Разработка автоматической системы машин для изготовления крышки на уровне технического проекта

Содержание Введение

1. Анализ технологичности конструкции детали

2. Разработка технологического процесса для условий неавтоматизированного производства

3. Расчет оптимальной структуры технологического оборудования

3.1 Определение механизмов рабочих и холостых операций

3.2 Определение времени внецикловых потерь

4. Разработка технологического процесса для автоматизированного производства

5. Выбор конструктивной схемы автоматической линии

6. Разработка циклограммы работы автоматической линии

7. Определение реальной производительности автоматической линии

8. Разработка целевого механизма Вывод Перечень ссылок Приложение, А — Циклограмма работы автоматической линии

Реферат Цель: разработка автоматической системы машин для изготовления крышка на уровне технического проекта.

В данной работе представлены технологические процессы для обработки крышки на универсальных станках в условиях серийного производства и в условиях автоматической линии. При разработке технологического процесса для автоматической линии были использованы принципы дифференциации и концентрации операций. В работе были рассчитаны потери по оборудованию и режущему инструменту, при выходе его из строя, построена циклограмма работы линии, рассчитана производительность линии, представлены структурная схема автоматической линии и загрузочного устройства.

ЛИНИЯ, АВТОМАТ, МАНИПУЛЯТОР, ЦИКЛ, ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, ТРАНСПОРТЕР.

Введение

Автоматизация современных производств является одним из важнейших путей повышения производительности труда и экономической эффективности производства. Любые новые неавтоматизированные технологические процессы и оборудование на современном этапе развития промышленности должны рассматриваться как частное, вынужденное решение, когда в конкретных условиях производства еще не созрели технические и экономические предпосылки для его автоматизации. При современном уровне научно-технического прогресса основной формой производства становится комплексно-автоматизированное и высокомеханизированное производство.

Целью курсовой работы является разработка автоматической системы машин для изготовления конкретной детали на уровне технического проекта.

автоматизированный циклограмма загрузочный крышка

1. Анализ технологичности конструкции детали Данная деталь является телом вращения.

Материал данной детали — ст 3 ГОСТ 380–88,сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, химический состав которой: С0,14−0,22%, Si0,15−0,3%, Mn0,4−0,65%, остальное — железо. Механические свойства: _в=400МПа, _т=1080Мпа. Данный материал хорошо обрабатывается резанием. Данная деталь не нуждается в термообработке, достаточное количество свойств достигнуто при получении заготовки.

Представленный чертеж детали имеет все необходимые виды, разрезы, сечения, имеет всю информацию для ее изготовления. На чертеже данной детали указаны все размеры с допусками. На каждой поверхности указана шероховатость. Шероховатость всех поверхностей соответствует точности размеров, кроме Ш60Н11 и Ш100е9. Простановка размеров позволяет совмещать конструкторскую и технологическую базы и обеспечить автоматическое достижение точности на настроенных станках.

Конструкция данной детали позволяет ее обработку с применением стандартного и стандартизованного режущего и мерительного инструмента, а также универсальной оснастки. Конструкция детали позволяет вести обработку на универсальном металлорежущем оборудовании.

Не технологичными является: форма канавки, не соответствует ширина форме стандартного режущего инструмента, на поверхности отсутствуют фаски и скругления.

Наиболее точными поверхностями детали являются поверхности: Ш60Н11 и Ш100е9. Остальные поверхности можно получить однократной механической обработкой.

В целом, деталь — технологична и не представляет трудностей при ее изготовлении.

2. Разработка технологического процесса для условий неавтоматизированного производства Разработаем технологический процесс обработки крышки в условиях среднесерийного производства. Эскиз детали показан на рис. 1.

Рисунок 1 — Эскиз детали В качестве заготовки принимаем штамповку (рис. 2).

Рисунок 2 — Эскиз штамповки

010 Токарная с ЧПУ А. Установить и закрепить заготовку

1. Точить торец Ш100е9, цил. поверхность Ш100е9, торец Ш100/ Ш160, цил. пов-ть Ш160 последовательно по программе.

2. Расточить цил. повть Ш60Н11предворительно по программе.

3. Расточить цил. повть Ш60Н11окончательно по программе.

4. Расточить цил. пов-ть Ш90 последовательно по программе.

5. Точить канавку последовательно по программе.

Б. Установить и закрепить заготовку

6.Точить цил. пов-ть Ш100е9, цил. пов-ть Ш160 последовательно по программе.

7. Точить цил. пов-ть Ш100е9 окончательно по программе.

015 Токарно-винторезная

А. Установить и закрепить заготовку

1. Подрезать торец Ш160 ,

2.Точить цил. поверхность Ш160, начерно.

020 Вертикально — фрезерная с ЧПУ

А. Установить и закрепить заготовку

1.Фрезеровать два паза последовательно по программе.

