Автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства маслостанции мобильной буровой установки

Автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства маслостанции мобильной буровой установки

Содержание

Введение

. Анализ состояния вопроса. цели и задачи ВКР

. Автоматизированная разработка маслостанции мобильной буровой установки

.1 Описание мобильной буровой установки

.2 Описание работы маслостанции мобильной буровой установки

.3 Разработка конструкции детали «Корпус»

.4 Разработка каталога и разнесенной сборки

.5 Инженерный анализ детали «Корпус» методом конечных элементов

.5.1 Решение линейных задач теории упругости методом конечных элементов

.5.2 Использование трёхмерной модели для расчёта изделия методами имитационного моделирования

.5.3 Расчет напряженно - решение деформированного состояния детали в среде SolidWorksSimulation

. Технологическая часть

.1 Разработка посадочного технологического процесса детали «Корпус»

.1.1 Описание и назначение детали «Корпус»

.1.2 Разработка частные технологического изготовления детали «Корпус»

.1.3 Разработка описание технологического маршрута обработки детали «Корпус»

.1.4 Выбор и расчет припусков на обработку

.1.5 Выбор типа производства

.1.6 Выбор оборудования

.1.7 Выбор режущих инструментов

.1.8 Выбор проводим вспомогательных инструментов

.1.9 Выбор полученные приспособления

.1.10 Выбор средств измерения и контроля размеров

.1.11 Выбор режимов резания

.2 Проектирование технологической операции на станке с ЧПУ с разработкой управляющей программы

.2.1 Состав и содержание команд по программе в коде ИСО

.2.2 Управляющая программа для обработки детали на станке с ЧПУ

Заключение

Список использованных источников

Введение

Бурение - процесс сооружения горной выработки выбор цилиндрической формы - скважины, шпура или шахтного ствола - путём разрушения горных пород на забое, бурение осуществляется, как правило, в земной коре, реже в искусственных материалах (бетоне, асфальте и др.). В ряде случаев процесс бурение включает крепление стенок скважин (как правило, глубоких) обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой зазор между трубами и стенками скважин.

Область применения бурения многогранна: поиски и разведка полезных ископаемых; изучение свойств горных пород; добыча жидких, газообразных и твёрдых (при выщелачивании и выплавлении) полезных ископаемых через определить эксплуатационные скважины; производство взрывных работ; выемка твёрдых полезных ископаемых; искусственное закрепление горных пород (замораживание, битумизация, цементация и др.); осушение обводнённых месторождений полезных ископаемых и заболоченных районов; вскрытие месторождений; прокладка подземных коммуникаций; сооружение свайных фундаментов и др.

Говоря о способах бурения скважин, необходимо отметить, что все они делятся на два вида - ручные и механические. Ручные методы более просты и могут применяться для бурения неглубоких скважин своими руками, так как не требуют применения сложного оборудования и тяжелой грузовой техники. К таким вариантам закладки источника для системы водоснабжения относят: ударно-канатное, абиссинское, роторное бурение скважины. Механические методы включают: шнековое, роторное, колонковое бурение скважин и отлично вызвать зарекомендовали себя при прохождении тяжелых, каменистых грунтов и при сооружении скважин большого диаметра.

Механические способы формирования скважин существующие характеризуются привлечением Ü специализированной техники. В настоящее время разработка бурильного оборудования является актуальной, вследствие растущей потребности бурении небольших скважин.

В настоящей работе исследована и разработана маслостанция мобильной буровой установки. Конкретной задачей была автоматизированная получаемых конструкторско-технологическая подготовка производства маслостанции - одного из узлов мобильной буровой установки.

1. Анализ состояния вопроса. цели и задачи ВКР

Процедура бурения используется для извлечения из недр жидких и газообразных полезных ископаемых, так что в основном ее применяют в стойкость горнодобывающей отрасли. Но при помощи скважин можно получать также и артезианскую воду, которая по всем своим скрепления характеристикам будет превосходить любые другие устройства гидрологические ресурсы, поставляемые людям коммунальными хозяйствами.

Поэтому многие частные лица устраивают на своих приусадебных участках не просто колодцы, а именно скважины, для чего им требуются мобильные буровые установки. Без них будет невозможно добраться до нужной глубины, а артезианская вода обычно залегает не менее, чем на стометровом горизонте. Поэтому нужны машины, способные проникать в недра земли столь глубоко.

Термин «мобильная» означает, что оборудование можно быстро переместить с одного места на другое без применения выбор дополнительной тяжелой техники. Для создания мобильности агрегат может быть установлен на колесное шасси, благодаря которому его можно возить за собой в любую местность. В зависимости от габаритов прибора он может быть смонтирован на «Газель», один из серийных грузовиков или даже на специальную тележку, если его размеры будут совсем мизерными. Пример такой установки представлен на рисунке 1.

Более предпочтительными выглядят самоходные установки, потому что они цепную транспортируются вместе с автомобилем и могут перемещаться на нужную точку автотраспортом. В отличие от расположения буровых установок на колесных парах существуют буровые установки, которые являются стационарной непосредственной частью автомобиля. Однако, в данном случае мобильность будет ограничена проходимостью автотраспорта. Конструкции такой установки состоит всего из трех основных узлов:

Рисунок 1 - Мобильная буровая установка

-        силового агрегата, который служит для создания крутящего момента;

-        передающего звена, через которое энергия идет от двигателя к сверлу;

-        Üнепосредственного бурового механизма, маслостанции осуществляющего разработку.

Двигатель по стандартной схеме вырабатывает кинетическую энергию, которая затем передается на модель соответствующие механизмы, доходит до буровой коронки и заставляет ее крутиться с определенной частотой. Такая схема проявила себя максимально простой и надежной, так что нет никакого смысла ее менять. Единственное направление, в котором идут работы - уменьшение потерь энергии при ее передачи с целью увеличения КПД. Пример самоходной буровой установки представлен на рисунке 2.

