Проектирование автоматизированной станочной системы механической обработки

заготовка.cdw

Метод получения заготовки-штамповка на
степень сложности С1
исходный индекс 9 по ГОСТ 7505-89.
Неуказанные радиусы R 2 мм.
Сталь 45 ГОСТ 1050-2013

Маршрутный технологический процесс.docx

Маршрутный технологический процесс
Наименование операции и основные переходы
Основное технологическое время (То) мин
Подрезать торец 1 выдерживая размер 1
Точить поверхность 2 предварительно
Расточить отверстие 3 предварительно
Расточить отверстие 3 окончательно выдерживая размер 3
Подрезать торец выдерживая размер 6
Точить поверхность выдерживая размер 7
0 Фрезерная сверлильная
Фрезеровать паз выдерживая размеры: 3;4;5;
Сверлить отверстие 1 выдерживая размеры 1 и 2

эскиз1.frw

Содержание ..doc

1Задание для проектирования
2Ххарактеристика автоматизируемого технологического объекта
3Анализ путей автоматизации
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Определение типа производства
2 Описание детали. Анализ технологичности детали
3 Выбор метода получения заготовки
4Определение степени подготовленности изделия к автоматическому производству
5 Проектирование технологического процесса автоматического производства
1 Обоснование и расчет параметров участка механической обработки
2 Расчет автоматизированной транспортно – складской системы
3 Построение циклограммы последовательности работы механизмов
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Тит. лист тех. пр._.doc

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего образования
«Ижевский государственный технический университет» имени М.Т. Калашникова
СПИ (филиал) ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»
Кафедра «Технология машиностроения металлорежущие станки и инструменты»
на технологический процесс механической обработки
Студент гр. Б06-721-1зт О. Ф. Миронова
Старший преподаватель

