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

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

Таблица 1

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:

1.3 Тогда такт выпуска равен

.

1.4 Коэффициент повторяемости

(3.3.)

2. Отработка конструкции детали на технологичность

2.1 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 2 мм.

Рисунок 2.1 Предусмотрение полости для выхода инструмента.

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

заготовка механообработка технологичность

3. Выбор заготовки

3.1 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,

.

3.2 Выбор вида заготовки с учетом стоимости и других критериев

По серийности: прокатлитье (давлением)

По стоимости: прокатштамповкалитье

Стойкость оснастки: N_i=24 002 500-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

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

.

5.2 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

6.1 Разработаем план обработки для варианта РТП1 (заготовка-прокат, организационная структура системы — РТК) и РТП2 (заготовка-отливка, организационная структура системы-ПАЛ) Последовательность операций и переходов:

1. Заготовительная (отрезка).

2. Подготовка баз.

3. 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.

4. 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.

5.Объёмная ТО для снятия напряжений (нормализация и улучшение) HRC 28.32.

6. Сверление радиальных отверстий.

7. Прорезка шлицев дисковой фрезой.

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

9. Шлифование наружное.

10. Покрытие (химическое оксидирование или гальваническое).

Тип и модель оборудования:

1. Автомат токорно-револьверный многооперационный с числовым программным управлением.

Модель 11Б40ПФ4

2. Круглошлифовальный станок с ЧПУ

BUA 25 B Practic

3. Зубофрезерный станок с ЧПУ

Модель GearSpect SFK 200

4. Долбежный станок с ЧПУ

Модель CNC-350

Вид и тип инструмента

Резцы:

— прорезной (ГОСТ 18 874−73)

— контурного точения (ГОСТ 20 872−75)

— расточной (специальный)

— резьбовой (ГОСТ 22 207−76)

Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком:

— средней серии (d=0.25−20 мм, L=20−205 мм, l_{реж части}=3−140 мм)

(ГОСТ 10 902−77)

Модульная фреза (ГОСТ 10 996 — 64)

Круг шлифовальный (ГОСТ 2424−67)

Долбяк (ГОСТ 10 059−80)

Способ базирования и тип приспособления

1.Для базирования заготовки на обрабатывающем центре 11Б40ПФ4 используется цанговый патрон (ГОСТ 2877−80) и оправка цилиндрическая центровая для точных работ ступенчатая (ГОСТ 16 213−70) .

2.При обработке на шлифовальном станке 3 BUA 25 B Practic 2 изделие закрепляется в цанговом патроне (ГОСТ 2877−80).

3.При обработке на зубофрезерном станке GearSpect SFK 200 используем цанговый патрон (ГОСТ 2877−80) и оправку цилиндрическую центровую для точных работ ступенчатую (ГОСТ 16 213−70).

4. При обработке на долбежном станке Модель CNC-350 используем 3-х кулачковый патрон ГОСТ 2675–80.

Методы и средства контроля

1.Штангенциркуль ШЦ-П (ГОСТ 166−80). ±20…±300 мкм

2. Для контроля шлицевых отверстий применен калибр-пробка ГОСТ 24 960–81.

2.Для контроля шероховатости поверхности применен профилометр ГОСТ 19 300–86

Параметр Ra.

Предел измерения 100−0,02 мкм.

Базовые длины: 2,5; 0,8; 0,25; 0,08.

6.2 Расчет укрупненного нормирования ТП и определении Тшт-к для РТК (заготовка: прокат)

1. Тмаш = Трх + Тхх + Тперех = Кгабар * Кмассы * Трх,

для крупн.дет. Кгабар =1,25, мелк. Кгабар = 2,

для стали Кмассы =1, цв. спл. Кмассы = 0,5

2. Топ = Туп +Тус = ?Тмаш + Тус; Тус 0,3 мин

3. Тшт = 1,15 Топ

4. Тшт-к = Тшт + Тпз/Qср, Тпз = Тпер

Обточка:

с одной стороны от d = 110 мм до d =48 мм (в 16 проходов):

Трх1=0,00015dl=0.15*l*(d₁+ d₂+ d₃+ …+ d₁₅)= 0.15*26*1218=4,75 мин

от d = 48 мм до d = 42 мм (в 2 прохода):

Трх2=0,15*16*(44+42)=0,2 мин

Трх3=0,00015dl=0,15*2*54=0,0162мин

Трх4=0,00015dl=0,15*2*54=0,0162мин

со второй стороны:

от d = 110 мм до d = 60 мм (в 13 проходов):

Tpx5=0.00015dl=0.15*l*(d₁+ …d₁₃)=0.15*24*1068=3.8 мин

от d = 60 мм до d = 54 мм (в 2 прохода):

Трх6=0,15*18*(56+54)=0,297 мин

от 46 мм до 38 мм (в 2 прохода)

Трх7=0,15*20*(46+38)=0,252мин

Трх8=0,00015dl=0,15*2*42=0,0126мин

Трх9=0,00015dl=0,15*2*42=0,0126мин

Трх обточки=?Трх_i= 4,75+0,2+3,8+0,297+0,252+0,0252+0,0324=9,35мин

Тмаш обточки = 2*1*Трх обточки = 2*9,35= 18,7мин.

Расточка:

С одной стороны:

Трх расточки=0,0002*24*30=0,144 мин

С другой стороны:

Трх расточки=0,0002*24*18=0,086 мин

Тмаш расточки = 2*1*Трх расточки = 2*0,2304= 0,4608 мин.

