Дипломная работа: Разработка АСУ процессом производства конической шестерни среднего и заднего моста 6520-2402017

Автоматические линии широко применяются в пищевой промышленности, производстве бытовых изделий, в электротехнической, радиотехнической и химической отраслях промышленности. Наибольшее распространение автоматические линии получили в машиностроении. Многие из них изготовляются непосредственно на предприятиях с использованием уже действующего оборудования.

Автоматические линии для обработки строго определённых по форме и размерам изделий называются специальными; при изменении объекта производства такие линии заменяют или переделывают. Более широкими эксплуатационными возможностями обладают специализированные автоматизированные линии для обработки однотипной продукции в определённом диапазоне параметров. При изменении объекта производства в таких линиях, как правило, лишь перенастраивают отдельные агрегаты и изменяют режимы их работы; основное технологическое оборудование в большинстве случаев может быть использовано для изготовления новой однотипной продукции. Специальные и специализированные автоматические линии применяются главным образом в массовом производстве.

В серийном производстве автоматические линии должны обладать универсальностью и обеспечивать возможность быстрой переналадки для изготовления различной однотипной продукции. Такие А. л. называют универсальными быстропереналаживаемыми, или групповыми. Несколько меньшая производительность универсальных А. л. по сравнению со специальными компенсируется их быстрой переналадкой для производства широкой номенклатуры продукции.

Структурная компоновка автоматических линий зависит от объёма производства и характера технологического процесса. Существуют линии параллельного и последовательного действия, однопоточные, многопоточные, смешанные (с ветвящимся потоком). Автоматические линии параллельного действия применяются для выполнения одной операции, когда продолжительность её значительно превышает необходимый темп выпуска. Продукт переработки автоматически распределяется (из магазина или бункера) по агрегатам линии и после обработки приёмными устройствами собирается и направляется на последующие операции. Многопоточные автоматические линии представляют собой систему из автоматических линий параллельного действия, предназначенную для выполнения нескольких технологических операций, каждая из которых по продолжительности больше заданного темпа выпуска. В единую систему могут быть объединены несколько А. л. последовательного или параллельного действия. Такие системы называются автоматическими участками, цехами или производствами.

Управление автоматическими линиями. осуществляется системами автоматического управления, которые подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние системы управления обеспечивают выполнение отдельным агрегатом или механизмом линии всех основных и вспомогательных операций технологического процесса на данном агрегате. Внешняя система (как правило, система путевого контроля, организованного по принципу обратной связи) обеспечивает согласованную работу агрегатов и участков линии. В зависимости от конкретных условий системы управления автоматической линией, они могут строится на электрических, механических, гидравлических, пневматических или комбинированных связях. Для автоматического регулирования технологического процесса и переналадки оборудования на автоматических линий (преимущественно групповых) применяют системы электронного программного управления. Крупные комплексные автоматические линии оснащаются электронными управляющими машинами и другими средствами вычислительной техники. На агрегатах автоматических линий преимущественно применяется индивидуальный или многодвигательный электропривод и реже - регулируемый электрический, гидравлический или механический привод.

Перемещение обрабатываемых деталей (продукта переработки) с одной рабочей позиции на другую осуществляется жёсткой или гибкой системой транспортирования. Жёсткая система транспортирования может пересекать рабочее пространство агрегатов А. л. или располагаться параллельно и иметь перпендикулярно смонтированные устройства для загрузки и разгрузки рабочих позиций. Рабочие позиции каждого агрегата находятся на одинаковом расстоянии одна от другой. После обработки на одной позиции деталь раскрепляется и передвигается на следующую рабочую позицию; при этом на первой позиции устанавливается новая заготовка, а на последней снимается готовое изделие. В зависимости от конструкции, размеров и формы изделий используются транспортёры шаговые, штангового типа, а также грейферные, пластинчатые, цепные и др. Жёсткие системы транспортирования применяются преимущественно на однопоточных линиях последовательного действия при изготовлении крупных штучных изделий (например, на линиях из агрегатных станков или линиях для механической обработки цилиндрических зубчатых колес). При гибкой системе транспортирования установка заготовок и снятие обрабатываемых изделий производятся независимо на каждом агрегате автоматизированной линии; передача изделий с одной позиции на другую может быть совмещена с рабочим процессом. Транспортирование обрабатываемых изделий между агрегатами осуществляется при помощи наклонных или вибрационных лотков, цепных, ленточных или желобчатых конвейеров и т.п. Гибкая система транспортирования наиболее эффективна при обработке мелких изделий на автоматических линиях параллельного действия, а также на многопоточных и смешанных автоматических линиях. Обычно при гибкой системе транспортирования на каждой рабочей позиции устанавливают магазины или бункера-накопители. Их назначение - обеспечить работу автоматизированной линии при остановках отдельных агрегатов и облегчить обслуживание линий. Количество и ёмкость накопителей определяются сложностью и протяжённостью автоматической линии, степенью надёжности и безотказностью работы агрегатов. Магазины (бункера-накопители) применяются также и на автоматической линии с жёстким транспортированием; в этом случае их встраивают в общую транспортную систему, обеспечивая независимую работу отдельных участков.