моя курсовая.doc

Основной тенденцией развития современного машиностроительного производства является его автоматизация в целях значительного повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции.
Автоматизация механической обработки осуществляется путем широкого применения оборудования с ЧПУ и создания на его основе ГПС управляемых от ЭВМ.
При разработке технологических процессов обработки деталей на автоматизированных участках необходимо решать следующие задачи:
— повышение технологичности деталей;
— повышение точности и качества заготовок; обеспечение стабильности припуска; совершенствование существующих и создание новых методов получения заготовок снижающих их стоимость и расход металла;
— повышение степени концентрации операций и связанное с этим усложнение структур технологических систем машин;
— развитие прогрессивных технологических процессов и структурно-компоновочных схем оборудования разработка новых типов и конструкций режущего инструмента и приспособлений обеспечивающих высокую производительность и качество обработки;
— развитие агрегатного и модульного принципа создания станочных систем загрузочных и транспортных устройств промышленных роботов систем управления.
Механизация и автоматизация технологических процессов механической обработки предусматривает ликвидацию или максимальное сокращение ручного труда связанного с транспортировкой загрузкой выгрузкой и обработкой деталей на всех этапах производства включая контрольные операции смену и настройку инструментов а также работы по сбору и переработке стружки.
Развитие технологии малоотходного производства предусматривает комплексное решение задачи изготовления заготовок и механической обработки с минимальными припусками путем коренного технологического перевооружения заготовительных и механообрабатывающих цехов с использованием наиболее прогрессивных технологических процессов созданием автоматических и комплексно-автоматизированных линий на базе современного оборудования.
В таком производстве человек освобождается от непосредственного участия в изготовлении изделия. За ним остаются функции подготовки оснастки наладки программирования обслуживания вычислительной техники. Увеличивается доля умственного и сводится и минимуму доля физического труда. Сокращается численность рабочих. Повышаются требования к квалификации работников обслуживающих автоматизированное производство.
Данная работа посвящена разработке системы управления робототехнологическим комплексом для токарной обработки.
В данной курсовой работе использованы следующие технические решения:
Загрузочно-разгрузочные операции в пределах комплекса осуществляются с помощью промышленного робота.
Управление технологическим процессом осуществляется с помощью программируемого логического контроллера.
В качестве дискретных датчиков положения применены бесконтактные путевые выключатели индуктивного типа обладающими высокими эксплуатационными характеристиками надежностью низкой стоимостью по сравнению с остальными типами датчиков положения.
В состав курсовой работы входят расчётно-пояснительная записка и графическая часть.
1.Задание для проектирования
Материал Сталь 45 ГОСТ 1050-2013
Годовая программа выпуска детали 6 тыс. штук
2.Характеристика автоматизируемого технологического объекта
Данный комплекс предназначен для обработки заготовок типа вал на токарном станке ЧПУ с автоматической загрузкой – выгрузкой деталей промышленным роботом.
Токарный станок с ЧПУ по заданной программе производит обработку заготовок. Фрезерный станок с ЧПУ производит обработка шпоночного сегментогопаза сверление отверстия.
Выбранный вариант технологического процесса с установленными средствами автоматизации должен обеспечить при его внедрении наибольшую экономию общественного труда и наименьшие затраты материальных ресурсов.
Применение промышленных роботов способствует решению трех важных народнохозяйственных проблем: улучшению условий труда работающих повышению производительности труда и сокращению потребностей в рабочей силе. Благодаря возможности быстрой переналадки использование ПР делает экономически целесообразным автоматизацию в условиях частой смены объектов производства и при замене ручного низкоквалифицированного труда.
При оценке эффективности ПР необходимо учитывать что он не всегда способен полностью заменить рабочего обслуживающего технологическое оборудование а может лишь освободить его от монотонного физического труда изменить характер и содержание труда приближая его к труду наладчика.
Основными источниками экономической эффективности ПР и РТК являются: повышение производительности оборудования или повышение производительности труда в результате замены ручного труда при загрузке (разгрузке) деталей оснастки транспортировании деталей и выполнении основных технологических операций (сварки сборки и т. д.); повышение ритмичности производства; повышение коэффициента сменности оборудования без увеличения численности рабочих: снижение процента брака; повышение стабильности качества; уменьшение размеров оборотных средств в незавершенном производстве; уменьшение времени на установку и снятие детали; увеличение норм обслуживания станков одним рабочим.
