Размещено на http://allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

Кафедра "Компьютерное проектирование и сертификация машин"

Курсовая работа

Проектирование автоматических линий

по дисциплине "Технология организации производства продукции и услуг"

Выполнил студент Харченко А.А.

Проверил руководитель, к.т.н., доцент Кулик В.И.

Хабаровск - 2008

Задание

1.Анализ длительности производственного цикла простого процесса.

1) На основе исходных данных необходимо рассчитать длительность производственного цикла обработки партии деталей при последовательном, параллельном и параллельно-последовательном виде движения партий в производстве.

2) Построить графики производственного цикла при всех видах движения партии деталей.

3) Определить степень параллельности работ в производственном цикле при параллельном и параллельно-последовательном виде движения партии деталей.

4) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей:

А) при удвоении партии;

Б) при поштучной передаче деталей с операции на операцию (р=1);

В) при расположении операций в порядке убывания/нарастания операционных циклов;

2. Расчет и выбор числа позиций автоматов параллельного действия.

1) Определить число позиций рабочего ротора

()

2) Определить длительность рабочего цикла

(),

как время 1 оборота ротора.

3) Определить частоту вращения ротора

4) Определить основные конструктивные размеры (D_рот.)

5) Изобразить схематически в плане загрузочный, рабочий и разгрузочный роторы с учетом принятых размеров.

3. Проектирование технологического оборудования.

Выбрать число позиций технологического комплекса на примере автоматизированной обработки ступенчатого вала на автоматической линии. Для этого:

1) Рассчитать максимально возможную производительность одного потока линии и определить число потоков линии. Характеристику транспортной системы линии взять по варианту задания, коэффициент использования линии з_ис брать в пределах 0,7…0,8.

2) Исходя из заданной производительности Q_тр определить максимально допустимую длительность цикла линии и максимально допустимое время t_p(макс) на лимитирующей позиции линии.

3) Путём дифференциации и концентрации операций технологического процесса обработки из условия t_p(i)<=t_p(макс) определить число холостых q_x и рабочих q_p , а также общее число q_o позиций линии. Результаты уточненных исследований свести в таблицу.

Введение

Для многих процессов, например обработка давлением (штамповка, вытяжка, пробивка, обрезка, чеканка и т. д.), сборка, контроль и др., длительность составных операций дифференцированного технологического процесса весьма мала (порядка одной секунды и менее).

Для таких операций более целесообразно создание многопозиционных автоматов параллельного действия с концентрацией одноименных операций.

В основе создания автоматов параллельного действия использованы однопозиционные машины, выполняющие отдельные операции дифференцированного технологического процесса.

Однако любая однопозиционная машина имеет ограниченную производительность; при более высоких требованиях приходится применять несколько параллельно работающих машин, выполняющих одни и те же операции. При объединении таких автоматов в одну конструкцию появляется простейший автомат параллельного действия, который представляет собой, по существу, группу однопозиционных автоматов, скомпонованных на одной станине. Это позволяет не только сократить занимаемую площадь, но и упростить конструкцию по сравнению с отдельными автоматами, и добиться одинаковой производительности на всех операциях независимо от их продолжительности. Еще большего повышения производительности позволяет достичь применение автоматических линий.

Однако, чем сложнее автомат (выше значения p и Q ), тем выше требования к надежности работы механизмов и устройств, стойкости и стабильности инструментов, уровню системы эксплуатации.

Анализ длительности производственного цикла простого процесса

Задания 1 и 2 Определить длительность технологического цикла обработки партии деталей n = 70 шт. при последовательном виде движения её в производстве. Построить график цикла обработки партии

Технологический процесс состоит из следующих операций:

№ операции	1	2	3	4	5	6
Норма времени, мин	5	6	9	4	5	3
Число станков на операции	2	1	3	1	1	2

n=70 шт. р=10 шт. t_МО=2 мин. t_EСТ=12 мин.

