43204

Разработка эскизного проекта автоматической линии

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Технические требования к детали Технологичность конструкции детали с точки зрения обработки на автоматической линии. Технические требования к детали К данной детали вал-шестерня применяются следующие технические требования: 1. Масса детали 1.

Русский

2013-11-04

379.5 KB

6 чел.

Содержание

[1] Содержание

[2] Введение

[3] 1. Технические требования к детали

[4] 2. Технологичность конструкции детали с точки зрения обработки на автоматической линии. Показатели технологичности.

[4.1] 2.1. Количественная оценка технологичности в механообрабатывающем производстве.

[4.2] 2.2 Качественная оценка технологичности в механообрабатывающем производстве.

[5] 3. Выбор вида заготовки

[6] 4. Определение потребного такта выпуска автоматической линии

[7] 7. Определение фактического такта выпуска автоматической линии

[8] Найдем фактический такт выпуска АЛ :

[9] 8. Компоновка автоматической линии

[10] Заключение

[11] Список литературы

Введение

 Курсовая работа по автоматизации производственных процессов в машиностроении имеет своей целью проверку и закрепление знаний, полученных на лекционных, практических и лабораторных занятиях, а так же в процессе самостоятельной работы над учебниками и пособиями, рекомендованными для изучения курса.

    В курсовой работе решается комплекс вопросов теоретического, технологического, конструкторского, расчетно-аналитического и организационного характера.

    В работе отражены последние достижения науки и техники, современные высокопроизводительные  конструкции автоматических устройств и приборов, новейшие принципы компоновки автоматических линий.

    Курсовая работа заключается в разработке эскизного проекта автоматической линии и по своему содержанию разбивается на две основные части:

  1.  Технологическая.
  2.  Конструкторская.

1. Технические требования к детали

 К данной детали вал-шестерня применяются следующие технические требования:

1). Материал заготовки Сталь 20ХГМ ГОСТ4543-71;

2). Длина 230 мм;

3). Максимальный диаметр 115 мм;

4). Материал-заменитель Сталь 20ХН2М ГОСТ4543-71;

5). Термообработка: нормализуется 156…229 HB;

6). Нитроцементация зуба не менее 57 HRC, h 0.5…0.7;

7). Вид шестерни косозубая;

8). Степень точности 10-9-7B ГОСТ1643-81;

9). Масса детали 1.4 кг;

 

2. Технологичность конструкции детали с точки зрения обработки на автоматической линии. Показатели технологичности.

2.1. Количественная оценка технологичности в механообрабатывающем производстве.

1). Коэффициент унификации конструктивных элементов:

,

где Qу.э. – число унифицированных элементов; Qэ. – общее число элементов детали.

Конструктивными элементами детали являются: резьбы, элементы крепления, галтели, фиски, проточки, канавки, отверстия, шлицы и т.д .

2). Коэффициент стандартизации конструктивных элементов:

где Qс.э. – число стандартизированных элементов; Qэ. – общее число элементов детали.

3) Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей:

где Dо.с. – число поверхностей, обрабатываемых стандартным режущим инструментом; Dо.п – общее количество обрабатываемых поверхностей.

4). Коэффициент обработки поверхностей:

где Dо.п. – число поверхностей, подвергаемых механообработке; Dп – общее количество поверхностей детали.

5) Коэффициент повторяемости поверхностей:

где Dн. – число наименований поверхностей; Dп – общее количество поверхностей.

6) Коэффициент использования материала:

где Мдет. - масса детали; Мзаг.- масса заготовки.

7). Коэффициент обрабатываемости материала:

где  То – основное время обработки рассматриваемого материала; Т’о – то же для базового материала; То=L/n*S ,отсюда  То/Т’о=nS’/n*S.

8) Коэффициент точности обработки:

  где Аср - средний квалитет детали:

.

9) Коэффициент шероховатости поверхности:

        Для определения коэффициента необходимо найти среднюю шероховатость детали:

10). Коэффициент применения типовых технологических процессов:

Определим комплексный показатель технологичности:

Наименование показателя

Значение показателя

Балльная оценка

Коэффициент унификации конструктивных элементов

0,5

4

Коэффициент стандартизации конструктивных элементов

0,14

3

Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей

0,88

4

Коэффициент обработки поверхностей

0

2

Коэффициент повторяемости поверхностей

0,63

3

Коэффициент использования материала

0,8

4

Коэффициент обрабатываемости материала

1

3

Коэффициент точности обработки

0,91

3

Коэффициент шероховатости поверхности

0,86

3

Коэффициент технологических процессов

1

4

2.2 Качественная оценка технологичности в механообрабатывающем производстве.

Качественная оценка технологичности детали была проведена при помощи подсистемы ПСАО ТКД , ее результат представлен ниже.

