Настоящее методическое пособие имеет целью систематизацию, обобщение и закрепление у студентов знаний по специальной дисциплине «Проектирование автоматических участков и цехов», творческое применение их в курсовом проектировании. Основное направление методического пособия – установить порядок выполнения той части курсового проекта, которая посвящена расчету и проектированию автоматизированного механосборочного цеха, механического или сборочного участка, определить формы и задачи её выполнения в соответствии с требованиями кафедры по предмету автоматизация технологических процессов и производств.

1. Цель и задачи расчета и проектирования автоматических цехов и участков.

Главная тенденция развития современного производства – всемерное повышение качества обработки и сборки деталей при достижении максимальной производительности.

Для этого намечено «…широко внедрять гибкие переналаживаемые производства и системы автоматизированного проектирования, автоматические линии, …многооперационные станки с числовым программным управлением, робототехнические, роторные и роторно-конвейерные комплексы».

Указанные задачи требуют от будущих выпускников вузов глубоких теоретических знаний и умения так организовать производство, чтобы обеспечить непрерывный рост производительности труда и качества выпускаемой продукции на базе внедрения передовой техники и технологии, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

Курсовой проект является самостоятельной инженерной работой студента, в которой решается комплекс конкретных задач: конструкторских, технологических, организационно-экономических и исследовательских. Такое сочетание задач соответствует реальным условиям работы будущих специалистов.

В ходе выполнения курсового проекта студент должен разработать наиболее экономичный проект автоматизированного участка или цеха, соответствующий уровню комплексной автоматизации машиностроительного производства на базе современного технологического оборудования (в том числе программно-управляемого) и средств электронно-вычислительной техники.

Проектирование участков и цехов должно быть тесно увязано с выбором прогрессивных технологических процессов, применяемых производственным оборудованием, подъемно-транспортными устройствами, с расчетами по организации и экономике машиностроительного производства, с требованиями охраны труда и эргономики.

Исходными данными для разработки компоновки цеха или участка являются тип производства, объем и трудоемкость выпуска изделия, принятый технологический процесс механообработки или сборки, выбранное технологическое, подъемно-транспортное и складское оборудование. При разработке компоновки цеха или участка необходимо учитывать опыт передовых машиностроительных предприятий.

2. Объем и содержание части «Расчет автоматического участка (цеха)».

Объем указанной части должен составлять не более 8-10 % всего объема графических работ курсового проекта (1-2 листа формата А1) и 15-20 стр. текста формата А4 в расчетно-пояснительной записке.

2.1 Графическая часть.

При разработке проекта автоматизированного механосборочного цеха на листе формата 11 должна быть представлена общая укрупненная планировка проектируемого цеха с обозначением: 1)автоматизированных участков механической обработки деталей, входящих в изделие, сборки отдельных узлов и самого изделия; 2)транспортно-складской системы; 3)контрольно-измерительной автоматизированной системы; 4)автоматизированной системы управления цехом (АСУ); 5)вспомогательных отделений, где размещаются автоматизированные системы: АС инструментального обеспечения, АС удаления и переработки отходов; 6)проходов и проездов; 7)сетки колонн; 8)служебно-бытовых помещений при размещении их на нижнем этаже рядом с производственными участками.

Выбор сетки колонн и размещение служебно-бытовых помещений следует принимать в соответствии с методическими указаниями по строительной части.

Горизонтально разбивочные оси здания обозначают снизу вверх по оси ординат последовательными заглавными буквами русского алфавита; вертикальные оси рядов колонн нумеруются слева направо по оси абсцисс последовательными арабскими цифрами, начиная с единицы.

На планировке указывают наименования и площади производственных участков и отделений, а также основные размеры здания, расстояния между колоннами, ширину проездов. План цеха выполняется в масштабе 1:200, проектируемый участок заштриховывается. Красными линиями на планировке указываются схемы грузопотоков деталей и изделий.

На листе дается также разрез здания по одному из пролетов с изображением колонн и перекрытия и указанием ширины и высоты пролета. Поперечный разрез выполняется в масштабе 1:50 или 1:100. Для крановых пролетов указывают отметку головки рельса подкрановых путей.

Помимо общей планировки механосборочного цеха на листе приводят подробную планировку оборудования проектируемого участка, автоматической линии или гибкой производственной системы с указанием:

1. технологических модулей или ячеек, станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, другого технологического оборудования;

2. транспортно-складской системы;

3. транспортно-накопительной системы;

4. системы инструментообеспечения;

5. системы удаления стружки;

6. контрольно-измерительной системы;

7. погрузочно-разгрузочных позиций;

8. модулей управления производственным процессом.