025 Вертикально-сверлильная с ЧПУ

А. Установить и закрепить заготовку

1. Сверлить 6 отверстия Ш9 последовательно по программе.

2.Развернуть 6 отверстий Ш14 последовательно по программе.

030 Круглошлифовальная

А. Установить и закрепить заготовку

1.Шлифовать цил. повть Ш100е9 окончательно.

Автоматизируются все операции обработки, кроме финишной операции.

Для операций выбранных для автоматизации, назначаем режимы резания и определяем основное (машинное) время выполнения переходов. При этом используются общемашиностроительные нормативы для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Результаты выбора режимов резания и расчета основного времени сводится в табл. 1.

Таблица 1 — Режимы резания и нормы времени

Разработка технологического процесса изготовления деталей — задача многовариантная. Критерием оценки варианта принимаем технологическую производительность, которая определяется по формуле:

мин^-1,

где i — iый переход технологического процесса таблицы 1;

n — количество переходов.

мин^-1

Технологическая производительность является первой оценкой автоматизированной системы машин до разработки ее конструкции и основанием для расчета оптимальной дифференциации и концентрации операций в многопозиционной машине или автоматической линии.

При реализации технологического процесса на однопозиционных машинах автоматически выполняются только рабочие составные операции. Холостые операции (или часть их) выполняет оператор (станочник) вручную с использованием средств механизации. Задача разработчика автоматической системы машин заключается в автоматизации холостых операций, которые выявляются, используя разработанный технологический процесс для неавтоматизированного производства. К таким операциям относятся действия, связанные с ориентацией заготовок в пространстве, подачей их в зону обработки, установкой в приспособление, фиксацией, установкой и закреплением инструментов в исходное положение и т. д.

Используя разработанный технологический процесс изготовления детали в условиях неавтоматизированного производства, перечислим наименования холостых операций, которые необходимо автоматизировать при разработке автоматической линии. Сведем их в таблицу 2.

Таблица 2 — Перечень холостых операций, которые необходимо автоматизировать в многопозиционной машине или автоматической линии.

3. Расчет оптимальной структуры системы технологического оборудования

3.1 Определение механизмов рабочих и холостых операций Разработка структуры системы технологического оборудования производится на основе списка рабочих и холостых операций.

При разработке автоматических линий и многопозиционных машин могут быть использованы унифицированные, нормализованные, оригинальные и специальные механизмы для выполнения рабочих и холостых ходов. Для повышения надежности системы технологического оборудования необходимо стремиться к минимально возможному числу механизмов.

3.2 Определение времени внецикловых потерь Внецикловые потери являются случайными величинами и оказывают существенное влияние на основную характеристику системы технологического оборудования — производительность.

При определении основных параметров многопозиционной машины или автоматической линии необходимо знать величину внецикловых потерь по оборудованию и инструменту (t_п)

где, Уt_ei — суммарные потери по оборудованию, мин УС_pj — суммарные потери по инструменту, мин Расчет потерь по оборудованию производим по формуле:

где, Уt_no — средняя длительность простоев, приходящихся на 100 минут работы механизма, мин

t_pj — время работы механизма рабочего и холостого ходов, мин

n_j — число одинаковых механизмов, работающих одинаковое время.

Результаты потерь по оборудованию сводим в таблицу 3.

Таблица 3 — Расчет потерь по оборудованию

Зная технологическую производительность и внецикловые потери по оборудованию, определяем оптимальное число позиций структуры системы технологического оборудования (оптимальную степень дифференциации технологического процесса) q по формуле:

Принимаем q = 6 позиций.

4. Разработка технологического процесса для автоматизированного производства Приняв за основу ранее разработанный технологический процесс и используя принцип дифференциации и концентрации операций, составляем технологический процесс для автоматизированного производства, в котором число совмещенный операций должно стремиться к оптимальному числу позиций q. Новый технологический процесс сведем в таблицу 4.

Таблица 4 — Структура технологического процесса в автоматизированном производстве при совмещении операций

Уточняем технологическую производительность k_o.

Совмещенные переходы по позициям автоматической линии приведены в приложении Б.

Выбранное количество позиций в автоматической линии совпадает с расчетным количеством позиций в линии, это обеспечивает максимальную производительность.

5. Выбор конструктивной схемы автоматической линии На основании совмещенных технологических переходов, осуществляется компоновка станков, входящих в автоматическую линию. Станки в автоматической линии должны соответствовать массовому типу производства (специальные и специализированные).

Так как основное время обработки на станке эквивалентно его производительности, то необходимо сравнивать основные максимальные времена работы i — го и (i+1) станков. Так как изменение основных времен соседних станков составляет более 10%, то связь между станками гибкая, т. е. необходимо между станками устанавливать накопитель. Накопители разделяют автоматическую линию на участки.

Составляем таблицу в которой указываем с помощью какого механизма осуществляется реализация холостого хода.