Решение. Длительность цикла технологических операций (в мин) определяется суммой операционных циклов:

T_посл = n+ (m-1) t_мо + t_ест

Поскольку по условию задачи t_ест = 12 мин, t_мо = 2 мин, то

T_посл = n+ (m-1) t_мо + t_ест = 70(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 52 + 12 = 7022 + 10 + 12 = 1540 + 22 = 1562 мин = = 26,03 часа,

где - n = 22 мин. - операционный цикл (время обработки партии деталей); n = 70 шт. - количество деталей в партии или размер партии деталей (изделий), t_ш.к. - полная штучно калькуляционная норма времени на операцию, мин; m - число операций в процессе; с - число рабочих мест на операции (фронт работы).

Рис. 1.1. График цикла обработки партии деталей при последовательном виде их движения

№	t	c	Tоп	Шкала времени
1	5	2	175
2	6	1	420
3	9	3	210
4	4	1	280
5	5	1	350
6	3	2	105

б) Определить длительность технологического цикла обработки партии деталей n = 70 шт., величина передаточной партии p = 20 шт. при параллельном виде движения её в производстве. Построить график цикла обработки партии

Технологический процесс состоит из следующих операций:

№ операции	1	2	3	4	5	6
Норма времени, мин	5	6	9	4	5	3
Число станков на операции	2	1	3	1	1	2

n=70 шт. р=10 шт. t_МО=2 мин. t_EСТ=12 мин.

Решение. Длительность цикла технологических операций (в мин) определяется формулой:

T_пар = (n - p) + p + (m-1)t_мо + t_ест

Поскольку по условию задачи t_ест = 12 мин, t_мо = 2 мин, то

T_пар = (n - p) + p + (m-1) t_мо + t_ест = (70 - 10)6 + 10 (+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 52 + 12 = 606 + 220 + 22 = 602 мин = 10,03 часа

с = 1; T_p = ; Т_оп = ; Z = (число передаточных партий).

Рис. 1.2. График цикла обработки партии деталей при параллельном виде их движения

№	t	c	Tp	Tоп	Шкала времени
1	5	2	25	175
2	6	1	60	420
3	9	3	30	210
4	4	1	40	280
5	5	1	50	350
6	3	2	15	105

в) Определить длительность технологического цикла обработки партии деталей n = 70 шт., величина передаточной партии p = 20 шт. при параллельно- последовательном виде движения её в производстве. Построить график цикла обработки партии

Технологический процесс состоит из следующих операций:

№ операции	1	2	3	4	5	6
Норма времени, мин	5	6	9	4	5	3
Число станков на операции	2	1	3	1	1	2

n=70 шт. р=10 шт. t_МО=2 мин. t_EСТ=12 мин.

Решение. Длительность цикла технологических операций (в мин) определяется формулой:

T_{пар-посл} =n - (n - p) + (m-1)t_мо + t_ест

Поскольку по условию задачи t_ест = 12 мин, t_мо = 2 мин, то

T_{пар-посл} =n - (n - p) + (m-1) t_мо + t_ест = 70 (+ 6 + 3 + 4 + 5 +) - (70 - 10) (+ 3 + 3 + 4 +) + 52 + 12 = 7022 - 6014 + 22 = 722 мин = 12,03 часа.

T_pi = ; T_опi = ;

Рис. 1.3. График цикла обработки партии деталей при параллельно- последовательном виде их движения

№	t	c	Tp	Tоп	Шкала времени
1	5	2	25	175
2	6	1	60	420
3	9	3	30	210
4	4	1	40	280
5	5	1	50	350
6	3	2	15	105

Задание 3. Определить степень параллельности работ в производственном цикле при параллельном и параллельно - последовательном виде движения партии деталей

производственный ротор автомат технологический

Степень параллельности (коэффициент параллельности) работ определяется формулой:

а) при параллельном виде движения (n = 70, t_i = 22, T_ПАР = 602 мин.)

б) при параллельно - последовательном виде движения (n = 70, t_i =22, T_{ПАР-ПОСЛ} = 722 мин.)

Вывод: , значит степень параллельности работ при параллельном виде движения больше степени параллельности работ при параллельно - последовательном виде движения.

Задание 4

а) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей при удвоении партии деталей (n = 140).

1. при последовательном виде движения

T_посл = n+ (m-1) t_мо + t_ест =140(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 52 + 12 = 14022 + 22 = 3102 мин = 51,7 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла возрастает.

