Разработка автоматизированного технологического процесса механообработки

Белорусский национальный технический университет

Факультет информационных технологий и робототехники

Кафедра «Робототехнические системы»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология роботизированного производства»

Тема: Разработка автоматизированного технологического процесса механообработки

Минск 2012 г.

1.     
 Определение типа производства

.1 Определяем возможные типы производства последовательно по H, Q, N ([1], табл. 1)

Таблица 1

.2 Выбираем преобладающий тип производства с учетом предпочтения H>Q>N - среднесерийное производство

Определяем такт выпуска и коэффициент повторяемости запусков:

(3.1.)

где Ф - действительный годовой фонд рабочего времени, (Ф=2000ч на 1 смену), который определяется:

.3 Тогда такт выпуска равен

.

1.4 Коэффициент повторяемости

(3.3.)

2.     
Отработка конструкции детали на технологичность

.1 Оценим сложность детали для обработки, используя экспресс-метод оценки сложности деталей ([1], табл. 5, 6)

Таблица 2.

Сложность обработки - средняя

Рассмотрим следующие критерии отработки конструкции детали на технологичность:

1.                Возможность замены на материал с лучшей обрабатываемостью-нет, так как уже используется хорошо обрабатываемый материал Сталь 45;

2.  Сокращение объема механообработки-нет;

3.      Устранение излишней точности-нет;

4.  Предусмотрение полости для выхода инструмента-для свободного выхода инструмента увеличиваем ширину канавки 1 (рис. 2.1) до ширины >3t (t-шаг резьбы). Принимаем L=4 мм вместо 2мм.

Рисунок 2.1 Предусмотрение полости для выхода инструмента.

5.    
На все размеры внутренних поверхностей назначаем одинаковый квалитет (9).

заготовка механообработка технологичность

3.     
Выбор заготовки

.1 Произведем укрупненный расчет стоимости заготовки (S_з) из прутка, отливки и штамповки ([1], табл. 9)

При получении заготовки прокатом:

(3.1.),

Массу заготовки М_з найдем, используя оценочную формулу:

(3.2.),

где К_исп-коэффициент использования материала; для проката К_исп=0,2;

С_отх=0,2С.

Получаем:

.

.

При получении заготовки штамповкой:

(3.3.),

где К_с-коэффициент серийности производства (для среднесерийного К_с=1);

С_отх=0,2С.

Для штамповки К_исп=0,6, соответственно:

При получении заготовки литьем под давлением стоимость определяется по формуле (3.3.), С_отх=0,2С,

,

.

.2 Выбор вида заготовки с учетом стоимости и других критериев

По серийности: прокатлитье(давлением)

По стоимости: прокатштамповкалитье

Стойкость оснастки:N_i=24002500-не штамповка

Заготовка: прокатлитье

4.     
Определение вида станков

Определим вид токарного оборудования (рис. 4.1.)

Рис. 4.1. Области экономической эффективности различных токарных станков: 1-универсальных; 2-с ЧПУ; 3-ОЦ; 4-одношпиндельных автоматов; 5-многошпиндельных автоматов; 6-специальных автоматов.

Согласно рисунку наиболее подходящим видом оборудования является ОЦ.

5.     
Определение альтернативных вариантов организационной структуры технологической системы

.1 Используя табл. 5 источника [1], приблизительно оцениваем оперативное время обработки детали

.

.2 Определим максимально допустимое время переналадки, исходя из равенства

(5.1.),

где К_ио- коэффициент использования оборудования (принимаем К_ио=0,8),

Подставляя известные значения, находим:

.

По времени переналадки определяем два альтернативных варианта организационной структуры системы ([1], табл. 1): РТК и ПАЛ

6.     
Разработка альтернативных вариантов маршрутного РТП

.1 Разработаем план обработки для варианта РТП1 (заготовка-прокат, организационная структура системы - РТК) и РТП2 (заготовка-отливка, организационная структура системы-ПАЛ)

Последовательность операций и переходов:

. Заготовительная (отрезка).

. Подготовка баз.

. Черновая и чистовая токарная обработка с одной стороны фланца (в кулачках левой бабки):

подрезка торца;

наружная обточка, канавка, фаски;

сверление центрального отверстия, расточка

нарезание резьбы.

. Черновая и чистовая токарная обработка со второй стороны фланца (в кулачках правой бабки):

подрезка торца;

наружная обточка, канавка, фаски;

обработка разверткой центрального отверстия;

нарезание резьбы.

.Объёмная ТО для снятия напряжений (нормализация и улучшение) HRC 28..32.

. Сверление радиальных отверстий.

. Прорезка шлицев дисковой фрезой.

. Поверхностная закалка поверхности (ТВЧ) HRC 48...52.

. Шлифование наружное.

. Покрытие (химическое оксидирование или гальваническое).

Тип и модель оборудования:

. Автомат токорно-револьверный многооперационный с числовым программным управлением.

