Размещено на http://www.allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий, но быстрая переналадка не всегда требуется. В массовом и крупносерийном производстве использование ГПС не оправдывает себя.

Для производства стандартных изделий в больших объемах рекомендуется применять станки-автоматы и полуавтоматы. Что в свою очередь увеличивает производительность и уменьшает трудоемкость выпуска изделий.

1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

1.1 Анализ конструкции детали

Анализ технологичности детали выполняется с целью выявления элементов, обработка которых потребует больших затрат времени или материальных средств. Качественная оценка технологичности производится на основе сравнения конструкции элементов детали с рекомендуемыми в справочной литературе технологичными аналогами с учетом типа предполагаемого производства.

Проведем качественный анализ технологичности конструкции:

1. Конструкция детали имеет простую форму, которая позволяет получить одновременно дешевую и простую по форме заготовку. Использование прокаток в качестве заготовок, требует применения дорогого оборудования, что приводит к увеличению себестоимости детали, однако это экономически выгодно в условиях массового и крупносерийного производства.

2. Материал заготовки сталь 40 хорошо поддается деформированию, что благоприятно для получения заготовки методом поперечно-клинового проката.

3. Конструкция детали не имеет сложно получаемых элементов. Точность цилиндрических поверхностей вала относительно высокая, что потребует дополнительных механических переходов и, соответственно, затрат на изготовление.

4. При обработке детали СОЖ свободно может поступать к обрабатываемым поверхностям обрабатываемым поверхностям.

5. Материалом детали служит сталь 40. Данная сталь обладает хорошими коэффициентом обрабатываемости Ко=1.0.

6. Габаритные размеры детали и их соотношение (l/d=12,9<15) а так же отсутствие тонких стенок, позволяют применять высокопроизводительные методы обработки, что повысит производительность обработки и понизит себестоимость детали.

7. Не все указанные на чертеже размеры и шероховатости можно получить в результате обработки на станках нормальной точности, есть необходимость использования станков повышенной точности(для формирования шеек под подшипники) это приведёт к увеличению трудоёмкости и увеличению себестоимости.

Учитывая требования технологичности детали, а также степень соответствия данной детали всем требованиям технологичности, можно сделать вывод, что данная деталь имеет удовлетворительную технологичность. конструкция деталь заготовка автоматический

1.2 Выбор метода получения заготовки

Автоматическая линия представляет собой группу станков, расположенных по ходу технологического процесса, связанных между собой транспортной системой и имеющих единую систему управления. Система управления обеспечивает работу всей линии без непосредственного участия человека. Автоматическая линия состоит из трех элементов (узлов): станков-автоматов, автоматических транспортных устройств, устройств для автоматического управления и контроля. Автоматические линии обладают высокой производительностью, обеспечивают высокое качество продукции, полностью устраняют тяжелый физический труд.

Автоматические линии имеют различную структуру и конструктивное выполнение в зависимости от их назначения и конкретных условий работы. По виду связи между станками автоматические линии бывают с жесткой и гибкой связью.

В курсовом проекте принимаем автоматическую линию с жёсткой связью.

АЛ с жесткой связью состоят из отдельных станков-автоматов, связанных между собой жесткими транспортными устройствами, которые передают детали в процессе обработки с одного станка на другой. Такие линии называют синхронными, т.к. все станки в них работают в одном такте (время, в течение которого обрабатываются детали на станке). При остановке какого-либо станка останавливается вся линия. Но отсутствие накопителей снижает стоимость обработки.

АЛ с жесткой связью используются для обработки сложных корпусных деталей, а также деталей, требующих для своего перемещения приспособлений-спутников. Транспортная система АЛ проходит через все рабочие позиции; во время обработки деталь, как правило, не снимается с транспортера, фиксируется и зажимается на базовых поверхностях.

