Разработка автоматизированного участка для изготовления детали 'Пробка'

Разработка автоматизированного участка для изготовления детали 'Пробка'

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Камский государственный политехнический институт

Кафедра А и ИТ

Курсовой проект

по дисциплине: “Автоматизация технологии производственных процессов ”

на тему: “Разработка автоматизированного участка для изготовления делали

Пробка”

Выполнил: студент гр. 4341с

Кашапова А.И.

Проверил: профессор

Симонова Л.А.

Набережные Челны

Содержание

. Задание

. Разработка планировки участка

.1 Технологический маршрут обработки детали

.2 Расчет режимов резания

.3 Нормирование операций технологического процесса

.4 Расчет количества основного оборудования

.5 Выбор основного оборудования

.6 Выбор вспомогательного оборудования

.7 Разработка участка

. Разработка циклограммы

.1 Описание датчиков

.2 Описание циклограммы

. Разработка наладок для станков с ЧПУ

. Разработка захватного устройства

.1 Выбор механизма захватного устройства

.2 Принцип работы захватного устройства

.3 Расчет захватного устройства

Список используемой литературы

деталь обработка станок наладка

1. Задание на проектирование

Исходные данные:

Деталь: Пробка

Материал: Сталь ВСт.3 ГОСТ 4543-71

Размер партии: 50 изделий в смену (производство среднесерийное)

Заготовка приближена к форме готовой детали с размерами l=27мм.

Маршрут обработки детали

Операция Действия

2.Разработка планировки участка

.1 Технологический маршрут обработки детали

Таблица 1

2.2 Расчет режимов резания

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

Элементы режимов резания:

Глубина резания: t: при черновой обработке назначают по возможности максимальную t, равную всему припуску на обработку или большей его части (75%); при чистовой обработке - в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

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 требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

Подача на оборот (мм/об):

 (1)

Где: SО - табличное значение подачи;

Кi - поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от предела прочности sв или твердости НВ обрабатываемого материала, от глубины обработки Н от жесткости инструмента Ж.

Скорость резания v (м/мин): рассчитывают по формуле, установленной для каждого вида обработки, которая имеет общий вид:

 (2)

где: vтабл - табличное значение скорости резания;

Кi - поправочные коэффициенты на скорость резания в зависимости от предела прочности sв или твердости НВ обрабатываемого материала, от состояния обрабатываемой поверхности П, от периода стойкости Т, от главного угла в плане j, от марки твердого сплава ТС, от формы заточки инструмента, от глубины обработки Н, от ширины обработки В, от жесткости инструмента.

Число оборотов (об/мин) шпинделя определяется по формуле:

 (3)

где: d - наибольший диаметр обрабатываемой детали;- скорость резания (м/мин);

Минутная подача (мм/мин) рассчитывается по формуле:  (4)

Расчеты производятся следующим образом: выбирается значение подачи (S) в соответствии с припуском на обработку (t), затем по этим данным выбирается значение скорости (по таблицам). Итоговое значение скорости получаем путем умножения на поправочный коэффициент (в зависимости от материала заготовки, материала р.ч. инструмента, припуска на обработку, требуемого значения шероховатости.)

Таблица 2

В итоге имеем То =7,9 мин.

.3 Нормирование операций технологического процесса

Норма времени - это регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных условиях одним или несколькими

исполнителями соответствующей квалификации В машиностроении норма времени обычно устанавливается на технологическую операцию/

Штучное время обработки детали: Tшт = Тас + Твсп + Тобс + Тпер, мин (6)где Тао - время автоматической обработки, состоит из времени на совершение инструментом холостых и рабочих ходов: Тао = Тх.х. + Тр.х. (7)

Время холостых ходов: , мин (8)

где Li - длина i-ого холостого хода, мм- скорость быстрого перемещения станка, мм/мин- количество холостых ходов.

Время холостых ходов - это время подвода инструмента из исходной точки к обрабатываемой поверхности ( 0,03 мин ) и отвода его обратно ( 0,03 мин ). Время холостых ходов в среднем равно 0,06 мин.

Время рабочих ходов:  (9)

Где Tp.x.i - время i- ого рабочего хода, мин

 (10)

где L - длина обрабатываемой поверхности, мм,- длина врезания, перебега и ускоренного подвода инструмента, мм. Для станков с ЧПУ в большинстве случаев принимается 1-2 мм вследствие высокой жесткости системы СПИД.- число рабочих ходов,- частота вращения заготовки или инструмента, об/мин,- подача на один оборот, мм/об

Вспомогательное время: Твсп=Тв.у. + Тм.в. (11)

Вспомогательное время, затрачиваемое на осуществление действий, создающих выполнение основной работы, являющейся целью технологической операции или перехода и повторяющейся с каждым изделием или через определенное их число. Вспомогательное время, включающее Тв.у. на установку и снятие заготовки и машинно-вспомогательное время Тм.в., включает комплекс приемов, связанных с позиционированием, ускоренным перемещением рабочих органов станка, подводом инструмента вдоль оси в зону обработки и последующим отводом, автоматической смены режущего инструмента путем поворота револьверной головки (резцедержателя) или из инструментального магазина. Эти элементы времени зависят от скоростей перемещений рабочих органов и длины перемещений. При составлении программы управления (ПУ) следует учитывать возможность совмещения приемов и назначать такую последовательность выполнения переходов обработки, чтобы Тм.в. было минимальным. Значения Тв.у. и Тм.в. берутся из справочных таблиц (табл. 12, с.604 [1]). Оперативное время рассчитывается по формуле: Топ = Тао + Твсп.

