Министерство  образования и науки Украины

     Национальный  аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского

     «Харьковский  авиационный университет»

     кафедра 403 
 
 
 
 
 

     КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

     на  тему:

     «Расчет и проектирование гибкой производственной системы

     по  изготовлению корпусных изделий»

     по  курсу:

     «Автоматизированное проектирование технологического оборудования» 
 

     ХАИ.403.452.10О.090223.0604074

     Выполнил: студент 452 группы

     _________________Бабенко Л. И.

     (подпись,  дата)

     Руководитель:

     _________________ к. т. н.

     (подпись, дата) 
 
 

     Харьков 2010

 

      Содержание 

Введение

1. Исходные данные  для проектирования

2. Анализ номенклатуры обрабатываемых деталей

3. Разработка  технологических процессов на типовые детали

4. Определение структуры и состава АТСС

4.1 Определение  вместимости стеллажа-накопителя

4.2 Расчет числа позиций загрузки и разгрузки

4.3 Расчет числа позиций контроля

4.4 Предварительная  компоновка станочного комплекса ГПС

4.5 Расчет числа  штабелеров, расположенных со стороны станочного комплекса

4.6 Расчет числа  штабелеров со стороны позиций загрузки, разгрузки и контроля

4.7 Компоновка станочного комплекса и АТСС

5. Определение  структуры и состава автоматической  системы инструментального обеспечения

5.1 Определение  вместимости центрального магазина  инструментов.

5.2 Определение производительности подвижных инструментальных кассет.

5.3 Расчет числа  роботов-автооператоров,расположенных  со стороны станков

5.4 Расчет числа  роботов-автооператоров, расположенных  между линиями накопителей центрального  магазина.

Заключение

Список использованной литературы

 

     Введение

 

     Постоянно возрастающие требования к изделиям влекут за собой их усложнение, увеличение трудоемкости и частую сменяемость. Выпуск изделий носит мелкосерийный  и единичный характер. Тенденция  мелкосерийного характера производства прочно заняла свое место - 70...85 % изделий обрабатываются в условиях единичного и мелкосерийного производства.

     Анализ  тенденции автоматизации производства показывает, что основным направлением является применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ), загрузочных, транспортных и складских роботов, управляемых от ЭВМ, т.е. создание гибких производственных систем (ГПС) механической обработки.

     ГПС, согласно терминологии ГОСТ 26228-88, представляет совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплектов (РТК), гибких производственных моделей (ГПМ), отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени. В ГПС предусмотрена автоматизированная переналадка при изготовлении изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

     В состав системы обеспечения функционирования ГПС входят автоматизированная транспортно-складская  система (АТСС), автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО), автоматизированная система контроля (АСК), автоматизированная система удаления отходов производства (АСУОП), автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП) и автоматизированная система управления производством (АСУП).

 

      1. Исходные данные для проектирования 

     Сведения  о продукции: корпусные детали 75-ти наименований (рис. 1.1) с габаритными  размерами от 100 до 400 мм из алюминиевых  сплавов типа АЛ-9, изготовляемые в условиях автоматизированного мелкосерийного производства месячными партиями 20 - 30 шт. Средний годовой объем выпуска деталей N = 12 744 шт. Заготовки получены литьем в кокиль и штамповкой. Заготовки, полученные литьем, обрабатываются только по плоскостям разъема (чистовая обработка), полученные штамповкой - по всем наружным поверхностям. Отклонения от параллельности и перпендикулярности поверхностей допускаются в пределах ±0,02.0,05 мм на длине 100 мм. Отклонение от плоскостности 0,01.0,05 мм на длине детали. Точность межосевых размеров отверстий ±0,05 мм. Диаметры отверстий 1,5.80 мм. Имеются глубокие отверстия диаметром 4.12 мм, длина которых составляет l = (40 . 50)d, точность изготовления соответствует Н7. Шероховатость для поверхностей разъема корпусных деталей составляет Ra = 1,25.2,5 мкм.

 

     

     Рис. 1.1 – Детали-представители корпусных  деталей для обработки на станках  ГПС  

     Таблица 1.1 – Исходные данные.

