Автоматизация шлифовального процесса путем разработки автоматической системы управления регулируемым натягом

Автоматизация шлифовального процесса путем разработки автоматической системы управления регулируемым натягом

Аннотация

В данном дипломном проекте представлен метод автоматизации процесса шлифования путем разработки системы автоматического управления натяга в узлах подшипников качения в шпинделе станка. Приведен обзор и анализ способов создания натяга в опорах качения станков.

В технологическом разделе разработан технологический процесс обработки детали типа ступенчатое кольцо.

В конструкторском разделе приведено проектирование и расчеты основных элементов шпиндельного узла, а также производится разработка принципа и устройства механизма создания регулируемого натяга.

В разделе “ безопасность жизнедеятельности” приведен анализ опасных и вредных факторов и возможных чрезвычайных ситуаций, воздействующих на обслуживающий персонал и окружающую среду при проведении технологического процесса, разработаны мероприятия по уменьшению воздействия и защите от вредных факторов технологического процесса на природу.

В организационно - экономическом разделе приведено краткое описание разделов бизнес-плана, расчет себестоимости и цены проектного варианта изделия, произведенного с применением автоматизации производства.

Введение

Машиностроение является основой научно технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства. Непрерывное совершенствование и развитее машиностроения связанно с прогрессом станкостроения, поскольку металлообрабатывающие станки вместе с другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов оборудования.

Особое развитее получило программное и адаптивное управление процессами на станке. Устройства управления и контроля позволяют эффективно управлять процессами происходящими как на станке так и в нем самом, и безусловно влияющими на качество конечного продукта, сочетая гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации.

Современное станочное оборудование является базой для развития гибкого автоматизированного производства, повышающего производительность труда в условиях средне и мелкосерийного производства, а также обеспечивать высокую точность обрабатываемых деталей.

1. Технологический раздел

1.1 Служебное назначение детали

В данном разделе разрабатывается технологический процесс механической обработки ступенчатого кольца.

Ступенчатое кольцо крепится к валу ротора электрических машин для стопорения и регулировки подшипника. Деталь проста по конструкции, но по своему назначению имеет большое значение, так как не дает возможности подшипниковому узлу совершать осевое движение относительно вала ротора в процессе работы. Ступенчатое кольцо изготавливается из стали 10.

Основная нагрузка на кольцо идет со стороны подшипника, и основными параметрами кольца являются: внешний диаметр 150 d 11 и внутренний диаметр 135 Н 14, при этом шероховатость поверхности Rz= 0.63 мкм, отклонение от параллельности 0.03 мкм, ширина кольца 28+0.1мм.

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

Детали и сборочные единицы должны характеризоваться технологичностью конструкции, т.е. иметь такую конструкцию, которая обеспечивает их эффективное изготовление на имеющемся оборудовании при минимальных затратах времени и труда. Поэтому один из главных этапов технологической подготовки производства (ТПП) машин является технологический контроль деталей и изделий. При этом инженер-конструктор и инженер-технолог совместно оценивают, будет ли эффективен технологический процесс изготовления детали или необходимо усовершенствовать конструкцию.

При отработке конструкций деталей и изделий на технологичность необходимо тщательно анализировать: материал; вид и метод получения заготовки; методы механической обработки; методы контроля; возможность применений перспективных технологий (ресурсосберегающих, безотходных, безлюдных и т.п.); методов механизации и автоматизации, потребное оборудование, оснастку, инструмент, квалификацию персонала.

Широкое использование оборудования с ЧПУ, гибких производственных систем и комплексов обусловило повышение внимания к технологичности конструкции деталей и изделий для автоматизированной обработки и сборки. В частности должна проводится всемирная стандартизация и унификация конструктивных элементов деталей для уменьшения количества применяемых инструментов, деталь или сборочная единица должны быть удобны для позиционирования и координирования. В связи с применением автоматических транспортных систем (роботов, манипуляторов) поверхности должны быть удобны для захвата. Поскольку применяется консольный инструмент, обрабатываемые поверхности должны быть, по возможности, небольшой длины, а для применения автоматизированной сборки детали должны иметь соответствующие “ключи”.

Количественные показатели технологичности конструкции деталей (изделий) включают абсолютную и относительную трудоемкости; материалоемкость; себестоимость и др.

Оценка технологичности производится руководствуясь ГОСТ 14.201-73, 14.204-73.