Сверление:

Центрального отверстия:

Трх1 сверления=0,0005*16*72=0,576 мин

Нарезание резьбы резцом:

для М54 — Трх1=0,002*8*54=0,864 мин

Тмаш= 2*1*Трх= 2*0,864= 1,728 мин.

Тмаш = ?Тмаш_i = 18,7+0,4608 +1,2 +1,728=22мин.

Топ=?Тмаш+Тус=22+0,2=22,2 мин

Тшт=1,15*Топ=1,15*22,2 =25,5мин

Тшт-к=Тшт+Тпз/Qср=25,5+12*60/100= 32,7 мин

Фрезерование:

Трх=6 мин.

Тмаш= 2*1*Трх= 2*6= 12 мин.

Топ=?Тмаш+Тус=12+0,2=12,2 мин

Тшт=1,15*Топ=1,15*12,2 =14,03мин

Тшт-к=Тшт+Тпз/Qср=14,03+12*60/100=21,23 мин

Шлифование: С одной стороны:

Трх=0,00015dl=0.15*54*6=0.048мин

С другой стороны:

Трх=0,00015dl=0.15*42*8=0.0504мин

Тмаш=2*(0,048+0,0504)=0,19 мин

Топ=0,19+0,2=0,39мин

Тшт=1,15*0,39=0,4485 мин

Тшт-к=0,4485+12*60/100= 7,64 мин

Долбление:

Тшт=6 мин. Тшт-к=6+32*60/100= 19,87 мин

6.3 Оформление маршрутного РТП1

Таблица 3

6.4 Расчет укрупненного нормирования ТП и определение Тшт-к для ПАЛ (способ получения заготовки: литье)

Обточка:

с одной стороны от d = 50 мм до d =48 мм (в 1 проход):

Трх1=0,00015dl=0.15*l*d₁= 0.15*26*48=0,1872 мин

от d = 48 мм до d = 42 мм (в 2 прохода):

Трх2=0,15*16*(44+42)=0,2 мин

Трх3=0,00015dl=0,15*2*54=0,0162мин

Трх4=0,00015dl=0,15*2*54=0,0162мин

со второй стороны:

от d = 64 мм до d = 60 мм (в 1 проход):

Tpx5=0.00015dl=0.15*l*d₁=0.15*24*60=0,216 мин

от d = 60 мм до d = 54 мм (в 2 прохода):

Трх6=0,15*18*(56+54)=0,297 мин

от 46 мм до 38 мм (в 2 прохода)

Трх7=0,15*20*(46+38)=0,252мин

Трх8=0,00015dl=0,15*2*42=0,0126мин

Трх9=0,00015dl=0,15*2*42=0,0126мин

Трх обточки = ?Трх_i = 0,1872+0,2+0,216+0,297+0,252+0,0252+0,0324=1,2мин

Тмаш обточки = 2*1*Трх обточки = 2*1,2= 2,4мин.

Расточка:

С одной стороны:

Трх расточки=0,0002*24*30=0,144 мин

С другой стороны:

Трх расточки=0,0002*24*18=0,086 мин

Тмаш расточки = 2*1*Трх расточки = 2*0,2304= 0,4608 мин.

Нарезание резьбы резцом:

для М54 — Трх1=0,002*8*54=0,864 мин

Тмаш= 2*1*Трх= 2*0,864= 1,728 мин.

Тмаш = ?Тмаш_i = 2,4+0,4608 +0,48 +1,728=5,06мин.

Топ=?Тмаш+Тус=5,06+0,2=5,26 мин

Тшт=1,15*Топ=1,15*5,26 =6,049мин

Тшт-к=Тшт+Тпз/Qср=6,049+32*60/100=25,2 мин

Фрезерование:

Трх=6 мин.

Тмаш= 2*1*Трх= 2*6= 12 мин.

Топ=?Тмаш+Тус=12+0,2=12,02 мин

Тшт=1,15*Топ=1,15*12,02=13,8мин

Тшт-к=Тшт+Тпз/Qср=13,8+32*60/100=33 мин

Шлифование:

С одной стороны:

Трх=0,00015dl=0.15*54*6=0.048мин

С другой стороны:

Трх=0,00015dl=0.15*42*8=0.0504мин

Тмаш=2*(0,048+0,0504)=0,19 мин

Топ=0,19+0,2=0,39мин

Тшт=1,15*0,39=0,4485 мин

Тшт-к=0,4485+32*60/100= 19,64 мин

Долбление:

Тшт=6 мин.

Тшт-к=6+32*60/100= 19,87 мин

6.5 Оформление маршрутного РТП2

Таблица 4

7. Разработка и анализ вариантов технологической системы для альтернативных вариантов РТП

7.1 Количество основного технологического оборудования Таблица 5

7.2 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

7.3 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

P=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

P=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:

0 — очень плохо;

1 — плохо;

2 — удовлетворительно;

3 — хорошо;

4 — 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. 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:

?₁ = 0.05* ?₃ = 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:

2z = 42.342 — 41.973 = 0,369 мм = 369 мкм

2z = 42.422 -42= 0,422 мм = 422 мкм

Для чернового обтачивания:

2z = 43.022 — 42.342 = 0,68 мм = 680 мкм

2z = 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

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

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

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

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

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