонт или на доработку.

Внутри ГПК ОПВ производит обмен грузами только через АС. В функции подготовителей ОПВ входит:

по приёму - приём и предварительное размещение грузов на территории ОПВ;

контроль снятых грузов;

учет поступивших грузов;

укладка грузов в тары и засылка в АС; по выдаче - адресование выдаваемых

грузов;

учёт выдаваемых грузов;

контроль выдаваемых грузов;

вызов выдаваемых грузов из АС;

засылка пустых тар из-под выдаваемых грузов в АС;

укладка грузов на электрокары.

Задачи ОПВ по очерёдности выполнения разделяются следующим образом:

первоочерёдные - приём поступающих грузов;

второй очереди - отправка готовых деталей;

третьей очереди - выполнение при отсутствии заданий первой и второй очереди, отправки инструмента, приспособлении, брака и т.п.

Исходя из описанных выше функций ОПВ в состав оборудования отделения входят:

стол-стеллаж для промежуточного хранения грузов и их сортировки с

тумбочками для техдокументации;

дисплейный модуль в составе дисплея с клавиатурой и печатающим устройством для выдачи сопроводительной - документации;

телефон связи с диспетчером, отделениями ГПК и т.д.

В состав оснащения ОПВ входит комплект нормативно-технической документации, включающий в себя инструкцию подготовителю ОПВ ГПК по организации приёма-выдачи и учёта грузов, альбом укладки заготовок и деталей в тары.

6.3 Отделение подготовки столов-спутников

ОПСС предназначено для загрузки столов-спутников многооперационных станков рабочими приспособлениями, заготовками и инструментам, снятия со столов-спутников обработанных деталей и затупившихся инструментов, контроля и учёта обработанных деталей.

Потребителями продукции ОПСС (подготовленных столов-спутников) является ОАМО, организованное на базе отдельных модулей. Связь ОПСС с ОА-МО осуществляется транспортной тележкой через отделение АС.

Работу ОПСС обеспечивают ОПВ, ОПОК, ОМО, АТСС.

Основными характеристиками ОПСС являются:

применение ручного труда для загрузки - разгрузки столов-спутников, кассет,

налет и т.д.;

планово - предупредительное обслуживание рабочих-мест (ПЛОРМ) ОПСС

сменными заданиями, столами-спутниками, заготовками, инструментальными

наладками и приспособлениями;

управление работой отделения и учет результатов его работы с помощью ЭВМ:

двухсменный режим работы.

Организация производства ПСС основана на согласованной работе подготовителей отделения, АТСС по командам АСУ ГПК.

Особенности организации работы ПСС определяются следующими факторами:

- рабочие приспособления, предназначенные для всех выполняемых в ГПК операций, хранятся закрепленными на спутниках в АСс, т.е. общее количество спутников с приспособлениями не должно превышать объем склада спутниковтся в оправках и тарах;

суммарное число спутников определяется номенклатурой деталей и количеством деталей, обрабатываемых на каждом станке в смену.

Обеспечение станков ОАМО инструментами предусматривается выполнять при помощи спутников, оснащенных кассетами в которых установлены инструментальные наладки (инструменты в оправках).

Доставка спутников с кассетами и инструментальными наладками на станки выполняется транспортной тележкой. Обмен инструментами между магазинами станков и спутниками с кассетами производится через шпиндели станков по специальной управляющей программе, станки при этом простаивают.

Загрузка кассет на спутниках инструментальными наладками входит в функции ОПСС.

