Автоматизация участка изготовления зубчатого колеса

1 О п и с а н и е т е х н о л о г и ч е с к о г о п р о ц е с с а и в ы я в л е н и е н е д о с т а т к о в Технологический процесс по обработке зубчатого колеса состоял 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 на 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 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 технологического процесса является комплексная автоматизация производственного участка, т.е. исключение человека из процесса обработки. Использовалось следующее оборудование: токарный станок 16К20, протяжной станок 7ф523, зубофрезерный станок 53А20В, внутришлифовальный станок 3В740В, круглошлифовальный станок 3Т153, зубошлифовальный станок 5В833. Планируется имеющееся оборудование сменить на следующее: токарный станок с ЧПУ 17А20ПФ3, протяжной станок 7Ф523, зубофрезерный станок с ЧПУ 5А270Ф3, внутришлифовальный станок с ЧПУ JAG – IG 150, зубошлифовальный станок с ЧПУ5А868Ф, установка ТВЧ ЭЛИСТ-60П3, промышленный портальный робот СМ80Ц25.01А. 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 транспортировку деталей, их загрузку-выгрузку Также одним из путей решения проблем является использование промышленных роботов и манипуляторов, которые обладают следующими достоинствами: -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. 1.2 А н а л и з о б ъ е к т а – с л у ж е б н а я х а р а к т е р и с т и к а Деталь зубчатое колесо. чертеж в (приложении А). Применяются в различных, сложных и простых механизмах в машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, в автомобильных дифференциалах, коробке передач, редукторах, лебедках,– насосах, часах и в прочих механизмах. Эта деталь представляет собой тело вращения, изготовленного из Стали 40ХН. Исходя из вида металла детали, а также формы и служебного назначения, метод получения заготовки - штамповка. Годовой план выпуска детали 30 000 шт. Исходный технологический маршрут, не удовлетворяет многим требованиям проектирования автоматической линии, поэтому для разработки ГАУ необходимо его подкорректировать. Разбивка на операции осуществляется так, чтобы количество оборудования было наименьшим и станки загружены равномерно, достигалась необходимая производительность участка. Весь технологический процесс разделяется на операции, в которые входят установы. Установы в свою очередь делятся на позиции, включающие в себя переходы Деталь характеризуются простой конфигурацией, образована простыми геометрическими поверхностями, которые могут быть использованы в качестве установочных баз на первой механической операции. Форма деталей говорит о их технологичности при получении заготовки, обработки, контроле. В тоже время с точки зрения механической обработки заготовки не технологичны, т.к. операция получения зубьев со снятием стружки производиться в основном малопроизводительными методами. Конструкция шестерни несмотря на их форму, позволяет вести обработку зубьев на зуборезных станках с ЧПУ. Большинство элементов шестерни технологичны и позволяет вести обработку стандартными покупными инструментами. Самые точные и ответственные элементы шестерни - это зубья и внутреннее отверстие. Внешний диаметр колеса имеет размер 190 мм , в нутренне отверстие имеет размер 65мм Шероховатость этого отверстия 1,25 мкм. Такую же шероховатость имеют зубья , поэтому их нужно шлифовать. Для этого можно подобрать одну группу шлифовальных станков с ЧПУ. 1.3 А н а л и з с у щ е с т в у ю щ и х т е х н о л о г и й Классификация ГПС. Гибкие производственные системы можно классифицировать по следующим признакам: организационному, комплексности изготовления деталей, виду обработки, разновидности обрабатываемых изделий, уровню автоматизации. По организационному признаку ГПС подразделяют на гибкую автоматизированную линию (ГАЛ), гибкий автоматизированный участок (ГАУ) и гибкий автоматизированный цех (ГАЦ). Отличие ГАЛ от традиционных автоматических линий заключается в том, что на ГАЛ можно обрабатывать детали широкой номенклатуры. Особенностью компоновки ГАЛ является, расположите технологического оборудования (станков с ЧПУ, гибких производственных модулей) в принятой последовательности технологических операций. В ГАЛ транспортные системы перемещают обрабатываемые изделия только по заранее определенным маршрутам. Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) в отличие от ГАЛ позволяет изменять последовательность технологических операций. Благодаря этому достигается максимальная загрузка оборудования. В состав ГАУ и ГАЛ могут входить роботизированные технологические комплексы (РТК), включающие технологическое оборудование, промышленный робот и дополнительные средства оснащения, например, магазин заготовок и инструментальные магазины. В состав гибкого автоматизированного цеха (ГАЦ) могут входить ГАЛ, ГАУ, роботизированные технологические линии и участки, а также отдельное технологическое и вспомогательное оборудование: ГПМ, отдельные станки с ЧПУ и др. По назначению ГПС (ГАУ) подразделяются на операционные, предметные и узловые, что характеризует комплексность изготовления изделий. Операционные ГАУ служат для выполнения однородных технологических операций, являющихся частью комплексного технологического процесса обработки определенной группы изделий (заготовительные ГАУ, сварочные, сборочные, механообрабатывающие, окрасочные, ГАУ для нанесения покрытий и т.п.).