3 Выбор заготовки

3.1 Укрупненный расчет стоимости заготовки

Произведем укрупненный расчет стоимости заготовки (S_з) из прутка, отливки и штамповки ([1], табл. 6).

При получении заготовки прокатом:

. (3.1)

Массу заготовки М_з найдем, используя оценочную формулу:

. (3.2)

Возьмем габаритные размеры с запасом 82x74. Для заготовки нам подходит круглый горячетканный прокат диаметром D = 74 мм. Получаем:

.

.

При получении заготовки штамповкой:

, (3.3)

где К_с–коэффициент серийности производства (для среднесерийного К_с=1);

С_отх=0,2С.

Для штамповки К_исп=0,6, соответственно:

Формула для определения стоимости заготовки при использовании литья следующая:

(3.4)

При получении заготовки литьем под давлением стоимость определяется по формуле (3.4.), С_отх=0,6С, К_исп=0,9, к_с=1.

,

.

При литье в землю либо кокиль:

3.2 Выбор двух лучших вариантов

Выбираем два лучших варианта получения заготовок с учетом стоимости заготовки и требований прочности – штамповка и прокат.

4 Определение вида станков

Определим вид токарного оборудования, исходя из рисунка 4.1 (Q=1000 шт. и сложность детали 18 баллов).

Рисунок 4.1 - Области экономической эффективности различных токарных станков

Виды токарных станков:

1-универсальных; 2-с ЧПУ;3-ОЦ; 4-одношпиндельных автоматов; 5-многошпиндельных автоматов; 6-специальных автоматов.

Согласно рисунку наиболее подходящим видом оборудования является ЧПУ

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

5.1 Оценка оперативного времени обработки детали

Используя таблицу 5 ([1]), приблизительно оцениваем оперативное время обработки детали:

.

5.2 Определение максимального допустимого времени переналадки

Определим максимально допустимое время переналадки, исходя из равенства:

, (5.1)

где К_ио– коэффициент использования оборудования (принимаем К_ио=0,8),

Подставляя известные значения, находим:

, (5.2)

.

5.3 Определение двух альтернативных вариантов организационной структуры системы

По времени переналадки определяем два альтернативных варианта организационной структуры системы ([1], таблицы 1): РТК и ГПС.

6 РАЗРАБОТКА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ МАРШРУТНОГО РТП

6.1 Разработка планов обработки для различных вариантов РТП

Разработаем план обработки для варианта РТП1 (заготовка–штамповка, организационная структура системы – РТК) и РТП2 (заготовка–прокат, организационная структура системы–ГПС).

РТП1:

Заготовку 1 (рисунок 6.1) после штамповки подвергаем точению.

Рисунок 6.1 - Заготовка, полученная штамповкой

Укрупненное нормирование техпроцесса произведем по следующим формулам и запишем в таблицу 6.1:

время обработки для каждого перехода:

При подрезке торца:

; (6.1)

При точении внешней поверхности:

(6.2)

При расточке:

(6.3)

Шлифование:

(6.4)

Суммарный рабочий ход:

. (6.5)

Машинное время:

, (6.6)

где: (для крупных деталей), К_м=1 (для стали);

Оперативное время:

, (6.7)

где: Т_ус≈0,5 мин.

Штучное время:

. (6.8)

Штучно-калькулятивное время:

. (6.9)

По формулам (6.1-6.9) рассчитаем укрупненное нормирование техпроцесса и занесем в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 – Укрупненное нормирование РТП1

