Разработка технологического процесса изготовления детали

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«Автоматизация технологического процесса»

НА ТЕМУ:

«Автоматизация технологического процесса обработки детали»

Содержание

Содержание

1 Разработка технологического процесса изготовления детали

1.1 Анализ конструкции детали

1.2 Выбор метода получения заготовки

1.3 Разработка технологического процесса

1.4 Расчёт режимов резания и норм времени

2 Разработка автоматической линии

2.1 Выбор структурной схемы автоматической линии

2.2 Выбор и компоновка технологического оборудования

2.3 Выбор и компоновка транспортных средств

2.4 Выбор методов и средств контроля

2.5 Составление циклограммы работы автоматической линии

3 Построение системы управления электроприводом металлообрабатывающего станка

Список литературы

Разработка технологического процесса изготовления детали

Анализ конструкции детали

Анализ конструкции детали произведём с точки зрения её технологичности при обработке на станках, обеспечении требуемой программы выпуска, экономии материала, энергии, затрат производимых при изготовлении детали.

Данная деталь имеет простую конструкцию. Имеются поверхности для базирования и закрепления на станках на всех операциях.

Обрабатываемая деталь – ступенчатый вал, изготавливаемый из стали 40, имеет повышенные требования к качеству поверхностей Æ29 и конусной поверхности, шероховатость которых Ra 1,25 мкм. Шероховатость Ra 3,2 мкм имеют поверхности Æ49, Æ55. Поверхности Æ37 и Æ21 свободны.

Канавки могут быть получены канавочным резцом после обработки шеек вала. Фаски точатся в последнюю очередь. На поверхности с неуказанной шероховатостью в соответствии с чертежом необходимо обеспечить Ra 6,3 мкм.

При данной форме и конфигурации детали имеется возможность обработки большинства поверхностей проходным резцом. Диаметральные размеры шеек вала убывают к концам вала, что несколько затрудняет их обработку. Шпоночные канавки отсутствуют, что сокращает число операций. В конструкции детали отсутствуют резкие перепады диаметров.

Деталь имеет достаточную жесткость для применения высокопроизводительных методов обработки.

Отношение длины вала к минимальному диаметру не должно превышать 15:

Таким образом, можно сделать вывод, что деталь технологична за исключением уменьшающихся к концам вала диаметров шеек и резьбы.

Разработка технологического процесса

Операции будут строиться из малого числа простых технологических переходов, то есть технологический процесс разрабатываем по принципу дифференциации операций. Это связано в первую очередь с возможностью отделения сложной и точной чистовой обработки, требующей высокоточных станков, от предварительной черновой обработки, которая может производиться высокопроизводительными способами. Дифференциация в условиях средне - серийного производства является экономически целесообразным построением технологического процесса.

Минимально возможным числом операций может быть четыре, это связано с особенностями и методами обработки отдельных поверхностей вала, а также осуществлением чистовой и черновой обработки на отдельных станках.

Операция фрезерно-центровальная: на фрезерно-центровальном автомате за один установ можно произвести фрезерованием торцов вала и их зацентровку.

Операция токарная: на токарном автомате производится черновое наружное точение шеек вала проходным резцом.

Операция токарная: на токарном автомате чистовая обработка шеек вала с выдерживанием диаметральных и линейных размеров согласно требованиям чертежа.

Операция токарная: прорезка канавок канавочным резцом и снятие фаски фасочным резцом на токарном автомате.

Таблица 1.1 – Маршрут технологического процесса

Операции	Операционный эскиз	Припуск мм	Длина раб. хода, мм	Режимы				t_P, мин
Операции	Операционный эскиз	Припуск мм	Длина раб. хода, мм	n, мин^-1	S,	t, мм	i	t_P, мин
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Фрезеро-вание торцов		2,5	32	650	0,2	2,5	1	0,3
Центро-вание торцов		2,5	10	500	0,1	2	1	0,2
Черновое точение шеек №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
Чистовое точение шеек №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
Прорезка канавок		1 3,5	17	800	0,12	1 3,5	1	0,177
Точение фасок		2 2 3 2 3	5	800	0,1	2 2 3 2 3	1	0,06
Нарезание резьбы		2	27	90	1	2	2	0,6

На основе определённого времени на обработку составим типовой технологический маршрут.

