приховати рекламу

Автоматизація технологічного процесу обробки деталі

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Курсова робота

З ДИСЦИПЛІНИ:

«Автоматизація технологічного процесу»

НА ТЕМУ:

«Автоматизація технологічного процесу обробки деталі»

Зміст

Зміст

1 Розробка технологічного процесу виготовлення деталі

1.1 Аналіз конструкції деталі

1.2 Вибір методу отримання заготовки

1.3 Розробка технологічного процесу

1.4 Розрахунок режимів різання та норм часу

2 Розробка автоматичної лінії

2.1 Вибір структурної схеми автоматичної лінії

2.2 Вибір та компонування технологічного обладнання

2.3 Вибір та компонування транспортних засобів

2.4 Вибір методів і засобів контролю

2.5 Складання циклограми роботи автоматичної лінії

3 Побудова системи управління електроприводом металообробного верстата

Список літератури

1 Розробка технологічного процесу виготовлення деталі

1.1 Аналіз конструкції деталі

Аналіз конструкції деталі зробимо з точки зору її технологічності при обробці на верстатах, забезпеченні необхідної програми випуску, економії матеріалу, енергії, витрат вироблюваних при виготовленні деталі.

Дана деталь має просту конструкцію. Є поверхні для базування і закріплення на верстатах на всіх операціях.

Оброблювана деталь - ступінчастий вал, що виготовляється зі сталі 40, має підвищені вимоги до якості поверхонь Æ 29 і конусної поверхні, шорсткість яких Ra 1,25 мкм. Шорсткість Ra 3,2 мкм мають поверхні Æ 49, Æ 55. Поверхні Æ 37 і Æ 21 вільні.

Канавки можуть бути отримані канавочним різцем після обробки шийок валу. Фаски точаться в останню чергу. На поверхні з невказаним шорсткістю відповідно до креслення необхідно забезпечити Ra 6,3 мкм.

При даній формі та конфігурації деталі є можливість обробки більшості поверхонь прохідним різцем. Діаметральні розміри шийок валу убувають до кінців валу, що дещо ускладнює їх обробку. Шпонкові канавки відсутні, що скорочує число операцій. У конструкції деталі відсутні різкі перепади діаметрів.

Деталь має достатню жорсткість для застосування високопродуктивних методів обробки.

Відношення довжини валу до мінімального діаметру не повинно перевищувати 15:

Таким чином, можна зробити висновок, що деталь технологічна за винятком зменшуються до кінців валу діаметрів шийок та різьблення.

1.2 Вибір методу отримання заготовки

Матеріал деталі сталь 40 - середньовуглецевих з вмістом вуглецю 0,40%. Має хорошу пластичність, в'язкість, високий опір появі тріщин. Застосовують для великої групи деталей машин працюють не тільки при статичних навантаженнях, але і в умовах циклічних навантажень. Відноситься до недорогого конструкционному матеріалу.

Заготовку для виробництва валу можна отримати кількома способами. Розглянемо такі з них: лиття під тиском, поперечно-клиновий прокат і використання як заготовки круглого прокату. Оцінювати той чи інший спосіб будемо за коефіцієнтом використання металу, схильності металу даного методу обробки, а так само за собівартістю отримання заготовки.

При лиття сталь має високу усадку, низьку жидкотекучесть, схильність до утворення гарячих тріщин. Припуски на наступну механічну обробку виходять в межах 4 ... 6 мм, що призводить до зменшення коефіцієнта використання металу - багато металу йде в стружку, що призводить до збільшення часу на механічну обробку і подорожчання обробки.

При використанні круглого прокату припуски виходять автоматично, і будуть на окремих частинах деталі дуже великими. Коефіцієнт використання металу 0,6 ... 0,7. У зв'язку з цим також збільшується час на обробку, підвищується знос інструменту, а значить, зростає собівартість готової деталі.

Найбільш оптимальний спосіб отримання заготовки - це поперечно-клиновий прокат, який дозволяє призначити припуски в межах 1,5 ... 2,5 мм в залежності від розмірів поверхні. При прокаті підвищуються механічні властивості металу. Метод має високу продуктивність, що здешевлює заготовку. Коефіцієнт використання металу 0,9.

1.3 Розробка технологічного процесу

Операції будуть будуватися з малої кількості простих технологічних переходів, тобто технологічний процес розробляємо за принципом диференціації операцій. Це пов'язано в першу чергу з можливістю відділення складної і точної чистової обробки, що вимагає високоточних верстатів, від попередньої чорнової обробки, яка може проводитися високопродуктивними способами. Диференціація в умовах середньо - серійного виробництва є економічно доцільним побудовою технологічного процесу.