№ операции	№ установки	№ перехода	Тип, модель станка	Режущий инструмент	Приспособление	Трх	Тмаш	Топ			Тшт			Тпз	Тшт-к
	Штамповка заготовки
	Термообработка заготовки
	Обработка заготовки
	3.1	1		Подрезной резец ГОСТ 18880-73		0,1792	0,224			0,724			0,8326
	3,2	2		Проходной резец ГОСТ 21151-75		0,0972	0,1215			0,1215			0,14
	3,3	3
				Проходной резец ГОСТ 21151-75
						0,0261	0,0326			0,0326			0,03749
	3,4	4		Резец расточной ГОСТ 18062-72		0,5396	0,6745			0,6745			0,078
	4.1	5		Подрезной резец ГОСТ 18880-73		0,064	0,08			0,58			0,667
Продолжение таблицы 6.1
4.	4,2	6	16Б16Т1	Проходной резец ГОСТ 21151-75	Патрон трехкулачковый самоцентрирующийся ГОСТ 1654-71	0,49	0,61		1,1			1,27		1500
	4,3	7		Проходной резец ГОСТ 21151-75		0,19	0,234		0,234			0,27
	4,4	8		Прорезной резец ГОСТ 18874-73		0,0421	0,0526		0,0526			0,06
	4,5	9		Подрезной резец ГОСТ 18880-73		0,0094	0,01175		0,01175			0,0135
	4,6	10		Резец резьбовой ГОСТ 18885-73		0,768	0,96		0,96			1,104
	4,7	11		Резец расточной ГОСТ 18062-72		0,0384	0,048		0,048			0,0552
	4,8	12		Резец расточной ГОСТ 18062-72		0,0094	0,01175		0,01175			0,0135
	5,1	13		Долбяк зуборезный ГОСТ 9323-79		0,1536	0,192		0,242			0,278
				Шлифовальный круг ГОСТ 2424 – 83		0,2496	0,312		0,362			0,416			5,23529+4,5=9,73529
	6.1	14

РТП2: Произведем укрупненное нормирование техпроцесса обработки заготовки, полученной прокатом по формулам (6.1-6.9).

Рисунок 6.2–Заготовка, полученная прокатом

Таблица 6.2 – Укрупненное нормирование РТП2

№ операции	№ установки	№ перехода	Тип, модель станка		Режущий инструмент			Приспособление	Трх		Тмаш		Топ				Тшт				Тпз			Тшт-к
	Получение заготовки прокатом
	Черновая обработка заготовки
	2.1	1				Сверло спиральное ГОСТ 886-77				0,996		1,245		1,745				2,01
	2,2	2				Подрезной резец ГОСТ 18880-73				0,1458		0,18225		0,18225				0,21
	2,3	3				Проходной резец ГОСТ 21151-75				0,5265		0,658		0,658				0,757
	2,4	4				Подрезной резец ГОСТ 18880-73				0,22		0,275		0,775				0,89
	2,5	5				Проходной резец ГОСТ 21151-75				0,143		0,179		0,179				0,206
	Термообработка заготовки
	Обработка заготовки
	3.1	6			Подрезной резец ГОСТ 18880-73				0,1792		0,224					0,724				0,8326
	3,2	7			Проходной резец ГОСТ 21151-75				0,0972		0,1215					0,1215				0,14
	3,3	8
					Проходной резец ГОСТ 21151-75
									0,0261		0,0326					0,0326				0,03749
	3,4	9			Резец расточной ГОСТ 18062-72				0,5396		0,6745					0,6745				0,078
	5.1	10			Подрезной резец ГОСТ 18880-73				0,064		0,08					0,58				0,667
5.	5,2	11	16Б16Т1		Проходной резец ГОСТ 21151-75			Патрон трехкулачковый самоцентрирующийся ГОСТ 1654-71	0,49		0,61				1,1				1,27			1500
	5,3	12			Проходной резец ГОСТ 21151-75				0,19		0,234				0,234				0,27
	5,4	13			Прорезной резец ГОСТ 18874-73				0,0421		0,0526				0,0526				0,06
	5,5	14			Подрезной резец ГОСТ 18880-73				0,0094		0,01175				0,01175				0,0135
	5,6	15			Резец резьбовой ГОСТ 18885-73				0,768		0,96				0,96				1,104
	5,7	16			Резец расточной ГОСТ 18062-72				0,0384		0,048				0,048				0,0552
	5,8	17			Резец расточной ГОСТ 18062-72				0,0094		0,01175				0,01175				0,0135
6.	6,1	18			Долбяк зуборезный ГОСТ 9323-79				0,1536		0,192				0,242				0,278
					Шлифовальный круг ГОСТ 2424 – 83				0,2496		0,312				0,362				0,416						9,73529+4,073+1,5=14,95
7.	7.1	19

7 РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ РТП

7.1 Разработка компоновки линий

Начнем разработку с РТК.