Применение ПР кроме того позволяет решить в народном хозяйстве ряд социальных задач: изменить характер труда и создать новые условия труда рабочего в промышленности сократить травматизм и профессиональные заболевания текучесть кадров; облегчить общую демографическую проблему нехватки рабочей силы в народном хозяйстве.
3.Анализ путей автоматизации
Можно выделить два основных варианта построения системы управления:
-система управления на базе ПЛК который связан со всеми датчиками и исполнительными механизмами;
-система управления задача управления которой возлагается на УЧПУ.
При построении системы управления на основе второго варианта на устройство ЧПУ логическая задача устройства ЧПУ усложняется вследствие необходимости обширной модернизации программного обеспечения. При возложении задачи управления всем комплексом на устройство ЧПУ необходимо также наличие свободных входов в модулях входныхвыходных сигналов. Т.е. в этом случае может получиться так что устройство ЧПУ не сможет удовлетворять требуемым условиям.
При построении системы управления на основе программируемого контроллера все решается совершенно иным способом. При использовании программируемого контроллера получаем отдельную систему управления обладающую большей гибкостью.
При создании и эксплуатации роботизированных технологических комплексов (РТК) необходимо учитывать следующие требования:
-РТК должен обеспечивать свободный удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к основному и вспомогательному оборудованию а также к органам управления;
-При комплектации РТК следует исключить возможность пересечения трасс следования промышленного робота (ПР) и оператора в процессе работы ПР по программе;
-РТК должен обеспечивать беспрепятственное перемещение оператора вне рабочего пространства ПР при его работе по программе а также возможность наблюдения за ходом технологического процесса и за состоянием оборудования;
-РТК должен быть обеспечен средствами защиты от возможного проникновения человека в зону действия ПР (светозащита ограждение звуковая сигнализация защитные сетки) причем автономно функционирующие средства защиты должны работать одновременно подстраховывая и дополняя друг друга;
-Размещение средств защиты РТК не должно ограничивать технологических возможностей основного оборудования и ПР; затруднять работу по обслуживанию; препятствовать визуальному наблюдению оператора за ходом технологического процесса;
-Размещение средств управления РТК должно обеспечивать свободный и быстрый доступ персонала к органам аварийного отключения ПР и безопасность оператора при управлении в наладочном режиме;
-К работе по наладке и эксплуатации оборудования РТК допускаются лица прошедшие специальную подготовку по безопасности труда и получившие соответствующий документ (аттестат).
Автоматизация операций загрузки-выгрузки может быть применена к любому оборудованию с ЧПУ. Возможность применения робота-манипулятора позволит упорядочить последующее складирование и сортировку изделий и полностью подготовить процесс безлюдного производства позволяя осуществлять все манипуляции с изделием без участия оператора.
Автоматизация загрузки-выгрузки будет особенно эффективной при:
-Обработка тяжеловесных изделий требующих применения кранового оборудования для оперативной загрузки-выгрузки;
-Использование участка оборудования с несколькими станками где внедрение роботизации позволит осуществлять быстрое слежение за окончанием процесса обработки и оперативной сменой заготовки;
-Крупногабаритные и тяжелые изделия которые сложны в позиционировании и требуют участия нескольких человек для подачи в рабочую зону.
-Необходимость внедрения 2-й и 3-й рабочей смены в производство.
В настоящее время опционально автоматизированная загрузка-выгрузка с помощью манипуляторов и промышленных роботов широко распространяется по миру и повсеместно внедряется для оптимизации вспомогательных процессов и повышения эффективности производства.
Замена оператора роботом позволяет также сократить время простоя оборудования более чем на 30%.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.Определение типа производства
Под типом производства понимается совокупность признаков определяющих организационно-техническую характеристику производственного процесса осуществляемого на одном или многих рабочих местах в масштабе участка цеха предприятия. Тип производства во многом предопределяет формы специализации и методы организации производственных процессов.
В основу классификации типов производства положены следующие факторы: широта номенклатуры объем выпуска степень постоянства номенклатуры характер загрузки рабочих мест и их специализация.
Тип производствa согласно ГОСТ 3.1108-74 хaрактеризуется коэффициентом зaкрепления операций за одним рaбочим местом или единицей оборудовaния. Коэффициент закрепления операций определяется по формуле:
где O – число различных операций;
P – количество оборудования.
5 Токарный станок с ЧПУ модели CKE6136Z
0 Фрезерный станок c ЧПУ модели VT18
Расчетное количество станков mp для операции определяем по формуле:
где N – годовой объем выпуска деталей шт.;
tшт – штучное время мин;
Fд – действительный годовой фонд времени 4015ч;
Зз.н. – нормативный коэффициент загрузки оборудования 075 085