Мінімально можливим числом операцій може бути чотири, це пов'язано з особливостями і методами обробки окремих поверхонь валу, а також здійсненням чистової й чорнової обробки на окремих верстатах.

Операція фрезерно-центровальная: на фрезерно-центровальном автоматі за один установ можна зробити фрезеруванням торців валу і їх зацентровку.

Операція токарна: на токарному автоматі проводиться чорнове зовнішнє гостріння шийок валу прохідним різцем.

Операція токарна: на токарному автоматі чистова обробка шийок валу з витримуванням діаметральні і лінійних розмірів згідно вимогам креслення.

Операція токарна: прорізка канавок канавочним різцем і зняття фаски фасочним різцем на токарному автоматі.

1.4 Розрахунок режимів різання та норм часу

Відповідно з необхідною точністю обробки і шорсткістю поверхонь слід призначати режими різання: швидкість обертання шпінделя, глибину різання, подачу.

Загальний припуск під всю механічну обробку 2,5 мм на сторону. Припуск під чорнову токарну обробку - 2 мм, під чистову - 0,5 мм.

При фрезеруванні торців приймаємо подачу S = 0,2 мм / об, частоту обертання інструменту (фрези) n = 650 хв -1, глибину рівну припуск на торці t = 2,5 мм. Довжину робочого ходу:

де d Т - найбільший діаметр фрезеруемого торця, мм.

Розрахунковий час обробки

При чорновому точінні приймаємо такі режими: глибина різання t = 2 мм, подача S = 0,4 мм / об., Частота обертання заготовки n = 650мін -1. Довжину робочого ходу приймаємо рівною довжині шийки валу. Розрахунковий час обробки:

Інші режими різання і час на обробку наведемо в технологічній карті (таблиця 1.1).

Таблиця 1.1 - Маршрут технологічного процесу

Операції

Операційний

ескіз

Припуск

мм

Довжина раб. ходу,

мм

Режими

t P,

хв





n,

хв -1

S,

t,

мм

i


1

2

3

4

5

6

7

8

9

Фрезера-вання

торців

2,5

32

650

0,2

2,5

1

0,3

Сентро-вання

торців

2,5

10

500

0,1

2

1

0,2

Черновое

гостріння шийок

1

2

3

4

5

6

2

20

42

13

27

23

27

650

0,5

2

1

0,061

0,129

0,040

0,083

0,070

0,083

Чистове

гостріння шийок

1

2

3

4

5

6

0,5

20

42

13

27

23

27

1000

0,15

0,5

1

0,133

0,280

0,087

0,180

0,153

0,180

Прорізка

канавок

1

3,5


17

800

0,12


1

3,5



1

0,177

Точіння фасок

2

2

3

2

3

5

800

0,1

2

2

3

2

3

1

0,06

Нарізання

різьблення

2

27

90

1

2

2

0,6

На основі певного часу на обробку складемо типовий технологічний маршрут.

Таблиця 1.2 - Типовий технологічний маршрут

Операції

Т О, хв

Фрезерування торців

Зацентровка торців

0,25

0,2


I позиція - 0,45

Чорнова токарна обробка

шийок валу

1

2

3

4

5

6



0,061

0,129

0,040

0,083

0,070

0,083


II позиція - 0,466

Чистова токарна обробка

шийок валу

1

2

3

4

5

6




0,133

0,280

0,087

0,180

0,153

0,180


III позиція - 1,013

Прорізка канавок

Точіння фаски

0,177

0,06


IV позиція - 0,237

Нарізання

різьблення

0,6


V позиція - 0,6

Мінімальна компонування автоматичної лінії буде складатися з п'яти позицій: одного фрезерно-центровального автомата і чотирьох токарних автоматів. Лімітуючої позицією є чистова обробка шийок валу - 1,013 хв.

Диференціюючи загальний обсяг обробки валу на число позицій (верстатів), можна скоротити тривалість робочих ходів циклу. Переходи, основний час яких перевищує 0,25 хв, необхідно розчленувати на більш дрібні. Максимальне число позицій 10 обмежується неможливістю дроблення фрезерування торців на 2 верстати.

Наведемо технологічну схему обробки при восьми позиційному варіанті (q = 5):

I поз. - 0,45 хв: фрезерування торців, центрування торців;

II поз. - 0,466 хв: чорнове точіння шийок № 1, № 2, № 3, № 4, № 5, № 6

III поз. - 1,013 хв: чистове точіння шийок № 1, № 2, № 3, № 4, № 5, № 6;

IV поз. - 0,237 хв: прорізка канавок і гостріння фасок.;

V поз. - 0,6 хв: нарізування різьби;

Таким чином, для обробки вала навіть при простому побудові однопоточному обробки і жорсткої межагрегатной зв'язком автоматичну лінію можна побудувати по 8 варіантів q = 5 ... 13.

