Автоматизация технологического процесса

На основании полученных данных и используя алгоритм функционирования получим циклограмму работы автоматизированной системы (рис. 6).

3.5 Система управления автоматизированной системой

3.5.1 Система управления станком

Система управления FANUC 18i-TB (рис. 7) имеет следующие преимущества:

· большую надежность за счет уменьшения количества печатных плат при использовании микропроцессорных устройств;

· расширенные функциональные возможности, в том числе оперативного редактирования программы обработки детали;

· значительно уменьшенные габариты и возможность непосредственного встраивания в конструкцию станка.

УЧПУ является программно управляемым устройством, имеет аппаратную и программную части. Структура УЧПУ включает блок управления, пульт оператора и блок питания.

Блок управления управляет работой УЧПУ и внешнего подключаемого оборудования. Ядром блока управления является плата центрального процессора. Встроенная сетевая карта Internet. Через каналы периферийного модуля осуществляется управление периферийным оборудованием.

По каналам входа/выхода обеспечивается связь между УЧПУ и электрооборудованием управляемого объекта.

Управление дополнительными устройствами ввода/вывода производится платой центрального процессора через интерфейсы внешних устройств.

Пульт оператора обеспечивает выполнение всех функций управления и контроля. Структура пульта оператора включает в себя блок дисплея и блок клавиатуры.

Связь УЧПУ с объектом управления и устройствами ввода/вывода осуществляется через внешние разъемы.

Рис. 7 Система управления станком

ЦПУ - центральный процессор, ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь, ДК - датчик касания, БП - блок питания, БИ - блок индикации, БК - блок клавиатуры, БД - блок дисплея.

3.5.2 Система управления промышленным роботом

Устройство УПМ -772 (рис. 8) предназначено для управления семью программируемыми координатами промышленного робота со следящим приводом.

Управляющие сигналы на перемещение манипулятора в режиме разделения времени выдаются через усилители мощности с функционального цифроаналогового преобразователя в виде постоянного напряжения, изменяющегося в диапазоне 10В.

С двухотсчетных фазовых датчиков обратной связи в устройство

поступает информация о текущем положении подвижных органов манипулятора. С помощью блоков формирователя фазы и преобразователей фаза-цифра эта информация преобразуется в цифровую форму и для дальнейшей обработки подается в операционно - логический блок.

Питание датчиков обратной связи осуществляется опорным напряжением, формируемым блоком питания датчиков от входного сигнала блока синхронизации.

Кроме того, устройство обеспечивает работу по программе загрузки и выгрузки деталей из специальной ориентирующей тары.

Рис. 8. Система управления промышленным роботом

3.5.3 Система управления тактовым столом

В системе программируемого контроллера (ПК) КМ 2411 (рис. 9) центральный процессор выполняет логические и временные операции над входными и выходными сигналами согласно командам управляющей программы, записанной в постоянном запоминающем устройстве. Оперативное запоминающее устройство служит для хранения текущих, входных, выходных и промежуточных данных. Имеются специальные устройства (таймеры) для генерации временных задержек и счетчики для выполнения арифметических действий.

Программирование ПК типа КМ2411 осуществляется с помощью внешнего программирующего устройства, выполненного в виде панели с клавиатурой и буквенно-цифровым индикатором. Ввод программы осуществляется в символах релейной автоматики, общепринятых при разработке принципиальных электрических схем. ПК обладает высокой помехозащитностью.

Рис. 9 Система управления ТС

ЦП - центральный процессор, ПЗУ - постоянное запоминающее устройство, ОЗУ - оперативное запоминающее устройство.

3.5.4 Совмещенная система управления

Совмещенная система управления автоматизированной системой (рис. 10) представляет собой комплект систем управления участвующего в технологическом процессе оборудования.

Важной особенностью системы управления автоматизированной системы является наличие функциональных связей между составными частями (системой управления станком, системой управления промышленным роботом, системой управления накопителем).

Данные связи осуществляются по средствам управляющих команд с ЭВМ верхнего уровня.



Рис. 10 - Совмещенная система управления автоматизированной системой

4. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Общие требования безопасности к технологическому процессу

1. Разработка, организация и выполнение технологических процессов холодной обработки металлов должны соответствовать ГОСТ 12.3.002, ГОСТ 12.3.025 и настоящими Правилами, а также санитарным правилам организации технологических процессов и гигиеническим требованиям к производственному оборудованию и др. действующей нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке. В технологической документации на обработку изделий и отдельных деталей должны быть указаны основные и вспомогательные приспособления и инструменты, защитные и транспортные устройства и способы безопасного ведения работ.