Особенности процесса переналадки спутников с кассетами и инструментальными наладками в ОПСС определяются следующими факторами:

для обеспечения высокой производственной гибкости ГПК система инструментального обеспечения ОАМО должна обеспечивать возможность запуска в течение суток любой из выполняемых в ОАМО операций на любом станке САМО; с этой целью на спутниках должны быть в постоянной готовности храниться все применяемые инструменты;

анализ директивности техпроцессов обработки показывает различную частоту применения инструментов в операциях - чаще всего одно наименование инструмента применяется в одной операции, но меняются инструменты применяемые в двух, трех, восьми различных операциях;

сокращение числа обмениваемых при каждой переналадке станка инструментов может быть достигнуто только путём закрепления за каждым станком ограниченного и определённого набора выполняемых на нём операций, чтобы каждый из участвующих в них инструментов применялся в возможно большем числе операций своего набора;

для сокращения числа транспортных операций на одну переналадку станка и сокращения простоев станка необходимо сократить число спутников с инструментами, проходящих через станок при наладке; для этого необходимо распределить станкокомплект инструментов между магазином станка и минимальным числом закреплённых за станком спутников, таким образом, чтобы в любой переналадке участвовал только один спутник с инструментом;

- с целью рационального размещения станкокомплекта инструментов между станком и спутником его необходимо разделить на две части: основной набор, состоящий на наиболее часто применяемого инструмента (в 3 - 8 операциях);

- дополнительный набор, включающий инструменты, применяемые в одной -двух операциях;

- для сокращения числа обмениваемых инструментов основной набор станкокомплекта должен в полном составе хранится в магазине станка и пополняться по мере износа отдельных инструментов;

- обмен инструментами между магазином станка и спутником с инструментами при переналадке на очередную операцию.

При такой организации обеспечивается внутрисменная гибкость, заключающаяся в возможности менять порядок запуска операций в пределах сменного задания.

Снабжение СПСС грузами осуществляется двумя видами транспортных средств:

штабелёрами, выполняющими доставку грузов в таре;

транспортной тележкой, выполняющей перемещение спутников с грузами;

Грузы, проходящие через ОПСС в процессе его работы, хранятся в двух раздельных отделениях автоматизированного склада:

- АСС - для хранения столов-спутников перед подачей их на станки ОА-МО или ОПСС;

- АСт - для хранения тар с грузами, устанавливаемыми в ОПСС на спутники или снимаемыми с них. Таким образом, грузооборот ОПСС заключается в обмене между спутниками и тарами (между АСс и АСт) обеспечивающий работу ОАМО и выпуск годовой продукции ГПК, выполняется работниками ОПСС и транспортными средствами по командам АСУ ГПК.

7. Организация и структура системы контроля качества

Контроль качества изделий может быть осуществлен непосредственно на рабочем месте, в специальных контрольных пунктах или отделениях, в испытательных отделениях.

Контроль на рабочем месте может быть осуществлен прямо на технологическом оборудовании (внутренний) или около оборудования (внешний). Контроль качества изделий в процессе формообразования с помощью средств активного контроля не удлиняет цикл изготовления изделия, а контроль изделия после формообразования (пассивный) на станке приводит в ряде случаев к увеличению продолжительности цикла и снижает точность контроля по сравнению с точностью внешнего контроля, но позволяет предотвратить появление брака и увеличить производительность производственного процесса благодаря оперативности работы.

Применение пассивного внешнего контроля в большинстве случаев не сказывается на продолжительности производственного цикла, так как контроль качества изделий может быть произведен в период транспортирования или складирования изделий.

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, например вследствие нагрева детали при приемке продукции высокой точности; когда проверяют большое количество однообразной продукции, удобной для транспортирования, когда проверяют продукцию после последней операции перед сдачей ее в другой цех или на склад.

В техническом задании должны быть указаны все выходные характеристик! системы контроля (измеряемые величины, точность их определения и виды неисправностей, причины их возникновения и способы устранения; частота выдачи оператору, либо в какие-либо подсистемы АСУ и т. д.). Кроме того, в техническом задании на разработку алгоритмов должны быть зафиксированы любые известные добавочные сведения о требуемой переработке измерительных сигналов, например, возможный метод определения некоторой выходной величины, рекомендуемый для использования датчик и т. п.

Формулировка указанных требований к системе контроля качества изделий должна производиться разработчиками системы совместно с технологами и управленческим персоналом автоматизируемого объекта. При разработке указанных требований может использоваться метод экспертных оценок, при котором в качестве экспертов выступают технологи и ведущие операторы автоматизируемого производства.