Фактический коэффициент загрузки оборудования определяем по формуле:
Количество операций выполняемых на рабочем месте определяем по формуле:
При Кз.о.= 9 принимаем крупносерийный тип производства с поточной формой организации производственного процесса.
Поточное производство - форма организации производственного процесса при которой все операции согласованы во времени повторяются через строго установленные интервалы все рабочие места являются специализированными и располагаются в соответствии с ходом технологического процесса. В поточном производстве воплощаются все принципы организации производственного процесса что обеспечивает наиболее эффективное его функционирование.
Поточное производство предполагает внедрение автоматических линий станков с числовым программным обеспечением линий содержащих оборудование с программным управлением применение микропроцессорной техники промышленных роботов робототехнических комплексов гибких производственных систем.
Определение норм времени на операцию 005
Штучное время на обработку детали определяется по формуле:
где to – основное время на оперaцию to=мин;
toj – основное время на выполнение j-гo перехода обработки элементарной поверхности определяется по формуле:
где L – длина рабочего хода инструмента;
n – частотa врaщения зaготовки или инструмента;
s – подача на один оборот ммоб;
i – число проходов инструментa.
Определим основное время на выполнение переходов.
Вспомогательное время на операцию определяется по формуле:
где tв.у – время на установку и снятие заготовки ;
tм.в – время связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке поверхности мин;
Время на устaновку и снятие зaготовки при рaботе робота-манипулятора отдельно на зaгрузке и рaзгрузке примем tв.у = 065 мин. Вспомогaтельное время tм.в связaнное с выполнением вспомогaтельных работ- быстрый подвод инструментa в облaсть нaчала циклa перед переходом tм.в = 005 мин.
– устaновочный подвод инструментa в начало цикла перед переходом tм.в = 009 мин.
–быстрый отвод инструментa в безопaсную после переходa зону
–поворот револьверной головки на одну позицию tм.в = 008 мин.
Итого на кaждый переход
В операции 9 переходов тогда
Тогда вспомогaтельное время
Время обслуживания рабочего места tобс. мин. назначается в процентах от оперативного времени . составляет 2% тогда
Тогда штучное время обработки детали на 005 операции:
Штучно–калькуляционное время определяется по формуле:
Тп.з. – подготовительно–заключительное время выбирается по нормативам 25мин.
Количество деталей в партии определяется по формуле:
Определение норм времени на операцию 010
2.Описание детали. Анализ технологичности детали.
Деталь «Втулка» относится к группе тел вращения с габаритными размерами 50мм*40мм. Деталь имеет центральное гладкое сквозное отверстие диаметром 20мм.
Втулка работает в условиях статических нагрузок. Материал – Сталь 45 ГОСТ 1050-2013.
Предположительно данная деталь работает не в тяжелых условиях – служит для соединения двух фланцев с разными отверстиями под крепление. Возможно деталь является частью трубопровода в котором происходит циркуляция газов или жидкостей. В связи с этим предъявляются достаточно высокие требования к шероховатости большинства внутренних поверхностей (Ra 63). Они оправданы так как низкая шероховатость уменьшает возможность создания дополнительных очагов окислительных процессов и способствует беспрепятственному протеканию жидкостей без сильного трения и турбулентных завихрений. Торцевые поверхности имеют грубую шероховатость так как скорее всего соединение будет производиться через резиновую прокладку.
Цель анализа конструкции детали на технологичность – выявление недостатков конструкции по сведениям содержащихся в чертежах и технических требованиях а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.
Технологический контроль чертежей сводится к тщательному их изучению. Чертеж детали содержит все проекции и разрезы совершенно четко и однозначно объясняющие ее конфигурацию. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями и требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей.
Конструкция детали технологична:
-допускается обработка поверхностей детали на проход;
-для обработки используются стандартные режущие и измерительные инструменты;
-все поверхности легко доступны для обработки и контроля;
-деталь имеет хорошие базовые поверхности;
-при выборе установочных технологических базовых поверхностей соблюдается принцип совмещения конструкторской и технологической баз.
3.Выбор метода получения заготовки.
Метод получения заготовки детали определяется ее конструкцией назначением материалом техническими требованиями к изготовлению и его экономичностью а так же объемом выпуска. Метод получения заготовки ее вид и точность непосредственно определяют точность механической обработки производительность труда и себестоимость готового изделия.
Для серийного типа производства целесообразно назначить заготовку – штамповку максимально приближенную к конфигурации детали.
Итак применение процессов обработки металлов давлением в машиностроительной промышленности позволяет не только значительно экономить металл и увеличивать производительность обработки заготовки но также дает возможность повышать ресурс эксплуатационных характеристик деталей и конструкций.