Таблица 5 — Перечень холостых операций, которые автоматизированы в автоматической линии

Компоновка автоматической линии представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 — Компоновка автоматической линии: 1 — 7 — станки; 8 — загрузочное устройство; 9 — скат; 10 — манипулятор; 11 — пульт управления; 12 — инструментальный шкаф; 13 — поворотный стол; 14 — тара для готовых деталей

6. Разработка циклограммы работы автоматической линии Циклограмма работы автоматической линии как графическое изображение последовательности работы механизмов строится на основании расчета цикла работы машин:

Т_ц=t_{oi max}+,

где, Т_ц — время цикла;

t_{oi max} — основное время наиболее длительной операции;

— суммарная длительность не совмещенных холостых операций.

Холостые ходы являются цикловыми потерями времени, так как они происходят в процессе работы, и определяются на данном этапе проектирования по следующей зависимости:

t_xx=0,3· t_{o max} = 0,3· 0,66 = 0,2 мин где, t_omax = 0,66 мин — время выполнения наиболее длительной из несовме — щенных рабочих операций.

Используя карты наладок, перечень и функции основных механизмов, строим циклограмму автоматической линии, в которой отражается последовательность срабатывания механизмов.

Циклограмма работы автоматической линии приведена в приложении А.

7. Определение производительности реальной автоматической линии Одним из важных критериев оптимальности конструкции автоматической линии является критерий максимума производительности. Обобщенная зависимость, определяющая производительность автоматической системы, определяется по формуле:

; (шт/смену) где, k_загр — коэффициент загрузки линии (k_загр =0,850,90);

р — число параллельных потоков обработки (р=1,2,3…);

q — число позиций линии;

t_omax — время выполнения наиболее длительной из несовмещенных рабочих операций;

t_xx — время холостых ходов,

— уточненные суммарные потери по оборудованию для реальной автоматической линии;

— уточненные суммарные потери по инструменту для реальной автоматической линии;

n_у = 5 — количество участков в линии;

W = 1,2 — коэффициент возрастания простоев лимитирующего участка вследствие неполной компенсации потерь накопителями.

Определение суммарных потерь по оборудованию для структуры системы технологического оборудования выполняется на основе корректировки списка необходимых механизмов и систем для реализации технологического процесса.

Уточненные суммарные потери времени по оборудованию и инструменту сведем в таблицы 6 и 7.

Таблица 6 — Уточненные потери времени по оборудованию

При применении многоинструментальных наладок время, необходимое на замену инструмента при его износе t_з, должно быть увеличено на 20% на каждый дополнительный инструмент в наладке.

Таблица 7 — Уточненные потери времени по инструменту

Производительность реальной автоматической линии:

(шт/смену)

8. Разработка целевого механизма В качестве целевого механизма рассмотрим загрузочное устройство. Данное устройство магазинного типа, характеризуется тем, что процесс подачи штучных заготовок, при котором ориентация и закладка их в магазин (лоток — накопитель) производится вручную, а подача из лотка — накопителя в шпиндель — автоматически. На рис. 5 показано загрузочное устройство, применяемое в этой линии.

Заготовка 2 закладывается в лоток — накопитель 1, скатывается по нему до упора в отсекатель 3, который приводится в движение при помощи пневмоцилиндра 5. Отсекатель отделяет заготовку, которая под действием силы тяжести падает на питатель 6. Заталкиватель 4 подает заготовку непосредственно в шпиндель станка.

Рисунок 5 — Загрузочное устройство: 1 — лоток — накопитель; 2 — заготовка; 3 — отсекатель; 4 — заталкиватель; 5 — привод отсекателя (пневмоцилиндр); 6 — питатель.

Вывод В результате выполнения курсовой работы была спроектирована автоматическая линия механической обработки деталей крышка, разработана схема компоновки автоматической линии, схема целевого механизма (загрузочное устройство магазинного типа).

По степени гибкости разработанная автоматическая линия является переналаживаемой, поскольку может использоваться для обработки заготовок схожей конфигурации и массы. По типу связи является несинхронной (с гибкой связью), по принципу применяемых приспособлений является бесспутниковой линией.

Производительность реальной автоматической линии составляет 435 шт/смену.

Перечень ссылок

1. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Автоматизация производственных процессов в машиностроении» (для студентов специальности 7.90 202) / Сост. В. В. Польченко, А. Л. Ищенко, А. В. Матвиенко. — Донецк, ДонНТУ, 2004. 18 с.

2. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. — М.: Машиностроение, 1978.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985.

4. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; Под общ. Ред. А. А. Панова. — М.: машиностроение. 1988. — 736с.

5. Кузнецов М. М., Волчкевич Л. И. Автоматизация производственных процессов. — М.: Высш. шк. 1978. — 431 с.

6. Лотки для автоматической загрузки станков./Под ред. В. П. Боброва. — М.: МАШГИЗ, 1951.

7. Шаумян Г. А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973. — 640 с.