Разработка алгоритмической структуры при заданной совокупности выходных величин системы контроля качества сводится к составлению алгоритмических цепей для каждой отдельной выходной величины. Составленная алгоритмическая цепь системы определяет наименования параметров и характеристик отдельных измеряемых процессов. Затем уточняют необходимую последовательность применения типовых операций переработки измерительной информации, определяют ориентировочные варианты алгоритмов, в соответствии с которыми целесообразно выполнять отдельные типовые операции, оценивают рациональные периоды опроса измеряемых величин и уточняют комплект датчиков, которые должны входить в разрабатываемую автоматическую систему контроля качества изделий.

Основными вопросами при выборе аппаратурной структуры системы являются: определение числа пунктов контроля, их расположение в пространстве; их связь с технологическим оборудованием и друг с другом; выбор технических средств контроля; обеспечение необходимой надежности работы вычислительных средств путем резервирования отдельных блоков, устройств системы. Таким образом, система контроля качества изделий становится составным элементом системы автоматического управления производством

При составлении алгоритмической структуры системы контроля, качества изделий необходимо ориентироваться на основные этапы технологического процесса контроля качества.

При входном контроле материалов проверяют их соответствие сертификату по габаритным размерам, массовым и основным физико-химическим параметрам (марка материала, химический состав, твердость), а также по внешнему виду. При контроле заготовки проверяют ее внешний вид (наличие выбоин, сколов и других дефектов, исключающих возможность их обработки), геометрические размеры (длину, базовые поверхности, крепления в зажимных устройствах станков), массу. Контроль на станке начинают с контроля правильности установки заготовки в зажимном устройстве станка.

С учетом характеристик станка, системы ЧПУ и режима обработки (стабильность жесткостной характеристики во времени, влияние тепловых деформаций на результаты измерения параметров качества, размерная стойкость инструментов и т. д.) в ряде случаев в качестве основного измеряемого параметра, характеризующего размерную точность изготовляемой детали, можно выбрать один или несколько размеров детали с наименьшими допусками, не контролируя остальные параметры.

В ряде случаев можно совмещать финишный контроль с контролем на станке с целью предупреждения брака, обусловленного качеством материала, инструмента, зажимных приспособлений, влияние стружки и других факторов.

Для выполнения указанных этапов технологического процесса измерений цеховая система контроля качества изделий должна включать в свой состав контрольные пункты или отделения, КПП и испытательные станции или отделения.

Контроль размеров обрабатываемых деталей в отделении механической обработки (ОМО) выполняют:

наладчик станков с ЧПУ - контролирует размеры первой детали в ходе наладки на операцию;

оператор станков с ЧПУ - контролирует размеры всех деталей партии;

контролер ОМО - выполняет приёмку партии деталей путём выборочного контроля.

Контроль выполняется согласно операционной карте, входящей в ОК, в которой указаны все необходимые контрольные инструменты и приспособления.

Для проведения контроля деталь помещаете, на контрольный стол, который одновременно служит тумбочкой для хранения универсальных контрольных инструментов.

Мелкие специальные контрольные приспособления поступают в ОМО в таре ОК вместе с рабочей оснасткой и режущими инструментами.

Крупные специальные контрольные приспособления поступают в ОМО в отдельных тарах в ходе наладки станка на операцию при обработке пробной детали.

Учёт результатов обработки партии деталей выполняет контролер через дисплейный модуль в режиме диалога. После приёмки партии контролёр вводит в ЭВМ количество годных и бракованных деталей.

В ОАМО контроль деталей осуществляется после их обработки на станках с ЧПУ, в ОПСС вручную.

Дальнейшая автоматизация ОАМО может быть достигнута за счёт организации контроля размеров деталей на станке при помощи измерительных головок, специальных датчиков и вне станков на контрольно-измерительных машинах (КИМ).В не поточном автоматизированном производстве широкое распространение получают системы автоматического измерения и компенсации, включающие специальные измерительные устройства, смонтированные в инструментальной оправке, которая может устанавливаться в инструментальном магазине на станке.