2. Должны быть предусмотрены меры защиты работающих от воздействия опасных и вредных производственных факторов. Концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны и уровни опасных и вредных факторов не должны превышать значений, установленных ГОСТ 12.1.001, ГОСТ 12.1.003, ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 12.1.007, ГОСТ 12.1.012.

3. Организация и проведение технологических процессов должны предусматривать:

· Исключение непосредственного контакта рабочих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими на них вредное воздействие;

· Замену операций, где имеются опасные и вредные производственные факторы, на операции, где указанные факторы отсутствуют или обладают меньшей интенсивностью;

· Оптимальные режимы работы оборудования, обеспечивающие: непрерывность технологического процесса; рациональный режим работы людей, выполняющих отдельные технологические операции; исключение возможности создания аварийных ситуаций;

· Применение дистанционного управления в автоматизированных поточных технологических процессах, комплексной механизации и автоматизации;

· Использование защитных и блокировочных устройств, исключающих возникновение аварийных ситуаций, средств световой и звуковой сигнализации о нарушении технологического процесса;

· Своевременное удаление и обезвреживание отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов;

· Механизацию ручного труда;

4. Технологические процессы и операции, при которых применяются или выделяются токсичные, раздражающие или легковоспламеняющиеся вещества, должны осуществляться в отдельных специально оборудованных помещениях или на специальных изолированных участках производственных помещений, обеспеченных средствами защиты работающих и средствами пожарной защиты.

Перемещение грузов массой более 20 кг или на расстояния более 25 км в технологическом процессе должно производиться с помощью подъемно-транспортных устройств или др. средств автоматизации.

4.2 Общие требования безопасности работы за станком

К станкам токарной группы предъявляются следующие требования:

1. Станки с ЧПУ классов точности Н и П устанавливают в общих помещениях механических цехов. Нормальная температура воздуха в помещениях должна быть 200С. Помещения. Где устанавливаются станки с ЧПУ. Должны освещаться лампами дневного света. Окна в помещениях следует располагать так, чтобы на станки не падал прямой солнечный свет.

2. В многоцелевых станках зона обработки должна ограждаться защитным устройством согласно п.п.6.1.12 - 6.1.17 со стороны, противоположенной рабочему месту. С внутренней стороны смотрового окна должна быть установлена решетка, изготовленная из стальных прутков.

3. зажимные патроны должны иметь ограждения, при необходимости легко отводимые при установке и снятии заготовок, не ограничивающие технологические возможности станков.

4. устанавливаемые на планшайбы устройства, на которых закрепляют обрабатываемую деталь, должны удерживаться с помощью жестких упоров и силой трения, создаваемой крепежными винтами.

5. Ходовые узлы должны быть закрыты специальными ограждениями.

6. Режущий инструмент устанавливать с минимальным вылетом.

7. Применение приспособлений для дробления и завивания стружки.

4.3 Расчет системы защитного заземления

Расчет заземления сводится к определению числа заземлителей и длины соединительной полосы, исходя из допустимого сопротивления заземления.

Расчет производится в следующем порядке:

1. Определяется значение электрического сопротивления растеканию тока в землю, с одиночного заземлителя по формуле:

,

с - удельное сопротивление грунта, Омм;

l - длина заземлителя, м;

t=h+0,5 - расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя, м;

где h - глубина заложения заземлителя в грунт;

кс - коэффициент сезонности, вводится в расчет для приведения выбранного значения удельного сопротивления грунта к условиям наихудшей его проводимости в наиболее сухое время года;

d - диаметр заземлителя, м.

2. Рассчитывается число заземлителей без учета взаимных помех, оказываемых заземлителями друг на друга, так называемого явления взаимного «экранирования».

.

.

Следовательно принимаем число заземлителей равное n'=13.

3. Рассчитывается число заземлителей с учетом коэффициента экранирования.

,

.

4. Определяется длина соединительной полосы, м

5. Рассчитывается значение сопротивления растеканию тока с соединительной полосы, Ом

,

6. Рассчитывается полное значение сопротивления системы заземления, Ом

,

Rз.у. < Rз.н. = 4 Ом

Таким образом, можем сделать вывод, что расчет выполнен верно.

