Разработка планировки участка

 

Содержание.

 

Задание. ……………………………………….………………………………...2

  1. Разработка планировки участка………………….…………..….……………4

1.1. Расчёт режимов резания. …………………………………….....4

1.2. Технологическое нормирование операций …….………………..14

1.3. Выбор количества станков. …………………..……………………..20

1.4. Выбор основного оборудования. ………..………………………....21

1.5. Выбор  вспомогательного оборудования. ….…....……………….25

1.6. Разработка участка. …………………...….……..………….………..27

  1. Разработка циклограммы. …………………..…..……………………….28

2.1. Описание датчиков. ………………………….……………….……..28

    1. Описание циклограммы. …………..……...………………………30
  1. Разработка наладки. …………………..……….………………………...31
  2. Разработка захватного устройства. ..………….……………………….34

4.1. Выбор механизма захватного устройства. …...…………………34

4.2. Принцип работы захватного устройства. ………………………..35

4.3. Расчёт захватного устройства. ……………………………………36

Список используемой литературы. ……………….………………………..38

 

 

 

Введение

 

Автоматизация производственных процессов  на основе внедрения роботизированных технологических комплексов и  гибких производственных модулей, вспомогательного оборудования, транспортно-накопительных и контрольно-измерительных устройств, объединенных в гибкие производственные системы, управляемые от ЭВМ, является одной из стратегий ускорения научно-технического прогресса в машиностроении.

Применение гибких производственных систем и роботизированных технологических  комплексов обеспечивает:

- увеличение уровня технической  вооруженности производства за  счет автоматизации практически  всех основных и вспомогательных  и вспомогательных операций;

- повышение производительности труда;

- решение проблемы сокращения  дефицита рабочих, выполняющих  как основные, так и вспомогательные  операции;

- изменение условий и характера  труда за счет увеличения доли  умственного и сведения к минимуму физического труда.

Курсовое проектирование является составной частью курса автоматизации производственных процессов. Целью проектирования является закрепление, углубление и обобщение знаний, но, главным образом, приобретение практических навыков решения различных задач по автоматизации производственных процессов. При этом студент должен научиться пользоваться справочной и нормативной литературой, государственными и отраслевыми стандартами, нормалями, каталогами и другими материалами информационного характера, необходимыми для выполнения проекта.

Эта самостоятельная работа студентов  является наиболее важным этапом  подготовки к дипломному проектированию и в  значительной степени определяет формирование технологической направленности будущих инженеров.

В курсовом проекте необходимо разработать гибкий автоматический участок для выпуска детали «крышка подшипника», технологический процесс, для которой был разработан в ходе выполнения курсового проекта по дисциплине «Технологические процессы».

 

 

Технологический маршрут обработки детали

 

 Разбивка на операции осуществляется  так, чтобы количество оборудования было наименьшим и станки загружены равномерно, достигалась необходимая производительность участка.   Технологический маршрут обработки детали представлен в таблице 1.

Таблица 1

№

Название

№

установа

позиции

Содержание перехода

005

Токарная

У1 П1

Черновая подрезка торцов Æ 88 - Æ 46, черновая обточка контура до Æ 86

У2 П1

Чистовая подрезка торцов Æ 84 - Æ 46 ,чистовая обточка контура до Æ 84, черновая/чистовая  обточка контура до Æ 72, снятие фаски  2 х 450, чистовая обточка контура до Æ 67      

У2 П2

Чистовая расточка отверстия  до Æ 50

У3 П1

Чистовая подрезка торцов Æ 84 - Æ 46, чистовая обточка контура до Æ 84

У3 П2

Чистовая расточка отверстия до Æ 54

У4 П1

 Нарезание резьбы  М 72 - 2 за 6-ть проходов

У4 П2

Фрезерование двух лысок

010

Шлифовальная

У1 П1

Шлифование резьбы Æ 72


 

 

Модель структура

 

Полное содержание технологического процесса обработки детали представляется наглядно в виде модели его структуры и моделей содержания всех его структурных элементов.

 

Модель содержания

 

Ниже представлена модель содержания рассматриваемого технологического процесса (по операции 1.1. – установу 1.1.1. – позиции 1.1.1.1. – переходу 1.1.1.1.1.).

 

Технологический процесс

Приход

заготовки

  

Переход

деталей

  

Переход

деталей

  

Уход

заготовки

             
 

Операция 1.1.