Для вибору варіанта структури автоматичної лінії необхідно розрахувати продуктивність автоматичної лінії по формулі:

, Шт / зміну

де Р = 1 - кількість паралельних ліній,

Т О max - час найбільш тривалої операції,

t X = 0,25 хв - час холостих ходів,

Σ З i = 0,12 хв / шт - очікувані внецікловие втрати,

t e = 0,02 хв / шт-очікувані простої і внецікловие втрати через

відмов пристроїв і механізмів,

n y = 1,2,3,4 - число ділянок,

w - коефіцієнт зростання внеціклових втрат при різних варіантах кількості дільниць.

Визначимо Q АЛ для варіанту q = 5, n y = 1, Т О max = 1,013 хв

шт / см.

Значення продуктивностей для інших структурних варіантів зведемо в таблицю 1.3 і малюнок 1.1.

Таблиця 1.3 - Продуктивності автоматичної лінії

q

Tomax, хв

Qал, шт / зміну



nу = 1

nу = 2

nу = 3

nу = 4

5

1,013

323,6682




6

0,6

440,367

458,0153

465,6577


7

0,513

469,2082




8

0,5

466,0194

494,8454


513,0398

9

0,46

475,2475


525,5091


10

0,45

470,5882

509,5541



11

0,367

501,5674




12

0,333

509,0138

566,706

593,3251

606,2137

13

1,013

516,129




З завдання необхідна продуктивність автоматичної лінії Q АЛ (min) = 395 шт / см, із збільшенням до Q max = 513,5 шт / см. У даний діапазон потрапляє 2 структурних варіанти:

Малюнок 1.1 Продуктивність автоматичних ліній обробки ступеневої валу при різних структурних варіантах обробки

Малюнок 1.2 Конкуруючі структурні варіанти побудови автоматичної лінії обробки ступеневої валу

2 Розробка автоматичної лінії

2.1 Вибір структурної схеми автоматичної лінії

Визначимо приведені витрати для кожного з варіантів

,

де К i - вартість обладнання для i-го варіанта, €,

З i - річні експлуатаційні витрати для i-го варіанта, €,

Е Н = 0,15 - нормативний коефіцієнт ефективності

,

де С АВТ = 29000 у.о. - Вартість одного верстата автомата,

З НАК = 4000 у.о. - Вартість накопичувача,

З ЗУ = 2000 у.о. - Вартість завантажувального пристрою,

З ТЗ - вартість транспортної системи,

у.о.,

у.о.,

,

де А - амортизаційні відрахування, приймаємо 12% від вартості обладнання,

З Р - витрати на поточний ремонт і межремонтное обслуговування, приймаємо 7% від вартості обладнання,

З ПЛ - річний фонд заробітної плати робітників при двозмінній роботі,

З ІН = 4500 у.о. - Річні витрати на інструмент і електроенергію.

у.о.,

Тоді наведені витрати для першого варіанта

у.о.

При порівнянні всі отримані значення наведених витрат повинні бути скоректовані на однаковий випуск продукції C П i * φ i.

у.о.

Результати обчислення приведених витрат зводимо в табліцу4.

Таблиця 4 - Наведені витрати

q

ny

Q

З ТЗ

K

З

З П

φ 1

З П

6

1

440,367

6600

192600

53574

82464

1,165

96065,4

6

2

458,015

9600

199600

54904

84844

1,120

95029,5

6

3

465,658

12600

206600

56234

87224

1,102

96091,9

8

1

466,019

7800

255800

65582

103952

1,101

114431,7

7

1

469,208

7200

224200

59578

93208

1,093

101907,2

10

1

470,588

9000

319000

77590

125440

1,090

136745,3

9

1

475,248

8400

287400

71586

114696

1,079

123807,2

8

2

494,845

10800

262800

66912

106332

1,037

110233,0

11

1

501,567

9600

350600

83594

136184

1,023

139288,1

12

1

509,014

10200

382200

89598

146928

1,008

148078,6

10

2

509,554

12000

326000

78920

127820

1,007

128684,4

8

4

513,040

16800

276800

69572

111092

1,000

111083,4

Найбільш оптимальний варіантом є Q АЛ1 = 469,208 шт / см, q = 7, ny = 1, Т Omax = 0,513 хв.