Тобс - время обслуживания рабочего места, мин. В состав работ по организационному обслуживанию рабочего места выключены: осмотр, нагрев системы СПУ и гидросистемы, опробование оборудования, получение инструмента от мастера в течение смены, смазывание и очистка станка в течение смены, предъявление контролеру ОТК пробной детали, уборка станка и рабочего места по окончанию работы. К техническому обслуживанию рабочего места относятся: смена затупившегося инструмента, коррекция инструмента на заданные размеры, регулирование и подналадка станка в течение смены, удаление стружки из зоны резания в процессе работы.

Тп- время на личные потребности, мин. Время обслуживания рабочего места и время на личные потребности, назначается в процентах от оперативного времени.

Штучное время определяется по формуле (6) для каждой операции.

Штучно-калькуляционное время:  , (12)

где N - размер партии деталей, запускаемых в производство,

Тп-з - подготовительно-заключительное время на партию, мин.

Подготовительно-заключительное время Тп-з при обработке на станках с ЧПУ состоит из затрат времени Тп-з1 из затрат Тп-з2, учитывающих дополнительные работы, и времени Тп-з3 на пробную обработку детали:

Тп-з = Тп-з1 + Тп-з2 + Тп-з3

В затраты Тп-з1 включено время на получение наряда, чертежа, технологический документации на рабочем месте в начале работы и на сдачу в конце смены На ознакомление с документами и осмотр заготовки затрачивается 4 мин, на инструктаж мастера - 2 мин, на установку рабочих органов станка или зажимного приспособления по двум координатам в нулевое положение - 4 мин, на установку перфоленты - 2 мин, итого на комплекс приемов - 12 мин Для всех станков с ЧПУ принята единая норма Тп-з1 =12 мин.

Тп-з3 выбираем в зависимости от числа режущих инструментов и измеряемых по диаметру поверхностей.

Расчет времени автоматической обработки.

Определим норму штучного времени по каждой операции:

 , где

- основное время выполнения операции;

- вспомогательное время;

- оперативное время;

- время технического обслуживания рабочего места (3-9% Tоп);

- время организационного обслуживания рабочего места(3-9% Tоп);

- время перерывов (2.5-3% Tоп).

Операция 05 (токарная).. Черновое подрезание торцов

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

. Чистовое подрезание торцов

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

. Чистовое растачивание цилиндрических поверхностей

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

. Черновое растачивание цилиндрической поверхности

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

. Черновое подрезание торца

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

II. Чистовое обтачивание цилиндрической поверхности

поправочный коэффициент на вспомогательное время.

Операция 25 (токарная).. Обтачивание внешней поверхности резьбы

число проходов.

число заходов.

. Предварительное шлифование шестигранника

Операция 40 (шлифовальная).. Шлифование внутренней цилиндрической поверхности

продольная или поперечная подача на двойной ход изделия в долях ширины шлифовального круга.

частота вращения детали.

ширина шлифовального круга.

длина рабочего хода.

Результаты расчетов норм времени

Таблица 3

.4. Расчет количества оборудования

Определим расчетное количество применяемых станков по формуле

, где

 - штучное время на соответствующей операции;

- объем партии ();

- годовой фонд работы оборудования ().

Коэффициент загрузки оборудования по времени определяется следующим образом:

, где

- принятое количество оборудования.

Полученные результаты сведем в таблицу:

Общее количество применяемого основного оборудования: N = 2

.5 Выбор основного оборудования

Выбор автоматизированного металлорежущего оборудования определяется конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемых изделий, режимами резания. Оборудование должно быть способным работать в условиях автоматизированного производства, должно быть с ЧПУ Станки должны быть быстропереналаживаемыми при переходе на производство другого изделия.

Технологическое оборудование определяет технико-экономические характеристики ГПС, а также показатели обрабатываемых изделий. С учетом поставленного технического задания и технологии получения конечного изделия выбираем следующее технологическое оборудование:

С целью концентрации операций на одном рабочем месте используем токарный станок с ЧПУ модели TC300-42.

С учетом заданной точности обработки необходимо применить шлифовальное оборудование, которое позволит достичь заданного качества поверхности. С этой целью выбираем кругло-шлифовальный станок с ЧПУ модели 3М151Ф2. Данный станок предназначен для шлифования гладких и

прерывистых цилиндрических поверхностей ступенчатых валов в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Технические характеристики ТРПП-1 конвейера:

KUKA-Control-Panel (KCP) робот

Язык программирования:

Удобный язык программирования адаптированный под Windows.