  

Операция 1.2.

  

Контроль

  

 

Операция 1.1.

Закрепление

заготовки

  

Сменить

положение

заготовки

  

Сменить

положение

заготовки

  

Сменить

положение

заготовки

  

Снятие

заготовки

                 
 

Установ 1.1.1.

  

Установ 1.1.2.

  

Установ 1.1.3.

  

Установ 1.1.4.

  

 

 

Установ 1.1.1.

Выход в точку 0

  

Отвод проходного резца

     
 

Позиция 1.1.1.1.

  

 

Позиция 1.1.1.1.

Выход

проходного резца в точку 1

  

Смена

поверхности

  

Отвод

проходного резца в точку 0

         
 

Переход 1.1.1.1.1.

  

Переход 1.1.1.1.2.

  

 

Переход 1.1.1.1.1.

Обработка поверхности проходным резцом до точки 2

  

Отвод

проходного резца

 в точку 3

     
 

Ход 1.1.1.1.1.1.

  

 

Расчет режимов резания

 

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размер инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

 

Порядок определения режимов резания:

 

Глубина резания t:

- при черновой обработке назначают по возможности максимальную t, равную большей части припуска на обработку;

- при чистовой обработке – в зависимости от требования точности размеров и шероховатости обработанной поверхности. При параметре шероховатости обработанной поверхности мкм включительно t = 0,5-2,0 мм.

 

Подача s:

- при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов;

- при чистовой обработке – в зависимости от требования точности и шероховатости обработанной поверхности.

Подача на оборот: [мм/об], где: (1)

- табличное значение подачи;

KSsв, KSH, KSЖ - поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от предела прочности или твёрдости обрабатываемого материала, от глубины обработки от жёсткости инструмента Ж.

 

Скорость резания V:

рассчитывают по формуле, установленной для каждого вида обработки, которая имеет общий вид:

 [м/мин], где (2)

 – табличное значение скорости резания;

, , , , , , , , — поправочные коэффициенты на скорость резания в зависимости от предела прочности или твёрдости обрабатываемого материала, от состояния обрабатываемой поверхности П, от периода стойкости инструмента Т, от главного угла в плане j, от марки твёрдого сплава ТС, от формы заточки инструмента, от глубины обработки Н, от ширины обработки В, от жёсткости инструмента.

 

Число оборотов шпинделя n:

определяется по формуле: [об/мин], где (3)

 – наибольший диаметр обрабатываемой детали;

 — скорость резания [м/мин].

 

Минутная подача :

рассчитывается по формуле: [мм/мин] (4)

для фрезерных работ: [мм/мин], где (5)

- подача на зуб;

z – число зубьев фрезы.

 

 

Сводная таблица режимов резания

№ Операции. Установа. Позиции. Хода

Вид обработки

Диаметр обработки D, мм

Глубина резания t, мм

Скорость  резания V, м/мин

Подача So, мм/об

Число оборотов n, об/мин

005.У1.П1.1-2

черновая  подрезка торца

88

2,0

158,96

0,6

575

005.У1.П1.3-4

черновое  обтачивание

88

1,0

158,96

0,6

575

005.У2.П1.1-2

чистовая  подрезка торца

88

2,0

158,96

0,6

575

005.У2.П1.3-4

чистовое  обтачивание

88

2,0

158,96

0,6

575

005.У2.П1.7-8

черновое обтачивание

74

5,0

133,67

0,6

575

005.У2.П1.10-11-12

чистовое  обтачивание

72

1,0

130,06

0,6

575

005.У2.П1.12-13-14

чистовое  обтачивание

67

1,0

121,03

0,6

575

005.У2.П2.1-2

чистовое  растачивание

50

2,0

128,02

0,6

814,8

005.У3.П1.1-2

чистовая  подрезка торца

84

1,0

151,73

0,6

575

005.У3.П1.3-4

чистовое обтачивание

84

1,0

151,73

0,6

575

005.У3.П2.1-2

чистовое  растачивание

54

2,0

128

0,6

754,5

005.У4.П1.1-2,5-6,          9-10,13-14,17-18,21-22

нарезание резьбы

72

0,33

153

2,0

676,4

005.У4.П2.1-3,5-7

фрезерование

40

3,0

254,6

0,25

12

010.У5.П1.1-2

шлифование

72

0,02

12,44

2,0

55




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологическое нормирование операций

Норма времени—это регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации. В машиностроении норма времени обычно устанавливается на технологическую операцию.