При анализе технологичности детали определяются следующие показатели:

1. коэффициент стандартизации конструктивных элементов.

2. коэффициент точности обработки.

3. коэффициент шероховатости поверхности.

Таблица 1.1.

Анализ технологичности конструкции детали “кольцо” по геометрической форме и конфигурации.

№ п/п	Требования технологичности	Характеристика технологичности
	1	2
11	Наличие поверхностей удобных для базирования и крепления при установке на станках	Форма и размер кольца позволяют произвести удобное базирование на станках. ТЕХНОЛОГИЧНА
22	Материал заготовки Обрабатываемость резанием	Материал заготовки углеродистая Сталь 10 хорошо обрабатывается на всех операциях. ТЕХНОЛОГИЧНА
33	Возможность использования рациональных методов получения заготовки	Кольцо имеет простую форму,отсутствуют сложные переходы и размеры. Получение заготовки рациональных методов возможно.
34	Свойства материала детали должны удовлетворять существующую технологию изготовления, хранения, транспортировки.	Свойства материала удовлетворяют технологии. ТЕХНОЛОГИЧНА
65	Доступность всех поверхностей детали для обработки на станках, и непосредственного измерения, отсутствие сложных контурных обрабатываемых поверхностей	Все размеры детали прямолинейны и доступны для обработки. сложные контурные обрабатываемые поверхности отсутствуют. ТЕХНОЛОГИЧНА
46	Отсутствие глухих отверстий и торцов, подрезаемых с других сторон	Отверстия присутствуют. ТЕХНОЛОГИЧНА
67	Форма конструктивных элементов деталей (КЭД) - фасок, канавок, выточек и т.п. должна обеспечивать удобный подвод инструмента	Конструктивные элементы обеспечивают удобный подвод инструмента. ТЕХНОЛОГИЧНА
88	Конструкция детали должна быть удобной для позиционирования и координирования на станках с ЧПУ	Удобна для координирования на станке с ЧПУ. ТЕХНОЛОГИЧНА
9	Возможность обработки поверхностей проходными резцами.	Поверхность кольца может быть обработана проходными резцами

Вывод: по требованиям технологичности к геометрической форме и конфигурации деталь технологична, т.к. 100 % требований она удовлетворяет.

Таблица 1.2.

Анализ технологичности конструкции детали “кольцо” по точностным требованиям (СТ СЭВ 144-75, 145-75).

№	Наименование КЭД	Общее количество КЭД	Количество КЭД, обрабатываемых по следующим квалитетам точности
			Высокая точность обработки (квалитеты)	Средняя точность обработки (квалитеты)	Свободные размеры (квалитеты)
			6	7	8	9	%	10	11	12	%	13	14	%
1	Наружные цилиндрические поверхности	3	-	-	-	-	-	-	1	-	33	-	2	66
22	Внутренние цилиндрические поверхности ГОСТ 6636-69	2											2	100
33	Линейные размеры	5	2	-	-	-	20	-	1	-	20	2	-	60
44	Канавки ГОСТ 8820-69	1											1	100
55	Фаски	1	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1	100
Итого:	12	2	-	-	-	16	-	2	-	16	2	6	48

Вывод: по точностным требованиям конструкцию “кольцо” можно признать технологичной, т.к. 48% поверхностей имеют точность свободных размеров, т.е. не требуют для их достижения особых методов обработки.

Таблица 1.3.

Анализ технологичности конструкции детали “кольцо” по параметрам шероховатости поверхности (ГОСТ 2789-73)

№ n/n	Наименования КЭД	Общее количество КЭД	Количество КЭД, имеющих следующую шероховатость поверхности Ra (Rz), мкм
			100-50	40-20	10-2,5	2,5-1,25	1,25-0,63
11	Наружные цилиндрические поверхности	3			3(100)
22	Линейные размеры	5			3(60%)		2(40%)
33	Внутренние цилиндрические поверхности ГОСТ 6636-69	2					2(100)
44	Фаски	1			1(100)
55	Канавки ГОСТ 8820-69	1	-	-	1(100)
Итого:	12			8(66)		4(34)

Вывод: по требованиям к шероховатости поверхностей конструкцию детали “кольцо” можно признать технологичной, т.к. 66% поверхностей имеют шероховатость, которая может быть получена обычными технологическими методами.