Модель 11Б40ПФ4

2. Круглошлифовальный станок с ЧПУ25 B Practic

. Зубофрезерный станок с ЧПУ

Модель GearSpect SFK 200

4. Долбежный станок с ЧПУ

Модель CNC-350

Вид и тип инструмента

Резцы:

-прорезной (ГОСТ 18874-73 <#"655760.files/image020.gif">

.2 Разработка компоновки участка для обоих вариантов структуры

Компоновка для обоих вариантов представлена на рисунках 7.1 и 7.2 соответственно.

Рисунок 7.1 Структура РТК

Рисунок 7.2 Структура ПАЛ

.3 Расчёт структурной надежности выбранных технологических систем

Схема структурной надежности для РТК представлена на рисунке 7.3:

Рисунок 7.3 Схема структурной надежности РТК

Для подобного соединения блоков надежность определяется по формуле:

где  - надежность каждой ветки схемы.

=  = 0.95

=0.99

Схема структурной надежности для ПАЛ представлена на рисунке 7.4:

Рисунок 7.3 Схема структурной надежности ПАЛ

Для подобного соединения блоков надежность определяется по формуле:

где  - надежность каждой ветки схемы.

=  = 0.96

=0.83

8. Выбор проектного варианта РТП и технологической системы

Для выбора проектного варианта РТП и технологической системы воспользуемся методом экспертных оценок. Примем пятибалльную систему оценки:

- очень плохо;

- плохо;

- удовлетворительно;

- хорошо;

- отлично.

Все расчёты произведены и занесены в таблицы 8.1, 8.2, 8.3

Выбор будем производить по следующим критериям:

Таблица 8.1 - Критерии выбора системы

Заполним таблицу важности критериев:

Таблица 8.2 - Таблица весовых коэффициентов

Приведенные оценки систем в нашем случае равны:

Таблица 8.3 - Таблица приведенных оценок систем

Исходя из таблицы видно, что использование ПАЛ по отношению к лучше. Процентное соотношение:100 к 84

9. Определение припусков и оформление чертежа заготовки

Строим схему и рассчитываем межоперационные припуски на одну поверхность (берем самую точную). Самой точной является поверхность 42(под подшипники).

Расчет припусков производим по методике источника [2].Заготовкой является деталь (тело вращения).

Качество поверхности заготовки, полученной литьем ([2], табл. 2.3.):

Суммарное значение пространственных отклонений для данной заготовки:

Коробление отверстия происходит как в осевом, так и в радиальном сечении:

Суммарное смещение отверстия в отливке относительно наружной ее поверхности:

.

Тогда суммарное значение пространственного отклонения заготовки:

Остаточное пространственное отклонение после чернового обтачивании:

ρ₁ = 0.05* ρ₃ = 10.1 мкм

Погрешность установки при черновом обтачивании:

-погрешность базирования, принимаем равной отклонению базы-

-погрешность закрепления заготовки (установка в пневматическом патроне):

.

.

Остаточная погрешность установки при чистовом обтачивании:

.

Производим расчет минимальных значений межоперационных припусков:

Минимальный припуск под обтачивание:

Черновое:

.

Чистовое:

.

Таблица 8.2

После последнего перехода получаем расчетные размеры d_p определяется путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

для чистового обтачивания: d_р2 = 42+0.422 = 42.422 мм

для чернового обтачивания: d_р1 = 42.422+0.85 = 43.272мм

Значения допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с квалитетом вида обработки.

Для чистового обтачивания - 27 мкм

d_max = 42 мм,

d_min = 42 - 0,027 = 41.973 мм.

Для чернового обтачивания - 80 мкм

d_max = 42.422 мм,

d_min = 42.422 - 0,08 =42.342 мм.

Для заготовки - 250 мкм

d_max = 43.272мм,

d_min = 43.272- 0,25 =43.022 мм.

Минимальные предельные значения припусков 2z равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения 2z - соответственно разности наименьших предельных размеров:

Для чистового обтачивания:

z = 42.342 - 41.973 = 0,369 мм = 369 мкм

z = 42.422 -42= 0,422 мм = 422 мкм

Для чернового обтачивания:

z = 43.022 - 42.342 = 0,68 мм = 680 мкм

z = 43.272-42.422 = 0,85 мм =850 мкм

Общие припуски z и zопределяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф:

z =1049 мкм,

z = 1272 мкм.

Производим проверку правильности выполненных расчетов:

, ;

,

Значит, припуски рассчитаны, верно. Номинальный припуск будет равен 1 мм, значит, номинальный диаметр заготовки будет 43 мм. Согласно заданию аналогичные припуски назначаем на остальные размеры.

Литература

1. Горбацевич А.Ф. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - Мн.: ВШ,1975.

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

3. Фельдштейн Е.Э. Режущий инструмент и оснастка станков с ЧПУ: Справочник.-Мн.:ВШ,1988.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х томах-М: Машиностроение 1980.

5. Справочник металлиста. В 5-ти томах. Под редакцией А.Н. Малова. М., «Машиностроение», 1977.