2. при параллельном виде движения

T_пар = (n - p) + p + (m-1) t_мо + t_ест = 1306 + 10(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 10 + 12 = 780 + 220 + 22 = 1022 мин = =17,03 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла возрастает.

3. при параллельно - последовательном виде движения

T_{пар-посл} =n - (n - p) + (m-1) t_мо + t_ест = 140(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) - 130(+ 3 + 3 + 4 + ) + 10 + 22 = 14022 - 13014 + 22 = 1282 мин = 21,37 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла возрастает.

б) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей

1. при последовательном виде движения

T_посл = n+ (m-1) t_мо + t_ест = 70(+ 6 + 3 + 4 + 5 +) + 52 + 12 = 1562 мин = 26,03 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла при последовательном виде движения не зависит от передачи деталей с операции на операцию и не изменится.

2. при параллельном виде движения

T_пар = (n - p) + p + (m-1) t_мо + t_ест = 696 + 1(+ 3 + 3 + 4 + ) + 10 + 12 = 414 + 22 + 22 = 458 = 7,63 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла при параллельном виде движения сократится.

3. при параллельно - последовательном виде движения

T_{пар-посл} =n - (n - p) + (m-1) t_мо + t_ест = 70(+ 3 + 3 + 4 + ) - 69(+ 3 + 3 + 4 + ) + 10 + 12 = 7022 - 6914 +22 = = 596 мин = 9,93 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла при параллельно - последовательном виде движения сократится.

в) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей при расположении операций в порядке убывания операционных циклов (6 + 5 + 4 + 3 + + )

1. при последовательном виде движения

T_посл = n+ (m-1) t_мо + t_ест = 70(6 + 5 + 4 + 3 + +) + 52 + 12 = 1562 мин = 26,03 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла при последовательном виде движения не зависит от порядка расположения операционных циклов и не изменится.

2. при параллельном виде движения

T_пар = (n - p) + p + (m-1) t_мо + t_ест = (70 - 10)6 + 10 (6 + 5 + 4 + 3 + +) + 52 + 12 = 606 + 220 + 22 = 602 мин = 10,03 часа

Следовательно, длительность производственного цикла при параллельном виде движения не зависит от порядка расположения операционных циклов и не изменится.

3. при параллельно - последовательном виде движения

T_{пар-посл} =n - (n - p) + (m-1) t_мо + t_ест = 70 (6 + 5 + 4 + 3 + +) - (70 - 10) (5+ 4 + 3 + +) + 52 + 12 = 7022 - 6016 + 22 = 602 мин = 10,03 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла при параллельно - последовательном виде движения сократится.

г) Определить, как изменится длительность производственного цикла для всех видов движения партии деталей при расположении операций в порядке возрастания операционных циклов (+ + 3 + 4 + 5 + 6)

1. при последовательном виде движения

T_посл = n+ (m-1) t_мо + t_ест = 70(+ + 3 + 4 + 5 + 6) + 52 + 12 = 1562 мин = 26,03 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла при последовательном виде движения не зависит от порядка расположения операционных циклов и не изменится.

2. при параллельном виде движения

T_пар = (n - p) + p + (m-1) t_мо + t_ест = (70 - 10)6 + 10 (+ + 3 + 4 + 5 + 6) + 52 + 12 = 606 + 220 + 22 = 602 мин = 10,03 часа

Следовательно, длительность производственного цикла при параллельном виде движения не зависит от порядка расположения операционных циклов и не изменится.

3. при параллельно - последовательном виде движения

T_{пар-посл} =n - (n - p) + (m-1) t_мо + t_ест = 70 (+ + 3 + 4 + 5 + 6) - (70 - 10) (+ + 3 + 4 + 5) + 52 + 12 = 7022 - 6016 + 22 = 602 мин = 10,03 часа.

Следовательно, длительность производственного цикла при параллельно - последовательном виде движения сократится.