РТК:

В начале смены рабочий подвозит заготовки в кассетах в тележке к поддонам и ставит кассеты на поддоны. С поддона заготовки при помощи ПР поступают на ОЦ. По окончании обработки детали ставятся снова в кассеты и отправляются на склад.

Таким образом, РТК строим на базе полуавтоматического токарно-многоцелевого патронного СТВ-125-А (рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 – Станок СТВ-125-А

Технические характеристики:

Станки модели ств-125-а–наиболее эффективная область применения единичное, мелкосерийное и серийное производство в металлообрабатывающих цехах приборостроения, агрегатостроения и в инструментальном производстве

Класс точности: А

Диаметр обрабатываемой детали над станиной, мм 250

Диаметр детали над суппортом, мм 125

Длина обрабатываемой детали, мм 500

Min частота вращения шпинделя об/м: 16

Max частота вращения шпинделя, об/м: 3150

Мощность, кВт: 3,8

Замена (аналоги):

Модель УЧПУ: УЧПУ

Масса станка, кг: 1200

Размеры (Д_Ш_В), мм: 2195_1280_700

ОКП: 381163

Предприятие-изготовитель: Микрон НИПТИ, ОАООсновные характеристики:

Автоматическая смена заготовок осуществляется встроенным ПР Электроника НЦ ТМ 01(рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 - Электроника НЦ ТМ 01

Основное назначение – для обслуживания металлорежущих станков, а именно, для загрузки и разгрузки деталей типа тел вращения диаметром до 150 мм, высотой до 150 мм при производстве изделий электронной промышленности.

Основные характеристики:

Число степеней подвижности 5

Тип привода:

По степеням подвижности электромеханический

Схвата пневматический

Устройство управления Позиционное

Способ программирования перемещений обучение по первому циклу

Погрешность позиционирования, мм  0,5

Линейные перемещения, мм:

x (со скоростью 0,05 м/с ) 300

z (со скоростью 0,05 м/с ) 160

y (со скоростью 0,1 м/с ) 300

Вращение на угол = 90

Перевозят заготовки и детали на тележке (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 – Тележка

Тележка платформенная с ограждающим бортам (150 мм). Борта- профильная труба, что придает жесткость конструкции и уменьшить вероятность деформации бортов при загрузке тяжелми грузами. Платформа- металлический настил, борта съемные. Площадка позваляет крепить колеса промышленной и грузовой серии от 125 до 200 мм.

Основные характеристики:

Грузоподъемность, кг 600

Размер платформы, мм 800х1200

Диаметр колеса, мм 200

Число колес 4

Нарезка шлицов производится на долбёжном станке с ЧПУ (рисунок 7.4).

Рисунок 7.4 Долбёжный станок с ЧПУ фирмы C.A.M.S.