Таблица 1.2 – Типовой технологический маршрут

Операции	Т_О , мин
Фрезерование торцов Зацентровка торцов	0,25 0,2
Фрезерование торцов Зацентровка торцов	I позиция – 0,45
Черновая токарная обработка шеек вала №1 №2 №3 №4 №5 №6	0,061 0,129 0,040 0,083 0,070 0,083
	II позиция – 0,466
Чистовая токарная обработка шеек вала №1 №2 №3 №4 №5 №6	0,133 0,280 0,087 0,180 0,153 0,180
	III позиция – 1,013
Прорезка канавок Точение фаски	0,177 0,06
Прорезка канавок Точение фаски	IV позиция – 0,237
Нарезание резьбы	0,6
Нарезание резьбы	V позиция – 0,6

Минимальная компоновка автоматической линии будет состоять из пяти позиций: одного фрезерно-центровального автомата и четырёх токарных автоматов. Лимитирующей позицией является чистовая обработка шеек вала – 1,013 мин.

Дифференцируя общий объём обработки вала на число позиций (станков), можно сократить длительность рабочих ходов цикла. Переходы, основное время которых превышает 0,25 мин, необходимо расчленить на более мелкие. Максимальное число позиций 10 ограничивается невозможностью дробления фрезерования торцов на 2 станка.

Приведём технологическую схему обработки при восьми позиционном варианте (q=5):

I поз. – 0,45 мин: фрезерование торцов, центрование торцов;

II поз. – 0,466 мин: черновое точение шеек №1, №2, №3, №4, №5, №6

III поз. – 1,013 мин: чистовое точение шеек №1, №2, №3, №4, №5, №6;

IV поз. – 0,237 мин: прорезка канавок и точение фасок.;

V поз. – 0,6 мин: нарезание резьбы;

Таким образом, для обработки вала даже при простейшем построении однопоточной обработки и жёсткой межагрегатной связью автоматическую линию можно построить по 8 вариантам q=5…13.

Для выбора варианта структуры автоматической линии необходимо рассчитать производительность автоматической линии по формуле:

, шт/смену

где Р=1 – количество параллельных линий,

Т_О_max – время наиболее длительной операции,

t_X=0,25 мин – время холостых ходов,

∑С_i=0,12 мин/шт – ожидаемые внецикловые потери,

t_e=0,02 мин/шт –ожидаемые простои и внецикловые потери из-за

отказов устройств и механизмов,

n_y=1,2,3,4 – число участков,

w – коэффициент возрастания внецикловых потерь при различных вариантах количества участков.

Определим Q_АЛ для варианта q=5, n_y=1, Т_О_max=1,013 мин

шт/см.

Значения производительностей для других структурных вариантов сведём в таблицу 1.3 и рисунок 1.1.

Таблица 1.3 – Производительности автоматической линии

q	Tomax, мин	Qал, шт/смену
q	Tomax, мин	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

Из задания требуемая производительность автоматической линии Q_АЛ(_min₎=395 шт/см, с увеличением до Q_max=513,5 шт/см. В данный диапазон попадает 2 структурных варианта:

Рисунок 1.1 Производительность автоматических линий обработки ступенчатого вала при различных структурных вариантах обработки

Рисунок 1.2 Конкурирующие структурные варианты построения автоматической линии обработки ступенчатого вала

Таблица 4 – Приведённые затраты

q	ny	Q	С_ТС	K	С	С_П	φ1	С_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

Наиболее оптимальный вариантом является Q_АЛ1=469,208 шт/см, q=7, ny=1, Т_Omax=0,513 мин.

Автоматическая линия представляет собой группу станков, расположенных по ходу технологического процесса, связанных между собой транспортной системой и имеющих единую систему управления.

По виду передачи изделий от станка к станку принимаем автоматическую линию с боковым (фронтальным) транспортированием.