Изделие при обработке остаётся неподвижным или перемещается прямолинейно (автоматическая линия бесцентрово-шлифовальных станков), совершает круговое или вращательное движение (в автоматической роторной линии). Неподвижные или вращающиеся изделия перед обработкой фиксируются в требуемом положении непосредственно на рабочей позиции или в приспособлении-спутнике. Прямолинейное или круговое перемещение изделия в процессе обработки обычно осуществляется транспортными средствами.

Стабильность процесса на автоматической линии характеризуется временем, в течение которого необходимые параметры процесса выдерживаются в требуемых допусках. Стабильность качества продукции и устранение влияния погрешностей во время обработки на автоматических линиях достигаются применением систематического контроля заданных параметров и активным воздействием на технологический процесс.

Непосредственная эффективность автоматической линии сказывается, в частности, в уменьшении числа рабочих, ранее занятых на этом производстве. Но работа на автоматических линиях требует более высокой квалификации обслуживающего персонала. Наиболее эффективны А. л. при комплексном внедрении совершенных технологических процессов. В условиях социалистического производства автоматические линии применяют для трудоёмких операций и вредных процессов, если это значительно облегчает труд рабочих и улучшает его условия. Однако, как правило, автоматизированные линии дают и необходимую экономическую эффективность, особенно высокую при комплексной автоматизации производства. Стоимость продукции, изготовляемой на автоматической линии, зависит главным образом от стоимости исходных материалов и полуфабрикатов, производительности автоматизированной линии и затрат на их создание.

Стоимость автоматической линии. определяется количеством технологических операций, их сложностью, объёмом выпускаемой продукции, сложностью оборудования и систем управления, серийностью производства. При прочих равных условиях решающий фактор, определяющий стоимость автоматизированной линии, - серийность производства её оборудования. Стоимость автоматических линий снижается при использовании нормализованных узлов, механизмов и инструментов, при централизованном изготовлении систем транспортирования и управления, сокращении длительности монтажа и наладки. Снижение стоимости автоматизированных линий расширяет экономически целесообразные области их применения, позволяет вводить в действие автоматические линии, необходимые для технического перевооружения промышленности.

Производительность автоматической линии. зависит от времени, затрачиваемого на непосредственное осуществление рабочего процесса, времени на выполнение вспомогательных перемещений (несовмещенные транспортные операции, закрепление и открепление обрабатываемого изделия, отвод и подвод рабочих органов), времени на переналадку, наладку и восстановление работоспособности линии. Сокращение времени рабочего процесса достигается применением высокопроизводительной технологии. Уменьшение времени на вспомогательные перемещения достигается сокращением числа холостых перемещений или увеличением их скорости, совмещением во времени холостых перемещений с рабочим процессом. Для оценки производительности автоматической линии важен показатель цикловой непрерывности работы, который определяется (для дискретных процессов) отношением времени выполнения рабочего процесса к общему времени цикла. Время на подналадку, переналадку и ремонт сокращается при использовании автоматического регулирования, повышении стабильности рабочих инструментов и своевременной их замене.

К основному технологическому оборудованию относятся станки, на которых происходит механическая обработка деталей.

В настоящее время существует большое разнообразие групп станков (токарные, сверлильные, расточные, фрезерные, шлифовальные и др.), которые в зависимости от конструктивных исполнений и характера выполняемых работ делятся на типы (токарно-револьверные, координатно-расточные, внутришлифовальные, резьбофрезерные, вертикально-сверлильные и многие другие). Кроме того, по степени универсальности различают станки универсальные, специализированные и специальные. Первые предназначены для выполнения самых разнообразных операций и позволяют обрабатывать детали, сходные по конфигурации, но имеющие различные размеры, например зубообрабатывающие или резьбонарезные станки. На специализированных станках выполняют более узкий круг операций, а специальные станки вообще предназначены для обработки деталей одного типоразмера.

По своему устройству станки делятся на автоматы и полуавтоматы. Автоматом называют станок, в котором автоматизированы все основные и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки заготовок, включая загрузку и выдачу обработанной детали. Обслуживание автомата сводится к периодической наладке, подаче материала на станок и контролю обрабатываемых деталей. Полуавтоматом называется автоматический станок, в котором часть движений неавтоматизирована. В большинстве случаев это движения, связанные с загрузкой и снятием заготовок.