Штучное время обработки детали

, мин       (6)

где Тао - время автоматической обработки, мин.

Время автоматической обработки, состоит из времени на совершение инструментом холостых и рабочих ходов.     (7)

Время холостых ходов  мин          (8)

где Li – длина  i – го холостого хода, мм;

v – скорость быстрого перемещения станка, мм/мин;

n – количество холостых ходов.

Время рабочих ходов         (9)

где tiр - время i – го рабочего  хода, мин

                  (10)

L – длина обрабатываемой поверхности, мм;

l – длина врезания, перебега и ускоренного подвода инструмента, мм;

i – число рабочих ходов;

n – частота вращения заготовки или инструмента, об/мин;

s – подача на один оборот, мм/об.

Величина l для станков с ЧПУ в большинстве случаев принимается 1-2 мм, в следствии высокой жёсткости системы СПИД.

 

 

Время обслуживания рабочего места:

Время обслуживания рабочего места  назначается в процентах от оперативного времени.

 

Время на личные потребности:

Время на личные потребности назначается  в процентах от оперативного времени.

Время обслуживания рабочего места плюс время на личные потребности принято в размере 10% от оперативного времени.

 

Подготовительно-заключительное время  на партию:

Подготовительно-заключительное время  на партию выбирается из справочных данных.

Сводная таблица холостых и рабочих ходов.

№ Операции. Установа. Позиции. Хода

Хол./ раб. ход

Длина хода инструмента L, мм

№ Операции. Установа. Позиции. Хода

Хол. / раб. ход

Длина хода инструмента L, мм

005.У1.П1.0-1

хх

5,38

005.У2.П1.14-15

хх

10,5

005.У1.П1.1-2

рх

25

005.У2.П1.15-0

хх

30,26

005.У1.П1.2-3

хх

5

005.У2.П2.0-1

хх

5,38

005.У1.П1.3-4

рх

63

005.У2.П2.1-2

рх

158

005.У1.П1.4-0

хх

66,27

005.У2.П2.2-3

хх

              2

005.У2.П1.0-1

хх

5,38

005.У2.П2.3-4

рх

158

005.У2.П1.1-2

рх

25

005.У2.П2.4-0

хх

6.4

005.У2.П1.2-3

хх

5

005.У3.П1.0-1

хх

5,38

005.У2.П1.3-4

рх

95

005.У3.П1.1-2

рх

22

005.У2.П1.4-5

хх

2

005.У3.П1.2-3

хх

19,10

005.У2.П1.5-6

хх

95

005.У3.П1.3-4

рх

62

005.У2.П1.6-7

хх

7

005.У3.П1.4-0

хх

65,03

005.У2.П1.7-8

рх

27

005.У3.П2.0-1

хх

5,38

005.У2.П1.8-9

хх

27,07

005.У3.П2.1-2

рх

32

005.У2.П1.9-10

хх

5,5

005.У3.П2.2-3

хх

4

005.У2.П1.10-11-12

рх

20

005.У3.П2.3-4

хх

32

005.У2.П1.12-13-14

рх

7

005.У3.П2.4-0

хх

6,4


 

 

 

 

 

 

 

 

