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:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
|
|