По расположению оборудования автоматическая линия незамкнутая с жёсткой связью. Все станки работают в одном такте. Транспортная система проходит через все рабочие позиции, во время обработки детали снимаются с транспортёра, фиксируются и зажимаются на базовых поверхностях.

Рисунок 1 – Циклограмма автоматической линии

Рисунок 3.1 – Типовой цикл фрезерования прямого паза концевой фрезой

Согласно заданию можно составить словесное описание процесса обработки:

- по разрешающему сигналу включаются двигатели М2 и М3 и осуществляется вспомогательный ход вдоль осей X и Z в обратном направлении;

- срабатывает датчик перемещения SP1 и движение вдоль осей X и Z прекращается, включается вспомогательное прямое перемещение по оси Z;

- при срабатывании датчика SP2 движение вдоль оси Z прекращается, включается вращение шпинделя (двигатель М1) и рабочий ход по оси X в прямом направлении;

- при срабатывании датчика SP3 отключается рабочий ход по оси X, а включается вспомогательный ход вдоль осей X и Z в обратном направлении;

- при срабатывании датчика SP4 отключается перемещение по осям X и Z в обратном направлении и выключается вращение шпинделя.

Чтобы реализовать данный цикл обработки необходимо управление тремя двигателями в замкнутой последовательности. В схеме необходимо предусмотреть реверс двигателей М2 и М3, а также регулирование скорости двигателя М2. Снижение скорости вращения двигателя будем осуществлять путём включения в цепь якоря дополнительного сопротивления.

Составим циклограмму работы автомата (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Циклограмма работы автомата

Составим логические функции:

В схеме управления необходимо предусмотреть элементы памяти, так как конечные выключатели формируют кратковременный импульс.

Определим параметры источника питания, который включает стабилизатор напряжения, трансформатор, выпрямитель и С-фильтр:

Ток нагрузки

мА

где I_R1 =I_ВЫХ=1 мА – ток на выходе логического устройства;

I_K=I_CP=60 мА – ток срабатывания реле К;

Прямой ток диодов для мостовой схемы:

мА

Максимальное обратное напряжение диода:

где U_Н = U_П =10 В – напряжение на нагрузке.

По каталогу выбираем диоды RVD1SR35

Рисунок 3.1 – Схема источника питания

Действующее напряжение вторичной обмотки:

Коэффициент трансформации:

Параметры С-фильтра выбираем исходя из допустимого коэффициента пульсации для С-фильтра К_П= 0,1%

где m =1 – число фаз;

f_C= 50 Гц – частота тока;

Ом

мкФ

Рабочее напряжение конденсатора:

Принимаем конденсатор 75мкФх15В.

Определим параметры каскада транзисторного усилителя. Исходные данные: напряжение питания 9 В, ток коллектора равный току срабатывания реле 60мА, сопротивление цепи коллектора равное сопротивлению катушки реле 115 Ом, напряжение U_БЭ=1 В (для кремниевых транзисторов U_БЭ=0,6…1,1 В), статический коэффициент передачи тока β_СТ=80 (50…250). Глубина отрицательной обратной связи задаётся коэффициентом обратной связи 1<F_I<2, принимаем F_I=1,5.

Сопротивление цепи эмиттера:

Ом

Напряжение между коллектором и эмиттером:

По каталогу выбираем транзистор 2SC2001K

Делитель напряжения включает два сопротивления, причём R₁=R+R_У. Задаём ток делителя:

принимаем I_д = 0,004 А = 4 мА

Ом

где R_у= 115 Ом – сопротивление логического устройства.

Резисторы R и R2 выбираем подстроечные.

В качестве исполнительного устройства принимаем двигатели постоянного тока 4ПФ132S.

Список литературы

1 Автоматические линии в машиностроении. Справочник в 3-х томах./Под ред. Волочевича Л.И. М.: Машиностроение 1984.

2 Справочник технолога-машиностроителя в 2-х томах./Под ред. А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова. М.: Машиностроение 1985.

3 Комышный Н.И. Автоматизация загрузки станков. М.: Машиностроение 1977.

4 Корсаков В.С. Автоматизация производственных процессов. М.: Высшая школа 1978.