Наиболее длинны востребованной моделью на текущий момент в данной нише является мобильная буровая установка для бурения скважин для добычи воды. Ее используют не только в частных хозяйствах, но и на предприятиях для добычи воды из минеральных источников. Устройство ценится за небольшие габариты и хорошие технические характеристики, которые позволяют ему легко справляться с поставленными задачами.

Рисунок 2 - Мобильная буровая установка

Покупка целой машины для одной лишь скважины будет нерентабельной, но если поставить это дело на поток, то можно легко окупить свои вложения всего за один сезон. Многие соседи наверняка захотят тоже получать у себя на участке артезианскую воду, чтобы употреблять ее в качестве основного источника жидкости.

На сегодняшний день многие компании занимаются разработкой и выпуском серийных агрегатов, так что выбор у пользователей достаточно широк. Что касается цен, то традиционно самым доступным на рынке будет Китай. При этом его устройства довольно неплохо проявляют себя в деле, так что не стоит их сразу списывать со счетов. Стоит обратить внимание на следующие модели, которые можно найти в продаже:

-        Мобильная буровая установка ZJ 30, нужного предназначенная для разработки нефтяных месторождений. рамные Устанавливается на мощное грузовое шасси с колесной формулой 14х8. Является очень удачным решением, когда нужно совместить скорость разработки скважин с качеством добычи нефти. Полностью соответствует ГОСТам РФ и функционирует уже на нескольких описание нефтедобывающих точках.

-        Мобильная буровая установка ZJ 40 из более поздней серии отличается от объема предшественницы многочисленными улучшениями и доработками. Если говорить максимально проще, то она стала функциональнее, мощнее, надежнее и эффективнее.

-        Отечественная мобильная буровая установка МБУ 125 с колесной формулой 12х12 на сегодня является одной из самых мощных передвижных платформ для добычи нефти. Она может бурить скважины до 5,4 километров в глубину, что является недосягаемым значением для большинства аналогов. МБУ 125 представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Отечественная мобильная буровая установка МБУ

Как видно из списка, возможно и бурение скважин мобильными буровыми установками на нефть. Конечно, этот процесс будет намного эффективнее с итоге использованием стационарных вышек, но если нужно откачать небольшие залежи, да еще и на малых и средних глубинах, то использование капитального объекта будет нерентабельным.

В этом случае передвижная установка будет более эффективна. Она можно Üтранспортироваться на нужно место, осуществить все операции переместиться в другую необходимую точку. В этом случае, не придется несколько раз проводить процедуру монтажа и демонтажа, а перевод из транспортного состояния в рабочее займет небольшое время.

В настоящее время отечественная привод промышленность недостаточно уделяет внимания производству мобильных несамоходных буровых установок. Существующие установки имеют ряд недостатков:

-        Небольшую производительность.

-        Небольшой интервал использования буров разных диаметров.

-        Большой объём ручной работы при переналадке.

-        Неудобства в обслуживании установки.

-        Большие энергозатраты.

Поэтому, целью данной ВКР является Üавтоматизированная разработка технические конструкторско-технологической подготовки производства маслостанции мобильной буровой установки.

Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

-        разработать Üавтоматизированные компьютерные модели маслостанции;

-        создать разнесенную сборку;

-        исследовать напряжённо-исследование деформированное состояние;

-        разработать описание конструкторскую документацию;

-        разработать получать технологический процесс изготовления детали «Корпус»;

-        разработать программу для обработки детали.

2. Автоматизированная разработка маслостанции мобильной буровой установки

.1 Описание мобильной буровой установки

Процесс бурения скважин глубиной до 50 м определяет основные требования к конструкции мобильной буровой установки. Мобильная буровая установка должна обеспечивать вращательное и обычным поступательное движение рабочего инструмента. Также бурение отличается очень большим рабочим ходом инструмента. Кроме того установка должна быть мобильной, поэтому не может быть слишком большой и тяжёлой. Также ограничена мощность установки возможностью легко обеспечивать её источником питания целой соответствующей мощности.

Разработанная мобильная бурильная установка полностью удовлетворяет предъявляемым требованиям. Технические расчет характеристики представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические острые характеристики мобильной буровой установки

Мобильная буровая установка представлена на рисунке 4.

Мобильная буровая установка состоит из легкой сварной рамы и мачты, к которым крепятся все узлы изделия. Привод обоих рабочих движений инструмента пример осуществляется от одного асинхронного электродвигателя. Вращательное движение передается от двигателя через редуктор, длинный шестигранный вал и вращатель. элементов Поступательное вертикальное движение инструмента производится через цепную передачу гидроприводом.

Рисунок 4 - Мобильная буровая установка

Гидропривод состоит гидромотора, маслостанции и органов управления. Схема гидропривода изображена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Гидросхема

.2 Описание работы маслостанции мобильной буровой установки

Гидропривод получил широкое размеры распространение при черновое проектировании машин и механизмов в машиномтроении. Для того чтобы гидропривод оборудования функционировал, необходимо создать определенное давление жидкости, которое создается с помощью выбор гидравлической маслостанции, состоящей из емкости для нарезать гидравлического масла, окупить электропривода и гидронасоса.

Маслостанция представляет собой особую техническую систему, которая способна примере преобразовывать тот или иной вид энергии в механическую энергию жидкости. Давление масла, создающееся в маслостанции, передается на гидроцилиндр, шток которого осуществляет возвратно-диапазон поступательное движение бура.

.3 Разработка конструкции детали «Корпус»

Автоматизированное множеством проектирование конструкций было сделано в системах «КОМПАС».

Чтобы создать новый файл, содержащий 3D модель детали, необходимо вызвать из меню «Файл» команду «Создать деталь» или использовать кнопку «Новая деталь» на «Панели управления». Пример представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 - команда «Создать деталь»

Создавать можно как чертежи, так и фрагменты, текстовый документ, спецификации, сборку, требуемое технологическую сборку, деталь.

Все зависит от того, что нужно получить в конечном результате. Пример «Нового документа» приведен на рисунке 7.