продолжение таблицы 2.2

№ Операции. Установа. Позиции. Хода

Хол. / раб. ход

Длина хода инструмента L, мм

№ Операции. Установа. Позиции. Хода

Хол. / раб. ход

Длина хода инструмента L, мм

005.У4.П1.0-1

хх

5,38

005.У4.П1.17-18

рх

24

005.У4.П1.1-2

рх

24

005.У4.П1.18-19

хх

2

005.У4.П1.2-3

хх

2

005.У4.П1.19-20

хх

24

005.У4.П1.3-4

хх

24

005.У4.П1.20-21

хх

2,33

005.У4.П1.4-5

хх

2,33

005.У4.П1.21-22

рх

24

005.У4.П1.5-6

рх

24

005.У4.П1.22-23

хх

2

005.У4.П1.6-7

хх

2

005.У4.П1.23-0

хх

26,8

005.У4.П1.7-8

хх

24

005.У4.П2.0-1

хх

2

005.У4.П1.8-9

хх

2,33

005.У4.П2.1-3

рх

25

005.У4.П1.9-10

рх

24

005.У4.П2.3-4

хх

5

005.У4.П1.10-11

хх

2

005.У4.П2.4-5

хх

20

005.У4.П1.11-12

хх

24

005.У4.П2.5-7

рх

25

005.У4.П1.12-13

хх

2,33

005.У4.П2.7-8

хх

5

005.У4.П1.13-14

рх

24

005.У4.П2.8-0

хх

2,282

005.У4.П1.14-15

хх

2

010.У1П1.0-1

хх

5,38

005.У4.П1.15-16

хх

24

010.У1.П1.1-2

рх

24

005.У4.П1.16-17

хх

2,33

010.У1.П1.2-0

хх

26,8


 

Расчет количества основного оборудования

 

Такт выпуска определяется по формуле:

 [мин/шт], где  (13)

 – эффективный фонд времени  работы оборудования в планируемый период;

 – объем выпуска изделия в планируемом периоде.

Количество единиц основного оборудования определяется по формуле:

 [шт], где (14),

 - штучное время;

- такт выпуска.

 

Таблица 14.

Количество деталей, шт

50

Количество смен

1

Количество часов в  смене

8

Количество дней

1

Фонд времени, час

24

Такт выпуска, мин/шт

  

 

Расчетное количество станков по каждой операции приведено в таблице 15.

 

Коэффициент загрузки станка определяется по формуле:

, где  (15)

- расчетное количество станков;

- принятое количество станков.

Принятое количество станков принимают  равным округленному в большую сторону расчетному значению количества станков.

 

Таблица 15.

Расчетное, принятое количество станков  и коэффициент загрузки по операциям.

Число станков 

Расчетное

Принятое

Коэффициент загрузки

Токарных

0,85

1

0,85

Шлифовальных

0,08

1

0,08


 

Согласно расчётам на каждую операцию приходится по одному станку.

Количество станков в гибком автоматизированном участке — два:

- токарный;

- внутришлифовальный.

 

 

Выбор основного оборудования

 

Выбор автоматизированного металлорежущего  оборудования определяется конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемых изделий,  режимами резания. Выбираемое оборудование должно быть с ЧПУ приспособленное работать в условиях автоматизированного производства.

Станки с программным управлением (ПУ) позволяют автоматизировать процессы механической обработки в условиях мелкосерийного и единичного производства. Эффективность применения станков с ПУ достигается за счет снижения затрат на технологическую оснастку, снижения потерь от брака, сокращения производственных площадей, концентрации операций.

Выбор станков осуществлен по следующим признакам:

- наибольший диаметр обрабатываемой  заготовки;

- рабочая зона станка;

- мощность электропривода главного  движения.

Для обработки детали «крышка подшипника» можно использовать многоцелевой токарно-фрезерно-сверлильно-растачной станок с универсальной системой ЧПУ. Многоцелевые станки обладают широкими технологическими возможностями и вследствие интеграции обработки позволяют в несколько раз уменьшить число необходимого простого оборудования, приспособлений. Для выполнения шлифовальной операции можно использовать внутришлифовальный станок особо высокой точности.

 

Описание станка модели ИРТ180ПМФ4.

Станок предназначен для комплексной  патронной обработки сложных  изделий из черных и цветных металлов в условиях гибкого автоматизированного производства. На станке можно выполнять операции точения, фрезерования плоскостей, криволинейных поверхностей и пазов сложной формы, сверления и растачивания отверстий на наружной цилиндрической и торцевой плоскостях, нарезание резьбы резцами и метчиками.

Параметры станка приведены в таблице 16.

 

Описание станка модели 3К227АФ2.

Станок предназначен для особо точного шлифования внутренних поверхностей деталей.

Параметры станка приведены в таблице 17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 16.

Техническая характеристика станка ИРТ180ПМФ4.