К числу технологических процессов малоотходного производства заготовок относятся: получение точных горячештампованных заготовок с минимальными отходами в облой изготовление заготовок холодной объемной штамповкой или с подогревом.
Определяющими факторами выбора способа производства заготовок являются:
- точность изготовления заготовки и качество ее поверхности.
- наибольшее приближение размеров заготовки к размерам детали.
Выбор способа получения заготовки базировался на анализе возможных способов получения реализация которых может способствовать улучшению технико-экономических показателей т.е. достижению максимальной эффективности при обеспечении требуемого качества продукции.
Ориентировочную величину рaсчетной мaссы поковки (Мп.р) определяем по формуле:
где Мд – мaсса детали 033кг;
Kр – расчетный коэффициент 145.
Мп.р = 033·145=048кг
диaметр 50 + 20 2 = 54 мм.
длинa 40 + 20 2 = 44 мм.
Рaдиус зaкругления наружных углов – 20 мм.
Рисунок 1.1-Заготовка (поковка)
4.Определение степени подготовленности изделия к автоматическому производству
Технологичность заготовки характеризуется возможностью ее получения наиболее рациональным способом для данных производственных условий т. е. мaксимально возможным приближением ее формы и рaзмеров к форме и рaзмерам готовой детaли при условии обеспечения технологичности дaльнейшей мехaнической обрaботки зaготовки. Учитывая дaнные требования выбор способa получения зaготовки можно считaть рaциональным.
Параметрами оценки являются: конфигурация физико-механические свойства сечение поверхности сцепляемость абсолютные размеры и их соотношение показатели симметрии специфические свойства детали и т.д. т.е. основные свойства детали. рабатываемая деталь обработка оборудование
Все свойства детали взаимозависимы находятся в единой связи и в совокупности определяют ее качественную характеристику.
Для исследования деталей или изделий в целом характерные свойства дифференцированы на семь ступеней. Деталь «Втулка» достаточно простой формы по сложности автоматизации. Операции ориентации загрузки детали в рабочие органы базирования транспортировки съема легко автоматизируются.
Технологически выгодно чтобы при одной установке детали (при выполнении одной операции) было ограничено количество видов инструментов. Эти же ограничения распространяются и на растачиваемые отверстия. Чем меньше различных диаметров тем меньше требуется типоразмеров режущего инструмента. Для удобства ориентации детали должны быть симметричными или существенно асимметричными. Если деталь симметрична относительно какой либо оси то отпадает необходимость ее ориентации относительно этой оси перед установкой ее в изделие.
5 Проектирование технологического процесса автоматического производства
Для обеспечения высокой производительности и нaдежности технологический процесс делят нa более простые технологические переходы. Сокрaщают длину трaнспортировaния и число оперaций а тaкже осуществляют концентрaцию переходов и позиций на одном оборудовaнии в одну оперaцию. Детaли при обрaботке в АП должны быть технологичными состоять из стaндартных поверхностей и иметь наиболее максимальный коэффициент использования материала.
Для обеспечения нaдежной рaботы aвтомaтизированных систем лежит непрерывный контроль за ходом технологических процессов. Для реaлизации этих функций в современном производстве используются микропроцессоры лaзерные системы и др.
Важным условием эффективной работы в автоматизированном режиме и быстрого восстановления работоспособности оборудования является его оснащение средствами диaгностики.
Необходимо стремиться к обработке заготовок с разных сторон на одном станке в том числе и для заготовок типа тел вращения совмещать черновую и чистовую обработку шире использовать концентрацию различных методов обработки на одном станке.
Точность позиционирования деталей современным роботом обычно недостаточна. Поэтому нередко создают специальные захваты дающие возможность самоустановки детали на станке при фиксации ее на технологические базы например при установке в центрах. Нередко такие захваты обеспечивают и прижим торца заготовки к поверхности патрона; для этого же используют в отдельных случаях узлы и приспособления станка.
Маршрутный технологический процесс механической обработки детали «Втулка» в условиях автоматизированного производства представлен ниже:

titulnik.doc

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова
СПИ (филиал) ФГБОУ ВО "ИжГТУ имени М.Т. Калашникова
По дисциплине: «Автоматизация производственных процессов»
На тему: «Проектирование автоматизированной станочной системы механической обработки. Вариант 500»
Старший преподаватель В. А. Жигалов

Планировка.cdw

- Конвейер заготовок
- Накопитель деталей
- Накопитель готовых деталей
Токарный станок с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ
- Приемно - перегрузочное устройство
- Склад - стеллаж двухярусный
- Кран штабелер мод. СА-ТСС-1
- Стружкоуборочный конвейер
- подвод электроэнергии
- подвод сжатого воздуха
Робото-технологический комплекс
Привод главного движения
Механизм зажима детали
у мех. зажима дет. шпинделя
у накопителя заготовок
у накопителя деталей