Рисунок 7 - Создание «Нового документа»

На экране открывается новое окно КОМПАС - документа (детали). Изображение приведено на рисунке 8.

Рисунок 8 - Окно создания детали

После создания файла документа-детали можно создать трехмерную модель. Построение трехмерной модели детали начинается с создания основания - ее первого концентрации формообразующего элемента. В качестве основания можно использовать любой из четырех типов идут формообразующих элементов - элемент выдавливания, элемент вращения, затем кинематический элемент и элемент по сечениям. Когда создание эскиза закончено, необходимо перейти в режим трехмерных построений.

В виде примера приведен эскиз детали «Корпус» из ВКР. Изображение приведено на рисунке 9.

Рисунок 9 - Эскиз детали «Корпус»

Далее для того чтобы получить трёхмерную модель детали применяется элемент выдавливания, пример приведен на рисунке 10.

Рисунок 10 - Операция выдавливания

Проделав те же самые операции с управляющей цилиндрической частью детали, создаётся трехмерная модель детали «Корпус», пример которой представлен на рисунке 11.

Рисунок 11 - Трехмерная модель детали «Корпус»

Далее, для получения канавки, используется операция «Скругление», а для создания фаски операция «Фаска», пример показан на рисунке 12 и на рисунке 13.

Рисунок 12 - Операция «Скругление»

Рисунок 13 - Операция «Фаска»

Далее, используя эскиз, при помощи операции «вырезать выдавливанием» снимается фаска с детали, пример показан на рисунке 14.

Рисунок 14 - Операция «вырезать выдавливанием»

Далее, при помощи этих же операций, можно получить отверстие, и снять фаску, пример показан на рисунке 15.

Рисунок 15 - Получение отверстия

Далее, при помощи эскиза, определяется расположение отверстия, также задаются необходимые параметры нужного отверстия, а именно: коническое отверстие, глубина отверстия, диаметр сверла, вид торца и угол конуса торца. Затем операцией «Построить отверстие» создаётся необходимое отверстие. Пример представлен на рисунке 16.

Рисунок 16 - Эскиз

После всех выполненных операций создаётся деталь «Корпус». После чего требуется сохранение данного изделия. Если передвижных проигнорировать данное действие, то создание чертежа из модели будет невозможно. Модель детали показывается на рисунке 17.

Рисунок 17 - Трёхмерная модель детали «Корпус»

В системе КОМПАС имеется возможность создания ассоциативных чертежей трехмерных моделей, рисунок 18 и рисунок 19.

Рисунок 18- Создание чертежа из модели

На чертеже детали «Корпус» представлен вид сбоку. Так же в процессе работы выполняется вид спереди, фиксируются размеры, шероховатость и другие данные, необходимые для работы. Основная рамка заполняется автоматически, если заполнить свойства детали ещё при создании трёхмерной модели, как показано на рисунке 20.

Рисунок 19 - Чертеж из трехмерной модели

Рисунок 20 - Заполнение свойств детали

На рисунке 21 представлен готовый чертеж детали. Проставлены все необходимые размеры шероховатости, отклонения, заполнена основная рамка.

Ассоциативные виды имеют способность сохранять связь с моделями, изображения которых в них содержатся. Благодаря этому любое изменение модели передается в ее вид (виды). По этой же причине ручное такая редактирование геометрии в ассоциативных видах невозможно.

При необходимости ассоциативная связь вида с моделью может быть разрушена. Для этого служит команда "Разрушить вид" из контекстного меню на виде в "Дереве построения" чертежа (можно также описание воспользоваться командой "Разрушить" из меню "Операции")[9].

Рисунок 21 - Готовый чертёж детали «Корпус»

После разрушения ассоциативный вид превращается в набор примитивов (отрезков, дуг и т.п.) и становится обычным способные пользовательским видом чертежа «КОМПАС - ГРАФИК» [3].

.4 Разработка каталога и разнесенной сборки

Каталог разнесенной сборки производится в программе КОМПАС - 3D v15.2. Произведем разнесенную сборку маслостанции. Исходный вид данного механизма представлен на рисунках 22,23 и 24.

Рисунок 22- Модель маслостанции в сборке

Рисунок 23 - Модель маслостанции в сборке

Рисунок 24 - Модель маслостанции в сборке

На начальном этапе, когда механизм полностью собран, отсоединению от корпуса подлежат винты в соответствии с рисунком 25. Далее пооперационно разносятся последующие сборки и детали, которые в них установлены. При разносении должны быть соблюдены пропорции деталей и их размеры.

Рисунок 25 - Отстоединение винтов

После отсоединения винтов можно снять основной корпус в соответствии с рисунком 26.

Рисунок 26 - Отсоединение обечайки

В конечном итоге механизм должен быть полностью разобран на отдельные сборки или на отдельные компоненты. В данной работе на рисунке 28 показан полностью разобранный механизм маслостанции.

Далее следует разнести шкив, как показано на рисунке 27.

Рисунок 27 - Разнесение шкива

Рисунок 28- Разнесенная сборка маслостанции

.5 Инженерный анализ детали «Корпус» методом конечных элементов

Анализ напряженно-основную деформированного состояния будем производить для детали «Корпус».

.5.1 Решение линейных задач теории упругости методом конечных элементов

Точное аналитическое решение возможно только для очень ограниченного круга задач теории упругости. Поэтому для инженерной практики огромное значение имеют приближенные методы. Важность этих методов особенно возрастает в связи с активным внедрением в теорию и практику закрепление проектирования вычислительной техники и новейших компас информационных технологий.

В данной главе мы рассмотрим метод конечных элементов (МКЭ), имеющий наибольшее применение для решения прикладных инженерных задач.

Характерной особенностью МКЭ, относящегося к так называемым прямым методам, является то, что процедуры для отыскания числовых полей неизвестных функций в теле (таких как перемещения, напряжения, силы), строятся на основе вариационных принципов механики упругого тела без Üнепосредственного использования основная дифференциальных уравнений. Заметим, что в настоящее время МКЭ является самым эффективным прямым методом приближенного решения прикладных задач механики [4].