Подпружиненный щуп, который может отклоняться на некоторое расстояние от среднего положения в радиальном и осевом направлениях, монтируют в корпусе, который заканчивается конической оправкой, идентичной инструментальным оправкам, применяемым на станках с инструментальными магазинами. Хвостовик служит для автоматического закрепления оправки при установке ее в шпиндель станка. Корпус устройства имеет специальный выступ, предназначенный для передачи сигнала в момент, когда щуп датчика входит в контакт с измеряемой поверхностью.

Устройство используется тогда, когда необходимо проверить правильность выполнения какого-либо перехода или операции (например, расточка отверстия заготовки или проверка положения спутника с обрабатываемой заготовкой на столе станка перед обработкой). В этом случае устройство по программе устанавливается в шпиндель станка автоматическим устройством смены инструментов. Далее по программе щуп устройства касается двух противоположных сторон отверстия. Внутри датчика имеется источник питания и инфракрасный генератор, так что устройство может излучать сигналы. Сигналы посылаются в момент касания щупом измеряемой поверхности в форме инфракрасного излучения в секцию приема, расположенную за торцом шпинделя.

Из секции приема сигнал поступает в устройство поиска сигнала и счетчик, где сравнивается с сигналом устройства обратной связи, контролирующего положение по координатам X, Y и Z стола станка, когда щуп устройства входит в контакт с контролируемой поверхностью. Результирующий сигнал запоминается и поступает в блок контроля размеров, откуда направляется в устройство ЧПУ станка.

Для повышения качества контроля при наличии СОЖ и загрязнений на измеряемой поверхности в процессе измерения осуществляется обдув, сжатым воздухом наконечника щупа измерительного устройства. С этой целью механизм зажима инструмента в задней части шпинделя соединяется с воздушной сетью при зажатом инструменте.

Контролируемый размер расточенного отверстия представляет собой расстояние между двумя положениями щупа плюс диаметр щупа. Система автоматического контроля производит сравнение измеренного размера со значением, заданным программой обработки, и по результатам его подает команду либо на продолжение обработки, либо на повторную расточку с коррекцией или подает сигнал о браке.

Автоматический контроль размеров и положения плоских обработанных поверхностей производится аналогичным образом. Кроме того, подобные системы позволяют контролировать положение базовых поверхностей обрабатываемого полуфабриката или спутника. В этом случае разность между требуемым и фактическим положениями по соответствующим координатам дает поправку, которую следует ввести в ЧПУ станка перед обработкой.

Поскольку центр щупа датчика и ось вращения могут не совпадать, контролируемый параметр подсчитывается путем; усреднения результатов измерений, взятых до и после поворота шпинделя на 180°.

Существуют автоматические системы, контролирующие погрешность базирования спутников в приспособлениях путем установления наличия контакта в шести опорных точках, к которым подводится сжатый воздух, и давления на них.

Таким образом, при использовании системы автоматического контроля и управления процессом достижения требуемой точности на технологическом оборудовании, когда в шпиндель станка помещается измерительное устройство, он превращается в измерительную машину, точность измерения которой определяется точностью координатного перемещения станка, точностью работы измерительной системы и условиями измерения.

Применение контактных методов контроля возможно лишь в тех случаях, когда силы при измерении не вызывают смещений и деформирования контролируемых объектов. В противном случае используются бесконтактные методы контроля, например с помощью лазерных устройств,

С целью повышения точности и производительности контрольных операций в последнее время находят применение щуповые головки с несколькими сменными наконечниками.

8. Организация технологической подготовки производства

На этапе создания ГПК технологическая подготовка производства осуществляется соответствующими службами предприятия, с координацией работ специалистами группы по созданию ГПК.

На этапе эксплуатации ГПК технологическая подготовка осуществляется соответствующими службами предприятия, с координацией работ специалистами группы по созданию ГПК. Основными исполнителями на этом этапе будут службы подготовки производства в ГПК и отдел программного управления (ОПУ).