Описание станка 200 3AC с системой ЧПУ 3 осями (оси Y,X и A)

Автоматическая подача по продольной и поперечной осям с автоматическим вращением/индексацией реверсируемого поворотного стола, положение которого может быть запрограммировано для выполнения паза любой ширины или глубины. Автоматический подъем инструмента по команде системы ЧПУ с небольшим отводом ползуна. После достижения предварительно выбранной глубины паза автоматически выполняются несколько финишных ходов, ползун останавливается в определенном верхнем положении, а стол автоматически на быстрой подаче возвращается в начальную позицию. Встроенный композитный поворотный стол с проходным отверстием в центре и электронной индексацией (до 1500 симметричных и 99 асимметричных делений). Возможно программирование трапецеидальных, кольцевых и линейных пазов. Система ЧПУ обеспечивает интерфейс оператора со станком. Данные отображаются на дисплее, и они могут быть выбраны с помощью поставляемой буквенно-цифровой клавиатуры. Интуитивно-понятное программирование с непосредственным контролем детали, которая будет изготавливаться. Сохранение до 100 программ обработки деталей с соответствующей точкой нуля. Две или более программы могут выполняться автоматически последовательно.

Преимущества и возможности выбранного долбежного станка:

• Обработка наружных и внутренних пазов, канавок различного профиля и размеров;

• Большой ход ползуна позволяет производить обработку на большую глубину;

• Высокая точность обработки и производительность;

• Возможность автоматизации процесса обработки;

• Простота обслуживания и эксплуатации;

• Единичное и серийное производства;

Технические характеристики	200 ЗАС
1 Регулируемый ход	мм	0 – 200
2 Расстояние колонна / резцедержатель	мм	350
3 Расстояние поверхность стола / головка	мм	360
5 Регулировка ползуна по вертикали	мм	370
6 Диаметр поворотного стола (ЧПУ – ось А)	Æмм	320
8 Продольный ход стола (ЧПУ – ось Y)	мм	225
9 Поперечный ход стола (ЧПУ – ось Х)	мм	250
10 Отверстие в центре стола	Æмм	100
Плавное изменение числа ходов ползуна	№/мин	30 – 120
Мощность двигателя привода ползуна (асинхронный, с автотормозом)	кВт	2,2
Габаритные размеры при полностью поднятом ползуне (Длина х Глубина х Высота)	мм	Д=1220   Г=1250   В=2300
Примерный вес, нетто	кг	1300

Для шлифовки будем использовать кругошлифовальный станок с ЧПУ SMA400 CNC (рисунок 7.5).

Рисунок 7.5– Кругошлифовальный станок с ЧПУ SMA400 CNC

Круглошлифовальные станки серии CNC - это станки с ЧПУ, предназначенные для наружного шлифования конических и цилиндрических поверхностей. Модели SMA имеют закрытое исполнение. Наибольший внешний диаметр шлифования на данных моделях - 400 мм.

Технические параметры:

Модель	SMA400 CNC	SMA4010 CNC	SMA4015 CNC	SMA4020 CNC	SU2040 CNC
Расстояние между центрами, мм	600	1000	1500	2000	400
Поворот над столом, мм	420	420	420	420	200
Наибольшая нагрузка между центрами, кг	750	750	750	750	80
Наибольший внешний диаметр шлифования, мм	400	400	400	400	190
Шлифовальная бабка
Угол поворота	0~35º	0~35º	0~35º	0~35º	±30º
Размер шл. круга D1хWхD2 (мм)	510x100~ 152x203	510x100~ 152x/203	510x100~ 152x203	510x/100~ 152,4x203	355х38х127 305х38х127
Ход шлифовальной бабки, мм	220	220	220	220	180
Наибольший ход, мм	230	230	230	230	180
Минимальное задаваемое перемещение, мм	0,001
Ускоренное перемещение, м/мин	8
Скорость подачи , мм/мин	0,0001-6000
Стол
Угол поворота	-3º~+12º
Наибольший ход, мм	630	1040	1540	2040	420
Ускоренный ход, м/мин	10
Минимальное задаваемое перемещение, мм	0,0001
Скорость подачи шлифования, мм/мин	0,001-8000
Шпиндельная головка
Шпиндельный мотор	сервомотор
Угол поворота	90º~30º
Конус передней бабки	МТ5	МТ5	МТ5	МТ5	МТ3
Задняя бабка
Ход, мм	35	35	35	35	20
Конус задней бабки	МТ5	МТ5	МТ5	МТ5	МТ3
Двигатель
Приводной двигатель, кВт	Z-ось 4,5	Z-ось 4,5	Z-ось 4,5	Z-ось 4,5	Y-ось 1,5
	X-ось 3,5	X-ось 3,5	X-ось 3,5	X-ось 3,5	Х-ось 1
Шлифовальный шпиндель, кВт	5,5	5,5	5,5	5,5	2,2
Мощность двигателя шпинделя, кВт	1,5	1,5	1,5	1,5	0,75
Гидравлический насос, кВт	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Насос охлаждения, кВт	0,18	0,18	0,18	0,18	0,18
Габариты, метров	4,2х3х2	4,5х3х2	5х3х2	5,6х3х2	2,5х1,9х1,8
Вес нетто, кг	6500	7200	8000	8700	2300