Например, плоскую форменную конструкцию можно смоделировать набором плоских стержневых фигур, рамную - набором объемных стержневых элементов, различного рода пластины и оболочки - множеством плоских треугольников или прямоугольников. Геометрически объемные тела удобно представлять в виде совокупности элементарных пирамид, применение параллелепипедов и призм, и т. д. Рамные конструкции, как правило, моделируются набором стержневых конечных элементов. Различного рода пластины и оболочки удобно моделировать набором плоских треугольных, либо прямоугольных элементов, а в отдельных случаях и набором более сложных элементов. Геометрически объемные тела удобно представлять в виде совокупности элементарных пирамид, стоит параллелепипедов и призм.

Такое представление загрузки рассматриваемого объекта позволяет решать задачи расчета напряженного и текстовый деформированного состояний тела, устойчивости и динамики, нахождения частот и амплитуд собственных и вынужденных колебаний. Кроме того, МКЭ можно с успехом использовать для решения задач стационарной и мобильная нестационарной теплопроводности, расчета полей статического электричества и скоростей безвихревого течения жидкости, и т. д.

Практическое использование этого метода во многом зависит от уровня развития компьютерной техники и качества программного обеспечения, реализующего этот метод. Программное обеспечение для решения задач методом МКЭ должно включать в себя следующие элементы: редактор разбивки на конечные элементы, ядро, влияние непосредственно обеспечивающее решение, и визуализатор для демонстрации полученных результатов [10].

Следует отметить, что МКЭ - это достаточно правильное самостоятельный раздел механики сплошной среды, который динамично развивается и совершенствуется. Для подробного ознакомления с ним можно сложную воспользоваться специальной литературой. Здесь же будут рассмотрены лишь физические основы этого метода на примере решения плоской задачи теории упругости - расчета напряженного состояния тонкой пластины произвольной формы. В качестве конечного элемента примем плоский элемент треугольной стоит геометрической формы.

.5.2 Использование трёхмерной модели для расчёта изделия методами имитационного моделирования

Имитационное моделирование - создание электронной модели сохранять проектируемого объекта и Üэкспериментирование с ней при заданных ограничениях. Цель таких экспериментов - это определение оптимальных параметров модели.

Последняя задача была решена давно. Для определения напряжённо - опорные деформированного состояния могут многом использоваться методы имитационной физики, достаточно хорошо разработана теория метода основные математической физики. Эти методы позволяют получить достаточно точные результаты, только лишь при достаточно простой конфигурации объекта. При сложной конфигурации объекта в САПР используется метод конечных элементов (МКЭ).

.5.3 Расчет напряженно - решение деформированного состояния детали в среде SolidWorksSimulation

Прежде всего, необходимо создать твердотельную модель детали в среде SolidWorks. Проводим исследование напряженно-относятся деформированного состояния, действующие силы на деталь «Корпус».

Расчет детали «Корпус» производится с конечной использованием модуля Simulation. Модуль предназначен для расчета напряженно-через деформированного состояния стержневых, пластинчатых, оболочечных и твердотельных конструкций, а также их произвольных комбинаций. Модуль Simulation организован таким образом, что в его рамках можно рассчитать все многообразие существующих конструкций, собирая их из Üвышеперечисленных макроэлементов. Внешняя нагрузка, так же как и условия закрепления конструкции, могут быть произвольными как по характеру, так и по местоположению [5].

Данный модуль позволяет решать следующие задачи:

-        тип анализа и их особенности;

-        линейный динамический: модальный, случайные колебания, гармонический;

-        нелинейный динамический;

-        нелинейный с учетом физической и диапазон геометрической нелинейности.

Свойства материалов:

-        в нелинейном динамическом анализе для тел и оболочек: пластические по Мизесу, гиперупругие по Муни-Ривлину и Огдену, вязкоупругие, с эффектом памяти формы;

-        в статическом нелинейном анализе - те же, плюс материалы с ползучестью;

-        в линейных динамических моделях можно определить коэффициенты демпфирования материалов.

Граничные и начальные условия, параметры настройки:

-        для статического нелинейного анализа - история нагружения;

-        для динамической модели в дополнение к статической и в зависимости от типа динамического анализа - перемещения, скорости, ускорения, спектр возбуждения, параметры гармонических нагрузок;

-        в зависимости от типа анализа тип и параметр модели демпфирования: модальное и Рэлеевское.

Виртуальные соединители:

-        болты с получаемой предварительным натягом, соединяющие как тела, оболочки;

-        штифты с конечной бесконечной жесткостью;

-        пружины, "зависящий сосредоточенные" и "пример распределенные", в том числе и с выбор предварительным натягом;

-        шариковые и роликовые подшипники;

-        точки контактной сварки;

-        жесткая связь граней;

-        жесткий стержень.

Сетки:

-        многослойные анизотропные плоские и криволинейные оболочки с назначенным углом армирования для каждого слоя;

-        трехслойные сэндвич - панели.

Результаты:

-        доступны параметры, присущие динамическим эффектам: скорости, ускорения, спектральные характеристики;

-        абсолютное большинство результатов доступно в зависимости от времени;

-        для большинства всех типов можно получить кривые отклика;

-        анимация динамических эффектов.

Приступая к расчету, выбор предварительно производится фиксация детали, и обозначаются места, на которые будут приложены силы. При этом учитывается характер эпюр изгибающих и крутящих моментов, структурная форма корпуса и места концентрации напряжений. Расчет и анализ напряженно-создать деформированного состояния корпуса производится в программной среде SolidWorksSimulation. На рисунке 29 представлена трехмерная модель корпуса.

Рисунок 29 - Трёхмерная модель корпуса

На рисунке 30 изображена трехмерная модель данной детали с приложенной нагрузкой и закреплениями. По исходным данным определяется закрепление резьбой детали. Оно зафиксированное, что не позволяет данной детали перемещаться. Усилие возникает на внутренней поверхности при воздействии сил, возникающих от рабочей жидкости под давлением.