Исходным материалом служат как непрерывные (труба, пруток), так и штучные заготовки, получаемые прокаткой, ковкой, штамповкой, литьем и т.д. Наиболее типовые операции в таких линиях - токарные и шлифовальные, что позволяет для данных типов изделий создавать типовые технологические процессы как стабильную основу для создания автоматических систем.

2.2 Выбор оптимального варианта структурной схемы автоматической линии

Рисунок 2.1 Типовая обрабатываемая деталь - толкатель: 1-3 номера обрабатываемых ступеней.

Типовой технологический маршрут обработки, исходя из обеспечения требуемой точности, приведен в таблице 1.3.

По условиям обработки (сохранение точностной долговечности станков) выполнение черновой и чистовой обработок на одном станке не рекомендуется. И, наоборот, известные конструкции типового станочного оборудования позволяют выполнять в одной позиции полную обработку обоих торцов (последовательно фрезерование и зацентровку). Аналогично могут быть выполнены в одной позиции все операции прорезки канавок и скругления комплектом прорезных резцов с поперечного суппорта. Токарную обработку предполагается выполнять на токарных гидрокопировальных полуавтоматах, пригодных для встраивания в линию. Максимальная длительность дифференцируемой операции -- чистовой обточки шейки №2 tp2 = 0,531мин.

В соответствии с выбранными методами и маршрутом обработки минимальное число позиций линии q_min = 4. При этом лимитирующей операцией является чистовая обточка всех шеек, длительность которой составляет

t pmax =0,091+0,531+0,067=0,689 мин.

Дифференцируя общий объем обработки вала на число позиций (станков) больше четырех, получаем сокращение длительности рабочих ходов цикла. Максимальное число позиций определяется невозможностью дробления длины обработки шейки № 2 при чистовой обточке q =7. При q=7 самым затяжным переходом является чистовая обработка шейки №2 tp2 = 0,531 мин. При q<7 самым затяжным переходом по прежнему является чистовая обработка шейки №2 tp2 = 0,531 мин, поэтому последующее разнесение операций не приведет к уменьшению времени. Таким образом, для обработки вала, приведенного на рисунке 2.1, даже при простейшем структурном построении однопоточной обработки (py=1) и жесткой межагрегатной связи (ny = 1) автоматическую линию можно построить по 4 структурным вариантам, с числом позиций q = 4,5,6,7. Чем больше число позиций (степень дифференциации технологического процесса), тем меньше время рабочих ходов линии. При q = 4, tр = 0,689 мин; при q = 7, tрmax = 0,531 мин.

По заданию требуемая производительность автоматической линии Q_АЛ(min)=315 шт/см, с увеличением на 25% (Q_АЛmax=394 шт/см). Ожидаемые вне цикловые потери одного комплекта инструмента и одного комплекта механизмов, принимаем из задания

Определим производительность автоматической линии по формуле:

, шт/см; (2.1)

где: Р - количество параллельных линий (Р=1);

Т_Оmax - время наиболее длительной операции, мин;

t_х- время холостых ходов, мин (t_х=0,2 мин);

?С_i- ожидаемые внецикловые потери, мин/шт (?С_i=0,12 мин/шт);

t_e-ожидаемые простои и внецикловые потери из-за отказов устройств и механизмов, мин/шт (t_e=0,02 мин/шт);

n_y - число участков,( n_y=1,2,3,4);

щ - коэффициент возрастания внецикловых потерь при различных вариантах количества участков (при n_y=1, щ=1; при n_y=2, щ=1,1; при n_y=3, щ=1,13; при n_y=4, щ=1,16).

Минимально возможное число рабочих позиций линии q_min = 4. При этом общий объем обработки по отдельным позициям распределяется следующим образом:

Фрезерование и центровка торцев: Tо=0,25+0,1=0,35 мин;

Черновая токарная обработка: То=0,058+0,342+0,043=0,443 мин;

Чистовая токарная обработка: То=0,091+0,531+0,067=0,689 мин;

Прорезка канавок и скругление торцев цилиндрической поверхности: То=0,039 мин.