ГПС:

Гибкие производственные системы (ГПС) — наиболее эффективное средство автоматизации серийного производства, позволяющее переходить с одного вида продукции на другой с минимальными затратами времени и труда.

ГПС позволяет снизить потребность в квалифицированных станочниках и станках, повысить качество продукции. Производительность станков с ЧПУ, входящих в ГПС, в 1,5—2 раза выше суммарной производительности такого же количества индивидуально работающих станков с ЧПУ.

Производственный процесс ГПС на общем уровне.

Рисунок 7.6–Производственный процесс ГПС.

A - B

Детали укладываются на пустую паллету при помощи зажимов и оператор загружает паллету, используя систему контроля, и отправляет паллету по маршруту. Если инструмент обработки, указанный в последовательности работы, не готов к работе, паллета помещается в хранилище и ждет своей очереди.

C

Когда инструмент обработки, указанный в последовательности работы освобождается, паллета перемещается к нему.

D

Последовательности работы паллеты выполняются в одном или нескольких инструментах обработки, в зависимости от данных инструмента в последовательности работы и готовности инструментов на инструментах обработки.

E

Если один или несколько требуемых инструментов обработки заняты, паллета находится в хранилище, пока инструмент обработки, указанный в последовательности выполнения работ, не освободится, или оператор не примет другое решение.

F

Если происходит сбой при обработке последовательности работы, паллета перемещается в хранилище, пока оператор не примет необходимое решение.

G

После выполнения последовательности выполнения работ, паллета перемещается в хранилище и ожидает выгрузки, а при отсутствии очереди - непосредственно на станцию перегрузки.

H

Оператор снимает готовые детали с паллеты на станцию перегрузки и выгружает паллету при помощи системы управления.

В данном курсовом проекте производственный процесс ГПС будет следующим: вначале кран автоматизированного склада выкладывает заготовки на конвейер. С конвейера заготовки транспортируются в соответствующие производимым операциям станки с помощью ПР M-10iA/10M (рисунок 7.7). После обработки станком, заготовка транспортируется по конвейеру к следующему роботу такой же модели, который производит вспомогательные операции с заготовкой уже на другом станке. И так проходит весь технологический процесс. Когда деталь готова она транспортируется далее по конвейеру. После мостовой ПР переносит уже готовую деталь на склад.

Рисунок 7.7– ПР M-10iA/10M

Технические данные ПР M-10iA/10M:

Контролируемые оси	6
Контроллеры	R-30iB
Грузоподъемность [kg]	10
Повторяемость [mm]	0.08
Вес механической части [kg]	130
Радиус действия [mm]	1420

Автоматизированные складские системы не только исключают ручной труд, но и позволяют экономить складские площади, ускорять складские операции и улучшать контроль за материально-техническими запасами, поскольку ЭВМ следит за местонахождением каждого изделия на складе (рисунок 7.8).

Рисунок 7.8 - Автоматизированный склад

ТНС — цепной конвейер. Конвейер осуществляет транспортирование деталей (рисунок 7.9).

Рисунок 7.9 - Цепной конвейер