5. ОРГАНИЗАЦИОННО - ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

5.1 Расчет полной себестоимости

Так как заготовка детали «Втулка» (черт. 258.03.09.00.002) не менялась, то затраты на основные материалы за вычетом отходов остаются такими же как и в базовом варианте 1328,43 руб.

1. Заработная плата основная

,где

Тариф = 153,2 руб / час - тарифная ставка производственных рабочих,

Тш =160 мин -время обработки.

.

2. Заработная плата дополнительная составляет 25% от основной заработной платы

, где

З0=398,32 руб - основная заработная плата

.

3. Отчисления от заработной платы составляют 26,2% от суммы основной и дополнительной заработной платы

, где З0+Здоп=497,9 руб,

.

4. Накладные расходы 260% от основной заработной платы

, где

З0=398,32 руб - основная заработная плата

.

5. Полная себестоимость

, где

М - стоимость материалов, полуфабрикатов своего предприятия.

З0 - основная заработная плата,

Здоп - дополнительная заработная плата,

Озп - Отчисления от заработной платы,

Н - Накладные расходы,

.

6. Прибыль 25% от себестоимости

, где С - себестоимость.

.

Таблица 4 - плановая калькуляция

Наименование статей расхода	Базовый вариант, руб	Внедряемый вариант, руб
Материалы, полуфабрикаты своего предприятия	1348,43	1348,43
Зарплата основная	677,14	398,32
Зарплата дополнительная	169,28	99,58
Отчисления от заработной платы	846,43	497,9
Накладные расходы	1760,52	1035,6
Полная себестоимость	5086,91	2992,3
Прибыль	1271,6	748
Оптовая цена	7017,31	4127,83

5.2 Расчет производительности и рентабельности производства

Производительность:

ПТн= N / цсп,

Где N - годовая программа выпуска,

цсп - среднесписочная численность промышленно - производственного персонала, участвующего в выпуске продукции.

ПТн=100 / 5 = 20 шт/ чел

По проекту:

ПТн=100 / 2 = 50 шт/ чел

Производительность увеличилась в 2,5 раза

Рентабельность

R =((Ц - С) / С) 100 %,

Ц - цена производимого изделия,

С - себестоимость изделия

Базовая:

R =((7017,31 - 5086,91) / 5086,91) 100 % =38 %

По проекту

R =((7223,7- 2992,3) / 2992,3) 100 % =141,4 %

Рентабельность увеличилась в 3,7 раза.

5.3 Определение капитальных вложений и величины амортизационных отчислений по сравниваемым вариантам

Для определения капитальных вложений в технологическое оборудование и соответствующих амортизационных отчислений по сравниваемым вариантам подготовим таблицы 5, 6 с исходными данными.

Таблица 5 - Капитальные вложения в технологическое оборудование по базовому варианту технологического процесса

Модель оборудования	Балансовая стоимость оборудования Ц, руб.	Спр, шт.	Мощность двигателей N, кВт	Общая площадь, S, м2	На, %	Годовая амортизация Агод, руб.
				по габаритам
1М63	2,750,000	1	13	2,98	4,5	5,3	145750
				13,39
2А554	1,300,000	1	5,5	4,6	3	5,3	68900
				13,8
7545	450,000	1	3.7	3,96	3	5,3	23,85
				11,88
СА562С100	1,650,000	1	12,5	11,04	4,5	5,3	87450
				49,68
5М150П	3,330,000	1	3,7	18,3	4,5	5,3	176490
				82,35
Итого	8,310,000	5	38,4	142,1		478613,85

Годовые амортизационные отчисления определяются по формуле

.

Так для станка 1М63 годовые амортизационные отчисления составят

Таблица 6 - Капитальные вложения в технологическое оборудование по проектному варианту технологического процесса

Модель оборудования	Балансовая стоимость оборудования Ц, руб.	Спр, шт.	Мощность двигателей N, кВт	Общая площадь, S, м2	На, %	Годовая амортизация Агод, руб.
				по габаритам
WT-300	3,200,000	1	15	2,98 4,5 13,39	5,3	179200
7545	450,000	1	3,7	3,96	3	5,3	23,85
				11,88
5М150П	3,330,000	1	3,7	18,3	4,5	5,3	176490
				82,35
ТС-150	250000	1	3,7	0,36	1	5,3	13250
				0,36
УМ160Ф2	550000	1	25	32,1	1	5,3	47700
				32,1
Итого	7750000	5	51,1	112,17		434663,85

Определим капитальные вложения по базовому и проектному вариантам (таблица 7).