Рисунок 30 - Трехмерная модель с приложенной нагрузкой и закреплениями

Для расчета оси необходимо создать сетку конечных элементов, которая изображается на рисунке 31.

Рисунок 31 - Сетка конечных элементов

На рисунке 32 представлен корпус и эпюра нормальных напряжений.

Рисунок 32 - программное Статистическое узловое напряжение

На рисунке 33 представлено изображение корпуса и эпюра перемещений.

Рисунок 33- Корпус и эпюра перемещений

На рисунке 34 представлен корпус и эпюры коэффициента запаса на прочность.

Рисунок 34 - Корпус и эпюра перемещений

Результатом инженерного анализа напряженно-выбор деформированного состояния детали «Корпус» является иллюстрация нагрузок и показана шкала, впоследствии чего можно выяснить, что деталь «Корпус» выдержит нагрузки, действующие на нее при работе других элементов маслостанции.

3. Технологическая часть

.1 Разработка посадочного технологического процесса детали «Корпус»

.1.1 Описание и назначение детали «Корпус»

Для усилие проектирования технологического процесса предложена деталь «Корпус», которая входит в состав сборки детали «Бак».

Деталь представляет собой комплекс тел, состоящий из тела вращения и кубической части. Основные элементы конструкции детали:

-        центральное коническое отверстие Æ 17,3 мм;

-        коническое отверстие Æ 10 мм.

Максимальный диаметр детали составляет Æ 24 мм. Длина L = 37 мм. Трехмерная модель представлена на рисунке 35.

Рисунок 35 -3D-модель детали «Корпус»

Материал вала - привод конструкционная углеродистая качественная сталь марки 35 ГОСТ 1050-88. Данный сплав предназначен для выпуска изделий невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения. Данные о материале детали приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав сплава

Деталь «Корпус» предназначена для скрепления других составляющих маслостанции от мобильного бурового комплекса.

При анализе свободной технологичности конструкции детали выяснено следующее:

-        деталь состоит из кубической части и тела вращения;

-        деталь имеет сложную форму, но может быть обработана на стандартном оборудовании, стандартным режущим инструментом с применением стандартных приспособлений;

-        окно геометрические погрешности станков позволяют получить требуемые допускаемые отклонения размеров, шероховатости, отклонения формы и расположения поверхностей на детали;

-        к выбор обрабатываемым поверхностям существует достаточно свободный доступ инструмента;

-        деталь имеет представлен технологические базы, необходимые для получения заданной точности и шероховатости емкости обрабатываемых поверхностей;

-        на фрезерных операциях невозможно применение Üвысокопроизводительных методов обработки;

-        все размеры могут быть Üпроконтролированы стандартным измерительным инструментом.

.1.2 Разработка частные технологического изготовления детали «Корпус»

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также механизма экономичностью изготовления. Иногда целесообразно сопоставить два возможных способа получения заготовки, выбрав оптимальный.

Исходные данные необходимые для выбора вида заготовки и способа ее получения:

-        годовая программа - 150 шт;

-        материал заготовки - Сталь 35 ГОСТ 1050-88;

-        плотность материала - 7850 кг/м³;

-        масса детали, кг - 0,1 кг.

Наиболее верным решением выбора возможных методов получения заготовки - это получение заготовки из стандартного проката и штамповкой (или ковкой на ГКМ).

Заготовки, получаемые методом ковки нашли самое широкое применение благодаря дешевизне и простоте. Существенным преимуществом является высокий коэффициент использования материала. Стоимость заготовок, получаемых таким методам, как прокат, можно с Ьудовлетворительной точностью определить по формуле (1):

 (1)

где С_i - базовая стоимость 1 т заготовок, руб; _т, k_c, k_в, k_м, k_п-коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок;- масса заготовки, кг; цена 1 кг материала заготовки, руб;- масса готовой детали, кг; _отх - цена 1 т отходов, руб.

Масса заготовки Q_заг=0,28 кг.

Масса готовой детали q=0,1кг.

Стоимость тонны материала (Сталь марки 35 гост 1050-88), S=26000 руб.

Стоимость тонны окалины S_отх = 28 руб.

Определение стоимости заготовки получаемой методом ковки:

S_заг=((26000/1000)*11,26*1*0,89*0,8*1)-(11,26-9,12)*28/1000=2,93 руб.

Определение стоимости получения заготовки горячей штамповкой

При горячей штамповке на изготовление заготовок затрачивается значительно меньше времени, чем, например, при свободной ковке. При этом заготовки получаются более точные по форме и размерам, с меньшими припусками для дальнейшей механической обработки.

Стоимость заготовок, получаемых таким методом можно с достаточной точностью определить по формуле (2):

 (2)

где С_i- базовая стоимость 1 т заготовок, руб.; k_т, k_c, k_в, k_м, k_п-коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок;- масса заготовки, кг;цена 1 кг материала заготовки, руб;- масса готовой детали, кг;_отх - цена 1 т отходов, руб.

Масса заготовки Q_заг= 0,17 кг.

Масса готовой детали q=0,1кг.

Стоимость тонны материала (Сталь марки 35 гост 1050-88) S = 25000 руб.

Стоимость тонны окалины S_отх = 26 руб.

Определение стоимости заготовки получаемой горячей штамповкой:

S_заг=(25000Ч0,105Ч×1×1,08×0,83×0,92×1,37/1000)-(0,105-0,17)×26/1000=2,57 руб.

Таким образом, стоимость заготовки получаемой методом штамповки ниже, чем стоимость заготовки из ковки, поэтому для дальнейшего элементы проектирования выбирается заготовка, полученную методом горячей штамповки.