9. Конструкторский раздел

9.1 Система доставки заготовки

Снабжение заготовками осуществляется в форме ШТОРМ, которое заключается в заблаговременной подготовке, комплектовке и доставке на рабочие места заготовок до начала смены без участия основных рабочих и в течение рабочей смены тоже без участия основных рабочих.

Заготовка со склада поступает в отделение подготовки столов-спутников, где она устанавливается на стол-спутник, после чего её отправляют на склад. По заявке ОМО стол-спутник с заготовкой со склада транспортируют в отделение,

где производится обработка базовых поверхностей, затем заготовку отправляют ОПСС, где её переустанавливают и отправляют на склад. По заявке ОАМО, со склада заготовка поступает в отделение, где происходит обработка заготовки. После обработки деталь поступает в контрольное отделение, а затем на склад.

9.2 Поворотные устройства

Использование поворотных устройств обусловлено необходимостью изменения направления движения и межоперационного поворота спутников и деталей.

Поворотные устройства различаются в зависимости от положения оси поворота в пространстве. В гибких производственных системах, главным образом, нашли применение поворотные устройства с вертикальной осью вращении, к которым относятся поворотные столы. Кроме того, поворотные столы используются в ряде автоматизированных систем. Для подачи паллет и отдельных деталей в рабочую зону станка используется манипулятор. Заполнение поворотных столов выполняется в некоторых случаях вручную.

Условием нормальной работы поворотного устройства является неподвижность деталей или спутника в процессе поворота стола.

В качестве привода поворотного стола используются; червячный механизм с приводом гидромотора и реечношестеренчатый механизм, оснащенный гидроцилиндром. Работа такого устройства осуществляется в следующем порядке: подъем стола, прием очередной детали, поворот, возврат в первоначальное положение.

9.3 Стеллажные роботы-штаблеры

Дня обслуживания автоматизированной транспортно-складской накопительной системы АТС-1, представляющей собой многоярусные стеллажи, используется робот-штабелер. Корпус робота-штабелера представляет жесткую раму, в направляющих которой перемещается каретка с телескопическим столом.

Вдоль стеллажа перемещение робота осуществляется от электродвигателя через зубчатый механизм, находящийся в верхней части корпуса. В нижней части робота расположены ролики, движущиеся по гладкой направляющей. Другой электродвигатель через шлицевой вал осуществляет перемещение каретки в вертикальном направлении.

Спутник с деталью располагается на выдвижной платформе телескопического стола. Для ориентации и удержания спутника на выдвижной платформе установлены направляющие планки (ложементы). Выдвижение телескопического стола осуществляется электродвигателем через систему зубчатых колес и реек. Перемещении каретки и самого робота-штабелера вдоль стеллажа контролируется преобразователями информации, в качестве которых используются вращающиеся трансформаторы типа BTM-IB, смонтированные на соответствующих механизмах. Получив команду от ЭВМ, приводы робота-штабелера останавливают стол против необходимой ячейки стеллажа. Вслед за выдвижением телескопического стола подается команда на подъем каретки на 50 мм и спутник снимается с ложементов ячейки стеллажа-накопителя. Телескопический стол возвращается в первоначальное положение, робот приступает к транспортировке спутника в адрес, заданный по программе.

Точность позиционирования робота вдоль стеллажа составляет 1 мм, максимально транспортируемая масса - 150 кг.

Роботы-штабелеры используются в станочном модуле АЛП-3 для обработки корпусных деталей. Скорость робота-штабелера достигает 60 м/мин. Возможно применение сразу нескольких роботов-штабелеров в одной системе. Потребное количество роботов-штабелеров для обслуживания стеллажей-накопителей определяется коэффициентом загрузки каждого из них.

9.4 Стеллажи

Стеллажи-накопители позволяют размещать детали различной номенклатуры и типоразмеров. Они выполняются секционными, что без труда позволяет изменять их емкость.

Стеллаж представляет собой рамную конструкцию.

Спутник размещается в специальных ложементах. Основные требования, предъявляемые к стеллажу при проектировании, заключаются в обеспечении необходимой жесткости и прочности всей конструкции. При передаче спутников с одной стороны стеллажа на другую (двухсторонняя конструкция) в накопителе предусмотрены сквозные передающие окна с. роликовыми направляющими. Направляющие установлены под наклоном к горизонтальной плоскости, что обеспечивает перекатывание спутника на противоположную сторону стеллажа.