Капитальные вложения в здания определяем по формуле

,

где Ц - стоимость 1 м2 производственной площади, принимаем 5000 руб.; Ксл - коэффициент учитывающий служебно-бытовую площадь, 1.2.

Для базового варианта

Для предлагаемого варианта

Капитальные вложения в энергетическое оборудование принимаем из расчета 600 рублей на 1 кВт установленной мощности.

Капитальные вложения в транспортное оборудование принимаем из расчета 10% от балансовой стоимости технологического оборудования.

Капитальные вложения в инструменты и оснастку принимаем из расчета 3 % от балансовой стоимости технологического оборудования.

Капитальные вложения в производственный и хозяйственный инвентарь принимаем из расчета 3% от балансовой стоимости технологического оборудования.

Таблица 7 - Капитальные вложения по группам основных фондов по сравниваемым вариантам

№	Наименование групп фондов	Балансовая стоимость, руб.	На, %	Годовые амортизационные отчисления Агод, руб.
		база	проект		база	проект
1	Здания	852600	673020	1,5	12789	15862
2	Оборудование технологическое	8310000	7750000		478613,85	434663,85
3	Оборудование энергетическое	16620	28200	16	2660	4512
4	Оборудование транспортное	238000	398000	16	38080	63680
5	Инструменты и оснастка	71400	119400	30	21420	35820
6	Инвентарь	71400	119400	30	21420	35820
Итого	3630020	5702500		296709	366634

5.4 Определение периода окупаемости дополнительных капитальных вложений и ожидаемого экономического эффекта

Экономический эффект - абсолютная величина, разность между тем, что было и тем, что стало после внедрения мероприятий научно- технологического прогресса. Экономический эффект рассчитывается по условиям производства и использования новой техники, что является наиболее объективной оценкой эффективности за расчетный период. В качестве расчетного периода примем период равный трем годам.

Э = (Рг - Зг) / (кр + Ен)

экономический эффект по стабильным технико - экономическим показателям, где

Рг = ЦN

неизменная по годам расчетного периода стоимостная оценка деятельности предприятия.

где Ц - цена производимого изделия, N - объем выпуска изделия

Зг = И + (кр + Ен)

К' - неизменная по годам расчетного периода стоимостная оценка затрат, связанных с изготовлением и реализацией продукции по рассматриваемому варианту.

где И = С N

одовые текущие издержки, где С - себестоимость изделия, N - объем выпуска изделий.

Кр = 0,3021 - коэффициент амортизации основных фондов за три года, Ен=0,12 - коэффициент экономической эффективности, К =Кпр-К'баз - единовременные капитальные вложения, необходимые для реализации предлагаемого варианта технологического процесса,

где Кпр = 5702500 руб -капитальные вложения проектируемого варианта, К'баз - капитальные вложения базового варианта.

,

где - нормативный коэффициент амортизации, 30%.

Определим долю единовременных капитальных вложений для реализации проектируемого автоматизированного участка, приходящихся на изготовление только годовой программы детали «Втулка».

Трудоемкость обработки годовой программы составляет

Годовой фонд времени работы оборудования, при двухсменном режиме работы, составляет Fд=7780 часов. Таким образом, корректирующий коэффициент определится как

Следовательно, доля единовременных капитальных вложений, приходящихся на обработку только червяков, составит

Экономический эффект при изготовлении детали «Втулка»:

Э = (97356 - 19610.69) / (0,3021+ 0,12) = 184186.95 руб.

Срок окупаемости определим по зависимости

,

где К' - единовременные капитальные вложения по предлагаемому варианту, Сб - себестоимость по базовому варианту, Сп - себестоимость по предлагаемому варианту, N - годовая программа выпуска.

Подставляя данные получим

Таким образом, получаем, что срок окупаемости капитальных вложений составляет 0,75 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте были показаны пути и средства автоматизации производственных процессов в серийном производстве с применением гибких производственных систем.

Были приведены данные о методах и средствах, с помощью которых осуществляется комплексная автоматизация производства.

Выбрано основное технологическое оборудование (санок, промышленный робот и др.); сконструирован накопитель заготовок с отсекателем возвратно-поступательного принципа действия; разработан алгоритм работы автоматизированной системы; разработана система управления частями, а также автоматизированной системой в целом.