Расчет и выбор числа позиций автоматов параллельного действия

Задание 1

Исходные данные:

Q_{ТР .}= 250 шт./мин. - программа выпуска изделий;

t_р =1 c. = 0,016(6) мин. - рабочее время цикла;

d_{ИЗД .}= 20 мм - наибольший диаметр изделия;

з_ИС = 0,8 - коэффициент использования роторного автомата;

б = 180' - зона рабочих процессов (в градусах);

в = 360'- б = 180' - зона холостых процессов;

а) Определить длительность рабочего цикла автомата как время одного оборота рабочего ротора

Длительность находится по формуле:

,

где t_p - время резания, с.;

- зона рабочих процессов ( = 360 - = 360 - 180 = 180)

== 0,016(6)2 = 0,03(3) мин.

б) Определить необходимое число позиций ротора.

Число позиций находится по формуле:

,

где Q_ТР - программа выпуска деталей, шт./мин,

_ИС - коэффициент использования роторного автомата,

== 10,42 = 11 позиций

в) Определить частоту вращения ротора.

Частота вращения ротора находится по формуле:

= = 30 об/мин.

г) Определить диаметр позиций ротора.

Диаметр позиций ротора определяется по формуле:

,

где h_РОТ - шаг рабочего ротора (h_РОТ = 4d_ИЗД = 420 = 80 мм.)

= = 280 мм.

д) Схематичное изображение рабочего, загрузочного и разгрузочного роторов.

Рис. 2.1. Схема рабочего ротора с указанными конструкционными размерами

Рис. 2.2. Схема роторной машины (загрузочный, рабочий и разгрузочный роторы)

 - угол загрузки и зажима изделия (зона питания) = 45

- угол контроля (рабочая зона) = 180+ 30(подвод и отвод инструментов) = 210

- угол разжима и загрузки изделия (зона выдачи) = 45

IV - угол резервной зоны = 60

Проектирование технологического оборудования

Задание 1

Рис. 3.1. Исходный чертеж детали

Таблица 3.1. Рабочее время по позициям.

Обрабатываемая поверхность	Наименование	tpi [мин]
1	Фрезерование торцев	0,3
2	Зацентровка	0,1
3	Черновая обточка шейки А	0,45
4	Черновая обточка шейки Б	0,6
5	Черновая обточка шейки В	0,5
6	Черновая обточка шейки Г	0,45
7	Чистовая обточка шейки «А»	0,35
8	Чистовая обточка шейки Б	0,4
9	Чистовая обточка шейки В	0,35
10	Чистовая обточка шейки Г	0,45
11	Прорезка канавок	0,35
12	Снятие фасок	0,16

Чистовая обточка шейки А - лимитирующая операция

Рис. 3.2. Компоновочная линия со сквозным транспортированием изделий через рабочие зоны станков

t_x1 = 0,012; t_x2 = 0,15; t_x = t_x1 + t_x2 = 0,162, где

t_x1 - время зажима и разжима заготовки, подвода и отвода суппортов на лимитирующей (самой длительной по времени) позиции линии;

t_x2 - время транспортирования детали из позиции в позицию;

t_x = t_x1 + t_x2 - время холостых ходов цикла как функция выбранного варианта компоновки линии; здесь везде время t_x в минутах.

а) Рассчитать максимально возможную производительность (Q_max) одного потока, исходя из минимально возможного времени обработки

t_pmin = 0,35 мин,

t_x = 0,162 мин,

_ИС = 0,8,

Q_ТР = 420 шт./мин для одного потока и 840 шт./мин для двух потоков

= = 750 шт./смена

Требуемая производительность одного потока 420 шт./смена.

Так как Q_max Q_ТР, то можно проектировать линии с числом позиций q q_max.

б) Определить максимально допустимую длительность цикла линии

Исходя из Q_тр получаем формулу:

= = 0,914 мин (время цикла).

в) Определить максимально допустимое время резания t_pmax - время обработки на лимитирующей позиции

t_pmax = T_max - t_x = 0,914 - 0,162 = 0,752.

г) Продифференцировать и сконцентрировать технологический процесс обработки по позициям

Условие: t_pi 0,752 мин.

д) Определить необходимое количество позиций.

q_общ = q_x + q_p = 4 + 9 = 13 позиций.

q_x = загрузка + съем + 2 поворота.