Вспомогательное оборудование включает в себя транспортно-накопительные устройства, обеспечивающие накопление, хранение, ориентацию, поштучную выдачу и транспортирование деталей (промышленные роботы, тактовые столы, лотки, магазины, автоматизированные тележки и др.).

Техпроцессы по обработке ведущей конической шестерни заднего и среднего моста состояли из нескольких операций, выполняемых на разных станках. Поэтому в процессе изготовления детали часто переустанавливались, что приводило к большим потерям времени. Кроме того, в конечном итоге снижалось качество изделия и уменьшалась общая производительность.

Потребность в большом количестве рабочих кадров. Не выполнение высокой точности обработки деталей из-за старого оборудования, которое постоянно нуждается в наладке и вследствие этого падает производительность. Кроме того имеется ряд вредных воздействий причиняющий ущерб здоровью человека: шум, пары, газы, опасность попадания в глаза стружки и т.д. Условия труда в на участке считаются вредными т.е. характеризуются наличием вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормативы и оказывающих неблагоприятное воздействие на организм работающего.

Нерациональное использования внутрицеховой площади в связи с большим количеством оборудования.

Одним из путей улучшения тех. процесса является комплексная автоматизация производственного участка, т.е. исключение человека из процесса обработки. Текущие станки полностью сменить на станки с ЧПУ.

Станки с ЧПУ характеризуются целым рядом достоинств. Поскольку технологический процесс автоматизирован, т.е. управление производится по занесенной в систему программе, увеличивается точность обработки материала. В результате, станки с ЧПУ позволяют существенно снизить процент брака. Кроме того, автоматизация процесса обработки станками с ЧПУ способствует ощутимому повышению производительности.

Таким образом, благодаря высокой скорости и точности обработки материала, управляемые станки с ЧПУ увеличивают эффективность производства в несколько раз.

Предлагается автоматизировать транспорт детали, их загрузку-выгрузку. Для целей загрузки может послужить робот-манипулятор, гравитационный транспорт для перемещения деталей между отдельными роботами манипуляторами, для ориентации заготовки можно использовать вибробункер.

Достоинства использования робототехники:

Повышение точности выполнения технологических операций и, как следствие, улучшение качества;

возможность использования технологического оборудования в три смены, 365 дней в году;

рациональность использования производственных помещений;

исключение влияния человеческого фактора на поточных производствах, а также при проведении монотонных работ, требующих высокой точности;

исключение воздействия вредных факторов на персонал на производствах с повышенной опасностью;

достаточно быстрая окупаемость.

Целью дипломного проекта является повышение технико-экономических показателей за счет создания автоматизированного производства детали конической шестерни среднего и заднего моста.

На основе анализа компоновок автоматических линий и основного и вспомогательного оборудования необходимо решить следующие задачи:

определение исходных данных;

провести анализ существующих автоматических линий;

подбор оборудования;

проектирование;

выбор и расстановка датчиков, разработка циклограммы;

выбор управляющей системы (контроллер) и его программирование относительно расстановленных датчиков;

рассчитать экономическую эффективность дипломного проекта;

разработать мероприятия по безопасности жизнедеятельности.

В технологии машиностроения можно выделить следующие типы решаемых задач: экономические, организационные и технические. Для того чтобы сократить время и издержки на решение этих задач все технологические процессы разделили на три группы, то есть по принадлежности к определенному типу производства - единичному, серийному или массовому. От типа производства зависит направление проектирования технологического процесса, основной целью которого является сокращение организационно-технологических издержек. Два фактора оказывают существенное влияние на тип производства: заданная программа выпуска и трудоёмкость изготовления детали. На основе заданной программы определяется такт выпуска изделия t, а трудоёмкость изготовления изделия находится по среднему штучному временем Тшт. ср по операциям, действующим на производстве или аналогичного технологического процесса.

Тип производства по ГОСТ 14.004-83 характеризуется коэффициентом серийности по формуле:

 (1)

где  - такт выпуска изделия вычисляется по формуле:

 (2)

 - годовой фонд работы оборудования 4300 ч.

-годовая программа выпуска 50000 шт.

Такт выпуска:

.

Определение типа производства по формуле:

  (3)

производство крупно серийное.

Количество станков определяем по следующей формуле:

 (4)

где N - объем выпуска,

Тшт - штучное время выполнения операции,

Fd - годовой фонд работы оборудования.

Определение количества оборудования приведены в таблице 2

Таблица 2

Расчетное количество станков вычисляется по формуле:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13