Автоматизация (ГПМ)

Содержание 

Введение3

1 Проектирование  структуры станочного модуля4

1.1 Анализ технологичности  детали для ее изготовления  в условиях автоматизированного  производства4

1.2 Выбор оборудования для механической обработки………………………6

1.3 Разработка технологической операции для ГПМ…………………………8

1.4 Выбор устройства  загрузки – выгрузки заготовок9

1.5 Выбор накопителей  или устройств подачи/приема заготовок13

1.6 Структурная  схема станочного модуля и  описание его работы17

2 Разработка  систем управления ГПМ19

2.1 Проектирование  структуры системы управления19

2.2 Разработка  алгоритма функционирования системы  управления модулем19

2.3 Построение  блок-схемы и циклограммы работы модуля21

3 Технологическая  подготовка операции механической  обработки для гибкого производственного  модуля25

3.1 Расчетно-технологическая  карта операции для станка  с ЧПУ25

      3.2 Создание управляющей программы для станка с ЧПУ………………….30

4 Технико-экономическое  обоснование проекта31

Вывод по работе36

Список использованных источников37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение 

    Интенсификация  производства в машиностроении и  повышение его эффективности возможны при существенном росте производительности технологического оборудования, широкой его автоматизации и решении вопроса автоматизации вспомогательных работ. Для современного уровня развития автоматизации производственных процессов характерны три главные тенденции.

1. Широкое применение метода концентрации технологических переходов и операций при создании автоматического оборудования.
2. Использование метода агрегатирования металлорежущих станков-автоматов и автоматических линий, сборочных машин, контрольных, транспортных устройств, роботов и систем управления.
3. Применение микропроцессорной техники и компьютеров для управления технологическими процессами на всех уровнях, включая контроль качества продукции.

    Эти тенденции повышают производительность, позволяют окупать затраты автоматизацию, сокращают сроки проектирования и изготовления средств автоматизации, повышают гибкость производства и надежность управляющих систем.

    Автоматизация производственных процессов, накладывает  ряд требований: повышение технологичности  деталей, унификация их конструкции; повышение точности заготовок, создание автоматических линии для комплексного изготовления деталей; развитие прогрессивных технологических процессов, создание новых методов обработки деталей, разработка новых типов режущих инструментов; повышение степени непрерывности процессов, замена дискретных процессов непрерывными; развитие теории комплексной оптимизации технологических процессов, включающей в себя выбор или разработку наиболее эффективных методов и приемов выполнения операций обработки поверхности деталей, выбор наиболее рациональной структуры процесса.

     При этом главной задачей является не только существенное увеличение количества применяемых в производстве средств автоматизации, но качественное изменение работ в этой области и переход от локальных задач к комплексным. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1   Проектирование структуры станочного модуля 

    1.1 Анализ технологичности детали для её изготовления в условиях автоматизированного производства 

    Одним из важнейших этапов создания и успешного  функционирования автоматизированных производственных систем является подбор деталей и отработка их конструкций на технологичность, которая оценивается совокупностью свойств, определяющих приспособленность детали к достижению оптимальных (минимальных) затрат ресурсов при её производстве, включая изготовление и участие в автоматизированной сборке изделия.  Предлагается обработать деталь «клапан», представленную на рисунке 1.1.

    

    

    Рисунок 1.1 – Чертеж детали. 

     Технологичность детали оценивается коэффициентом технологичности, определяемым по формуле:

      ,

    где   K_Ti, - частные коэффициенты технологичности;

     b_Ti - весомость частных коэффициентов технологичности, определяемая по [1]. с. 16, таблица 14.

    В качестве частных коэффициентов  используются:

1. Коэффициент использования материала К_И.М., определяемый (по [1], с.12, таблица 5), исходя из соотношения

 
    

2. Коэффициент обрабатываемости материала К_О.М.. Назначается в зависимости от марки материала в соответствии с [1], с.12, таблица 5. Исходя из марки обрабатываемого материала (сталь 40Х), К_О.М = 0,7.
3. Коэффициент унификации конструктивных элементов деталей К_У.Э., который определяется по формуле

 
 

где  N_У.Э. – количество унифицированных элементов (в нашем случае их 10);

         N – общее количество элементов (в нашем случае их 11);

         N_нет – количество нетехнологичных элементов (в нашем случае их 1).

    Рассчитав, получим 

    

4. Коэффициент шероховатости К_ш, который определяется (по [1], с.14, таблица 7), исходя из количества различных значений шероховатостей, применяемых в конструкции детали (3). В данном случае К_ш=0,9.
5. Коэффициент пригодности деталей для автоматической сборки К_а.сб., который определяется по формуле

 

где  – весомость частных коэффициентов, определяемая по [1], с.16, таблица 13.

       Коэффициент пригодности деталей для автоматической сборки К_а.сб является комплексным, определяемым на базе пяти частных коэффициентов:

• Коэффициент сохранения формы детали на операции сборки К_с.ф., определяется по [1], с.14, таблица 8;
• Коэффициент сохранения положения детали на операции сборки К_с.п., определяется по [1], с.14, таблица 9;
• Коэффициент автоматизированного ориентирования при сборке К_а.о., определяется по [1], с.15, таблица 10;
• Коэффициент автоматизации базирования при сборке К_а.б., определяется по [1], с.15, таблица 11;
• Коэффициент сцепляемости деталей в накопителях К_сц.д., определяется по [1], с.15, таблица 12.

Таблица 1.1 – Значения коэффициентов 

 

    Используя данные из таблицы 1.1, рассчитаем К_а.сб и K_T 
 

    Исходя  из вышеприведенных расчетов, можно  сделать вывод, что конструкция  детали позволяет автоматизировать её обработку с использованием гибкого производственного модуля. Возможна автоматизация и последующей сборки. 
 

    1.2 Разработка технологической операции  для ГПМ 

    В данном случае целесообразно полностью  обработать весь контур детали за 2 установа. Структура технологической операции для ГПМ представлена на        рисунке 1.2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

    Рисунок 1.2 – Структура технологической  операции для ГПМ

    В качестве станочного приспособления используется автоматизированный самоцентрирующий кулачковый патрон. Штучное время выполнения операции

    Для выполнения операций назначаем режущий  инструмент как отечественного, так  и импортного производства. Конструкция, обозначение и рекомендуемые  режимы резания по каждому инструменту  представлены в таблице 1.2.

    Таблица 1.2 – Инструменты для обработки  детали «Клапан»

 
 

    1.3 Выбор оборудования для механической обработки 

       Выбор оборудования производят на основе следующих  критериев:

       1) себестоимость;

2. технологические возможности;
3. габариты;
4. точностные показатели;
5. производительность;
6. мощность.

       Рассмотрим  их применительно к детали «клапан» и определим оборудование наиболее подходящее для выполнения обработки. Предложено разработать ГПМ (гибкий производственный модуль) из двух станков. Предварительно (до поступления на ГПМ) заготовка (прокат) была отрезана на пилоотрезном станке. Поскольку производство крупносерийное, то для обработки целесообразно применить специализированное оборудование, например гидрокопировальный полуавтомат, но поскольку гибкость такого оборудования будет невелика, а по условию задания требуется спроектировать гибкий модуль, то такое оборудование применять не следует. Обязательное наличие гибкости, сложность контура детали, количество инструментов, необходимых для обработки обуславливают целесообразность применения программного оборудования. Исходя из того, что «клапан» представляет собой деталь типа «вал» можно сделать вывод, что из всех типов станков лучше всех подходят токарные станки с ЧПУ. Из рассмотренного выше можно прийти к выводу, что для обработки детали «клапан» в составе ГПМ целесообразно применить токарный станок с ЧПУ модели 16Б16Т1. Основные характеристики представлены в таблице 1.3.

    Таблица 1.3 – Основные характеристики станка с ЧПУ 16Б16Т1