Автоматична лінія являє собою групу верстатів, розташованих по ходу технологічного процесу, пов'язаних між собою транспортною системою і мають єдину систему управління.

По виду передачі виробів від верстата до верстата приймаємо автоматичну лінію з боковим (фронтальним) транспортуванням.

По розташуванню обладнання автоматична лінія незамкнута з жорстким зв'язком. Усі верстати працюють в одному такті. Транспортна система проходить через всі робочі позиції, під час обробки деталі знімаються з транспортера, фіксуються і затискаються на базових поверхнях.

2.2 Вибір та компонування технологічного обладнання

Відповідно до розробленого технологічним процесом вибираємо наступне технологічне устаткування автоматичної лінії:

Обробка торців та центрування: двосторонній фрезерно-центровальний верстат моделі 6С230 з наступними основними характеристиками:

Найбільший діаметр валу 60 мм;

Найбільша довга вала 1 6 0 мм;

Частота обертання шпинделя 125-1250 хв -1;

Потужність електродвигуна 4,2 кВт;

Габарити (ДхШхВ) 1400х2160х3200 мм;

Маса 4,2 т.

Обробка шийок валу, гостріння фасок прорізка канавок: і нарізування різьби, одношпиндельні токарно-револьверний автомат моделі МЕ226С1:

Найбільший діаметр валу 60 мм;

Найбільша довга валу 200 мм;

Частота обертання шпинделя 33-2000 хв -1;

Потужність електродвигуна 5,5 кВт;

Габарит (ДхШхВ) 2200х1250х1850 мм;

Маса 3,2 т.

2.3 Вибір та компонування транспортних засобів

Для проектованої автоматичної лінії з паралельною роботою і фронтальним розташуванням обладнання необхідні механічні підйомники, які будуть здійснювати завантаження і вивантаження заготовок і деталей, а так само відвідний конвеєр для переміщення деталей між позиціями.

Автоматичні підйомники переривчастої дії широко застосовуються у транспортних системах автоматичних ліній. У процесі транспортування в підйомниках деталі можуть орієнтуватися для завантаження на верстат у певному напрямку. Вибираємо підйомник моделі КК5А.

Діаметр транспортуються валів до 80 мм;

Найбільша довга валів 160 мм;

Тип приводу пневматичний;

Регулювання швидкості безступінчасте;

Швидкість руху:

Каретки 10 м / хв;

Касети завантаження / вивантаження 12 м / хв;

Габарити (ДхШхВ) 1250х900х1900 мм;

Маса 800 кг.

Відвідні конвеєри забезпечують безперервне примусове переміщення заготовок або деталей по фронту автоматичної лінії з розподілом їх між паралельно працюючими верстатами і збором оброблених деталей.

2.4 Вибір методів і засобів контролю

Найбільші вимоги по точності одержуваного валу пред'являються до діаметрам шийок, а також до геометричної точності циліндричних поверхонь валу. У зв'язку з цим приймаємо як вимірювальної станції КА-60:

Контрольовані параметри - зовнішній діаметр, конусність, бочкообразность;

Діапазон розмірів контрольованих деталей:

По діаметру 5 ... 60 мм;

По довжині 100 ... 200 мм;

Гранично допустима похибка вимірювань автомата 0,2 мкм;

Тип перетворювачів оптикоелектронних;

Продуктивність 1500 шт / год;

Потужність електродвигуна 2,5 кВт;

Габарити (ДхШхВ) 1300х1000х1680 мм.

2.5 Складання циклограми роботи автоматичної лінії

Транспортування виробів між робочими позиціями здійснюється відводить конвеєром. Визначимо час на переміщення вироби:

с,

де l = 800 мм - відстань між двома сусідніми виробами на конвеєрі;

V K = 12 м / хв - швидкість руху конвеєра.

Час на підведення вироби в робочу позицію, а також затискач і фіксацію приймаємо згідно технічної характеристики автоматичного підйомника t = 4 с.

Час швидкого підведення інструмента до оброблюваної поверхні валу:

с,

де l n = 200 мм - шлях холостого ходу інструменту;

V n = 10 м / хв - швидкість швидких переміщень.

Час відведення інструменту:

с,

де l O = 300 мм - шлях пройдений інструментом при відведенні.

Складемо циклограму обробки.

Малюнок 1 - Циклограма автоматичної лінії

3 Побудова системи управління електроприводом металообробного верстата

На фрезерному верстаті відбувається цикл обробки Т-образного паза Т-подібної фрезою. Обертання шпинделя здійснюється від індивідуального приводу - двигуна постійного струму М1. Привід подач також має два індивідуальних двигуна постійного струму для руху столу уздовж кожної з осей.