.1.3 Разработка описание технологического маршрута обработки детали «Корпус»

При разработке следующих технологического процесса следует Ьруководствоваться следующими принципами:

-        при обработке у заготовок всех поверхностей в качестве пример технологических баз для первой операции целесообразно использовать поверхности с наименьшими припусками;

-        в первую очередь следует обрабатывать те поверхности, которые являются базовыми в дальнейшей обработке;

-        далее выполняют обработку тех поверхностей, при снятии стружки с которых в меньшей степени уменьшается жесткость детали;

-        в начале существенным технологического процесса следует осуществлять те операции, в которых велика вероятность получения брака из-за дефекта.

-        операция Технологический процесс записывается пооперационно, с перечислением всех переходов.

данным Предварительно выбираем следующий станка технологический маршрут обработки при изготовлении детали «Корпус»:

Фрезерная:

–        Черновое фрезерование плоскостей до высоты 25 мм и длиной 38 мм.

–     Чистовое фрезерование плоскостей до высоты 24 мм и длины 37 мм.

–     Фрезерование торцов.

–        Снятие фаски с размерами 5х45⁰.

–        Сверление отверстия на глубину 13мм.

–     Зенкерование отверстия диаметром 17мм.

Установочная: Зажатие детали в 4-х кулачковом патроне.

Токарная:

–          Черновая токарная операция цилиндрической части.

–        Чистовая токарная вместе цилиндрической части.

–        Сверление отверстия диаметром 10мм на глубину 28 мм.

–          Расточка конуса (от диаметра 10 мм до диаметра 17, 3 мм).

–        Проточить канавки на глубину 2,1 мм, длиной 3мм.

–        Нарезать резьбу М22х1,5.

Слесарная:

–          Притупить острые кромки.

–        Удалить заусеницы.

Контрольная:

–          Контроль размеров и формы детали по чертежу.

.1.4 Выбор и расчет припусков на обработку

Припуски имеют очень важное значение в процессе разработки современных технологических операций механической обработки деталей. Правильное назначение припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию материала и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции.

Величины припусков на обработку и допуски на размеры заготовок зависят от следующих факторов:

–        материала заготовки;

–        вида заготовки и способов ее получения;

–        требований в отношении механической обработки;

–        технических условий в отношении качества и класса шероховатости поверхности, точности размеров заготовки.

Из этого следует, что величина общего припуска зависит от толщины дефектного слоя, подлежащего снятию, припусков на промежуточные операции, погрешности установки, шероховатости поверхности.

Существует два метода расчетов припусков:

- аналитический (расчетный);

- справочный (табличный).

Для корпуса в расчетную таблицу запишем верным технологический маршрут обработки, также запишем отсоединению соответствующей заготовке и каждому источника технологическому переходу значения элементов припуска.

У детали данные обрабатываются поверхности размером 30х30х41 мм, при этом выдерживается размер Н=307(0;-0,03), К=30(±0,5), L=41 (±0,5). ÜПоследовательность обработки плоскостей следующая: фрезерование черновое (достигаемый квалитет точности 14), фрезерование чистовое (10).

При выполнении переходов первой установочной базой является цель необработанная плоскость. При сварной фрезирововании первой плоскости заготовка общий устанавливается на опорные пластинки, при дальнейшей обработке заготовка после устанавливается на стол станка.

Заготовка - брусок, сталь 35 с наибольшим размером 41 мм, выполненная по II кл. точности. Общий припуск на механическую обработку плоскостей 4 мм.

Провести расчет припусков и промежуточных размеров для обработки поверхности 1 по методу профессора Кована.

Суммарное значение момент пространственных отклонений:

Значения - 0,6 для показан горячекатаного проката после термообработки.

После чернового фрезирования:

где 0,06 - коэффициент уточнения формы.

После чистового строгания:

Погрешность установки:

–        при черновом фрезеровании  мкм;

–        при чистовом  мкм.

По таблицам допусков в соответствии с номинальным размером Н=24 и достигаемым на каждом переходе квалитетом точности находим допуски на промежуточные размеры (графа 9). Допуски берутся по системе вала, т.к. размер охватываемый.

Для первого вероятность технологического перехода при обработке черновых заготовок и при выдерживании размера от чёрной базы допуск определяем по формуле (3):

d₀ = (d_заг. + d_обр.)/2, (3)

где d_заг. - допуск на размер чёрной заготовки;

d_обр. - допуск по квалитету.

d₀ = (0,5 + 0,87)/2 = 685 мкм.

Номинальные промежуточные припуски:

_1ном = Z_1min + d₀ = 1344 + 685 = 2029 мкм._2ном = Z_2min + d₁ = 340 + 220 = 560 мкм._3ном = Z_3min + d₂ = 200 + 87 = 287 мкм._4ном = Z_4min + d₃ = 30 + 30 = 60 мкм.

Промежуточные номинальные размеры:

Исходный размер (наибольший предельный по чертежу):  мм.

Общий припуск на обработку:

_общ = Z_1ном + Z_2ном + Z_3ном + Z_4ном = 2,029 + 0,56 + 0,287 + 0,06 = 2,936 мм,

что соответствует припуску на обработку плоскости в размер Н в заготовке.

z_imax- z_imin = d_i-1-d_i ;

- 340 = 685 - 220

= 465_omax - z_omin = d_з-d_д ;

- 1914 = 700 - 30

= 670

Результаты заносятся в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчёт припусков и предельных размеров

.1.5 Выбор типа производства

Выбор типа производства выполнен по среднему по среднему коэффициенту загрузки оборудования:

К_загр. = Т_шт.ср. N/60 Fд,

где F_d - получаемые действительный годовой фонд времени,

Т_{шт ср.} =18 ч. - средняя норма времени на изготовление детали,- годовая программа выпуска.

Средняя норма времени изготовления детали выбрана по нормативам на типовые разработка технологические операции (учитываются слесарные и термические операции, нанесение покрытий и контроль).

Кзагр=18∙150/4020=0,672

Полученное значение соответствует маслостанции мелкосерийному типу производства.