Таблица 3.2. Уточненное время по позициям.

№ хол. позиции	№ раб. позиции	Обрабат. поверх.	Наименование	tpi [мин]	tpi.(поз)
I		Загрузочная позиция	0,752
	II	1	Фрезерование торцев	0,3	0,4
		2	Зацентровка	0,1
	III	3	Черновая обточка шейки А	0,45	0,45
	IV	4	Черновая обточка шейки Б	0,6	0,6
V		Поворот изделия		0,752
	VI	5	Черновая обточка шейки В	0,5	0,5
	VII	6	Черновая обточка шейки Г	0,45	0,45
	VIII	9	Чистовая обточка шейки В	0,35	0,35
	IX	10	Чистовая обточка шейки Г	0,45	0,45
X		Поворот изделия		0,752
	XI	7	Чистовая обточка шейки «А»	0,35	0,75
		8	Чистовая обточка шейки Б	0,4
	XII	11	Прорезка канавок	0,35	0,35
		12	Снятие фасок	0,16
XIII			Разгрузочная позиция		0,752

Так как 13-позиционных автоматов нет из-за громоздкости и ненадежности их работы, то будем проектировать линию.

е) Изобразить схему компоновки линии (в данном варианте - двухпоточная)

Рис. 3.3. Двухпоточная линия со сквозным транспортированием деталей через рабочие зоны станков.

Заключение

В первой части данной курсовой работы был проведен анализ длительности производственного цикла простого процесса, в ходе которого был сделан вывод, что минимальная длительность может быть достигнута при параллельном виде движения партии деталей, а изменение факторов процесса по-разному влияет на длительность процесса при разных видах движения:

- при увеличении партии деталей изменяется длительность при всех видах движения;

- при поштучной передаче с партии на партию не изменится только длительность при параллельно-последовательном виде движения;

- при расположении операций в порядке возрастания и убывания операционных циклов меняется длительность только при параллельно-последовательном виде движения.

Также было посчитано, что степень параллельности работ в производственном цикле при параллельном виде движения партии деталей больше, чем при параллельно - последовательном.

Во второй части данной курсовой работы был спроектирован размер рабочего ротора исходя из количества позиций и диаметра изделия. На основе рабочего ротора были спроектированы загрузочный и разгрузочный роторы и соединены в роторную машину. На базе таких машин можно создать автоматическую линию.

В третьей части курсовой работы была спроектирована автоматическая линия со сквозным транспортированием деталей через рабочие зоны станков и рассчитано количество позиций для однопоточной линии, исходя из лимитирующего времени обработки на операциях. В данном варианте линия двухпоточная и соответственно производительность такой линии вырастает вдвое по сравнению с однопоточной.

Список литературы

1. Волчкевич Л.И., Ковалев М.П., Кузнецов М.М. Комплексная автоматизация производства. - М.: Машиностроение, 1983. - 270 с.

2. Кузнецов М. М., Волчкевич Л.И., Замчалов Ю.П. Автоматизация производственных процессов. - М.: Высшая школа,1978. - 432 с.

3. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1986.

4. Оптимизация проектных решений при комплексной автоматизации массового производства. Проектирование автоматической линии: Методические указания к выполнению СРС, курсовых и контрольных работ для студентов всех видов обучения… - Хабаровск, Хабар. Политехн. ин-т, 1989. - 25 с.

5. Организация производства на предприятиях отрасли: Методические указания к решению задач курса для студентов специальности 061100, 060800 / Сост. Т.И. Тюленева. - Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2001, - 44 с.

6. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. - М.: Высшая школа, 1988.

7. Сачко Н.С. Организация и планирование машиностроительного производства. Мн., «Высшая школа», 1977., 592 с.

8. Сборник задач по организации и планированию машиностроительного производства. Учеб. Пособие для машиностроительных специальностей вузов. Изд. 3-е, перераб. И доп. М.: «Машиностроение», 1976. 285 с. С ил. /И.М. Разумов, Л.А. Глаголева, М.И. Ипатов и др.

9. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: «Машиностроение», 1973, 640 с.

Размещено на Allbest.ru