На основании проведенных расчетов можно сделать вывод, что проектируемая автоматизированная система подходит для внедрения в производство по всем параметрам, а именно,

· По соблюдению норм безопасности на производстве,

· По всем важнейшим экономическим показателям:

1. по уменьшению выплат на заработную плату,

2. по уменьшению себестоимости изготавливаемого изделия,

3. по увеличению производительности производства,

4. по увеличению рентабельности производства,

5. по полученному экономическому эффекту.

В соответствии со всеми вышеприведенными утверждениями можем сделать вывод о подтверждении целесообразности внедрения комплексной автоматизации на производстве изготовления предоставленного изделия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А., Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учебное пособие для машиностроит. спец. вузов] - 4-е изд., перераб. И доп. - Мн.; Высш. школа, 1983 - 256 с., ил.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.М.Дальского, А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова, А.Г.Суслова. - 5-е изд. перераб.и доп. - М.: Машиностроение -1 , 2001

3. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник в 2-х т.:1/ А.Д.Локтев, И.Ф.Гущин, В.А.Батуев и др. - М.: Машиностроение,1991 - 640с., ил.

4. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. Справочник. -2-е изд., перераб. и доп., - М.: Машиностроение, 1988 - 392 с., ил.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора -машиностроителя: в 3-х т. - М.: Машиностроение, 2000

6. Камышный Н.И. Автоматизация загрузки станков.М: Машиностроение, 1977 - 288с., ил.

7. А.А.Гусев и др. Технология машиностроения: Учебник для машиностроит. спец. Вузов. - М.: Машиностроение, 1986 - 480с., ил.

8. Сосонкин В.Л. Программное управление технологическим оборудованием: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств» - М.: Машиностроение, 1991 - 512 с., ил.

9. Локтева С.Е. Станки с программным управлением и промышленные роботы. : Учебник для машиностроит. техникумов - М.: Машиностроение , 1986 - 320 с., ил.

10. Современные промышленные роботы: Каталог / Под ред. Ю.Г.Козырева, Я.А. Шифрина: М.: Машиностроение, 1984 - 152с., ил.

11. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учебн. пособие для тех. вузов / Ю.М.Соломенцев, К.П.Жуков и др. - М.: Машиностроение, 1986 - 140с., ил.

12. Роботизированные комплексы: Альбом схем и чертежей: Учебн. пособие для тех. вузов / Ю.М.Соломенцев, К.П.Жуков и др. - М.: Машиностроение, 1986 - 140с., ил.

13. Охрана труда в машиностроении: Учебник / Под ред. Е.Я.Юдина, С.В.Белова: М.: Машиностроение. 1983 - 432с.

14. Экономика предприятия: Учебник / Под ред. Н.А.Сафронова - М.: Юность, 1998 - 584с.

15. Ю.И. Кузнецов. Оснастка для станков с ЧПУ: справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 359 с.

16. Бобров, В.П. Проектирование загрузочно-транспортных устройств к станкам и автоматическим линиям. - М.: Машиностроение, 1964. - 293 с.

17. Малов, А.Н. Загрузочные устройства для металлорежущих станков. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972. - 400 с.

18. Автоматическая загрузка технологических машин: справочник / И.С. Бляхеров, Г.М. Варьяш, А.А. Иванов и др.; под общ. ред. И.А. Клусова. - М.: Машиностроения, 1990. - 400 с.

19. Малов, А.Н. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов / А.Н. Малов, Ю.В. Иванов. - М.: Машиностроение, 1974. - 368 с.

20. Детали машин и основы конструирования/под ред. М.Н. Ерохина. - М.: КолосС, 2005. - 462 с.

АННОТАЦИЯ

В дипломном проекте рассмотрены вопросы автоматизации технологического процесса. Приведены данные о методах и средствах, с помощью которых она осуществляется. Для проведения автоматизации были сделаны следующие шаги:

?выбрано основное и вспомогательное технологическое оборудование;

?сконструировано устройство для накопления и поштучной выдачи заготовок;

?разработан алгоритм работы автоматизированной системы;

?разработана система управления частями, а также автоматизированной системой в целом;

?рассмотрены вопросы безопасности проведения технологического процесса, охраны труда и здоровья рабочих;

?рассмотрены вопросы организационно-экономического обоснования внедрения автоматизации.

Заключением дипломного проекта является вывод о целесообразности применения автоматизации в производстве.

Размещено на Allbest.ru

...