 

      2. Анализ номенклатуры обрабатываемых деталей 

     Анализ  номенклатуры деталей по габаритным размерам с учетом трудоемкости их обработки приведен в табл. 2.1. Как видно из результатов проведенного анализа все детали разделяются на четыре группы: с габаритными размерами (ребро куба) до 160 мм, до 250, 320 мм и свыше 320 мм. При этом наибольшее число деталей приходится на первую (до 160 мм) и вторую (до 250 мм) группы, соответственно и годовая суммарная трудоемкость изготовления этих деталей наибольшая и составляет около 87 % общей трудоемкости обработки всей номенклатуры деталей. 

     Таблица 2.1 – Анализ номенклатуры обрабатываемых деталей.

 

     3. Разработка технологических процессов на типовые детали

 

     В общем случае технологические процессы обработки деталей, входящих в номенклатуру ГАП, представляют исходные данные. Там, где этого нет, технологические  процессы с учетом обработки на станках с ЧПУ разрабатываются на типовые детали, на основе которых осуществляется выбор оборудования по типам и специализация его по числу управляемых координат. Для обеспечения такой задачи, в операционные карты, оформляемые по ГОСТ 3.1404-86, вводится дополнительная колонка, где проставляется условный номер станка, на котором осуществляется выполнение рассматриваемого перехода.

     Пример  заполнения такой карты для типовой  детали А приведен в табл. 3.2.

     На  основе проведенного анализа технологических процессов механической обработки типовых деталей можно сделать следующие выводы:

     - обработка корпусных деталей должна осуществляться за одну установку на станках, выполняющих фрезерные, сверлильные и расточные операции, т.е. на многооперационных станках;

     - для единого подхода ко всем технологическим процессам ось шпинделя всех станков следует располагать горизонтально и па¬раллельно плоскости координат X и Z. Это дает возможность, кроме четырех линейных управляемых координат, получить еще две управляемые круговые координаты А и В за счет установки поворотных столов с вертикальной или горизонтальной осью вращения;

 

     

     Рис. 3.1 – Типовая деталь А. 

     Таблица 3.1 - Технологический процесс обработки  типовой детали А.

 

      4. Определение структуры и состава АТСС

 

     ГПС содержит семь станков, стеллаж-наполнитель  спутников с заготовками, отделение  загрузки, разгрузки и контроля, транспортные средства в виде кранов-штабелеров.

     4.1 Определение вместимости стеллажа-накопителя

 

     Максимальное число деталеустановок различных наименований (число серий), которые могут быть обработаны на комплексе в течение месяца: 

           (4.1) 

     где Фст - месячный фонд отдачи станка, ч (Фст = 305 ч); пст - число станков, входящих в ГПС (пст=7); to6 - средняя трудоемкость обработки одной деталеустановки, мин (to6 =0.7); N - средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования (N =20).

     Полученное  число деталеустановок (число возможных  серий) определяет число ячеек в  стеллаже.

     Для обеспечения нормальной работы ГПС необходим запас ячеек в накопителе, равный примерно 10 % от Кнаим.

     

     Выбираем  одноярусный двухрядный стеллаж-накопитель (рис. 4.1). При размерах ячеек (куб) 0,6 м стеллаж предварительно имеет следующие размеры:

     длина – 50,4 м;

     ширина - 1,2 м;

     высота - 0,6 м.

 

     

     Рис. 4.1 – Схема автоматизированного склада ГПС.

     4.2 Расчет числа позиций загрузки и разгрузки

 

     Расчет  числа позиций загрузки и разгрузки  с разделением функций загрузки и разгрузки при tзагр=6 мин, tр=4 мин, при числе деталеустановок, обрабатываемых на комплексе в течение месяца: 

       

     составит 

          (4.2)

          (4.3) 

     При разделении функций требуется одна позиция загрузки с коэффициентом использования Кисп = 0,9 % и одна позиция разгрузки с Кисп = 0,66 %.

     Для надежной работы комплекса целесообразным является выполнить эти позиции взаимозаменяемыми, т. е.