При разработке компоновок гибких технологических систем необходимо предусматривать и указывать пути перемещения транспортных роботов и штабелеров, отделения управляющих вычислительных комплексов (УВК), отделения для наладки инструментов вне станков.

Примеры компоновок гибких роботизированных систем приведены на рис.1. Из рисунка видно, что структуры компоновок систем различаются степенью интеграции при различной степени автоматизации. Степень интеграции отражает качественный уровень технологических задач, а степень автоматизации характеризует уровень автоматизации функций промышленных роботов (ПР) в различных системах.

На планировке проектируемого участка технологическое оборудование изображают по контурам с учетом крайних положений движущихся частей, откидных кожухов, открывающихся дверей и применения длинномерных заготовок (прутковый автоматы). Контуры оборудования изображают упрощенно, без излишних подробностей; внутри контура указывают номер оборудования по спецификации.

Все виды оборудования обычно нумеруются сквозной порядковой нумерацией, которая ведется по отделениям и участкам цеха последовательно слева направо, а затем - сверху вниз. Нумерация подъемно-транспортного оборудования в малых цехах дается после технологического оборудования и продолжает нумерацию последнего. Для крупных цехов подъемно-транспортное оборудование может нумероваться отдельно своей нумерацией с добавлением буквы Т.

Контуры фундаментов под оборудование указывают мелкими штриховыми линиями, если они выходят за контуры самого оборудования и могут влиять на его размещение. Вне контуров оборудования условными обозначениями наносят: места расположения рабочих, обслуживающих оборудование (кружком в соответствующем масштабе), точки подвода энергоносителей, сжатого воздуха, воды; необходимы местные отсосы.

Пример компоновки оборудования на участке механической обработки с применением автоматической транспортной системы приведен на рис.2.

При планировке сборочных участков должно быть предусмотрено следующее оборудование: сборочные столы и стенды, сборочные автоматы и полуавтоматы, конвейеры, сборочные линии, а также другое необходимое в конкретных условиях оборудование. Следует также предусматривать места расположения сборщиков и возможность их перемещений, места расположения крупных собираемых машин, других деталей, узлов, комплектующих изделий, а также необходимые проходы и проезды. Изображение сборочного оборудования и его нумерация аналогичны требованиям, предъявляемым к изображению оборудования механических участков.

Примеры компоновки оборудования на сборочном участке с применением различных конвейеров приведены на рис.3; примеры компоновочных схем роботизированных комплексов для сборочных операций – на рис.4.

При планировке оборудования автоматических линий (АЛ) предпочтительно располагать станки в одну линию. Однако, такая планировка может быть применена только для небольших АЛ. В противном случае, следует по возможности совмещать места изменения направления транспортирования деталей, места расположения накопителей с границами участков, что позволяет иметь минимальное число передающих конвейеров и поворотных устройств. Для удобства обслуживания и ремонта АЛ предусматривают места проходов и удобные переходные мостики. Не следует тесно расставлять оборудование, так как это затрудняет нормальную эксплуатацию.

Кроме станков на планировке АЛ показывают все вспомогательное оборудование: станции гидропривода, инструментальные шкафы, электрошкафы, пульты управления. На планировке указывают места подвода сжатого воздуха и СОЖ, условно рабочие места обслуживающего персонала. На планировке АЛ должны быть предусмотрены продольные проезды шириной не менее 6 м для электрокары или краны, которые могут быть необходимы при ремонте отдельных агрегатов АЛ. Пример расстановки оборудования АЛ приведен на рис.5.

При разработке проекта автоматизированного участка на листе формата 11 должны быть представлены 2-3 варианта компоновки участка с укрупненным изображением технологических модулей и ячеек, транспортно-складской системы, накопителей, контрольно-измерительной системы, с выделением АСУ.

Кроме того, на листе, как и при разработке проекта цеха, приводят подробную планировку оборудования проектируемого участка в соответствии с выбранным и обоснованным вариантом компоновки. Требования к оформлению подробной планировки были изложены выше.

Планировку оборудования проектируемого участка выполняют в масштабе 1:30 или I: 100; красными стрелками на планировке указывают движение деталей по станкам механического участка и по позициям сборочного участка. Планировка оборудования должна удовлетворять требованиям охраны труда и техники безопасности.

К плану расположения оборудования проектируемого участка (как механического, так и сборочного) должна быть приложена спецификация, помещаемая в соответствующий раздел расчетно-­пояснительной записки.