Наибольшие размеры  обрабатываемой детали, мм:

  

Диаметр

200

Длина

165

Наибольший диаметр  прутка, мм

50

Число индексируемых  позиций револьверной головки, шт

12

Число инструментальных гнезд, шт

2х12

Число управляемых осей координат (в том числе одновременно), шт

3 (2)

Наибольшее перемещение  подвижных узлов, мм:

  

ползуна (поперечное –X)

245

саней (продольное –Z)

400

Дискретность перемещений:

  

линейных (X и Z), мм

0,001

угловых (С), 0

0,001

Точность позиционирования, мкм:

  

по X

16

по Z

20

Частота вращения шпинделя, мин-1

20-4000

Рабочие скорости:

  

по X, мм/мин

1-5000

по С, мин-1

0,01-16

Установочные перемещения:

  

по X, м/мин

10

по Z, м/мин

15

по С, мин-11

16

Частота вращения приводного вала инструмента, мин -1

40-4000

Наибольшее усилие резания  по X и Z, кН

4,6

Наибольший крутящий момент на шпинделе, Нм

630

Мощность привода главного движения, кВт

18,5-25

Мощность приводного вала инструмента, кВт

3,5-5,5

Габаритные размеры станка, мм:

  

Длина

2751

Ширина

2170

Высота

1650

Масса станка (с дополнительным оборудованием), кг

3000


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 17.

Техническая характеристика станка 3К227АФ2.

Наибольший диаметр, мм:

  

устанавливаемой заготовки

400

устанавливаемой заготовки в кожухе

250

Наибольшая длина, мм:

  

устанавливаемой заготовки

125

при наибольшем диаметре отверстия шлифования

125

Диаметр шлифуемых отверстий, мм

5-150

Наибольший ход стола, мм

450

Наибольшее наладочное поперечное перемещение, мм:

  

Шлифовальной бабки:

  

вперед (от рабочего)

50

назад (на рабочего)

10

Бабки заготовки:

  

вперед (от рабочего)

120

назад (на рабочего)

30

Наибольший угол поворота бабки заготовки, 0

45

Наибольший диаметр  и высота шлифовального круга, мм

80х50

Скорость движения стола, м/мин:

  

при правке шлифовального круга

0,1-2

при шлифовании

1-7

при быстром продольном подводе и отводе

10

Частота вращения шпинделя, об/мин:

  

Внутришлифовального

9000;

12000;

18000;

22000

бабки заготовки

60-120

торцешлифовального приспособления

5600

Мощность электродвигателя привода шлифовального круга, кВт

4

Габаритные размеры  станка (с приставным оборудованием), мм:

  

Длина

2815

Ширина

1900

Высота

1750

Масса станка (с приставным оборудованием), кг

4300


 

Выбор вспомогательного оборудования

 

1.5. Выбор вспомогательного оборудования.

Вспомогательное оборудование необходимо для выполнения работ не связанных  с обработкой детали. К таким работам  относятся перемещение заготовки от одного станка к другому, к конвейеру, межоперационного накопления заготовок, деталей, транспортировка заготовок и готовых деталей.

К вспомогательному оборудованию данного  гибкого автоматизированного участка относятся:

  • Промышленный робот;
  • Тактовый стол-накопитель;

 

Выбор промышленного робота производится по количеству степеней подвижности, грузоподъёмности, типу привода, быстродействию. Выбираем напольный робот с горизонтальной выдвижной рукой и консольным механизмом подъёма РБ-110. Основное назначение РБ-110 — для обслуживания металлорежущих станков и кузнечно-прессового оборудования. Технические характеристики РБ-110 приведены в таблице 10. Схематичное изображение на рис. 1. Этот робот обладает большим быстродействием — это условие является обязательным т. к. производится обслуживание трёх станков. Особенностью данного робота является то, что его рабочая зона имеет форму кольца, что позволяет обслуживаемые устройства располагать по этому кольцу.  Захватное устройство робота должно поворачиваться на угол a=1800, для переустановки заготовки на  операции 005.

 

 

 

Таблица 10. Параметры  ПР РБ-110.

Наименование

Значение

Номинальная грузоподъемность, кг

10

Число степеней подвижности

5

Число рук/захватов на руку

1/1

Тип привода
Пневматический

Устройство управления

Цикловое

Способ программирования перемещений

По упорам

Емкость памяти системы, число шагов

256

Погрешность позиционирования, мм

+ 0,5

Максимальный радиус зоны обслуживания R, мм

2020

Масса, кг

650

Линейные перемещения, мм:

z (со скоростью 0,5 м/с)

r (со скоростью 1,0 м/с)

300

1100

Угловые перемещения (со скоростью 90°/с), °:

j

a

 

360Хn

90: 180

Страна-изготовитель
НРБ

Разработка накопительного устройства

 

Разработка планировки участка