Малюнок 3.1 - Типовий цикл фрезерування паза прямого кінцевий фрезою

Згідно з завданням можна скласти словесний опис процесу обробки:

- За дозволяючим сигналом включаються двигуни М2 і М3 і здійснюється допоміжний хід уздовж осей X і Z у зворотному напрямку;

- Спрацьовує датчик переміщення SP 1 і рух уздовж осей X і Z припиняється, включається допоміжне пряме переміщення по осі Z;

- При спрацьовуванні датчика SP 2 рух уздовж осі Z припиняється, включається обертання шпинделя (двигун М1) і робочий хід по осі X в прямому напрямку;

- При спрацьовуванні датчика SP 3 відключається робочий хід по осі X, а включається допоміжний хід уздовж осей X і Z у зворотному напрямку;

- При спрацьовуванні датчика SP 4 відключається переміщення по осях X і Z у зворотному напрямку і вимикається обертання шпинделя.

Щоб реалізувати цей цикл обробки необхідно управління трьома двигунами в замкнутій послідовності. У схемі необхідно передбачити реверс двигунів М2 і М3, а також регулювання швидкості двигуна М2. Зниження швидкості обертання двигуна будемо здійснювати шляхом включення в ланцюг якоря додаткового опору.

Складемо циклограму роботи автомата (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Циклограма роботи автомата

Складемо логічні функції:

У схемі управління необхідно передбачити елементи пам'яті, так як кінцеві вимикачі формують короткочасний імпульс.

Визначимо параметри джерела живлення, який включає стабілізатор напруги, трансформатор, випрямляч і С-фільтр:

Струм навантаження

мА

де I R1 = I ВИХІД = 1 мА - струм на виході логічного пристрою;

I K = I CP = 60 мА - струм спрацювання реле К;

Прямий струм діодів для мостової схеми:

мА

Максимальна зворотна напруга діода:

У

де U Н = U П = 10 В - напруга на навантаженні.

За каталогом вибираємо діоди RVD 1 SR 35

Малюнок 3.1 - Схема джерела живлення

Чинне напруга вторинної обмотки:

У

Коефіцієнт трансформації:

Параметри С-фільтра вибираємо виходячи з допустимого коефіцієнта пульсації для С-фільтра До П = 0, 1%

де m = 1 - число фаз;

f C = 50 Гц - частота струму;

Ом

мкФ

Робоча напруга конденсатора:

У

Приймаються конденсатор 75 мкФх1 5 В.

Визначимо параметри каскаду транзисторного підсилювача. Вихідні дані: напруга живлення 9 В, струм колектора дорівнює струму спрацювання реле 60 мА, опір ланцюга колектора рівний опору котушки реле 115 Ом, напруга U БЕ = 1 В (для кремнієвих транзисторів U БЕ = 0,6 ... 1,1 В), статичний коефіцієнт передачі струму β СТ = 80 (50 ... 250). Глибина негативного зворотного зв'язку задається коефіцієнтом зворотного зв'язку 1 <F I <2, приймаємо F I = 1,5.

Опір кола емітера:

Ом

Напруга між колектором і емітером:

У

За каталогом вибираємо транзистор 2SC2001K

Дільник напруги включає два опори, причому R 1 = R + R У. Задаємо струм дільника:

А

приймаємо I д = 0,004 А = 4 мА

Ом

Ом

де R у = 1 15 Ом - опір логічного пристрою.

Резистори R і R2 вибираємо подстроєчниє.

В якості виконавчого пристрою приймаємо двигуни постійного струму 4ПФ132S.

Список літератури

1 Автоматичні лінії в машинобудуванні. Довідник в 3-х томах. / Под ред. Волочевіча Л.І. М.: Машинобудування 1984.

2 Довідник технолога-машинобудівника в 2-х томах. / Под ред. А. Г. Косилової, Р. К. Мещерякова. М.: Машинобудування 1985.

3 Комишний Н.І. Автоматизація завантаження верстатів. М.: Машинобудування 1977.

4 Корсаков В.С. Автоматизація виробничих процесів. М.: Вища школа 1978.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
107.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Розробка технологічного процесу термічної обробки деталі
Розробка технологічного процесу обробки деталі Кришка
Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі 4
Розробка технологічного процесу обробки деталі Корпус
Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі
Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі 3
Удосконалення технологічного процесу механічної обробки деталі Склянка
Розробка технологічного процесу механічної обробки деталі типу Вал
Проектування технологічного процесу механічної обробки деталі типу вал

Нажми чтобы узнать.
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru