Помощь студентам в учебе
Разработка и оснащение токарной операции технологического процесса изготовления детали «Фланец регулятора» с визуальной верификацией траекторий обработки
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………… 9
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ………………….……………………………………… 13
1.1 Назначение и описание работы узла……………………………………. 13
1.3 Служебное назначение детали и технические требования, предьяв- ляемые к ней………………………………………………………………… 13
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………….. 15
2.1 Анализ технологичности детали ………………………..…………….. 15
2.2 Анализ действующего технологического процесса…………………… 15
2.2.1 Анализ документации действующего технологического процесса 15
2.2.2 Анализ оборудования, режущего инструмента, оснастки……… 16
2.2.3 Выводы из анализа и предложения по разработке проектного
техпроцесса……………………………………………………………………… 20
2.3 Разработка проектного технологического процесса ……………….… 21
2.3.1 Выбор и обоснование метода получения исходной заготовки……..21
2.3.2 Разработка маршрута и плана операций и переходов проектного технологического процесса….…………………………………………... 23
2.3.38 ыбор оборудования для реализации технологического процесса 24
2.3.4 Размерный анализ проектного технологического процесса…….. 27
2.3.5 Расчет режимов резания и норм времени……….……………….. 59
2.4 Подготовка управляющей программы с последующей верификацией траекторий движения инструмента, с использованием автоматизирован
ной системы NX CAM……………..……………………………………….. 66
2.4.1 Создание твердотельных моделей………………………………… 67
2.4.2 Программирование обработки в NX CAM……………………… 67
3 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ……………………………………………… 78
3.1 Проектирование приспособления для обработки отверстия.…………. 78
3.1.1 Разработка теоретической схемы базирования …………………… 78
3.1.2 Проектирование схемы приспособления ………….……………… 78
3.1.3 Расчёт основных элементов приспособления……………………... 79
3.1.4 Компоновка зажимного приспособления…………………………….82
3.2 Проектирование резьбонарезной головки………………………………. 84
3.3 Проектирование приспособления для контроля торцевого биения…… 89
3.3.1 Разработка схемы замера…………………………………………….. 89
3.3.2 Разработка схемы приспособления..……………….………….…… 89
3.3.3 Компоновка приспособления………………………………………. 91
3.3.4 Расчет приспособления на точность………………………………. 92
4 ПЛАНИРОВКА УЧАСТКА………………………………………………….. 94
4.1 Разработка планировки и описание работы участка механической об
работки…………………………………………………..…………………… 94
4.1.1 Определение количества оборудования и рабочих……………….. 95
4.1.2 Определение необходимого состава работающих и их численно-сти………………………………………………………………………………… 95
4.1.3 Расчет площадей для складирования заготовок и деталей …….…. 99
4.1.4 Выбор типов и определение количества транспортных средств.. 99
4.1.5 Выбор способа транспортирования стружки ………………………..101
4.1.6 Планировка оборудования и определение производственной площади……………………………………………………………………. 102
4.2 Описание мероприятий по охране труда…………………………… 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….. 117
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………….. 118
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………… 9
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ………………….……………………………………… 13
1.1 Назначение и описание работы узла……………………………………. 13
1.3 Служебное назначение детали и технические требования, предьяв- ляемые к ней………………………………………………………………… 13
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………….. 15
2.1 Анализ технологичности детали ………………………..…………….. 15
2.2 Анализ действующего технологического процесса…………………… 15
2.2.1 Анализ документации действующего технологического процесса 15
2.2.2 Анализ оборудования, режущего инструмента, оснастки……… 16
2.2.3 Выводы из анализа и предложения по разработке проектного
техпроцесса……………………………………………………………………… 20
2.3 Разработка проектного технологического процесса ……………….… 21
2.3.1 Выбор и обоснование метода получения исходной заготовки……..21
2.3.2 Разработка маршрута и плана операций и переходов проектного технологического процесса….…………………………………………... 23
2.3.38 ыбор оборудования для реализации технологического процесса 24
2.3.4 Размерный анализ проектного технологического процесса…….. 27
2.3.5 Расчет режимов резания и норм времени……….……………….. 59
2.4 Подготовка управляющей программы с последующей верификацией траекторий движения инструмента, с использованием автоматизирован
ной системы NX CAM……………..……………………………………….. 66
2.4.1 Создание твердотельных моделей………………………………… 67
2.4.2 Программирование обработки в NX CAM……………………… 67
3 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ……………………………………………… 78
3.1 Проектирование приспособления для обработки отверстия.…………. 78
3.1.1 Разработка теоретической схемы базирования …………………… 78
3.1.2 Проектирование схемы приспособления ………….……………… 78
3.1.3 Расчёт основных элементов приспособления……………………... 79
3.1.4 Компоновка зажимного приспособления…………………………….82
3.2 Проектирование резьбонарезной головки………………………………. 84
3.3 Проектирование приспособления для контроля торцевого биения…… 89
3.3.1 Разработка схемы замера…………………………………………….. 89
3.3.2 Разработка схемы приспособления..……………….………….…… 89
3.3.3 Компоновка приспособления………………………………………. 91
3.3.4 Расчет приспособления на точность………………………………. 92
4 ПЛАНИРОВКА УЧАСТКА………………………………………………….. 94
4.1 Разработка планировки и описание работы участка механической об
работки…………………………………………………..…………………… 94
4.1.1 Определение количества оборудования и рабочих……………….. 95
4.1.2 Определение необходимого состава работающих и их численно-сти………………………………………………………………………………… 95
4.1.3 Расчет площадей для складирования заготовок и деталей …….…. 99
4.1.4 Выбор типов и определение количества транспортных средств.. 99
4.1.5 Выбор способа транспортирования стружки ………………………..101
4.1.6 Планировка оборудования и определение производственной площади……………………………………………………………………. 102
4.2 Описание мероприятий по охране труда…………………………… 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….. 117
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………….. 118
Технический прогресс в машиностроении характеризуется как улучшением конструкции машин, так и непрерывным совершенствованием технологии их производства.
Основной задачей является изготовление машин заданного качества при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности. Эта задача может быть решена путем широкого применения прогрессивных технологических процессов, оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации, станков с программным управлением.
Компания Handtmann A- Punkt Automation[16] в Байенфурте (Германия) уже более 25 лет является одним из ведущих производителей мощных и эффективных высокоскоростных и обрабатывающих центров. Входя состав международной группы компаний Handtmann, успешно действующей на мировом рынке благодаря высококвалифицированным специалистам. Ведущие международные компании в отрасли самолетостроении, а также лидеры автомобильной, металлообрабатывающей и алюминиевой промышленности доверяют высокопроизводительным обрабатывающим центрам Handtmann.
Так же данная компания занимается изготовлением и проектированием промышленных портальных роботов для обрабатывающих центров и другого вида изготавливаемого оборудования. Использование портального робота на станках представляет собой эффективный вариант автоматизации процесса в целом.
Автоматическая загрузка станка сверху при помощи робота, подготовительное место за пределами зоны обработки и любое количество паллетных стоек с промежуточным складом позволяют сократить дорогостоящее вспомогательное время и за счет этого повысить производительность. Портальный робот может использоваться на одном или нескольких станках в качестве сопряженного технического решения.
Удобное для доступа место для произведения подготовительных работ за пределами зоны обработки позволяет надежную загрузку исходных и обработанных деталей на паллетной стойке. Остановление процесса обработки на время этой операции не требуется. После загрузки паллета автоматически устанавливается портальным роботом на ближайшее свободное складское место рядом со станком.
Рабочий стол станка заменяется паллетной стойкой, оснащенной системой зажима деталей с нулевой точкой. При этом может использоваться любое количество паллетных стоек, на которых производится предварительная подготовка деталей, с целью экономии вспомогательного времени. Дополнительные паллетные стойки находятся на месте промежуточного склада рядом со станком, чтобы в случае необходимости можно было произвести их быструю загрузку в станок. Для оптимального зажима деталей паллетные стойки могут быть опционально оборудованы вакуумной, гидравлической или пневматической системой.Портальный робот устанавливается поверх оси Х и производит автоматическую загрузку станка. В соответствии с рисунком 1.1 приведен общий вид обрабатывающего центра с портальным роботом. Предлагаю использовать данный робот для обслуживания токарных станков.
Использование портальных роботов в отечественных технологиях происходит крайне редко (в основном только в автомобилестроении), что говорит о низком уровне автоматизации производства. В основном процесс обработки ведется без участия каких-либо автоматизированных устройств, что влияет на увеличение затрат времени при производстве продукции. В данном дипломном проекте предлагаю спроектировать портальную конструкцию для загрузки заготовок на токарный станок. Что позволит повысить производительность участка обработки в целом.Современный этап развития производительных сил как за рубежом, так и у нас в стране характеризуется высоким уровнем конкуренции между производителями. Главным направлением в конкурентной борьбе становится повышение качества продукции при сохранении приемлемого уровня цен на нее. Для удовлетворения потребностей многочисленных заказчиков производителям часто приходится переходить на мелкосерийное производство и создание многочисленных модификаций разрабатываемых изделий. При сокращении объема партии и увеличении числа модификаций в себестоимости каждого изделия возрастет доля затрат, приходящаяся на этапы подготовки его производства (ПП): проектирование, испыта-ния, освоение — причем на изготовление изделия будет затрачиваться незначительная часть всего времени выполнения заказа. Следовательно, основные резервы сокращения времени производственного цикла изделия и затрат на его производство лежат в сфере комплексной подготовки производства (КПП) [1].
Основными тенденциями в современном машиностроении являются увеличение рабочих параметров машин и конструкций, снижение их материало- и энергоемкости. При этом существенное значение имеют сроки разработок, их качество и стоимость. Чтобы соответствовать требованиям сегодняшнего дня, процесс автоматизации проектирования необходимо рассматривать в комплексе, как систему взаимосвязанных конструкторских, расчетных и технологических программных инструментов на всех стадиях проекта. Все современные CAD/CAM/CAE системы в зависимости от решаемых ими задач можно разделить на две группы:
- специализированные;
- универсальные.
Специализированные программные комплексы могут использоваться как автономно, так и включаться в состав универсальных систем. По функциональному признаку они классифицируются на [2]:
– программы для графического (CAD) ядра системы (Design Base, положенной в основу функционирования универсальной системы Helix и ряда специализированных систем, производимых и используемых в Японии, Parasolid, Unigraphics, Solid Works, ACIS-ADEM, AutoCAD, Solid Edge);
– системы для функционального моделирования (САЕО, реализующие метод конечных элементов, которые, в свою очередь, также делятся на системы общего применения (NASTRAN, ANSYS, COSMOS/M и др.) и проблемноориентированные системы (ADAMS, MARS и др.);
– системы для подготовки управляющих программ для технологического оборудования (САМ) (SmarrCAM, Euclid, и др.).
Универсальные системы предназначены для комплексной автоматизации процессов проектирования, анализа и производства продукции машиностроения. В зависимости от функциональных возможностей различают системы низкого уровня (AutoCAD, TopCAD,Caddy), среднего уровня (Cimatron, Pro/JUNIOR) и полномасштабные (САТIА, UNIGRAPHICS, Pro/ENGINEER).
Следует отметить, что время не связанных друг с другом программ и систем, автоматизирующих отдельные звенья технологической цепи производства, как это было на заре компьютерной эры, прошло. Теперь пользователь-профессионал требует от разработчиков прикладных программных продуктов законченные решения, обеспечивающие сквозную технологию в рамках единой интегрированнойсистемы автоматизированного проектирования. Такой подход позволяет моделировать изделие на компьютере и выдавать в производство готовые оптимальные решения путем перебора большого числа вариантов на этапе проектирования и таким образом в несколько раз сокращать время выпуска готового изделия.
Цель выпускной квалификационной работы – разработка и оснащение токарной операции технологического процесса изготовления детали «Фланец регулятора», с визуальной верификацией траекторий обработки.
Задачи работы:
– разработать технологический процесс механической обработки;
– выполнить размерный анализ детали;
– разработать приспособление для контроля торцевого биения;
– разработать режущий инструмент;
– разработать управляющую программу для станка с ЧПУ;
– разработать концевую оправку;
– спроектировать участок механической обработки.
Объект работ – технологический процесс изготовления детали «Фланец регулятора».
Предмет работы – создание усовершенствованного технологического процесса изготовления детали «Фланец регулятора» .
Результаты работы можно использовать на производстве для более эффективного изготовления детали «Фланец регулятора».
Основной задачей является изготовление машин заданного качества при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности. Эта задача может быть решена путем широкого применения прогрессивных технологических процессов, оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации, станков с программным управлением.
Компания Handtmann A- Punkt Automation[16] в Байенфурте (Германия) уже более 25 лет является одним из ведущих производителей мощных и эффективных высокоскоростных и обрабатывающих центров. Входя состав международной группы компаний Handtmann, успешно действующей на мировом рынке благодаря высококвалифицированным специалистам. Ведущие международные компании в отрасли самолетостроении, а также лидеры автомобильной, металлообрабатывающей и алюминиевой промышленности доверяют высокопроизводительным обрабатывающим центрам Handtmann.
Так же данная компания занимается изготовлением и проектированием промышленных портальных роботов для обрабатывающих центров и другого вида изготавливаемого оборудования. Использование портального робота на станках представляет собой эффективный вариант автоматизации процесса в целом.
Автоматическая загрузка станка сверху при помощи робота, подготовительное место за пределами зоны обработки и любое количество паллетных стоек с промежуточным складом позволяют сократить дорогостоящее вспомогательное время и за счет этого повысить производительность. Портальный робот может использоваться на одном или нескольких станках в качестве сопряженного технического решения.
Удобное для доступа место для произведения подготовительных работ за пределами зоны обработки позволяет надежную загрузку исходных и обработанных деталей на паллетной стойке. Остановление процесса обработки на время этой операции не требуется. После загрузки паллета автоматически устанавливается портальным роботом на ближайшее свободное складское место рядом со станком.
Рабочий стол станка заменяется паллетной стойкой, оснащенной системой зажима деталей с нулевой точкой. При этом может использоваться любое количество паллетных стоек, на которых производится предварительная подготовка деталей, с целью экономии вспомогательного времени. Дополнительные паллетные стойки находятся на месте промежуточного склада рядом со станком, чтобы в случае необходимости можно было произвести их быструю загрузку в станок. Для оптимального зажима деталей паллетные стойки могут быть опционально оборудованы вакуумной, гидравлической или пневматической системой.Портальный робот устанавливается поверх оси Х и производит автоматическую загрузку станка. В соответствии с рисунком 1.1 приведен общий вид обрабатывающего центра с портальным роботом. Предлагаю использовать данный робот для обслуживания токарных станков.
Использование портальных роботов в отечественных технологиях происходит крайне редко (в основном только в автомобилестроении), что говорит о низком уровне автоматизации производства. В основном процесс обработки ведется без участия каких-либо автоматизированных устройств, что влияет на увеличение затрат времени при производстве продукции. В данном дипломном проекте предлагаю спроектировать портальную конструкцию для загрузки заготовок на токарный станок. Что позволит повысить производительность участка обработки в целом.Современный этап развития производительных сил как за рубежом, так и у нас в стране характеризуется высоким уровнем конкуренции между производителями. Главным направлением в конкурентной борьбе становится повышение качества продукции при сохранении приемлемого уровня цен на нее. Для удовлетворения потребностей многочисленных заказчиков производителям часто приходится переходить на мелкосерийное производство и создание многочисленных модификаций разрабатываемых изделий. При сокращении объема партии и увеличении числа модификаций в себестоимости каждого изделия возрастет доля затрат, приходящаяся на этапы подготовки его производства (ПП): проектирование, испыта-ния, освоение — причем на изготовление изделия будет затрачиваться незначительная часть всего времени выполнения заказа. Следовательно, основные резервы сокращения времени производственного цикла изделия и затрат на его производство лежат в сфере комплексной подготовки производства (КПП) [1].
Основными тенденциями в современном машиностроении являются увеличение рабочих параметров машин и конструкций, снижение их материало- и энергоемкости. При этом существенное значение имеют сроки разработок, их качество и стоимость. Чтобы соответствовать требованиям сегодняшнего дня, процесс автоматизации проектирования необходимо рассматривать в комплексе, как систему взаимосвязанных конструкторских, расчетных и технологических программных инструментов на всех стадиях проекта. Все современные CAD/CAM/CAE системы в зависимости от решаемых ими задач можно разделить на две группы:
- специализированные;
- универсальные.
Специализированные программные комплексы могут использоваться как автономно, так и включаться в состав универсальных систем. По функциональному признаку они классифицируются на [2]:
– программы для графического (CAD) ядра системы (Design Base, положенной в основу функционирования универсальной системы Helix и ряда специализированных систем, производимых и используемых в Японии, Parasolid, Unigraphics, Solid Works, ACIS-ADEM, AutoCAD, Solid Edge);
– системы для функционального моделирования (САЕО, реализующие метод конечных элементов, которые, в свою очередь, также делятся на системы общего применения (NASTRAN, ANSYS, COSMOS/M и др.) и проблемноориентированные системы (ADAMS, MARS и др.);
– системы для подготовки управляющих программ для технологического оборудования (САМ) (SmarrCAM, Euclid, и др.).
Универсальные системы предназначены для комплексной автоматизации процессов проектирования, анализа и производства продукции машиностроения. В зависимости от функциональных возможностей различают системы низкого уровня (AutoCAD, TopCAD,Caddy), среднего уровня (Cimatron, Pro/JUNIOR) и полномасштабные (САТIА, UNIGRAPHICS, Pro/ENGINEER).
Следует отметить, что время не связанных друг с другом программ и систем, автоматизирующих отдельные звенья технологической цепи производства, как это было на заре компьютерной эры, прошло. Теперь пользователь-профессионал требует от разработчиков прикладных программных продуктов законченные решения, обеспечивающие сквозную технологию в рамках единой интегрированнойсистемы автоматизированного проектирования. Такой подход позволяет моделировать изделие на компьютере и выдавать в производство готовые оптимальные решения путем перебора большого числа вариантов на этапе проектирования и таким образом в несколько раз сокращать время выпуска готового изделия.
Цель выпускной квалификационной работы – разработка и оснащение токарной операции технологического процесса изготовления детали «Фланец регулятора», с визуальной верификацией траекторий обработки.
Задачи работы:
– разработать технологический процесс механической обработки;
– выполнить размерный анализ детали;
– разработать приспособление для контроля торцевого биения;
– разработать режущий инструмент;
– разработать управляющую программу для станка с ЧПУ;
– разработать концевую оправку;
– спроектировать участок механической обработки.
Объект работ – технологический процесс изготовления детали «Фланец регулятора».
Предмет работы – создание усовершенствованного технологического процесса изготовления детали «Фланец регулятора» .
Результаты работы можно использовать на производстве для более эффективного изготовления детали «Фланец регулятора».
В данной выпускной квалификационной работе разработан усовершенствованный вариант технологического процесса механической обработки детали «Фланец регулятора», с использованием токарной обработки с ЧПУ, с учетом анализа современных отечественных и зарубежных технологий и решений. Выбранная заготовка получается методом литья в песчано-глинистую форму.
Технологический процесс разработан с учётом принципов постоянства баз и совмещения измерительной и технологической баз. Разработанная концевая оправка, позволяет сократить время на зажим и позиционирование детали. Спроектирован режущий инструмент – резьбонарезная головка. Спроектировано контрольное приспособление для контроля торцевого биения.
Выполнена планировка участка. Оборудование на участке расположено по ходу технологического процесса.
Рассмотрены безопасные условия работы на участке изготовления изделия.
Выполнен размерный анализ технологического процесса. Благодаря чему припуски на механическую обработку минимально необходимые, что ведёт к экономии металла, времени обработки, снижению себестоимости.
Таким образом, цель работы достигнута, задачи – решены.
Технологический процесс разработан с учётом принципов постоянства баз и совмещения измерительной и технологической баз. Разработанная концевая оправка, позволяет сократить время на зажим и позиционирование детали. Спроектирован режущий инструмент – резьбонарезная головка. Спроектировано контрольное приспособление для контроля торцевого биения.
Выполнена планировка участка. Оборудование на участке расположено по ходу технологического процесса.
Рассмотрены безопасные условия работы на участке изготовления изделия.
Выполнен размерный анализ технологического процесса. Благодаря чему припуски на механическую обработку минимально необходимые, что ведёт к экономии металла, времени обработки, снижению себестоимости.
Таким образом, цель работы достигнута, задачи – решены.