1.3 Расчет такта выпуска, определение типа производства и выбор формы организации технологического процесса

Для оценки интервала времени, через который периодически производиться выпуск деталей, обеспечивающего выполнение производственной программы в установленный срок необходимо определить такт выпуска деталей.

Все дальнейшие технологические решения при проектировании принимаются, применяются к установленному типу производства. Тип производства определяется по численному значению коэффициента закрепления операций.

, (1.1)

где:

в- такт выпуска деталей

Тшт.к.ср.- среднее штучное время основных операций.

Тшт.к.ср =5,12 мин.

, (1.2)

где:

F-действительный годовой фонд времени F=4015 ч.

N=1200 шт.-годовая программа выпуска

Данное производство является мелкосерийным, так как 20 <К<40

Определим размер партии деталей, одновременно запускаемых в производство.

, (1.3)

где:

txp- норма запаса (дней) для хранения на складе готовых деталей в ожидании сборки (txp=25)

253- число рабочих дней в году.

Полученный результат округляем до ближайшего кратного месячного объема выпуска: n=85 дет.

1.4 Выбор вида заготовки и способа ее получения

Способ получения конкретных заготовок должен быть экономичным, производительным и определяется используемым материалом, конфигурацией детали, объемом выпуска. В связи с небольшой программой рационально получение заготовки из сортового проката по причинам:

1. сокращение времени получения заготовок по сравнению с другими способами (литье, штамповка)

2. отсутствие необходимости изготовления моделей для формирования и самих форм для отливки или изготовления штампа для получения заготовки штамповкой.

3. более высокая точность заготовки из проката, что ведет к уменьшению припусков на обработку и компенсирует более высокий расход материала.

Заготовка - прокат, труба 15825 ГОСТ 8731-74

Материал - Сталь10.

Технико-экономическое обоснование выбора заготовки производят по металлоемкости, трудоемкости изготовления, себестоимости, причем учитываются конкретные производственные условия. Значительную экономию обеспечивают сравнение вариантов получения заготовок по коэффициенту использования материала:

, (1,4)

где

MД и Мз - соответственно, массы готовой детали и заготовки.

Трубный прокат доставляется на заготовительный участок, где его режут на заготовки 15825 l=32. После заготовительного участка заготовка доставляется в механический участок

1.5 Выбор баз

В технологии машиностроения детали и сборочные единицы при механической обработке и сборке должны занимать строго определенное положение относительно станка, инструмента, других деталей. Определенность такого положения определяется базированием.

Базирование - это придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат (ГОСТ 21495-76). В общем случае база - это поверхность, линия или точка, принадлежащая заготовке (изделию) и используемая при базировании. Все многообразие поверхностей деталей машин (заготовок) классифицируется по четырем основным видам: исполнительные поверхности (определяют служебное назначение); поверхности и свободные поверхности. В соответствии с этим различают конструкторские, измерительные и технологические базы.

Конструкторская база принадлежит данной детали (или сборочной единицы) и служит для определения положения в изделии.

Технологическая база используется для определения положения заготовки или изделия в процессе механической обработки (сборки).

Измерительная база представляет собой поверхность, линию или точку, от которых производят отсчет исполняемых размеров.

Назначение технологических баз является принципиальным вопросом при проектировании технологических процессов механической обработки и сборки (ГОСТ 14.301 -83 и др.). Это определяет последующую точность и качество изготовления изделий.

При первом установе заготовки для механической обработки используют черновую технологическую базу, к которой предъявляют следующие основные требования: поверхность должна быть близка к правильной геометрической форме (плоскость, цилиндр и т. п.), иметь удовлетворительные показатели точности и шероховатости и др. При механической обработке деталей черновую технологическую базу используют только один раз, а оптимальный технологический процесс должен иметь не более трех смен баз.

От правильности решения вопроса о назначении технологических баз в значительной степени зависят: фактическая точность выполнения линейных размеров, заданных конструктором, правильность взаимного расположения поверхностей и т.п.

При назначении технологической базы, должны соблюдаться следующие принципы:

1. принцип совмещения технологической и измерительной базы, при этом погрешность базирования равна нулю;

2. принцип постоянства баз, т.е. на большинстве операций должны применяться одни и те же базы;

3. силы закрепления необходимо прикладывать перпендикулярно выполняемому размеру.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9