Снабжен корректором синтаксиса и логики.

Возможность создания диалога с обслуживающим персоналом.

.6 Выбор вспомогательного оборудования

Для построения ГПС наряду с основным оборудованием применяют и вспомогательное, которое обеспечивает работу основного оборудования в автоматическом режиме в течение заданного срока. К таким вспомогательным средствам относят: робототехническое оборудование (загрузка-разгрузка, смена инструмента, приспособления); средства складирования заготовок, готовых изделий, приспособлений, инструментов; транспортно-накопительные устройства, контрольно-измерительные средства и др.

С целью обеспечения точной установки заготовки в патроне основного оборудования и удобства автоматической загрузки-выгрузки заготовок применим промышленные роботы портального типа. С учетом технических характеристик выбираем ПР. модели М40П.05.01 в количестве 2 штук.

Между токарными автоматами располагается промежуточный накопитель. После обработки детали на шлифовальном станке деталь складируется на транспортную тележку и транспортируется на склад.

.7 Разработка участка

Для обслуживания двух металлорежущих станков и вспомогательного оборудования используем портальный робот, т.к. с технической и экономической точки зрения на данном участке он наиболее эффективен.

Выбор автоматизированного металлорежущего оборудования определяется конструктивно-технологическими особенностями обрабатываемых изделий в соответствии с принятой их классификацией. На нашем участке планируется выпускать детали типа «Пробка».

Участок состоит из трех станков, которые обслуживаются роботом. Робот может брать заготовки с конвейера и устанавливать их на технологическое оборудование. Стол-накопитель используется для промежуточного накопления заготовок между технологическими операциями.

При разработке участка учитывались следующие требования:

компактность расстановки оборудования;

выполнение техпроцесса;

оптимальное количество вспомогательного оборудования;

габариты участка;

связь с транспортными системами.

Участок состоит из трех станков, которые обслуживаются двумя ПР. Заготовки подаются со склада на секцию конвейера, с которой робот снимает заготовку, и переносит на обработку на первый токарный станок №1,где происходит обработка заготовки. Когда заканчивается обработка детали на первом станке, робот переносит деталь на второй токарный станок. Когда заканчивается обработка детали на втором станке робот переносит на конвейер, далее заготовка переходит по конвейеру, робот №2 переносит деталь на третий станок круглошлифовальный, берет заготовку с конвейера и устанавливает на станок для обработки. После окончания обработки детали третьим станком робот переносит готовую деталь на стол накопитель который уходит на склад. Такой цикл повторяется с каждой новой деталью.

3. Разработка циклограммы

.1 Описание датчиков

Для управления ходом технологического процесса необходимо на гибком автоматическом участке расставить датчики. Количество датчиков определяется типом используемого оборудования.

На конвейере установлены фотодатчик (S1,S20) о наличии заготовки в начале и конце конвейера, а также для определения наличия заготовки.

На портальном роботе установлены датчики: вращающий трансформатор ВТМ-6 (S2,S5,S9,S14,S16) для определения положения руки ПР и для состояния зажат/разжат захватывающего устройства установлены датчики (S4,S15).

На токарных станках и круглошлифовальном установлены тактильные датчики (S3,S6,S10,S17) для определения наличия детали в схвате в патроне.

В качестве вкл./выкл.шпинделя станка и перемещения конвейера используется датчик генераторного типа (S8, S12, S19).

Фотодатчики

Фотодатчики - это один из типов устройств, предназначенных для позиционирования объекта. Фотодатчики состоят из источника излучения, фотоприемника, преобразователя сигнала и усилителя сигнала. Приемник анализирует поступивший световой поток, проверяет, поступил ли он от источника излучения и передает соответствующий сигнал на усилитель и далее на исполнительное устройство. По сравнению с другими типами датчиков, фотодатчики обладают рядом преимуществ. Диапазон действия фотодатчиков существенно превосходит индуктивные, емкостные, магнитные и ультразвуковые. Высокая чувствительностью даже при миниатюрном исполнении и многочисленные варианты конструкций корпуса позволяют фотодатчикам решать практически любые задачи.

НАЗНАЧЕНИЕ

Фотодатчик предназначен для преобразования пульсации потока инфракрасного, инфракрасного и видимого, ультрафиолетового излучений и выдачи релейного сигнала наличия/отсутствия пламени горелки в схемы контроля, регулирования и управления технологическими процессами в системах газопотребления и других отраслях.

Фотодатчик может быть использован в составе действующих и проектируемых систем защиты котельной автоматики в составе запально-защитных устройств ГОСТ Р 52229-2004 и горелок

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ФОТОДАТЧИКА

Конструкция фотодатчика.

Фотодатчик выполнен в моноблочном исполнении в металлическом корпусе. Для подключения внешних цепей внутри корпуса на печатной плате расположена 8-ми контактная клеммная винтовая колодка. Для регулировки чувствительности к пламени предусмотрен регулятор «Усиление» в виде переменного резистора, расположенного на печатной плате. На лицевой панели расположен светодиодный индикатор, сигнализирующий о наличии пламени.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