Перемещение обслуживающего стеллаж робота-штабелера происходит по направляющей с помощью зубчато-реечного механизма, который находится в верхней части стеллажа.

В нижней части стеллажа располагается роликовая опора, которая перемещается по рельсу. Предусмотрена возможность обслуживания одним краном-штабелером двух стеллажей, расположенных друг против друга. При этом существенно возрастает емкость накопителя, но одновременно усложняется схема подачи спутника. Основная характеристика стеллажа - вместимость, которая равна числу одновременно размещаемых на нем приспособлений-спутников. С учетом высокой стоимости производственной системы при проектировании необходимо обеспечить полную загрузку всего технологического оборудования, что определяет необходимое число приспособлений-спутников и, соответственно, вместимость предназначенного для них стеллажа.

В случае потребности лишь одной позиции, на ней совмещаются операции установки и съема деталей с приспособлений-спутников. Рядом по технологической схеме производства располагается позиция контроля готовыхдеталей

9.5 Транспортные тележки

Для доставки приспособлений-спутников и деталей от центрального стеллажа-накопителя к конвейеру или рабочим позициям автоматов в последнее время находят применение транспортные тележки. Рельсовые транспортные тележки выполняют функции межучастковых и межстаночных связей, а также загрузочно-разгрузочных устройств. Для этого тележки оснащены различными подъемными, поворотными и выдвижными столами, автоматическими манипуляторами или промышленными роботами.

Тележка ОМ 9973, выбранная для участка, предназначена для передачи столов-спутников с приемно-выдающей секции склада-стеллажа на приемно-передаточные столы станков и обратно. Рельсовый путь проложен перпендикулярно оси склада-стеллажа. Приемно-передаточные столы станков установлены с двух сторон относительно рельсового пути тележки.

Рама тележки является несущей конструкцией, на которую устанавливаются: мачта питания с электрошкафом, блоки путевых выключателей, гидростанция, ходовые и приводные колеса, тормоза рельсовые, телескопический выдвижной и подъемный стол, на который устанавливается стол-спутник с изделием.

9.6 Процедура замены инструмента и настройки станка

Поскольку станки с ЧПУ требуют применения инструментов определенных размеров при заданном положении относительно системы координат станка, предварительная настройка всех инструментов на заданные размеры вне станка играет решающую роль для повышения эффективности станков с ЧПУ.

Предварительная настройка инструмента вне станка обеспечивает значительное сокращение его простоев благодаря совмещению подготовительно-заключительного времени, затрачиваемого на переналадку станка, и вспомогательного времени, затрачиваемого на замену и поднастройку инструмента, с временем работы станка. Предварительная настройка инструмента проводится независимо от конкретной программы.

Для этого регламентируются координатные размеры вершин режущей кромки инструмента. Приборы для предварительной настройки инструмента к станкам с ЧПУ по сравнению со специальными приспособлениями для настройки инструментов на агрегатных станках и станках-автоматах должны обладать большей универсальностью и гибкостью, т. е. возможностью быстрой переналадки для настройки различных инструментов.

Прибор для размерной настройки инструмента мод. 2010. Прибор предназначен для предварительной установки в двух горизонтальных координатах как резцов в инструментальных блоках станков токарной группы, так и вращающегося инструмента в оправках и на борштангах станков сверлильной и расточной группы. Прибор состоит из ступенчатой станины, на плоскости нижней ступени которой имеются Т-образные пазы для установки переходников-адаптеров (имитирующих базирующие поверхности станков токарной группы для установки инструментальных блоков), или шпиндельной бабки для установки борштанг. На верхней поверхности станины находятся нижняя и верхняя каретки, перемещающиеся соответственно в продольном и поперечном направлениях. На верхней каретке установлено визирное устройство, выполненное в виде проекционного микроскопа. На поворотном экране проектора имеется штриховое перекрестие.