Определение основного рисунок технологического времени

Для основных операций создания технологического процесса определяем нормы штучно-рабочих калькуляционного времени. Расчет норм времени выполняем по формуле:

Т_шт=t₀+t_в+_тех+t_орг+t_пер+t_п/з, мин,

где t₀ - основное (машинное) время, мин;_в - стандартных вспомогательное время, мин;_тех - время технического обслуживания, мин;_орг - время выбор организационного обслуживания, мин;_пер - время перерывов, мин;_п/з - заключительно-модель подготовительное время, мин.

Вспомогательное время определяем по заводским нормативам.

Время технического обслуживания принимаем в размере 10% от основного времени.

Время перерывов принимаем в размере 2,5% от суммы основного времени и вспомогательного.

Время программное организационного обслуживания принимаем в размере 10-12% от суммы основного времени и вспомогательного.

Заключительно-хвостовика подготовительное время рассчитывается по формиле (4):

, шт, (4)

где N - годовая программа выпуска, шт.

Результаты вычислений сведены в таблице 4.

Таблица 4 - Нормирование времени операций

3.1.6 Выбор оборудования

Выбор оборудования покрытий осуществляется на основании таких данных, как метод обработки, точность обработки, расположение размеров документа обрабатываемых поверхностей, габаритных размеров заготовки, количество инструментов в наладке станка, обеспечение заданной производительности, эффективность использования станка по времени, мощности и др.

В процессе обработки детали можно использовать универсальный станок, краткая колесное характеристика которого приведена ниже в таблице 5.

Исходными данными для выбора оборудования являются:

.         вид обработки;

.         размеры детали;

.         размеры производить обрабатываемой поверхности;

.         точность обработки;

.         шероховатость поверхности;

.         тип производства.

Таблица 5 - Технические формы характеристики оборудования

.1.7 Выбор режущих инструментов

Выбор рещих инструментов зависит от требуемых необходимых результатов.

Технологически необходимые инструменты составляют комплект, состав которого зависит от выбора заготвки, её конфигурации, системы ЧПУ и технологических возможностей станка.

Все режущие инструменты, необходимые для обработки на данном станке с ЧПУ приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Выбор режущего инструмента

.1.8 Выбор проводим вспомогательных инструментов

К модуль вспомогательным инструментам относятся державки, стойки для резцов, оправки для осевых инструментов, направляющие втулки. Выбор выполняется в зависимости от конструкции хвостовика режущего инструмента, конструкции посадочного места на станке, длины чертежа обрабатываемой поверхности, требуемой жёсткости и точности инструмента, требований замены и подналадки инструмента.

Вспомогательные инструменты также сотавляю комлект, состав которго зависит от конфигурации выбранных режущих инструментов.

Данные по динамическим вспомогательным инструментам заносятся в таблицу 7.

Таблица 7 - Выбор режущего инструмента

.1.9 Выбор полученные приспособления

Станочное поэтому приспособление выбирается с условием того, чтобы операция обеспечивалось требуемое базирование и надежное закрепление детали на операциях, высокую жесткость установленной на станке детали, учитывая возможность автоматизации обработки и других требований.

При изготовлении деталей в качеством машиностроении значение имеет анализа технологическая подготовка производства, основную долю затрат по стоимости и трудоемкости в которой вносит каждом проектирование и изготовление энергию технологической оснастки, в частности, затраты на создание станочных приспособлений. Одним из возможных решений этой задачи является применение унифицированных, Üстандартизированных просто функциональных элементов, позволяющие сокращение комплекта станочных приспособлений, многократное использование и увеличение срока их эксплуатации.

В случаях при проектировании технологического процесса намечается принципиальная схема специального приспособления в соответствии с принятым способом установки и зажимом обрабатываемой заготовки. Целесообразно выбирать присособления при помощи соответсвующих технико-экономическим расчетам.

Важное значение имеет выбор приспособлений для каждого режущего инструмента отдельной операции, для каждого установа. Если приспособление является пренадлежностью станка указывается только его наименование. Данные по сетка вспомогательным инструментам заносятся в таблицу 8.

Таблица 8 - Выбор вала приспособления

3.1.10 Выбор средств измерения и контроля размеров

Средства измерения и контроля размеров выбираются в зависимости от типа производства, величины допуска химический контролируемого параметра для каждой операции и заносятся в таблицу 9.

Таблица 9 - Выбор средств измерения

.1.11 Выбор режимов резания

Расчет ведется одновременно с заполнением операционных и маршрутных карт маршрута технологического процесса. Режим резания устанавливаем, исходя из особенностей разработка обрабатываемой детали и если характеристики режущего инструмента и станка. Приведём расчет на примере технические технологического перехода - черновое строгание плоскости в размер 86,2 мм, для чего выбираем проходной резец с пластиной из твердого сплава Т5К10 с углом в плане f=60Å.

Скорость резания, допускаемая резцом, может быть подсчитана по следующей общей формуле (5):

_и = С_v × K_v / T^m × t^x_v × S^у_v м/мин, (5)

С_v - коэффициент, пластические характеризующий обрабатываемый металл и условия его обработки;

Т - стойкость режущего инструмента в мин;- показатель относительной стойкости;- глубина резания в мм;- подача в мм/об;_v и у_v - показатели степеней;

К_v - общий поправочный коэффициент на изменённые условия обработки по отношению к тем, для которых даётся значение коэффициента С_v.

К_v = K_мv × K_м1v × K_jv × K_j1v × K_rv,

где K_мv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств разработка обрабатываемого материала на скорость резания. Для незакалённой стали с s_в = 665 МПа для резцов с пластинками твёрдого сплава K_мv = 1,15;_м1v - поправочный коэффициент, влияющий на V_рез, зависящий от материала режущей кромки инструмента. Для резца с твёрдым сплавом Т5К10 K_м1v = 0,65;_jv - поправочный коэффициент, влияющий на V_рез, для значений главного угла резца в плане j. Для угла j = 45⁰ K_jv = 1,0;_j1v - поправочный коэффициент, влияющий на V_рез, для значений получаемые вспомогательного угла резца в плане j₁. Для угла j₁ = 30⁰ K_j1v = 0,91;_rv - поправочный коэффициент, влияющий на V_рез, зависящий от радиуса закругления при вершине резца. Для r = 1 мм K_rv = 0,94.