Таким образом при простейшем варианте построения (число q_min=4; п_у = 1; р = 1) при t_ртах = 0,957 мин ожидаемая производительность ровна:

Для определения наилучшего варианта, последовательно выполняем расчет ожидаемой производительности при различной степени дифференциации технологического процесса, т. е. при увеличении числа позиций q > q_min при жесткой связи и с делением линии. Метод расчета заключается в том, что длительность обработки на лимитирующей операции дробится на две неравные части, которые распределяются уже на две позиции.

Определим Q_АЛ для варианта q=5, n_y=1, Т_Оmax=0,622 мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=6, n_y=1, Т_Оmax=0,598мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=7, n_y=1, Т_Оmax=0,598мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=4, n_y=2, Т_Оmax=0,689 мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=5, n_y=2, Т_Оmax=0,622 мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=6, n_y=2, Т_Оmax=0,598мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=7, n_y=2, Т_Оmax=0,531мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=4, n_y=3, Т_Оmax=0,689 мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=5, n_y=3, Т_Оmax=0,622 мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=6, n_y=3, Т_Оmax=0,598мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=7, n_y=3, Т_Оmax=0,531мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=4, n_y=4, Т_Оmax=0,689 мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=5, n_y=4, Т_Оmax=0,622 мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=6, n_y=4, Т_Оmax=0,598мин:

Определим Q_АЛ для варианта q=7, n_y=4, Т_Оmax=0,531мин:

Расчеты остальных вариантов занесем в таблицу 1.3

Таблица 1.3

Q шт/см

Рисунок 2.2 - Производительность автоматических линий обработки ступенчатого вала при различных структурных вариантах компоновки.

По заданию требуемая производительность автоматической линии Q_АЛ(min)=315 шт/см, с увеличением на 25% (Q_АЛmax=394 шт/см).

В данный диапазон попадает 9 структурных варианта. Выборочно проведем оценку 2 вариантов:

Рисунок 2.3- Структурные варианты АЛ

Из этих вариантов выбор оптимального произведём путём сопоставления стоимостных характеристик.

Определим приведённые затраты для каждого из вариантов

, (2.2)

где: К_i - стоимость оборудования для i-го варианта, $,

С_i - годовые эксплуатационные затраты для i-го варианта, $,

Е_Н- нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (Е_Н=0,17).

; (2.3)

где: С_АВТ - стоимость одного станка автомата $ (С_АВТ=295000),

С_НАК - стоимость накопителя $ (С_НАК=6230 $),

С_ЗУ - стоимость загрузочного устройства $ (С_ЗУ=3850 $),

С_ТС - стоимость транспортной системы;

(2.4)

где: А - амортизационные отчисления (по заданию 13% от стоимости оборудования),

З_Р - затраты на текущий ремонт и межремонтное обслуживание (по заданию 8% от стоимости оборудования),

З_ПЛ - годовой фонд заработной платы обслуживающих рабочих в месяц (оператора 680$, наладчика 760$),

С_ИН- годовые расходы на инструмент и электроэнергию, $

(С_ИН=19650 $ ).

Вариант 1:

Q_АЛ=362 шт/см; n_y=1; q=4.

;

Тогда приведённые затраты для первого варианта:

При сравнении все полученные значения приведённых затрат должны быть скорректированы на одинаковый выпуск продукции C_Пi·ц_i.

$.

Вариант 2: Q_АЛ2=391шт/см; n_y=2; q=5.

Тогда приведённые затраты для второго варианта:

При сравнении все полученные значения приведённых затрат корректируем на одинаковый выпуск продукции C_Пi·ц_i.

$.

Результаты вычисления приведённых затрат сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 - Приведённые затраты, $

Из таблицы видно, что наиболее оптимальный вариантом по приведённым затратам является использование автоматической линии с характеристиками Q_АЛ1=362 шт/см, q=4, Т_Omax=0,689 мин.

2.3 Выбор и компоновка технологического оборудования