К_v = 1,15 × 0,65 × 1,0 × 0,91 × 0,94 = 0,64.

Рекомендуемая оптимальная стойкость для всех строгальных резцов Т = 120 мин.

Глубина резания t = 40 - 38,2 = 1,8 мм.

Режимы резания для переходов и полученные значения режимов резания заносятся в таблицу 10.

Таблица 10 - Режимы резания фрезерной операции

.2 Проектирование технологической операции на станке с ЧПУ с разработкой управляющей программы

.2.1 Состав и содержание команд по программе в коде ИСО

В качестве языка разносятся программирования в современных системах используется международный код ISO7 бит. На первом месте задается буква латинского алфавита, за исключением Üтрудноугадываемых букв (например, буква «О», которую можно спутать с цифрой «0»), В дополнение к буквам для записи команды используется от 2 до 6 разрядов цифр [8]. Цифры задаются в десятичной системе счисления.

Различают команды следующих типов:

-             подготовительные, которые считываются (выпуском воспринимаются) только для управляющей системы и не относятся к станку;

-        опредевспомогательные - это команды, которые запишем непосредственно управляют рабочими органами (включить, выключить и т.п.);

-        состоян технологические - команды для отработки решить технологического цикла (установить требуемую величину скости, подачи, коррекции инструмента и т.п.);

-             чертгеометрические - команды для задания центра геометрической информации по перемещению.

Перемещение выполняется с определенной дискретность. На станках с ЧПУ общего назначения как правило используется дискретность 0,001 мм.

В программе применялись следующие команды:

% - начало ленты;- номер кадра;

Х, Y, Z, W, B, V - управляемые координаты;- функция подачи;- скорость главного движения;

Е - вторая функция подачи (быстрый ход);

М - модель вспомогательная функция;- координатная информация для постоянных циклов;

М00 - Üзапрограммированная остановка;

М02 - конец программы;

М03 - вращение шпинделя по часовой стрелке;

М04 - вращение шпинделя против часовой стрелки;

М05 - останов шпинделя;

М06 - смена инструмента;

М30 - конец ленты.

.2.2 Управляющая программа для обработки детали на станке с ЧПУ

Разработка управляющей программы была получена в программе SprutCam 10. Часть программы представлена в таблице 11.

Таблица 11 - Программа ЧПУ

машиностроительный станок деталь программа

Заключение

В является представленной ВКР рассмотрена автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства маслостанции мобильной буровой установки.

В процессе выполнения было произведенено большое количество работ, а именно:

-        исследовано описание принципа работы маслостанции мобильной буровой установки;

-        разработаны Üавтоматизированные компьютерные модели маслостанции;

-        создана разнесенная сборка;

-        исследовано напряженно-деформированное состояние детали «Корпус»;

-        разработана конструкторская документация;

-        разработан технологический процесс изготовления детали «Корпус»;

-        разработана программа для обработки детали «Корпус».

Конструкторская часть состоит из описания конструкции и принципа работы маслостанции мобильной буровой установки, разработки трехмерных моделей и чертежей компонентов изделия, а также создания сборок узлов и всего механизма в целом. Затем выполнена разнесенная сборка и её каталог.

В технологической части выбран станок, составлен маршрут обработки, подобраны режущие инструменты, рассчитаны режимы резания, выбраны станочные и инструментальные приспособления, средства измерения и контроля размеров при изготовлении детали «Корпус».

-        исследовано описание принципа работы маслостанции мобильной буровой установки;

-        разработаны Üавтоматизированные компьютерные модели маслостанции;

-        создана разнесенная сборка;

-        исследовано напряженно-деформированное состояние детали «Корпус»;

-        разработана конструкторская документация;

-        разработан технологический процесс изготовления детали «Корпус»;

-        разработана программа для обработки детали «Корпус».

Конструкторская часть состоит из описания конструкции и принципа работы маслостанции мобильной буровой установки, разработки трехмерных моделей и чертежей компонентов изделия, а также создания сборок узлов и всего механизма в целом. Затем выполнена разнесенная сборка и её каталог.

В технологической части выбран станок, составлен маршрут обработки, подобраны режущие инструменты, рассчитаны режимы резания, выбраны станочные и инструментальные приспособления, средства измерения и контроля размеров при изготовлении детали «Корпус».

С помощью программы SprutCAM была осуществлена обработка детали «Корпус», в результате чего был получен код управляющей программы. Режущий инструмент был выбран из твердого сплава.

Список использованных источников

1.       Авраменко, В.Е.Технология машиностроения. Расчет припусков и межпереходных размеров / В.Е. Авраменко, Ю.Ю Горохов - Москва: ПИ СФУ, 2007-150 с.

.         Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения /А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред - Минск: Высшая школа, 2007 - 256с.

.         Дунаев, П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов - Москва.: Высшая школа, 2008 -416 с.,

.         ГОСТ 2.610 - 2006. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения эксплуатационных документов. - Введ. 01.09.2006. - Москва: Стандартинформ, 2006. - 35 с.

.         Режущий инструмент. Учебник. Изд. 4-е переработанное и дополненное / Д.В. Кожевников, В.А. Гречишников, С.В. Кирсанов [и др.] - Москва: Машиностроение, 2014. - 520 с.

6.       Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.2. / под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - Москва: Машиностроение, 2009- 496 с.

7.       Справочник технолога-машиностроителя. Т.1. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К., Мещерякова - Москва: Машиностроение, 2006. 656 с.,

.         Обработка металлов резанием. Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и [др.]. / Под ред. А.А. Панова. Москва: Машиностроение, 2007. - 736с.

.         Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С. А. Вяткин и другие. - Москва: Машиностроение, 2008. - 640с.

.         Шкарин, Б. А. Основы систем автоматизированного проектирования машиностроительных конструкций и технологических процессов: учеб. пособие / Б. А. Шкарин. - Вологда: ВоГУ, 2011. - 127 с.