Наименование детали     вал-шестерня

Обозначение детали           133.250

Материал                             сталь 20ХГМ

Масса детали, кг                  1,4

Расчёт значения для функции Fl-обеспечение свободного врезания и выхода режущего инструмента:

Fl=4*0.26+3*0.15+3*0.15+3*0.14+2*0.14+0*0.00+2*0.15+0*0.00+0*0.00+0*0.00+0*0.0 0+ 0*0.00+0*0.00=2.97;

Расчёт значения для функции F2.1-обеспечение точности посредством рациональных условий базирования:

F2.1=4*0.41+3*0.12+3*0.25+0*0.00+0*0.00+4*0.21=3.62;

Расчёт значения для функции F2.2-обеспечение точности посредством рациональной простановки размеров:

F2.2=0*0.00+2*0.13+3*0.19+4*0.16+4*0.19+0*0.00+2*0.15+0*0.00+0*0.00+0*0.00+3*0.17+0*0.00+0*0.00+0*0.00=3.07;

Расчёт значения для функции F2-обеспечение точности:

F2=3.62*0.57+3.07*0.43=3.39;

Расчёт значения для функции F3-обеспечение достаточно высокого уровня жёсткости детали и режущего инструмента:

F3=0*0.00+0*0.00+4*1.00+0*0.00+0*0.00=4.00;

Расчёт значения для функции F4-обеспечение унификации конструктивных элементов: F4=3*0.25+0*0.00+3*0.11+4*0.14+4*0.19+3*0.13+0*0.00+0*0.00+0*0.00+0*0.00+0*0.0 0+ 3*0.18=3.33;

Расчёт значения для функции F5-обеспечение удобства составления программ для станков с ЧПУ:

F5=0*0. 00 + 0*0. 00 + 0*0. 00+0*0. 00 + 0*0. 00 + 0*0. 00 + 0*0. 00=0. 00;

Расчёт значения для функции F6-повышение использования станков с ЧПУ и ОЦ:
F6=0*0.00+0*0.00+0*0.00+0*0.00+0*0.00+0*0.00=0.00;

Расчёт значения для функции F7-снижение объёма ручных операций и слесарной доработки:

F7=0*0.00+0*0.00+0*0.00+3*0.32+0*0.00+4*0.68=3.68;

Оценки и коэффициенты весомости функциональных признаков:

Fl=2.97; К1 = 0.13;

F2=3.39; К2 = 0.31;

F3=4.00; K3=0.20;

F4 = 3.33; К4 = 0.21;

F5=0.00; K5=0.00;

F6=0.00; К6=0.00;

F7=3.68; K7 = 0.16;

Оценка детали по качественному признаку равна 3.49. Деталь технологична. Однако, стоит обратить внимание на реализацию функций F1 и F4.

3. Выбор вида заготовки

 Вид питания и способ получения заготовки предопределяют структуру технологического процесса, тип оборудования и компоновку автоматических линий. Следовательно для создания оптимального варианта автоматизированного технологического процесса необходимо выбирать наиболее совершенный способ получения заготовки.

Исходные данные:

а). тип производства – массовое (Кзо=1);

б). объем годового выпуска – 550000 штук;

в). материал детали – 20ХГМ ГОСТ4543-71;

г). чертеж детали с техническими требованиями.

Технический этап:

Формируем исходную группу методов получения заготовки:

а). сортовая прокатка с последующей токарной обработкой;

б). штамповка на молотах;

в). штамповка на механических прессах;

г). штамповка на горизонтально-ковочных машинах;

д). поперечно-клиновая прокатка.

Из групп выбранных методов исключаются такие, которые не удовлетворяют следующим условиям:

а). метод не позволяет обрабатывать материал детали;

б). тип заготовительного производства не соответствует рассчитанному в проекте;

в). заданная конфигурация детали не может быть получена выбранным методом.

Параметры заготовки:

кг – масса заготовки;

- средний квалитет точности.

Метод получения заготовки

Сопоставительные параметры методов

IT,

кв

Rz,

мкм

Т,

мкм

Ким,

%

N,

шт/год

Со*103

у.е

1

Сортовка проката с ТО

10-12

40

150

36

40000

2

Штамповка на молотах

12-13

80

150

60

402000

9,5

3

Штамповка на механических прессах

10-12

150

200

65

800000

43,7

4

Штамповка на ГКМ

12-13

190

200

65

170000

16,0

5

Поперечно-клиновая прокатка

8-10

40

150

80

1700000

4,2

Наиболее рациональным методом получения заготовки является штамповка на молотах и поперечно-клиновая прокатка.

Состав себестоим-ти

Штамповка на молотах у.е.

Поперечно-клиновая прокатка у.е.

1

Металл

М1м·mзаг(770+230·Kим)=0,18·2·(770+230·0,6)=327

М2м·mзаг(770+230·Kим)=0,18·2·(770+230·0,8)=343

2

Заработная плата

З1=2248/N=2248/200=11.2

З2=1124/N=1124/350=3.21

3

Инструмент

И1=4·10-2·l=4·10-2·230=9,2

И2=3690··l/N=3690·

·1/350=4,55

4

Электроэн-я

Э=1,46·mзаг=1,46·2=2,92

Э=1,46·mзаг=1,46·1,75=2,56

5

Нагрев ТВЧ

Н=16,49·=16,49·=

=23,32

Н=16,49·=16,49·=21,81

6

Амортизация и текущий ремонт

А1=8,5· mзаг=8,5·2=17

А1=8,5· mзаг=8,5·1,75=14,9

7

Производст-

венные площади

П1=2244·mзаг·l/N=

=2244·2·1/200=22,4

П2=1794·mзаг·l/N=

=1794·1,75·1/350=8,97

Итого

413,04

399

Где mзаг – масса заготовки:

  mзаг1=2 кг;

            mзаг2=1,75 кг.

Цм – цена одного кг металла:

 Цм=0,18 у.е.

 N – производительность оборудования:

 N1=200 кг/час;

 N2=350 кг/час.

 l – длина детали:

 l=230 мм.

 L – длина клинового инструмента:

 L=800 мм.

Таким образом наиболее рентабельным методом получения заготовки является поперечно-клиновая прокатка.

4. Определение потребного такта выпуска автоматической линии

 Исходные данные:

1). Объем выпуска N=550000 шт/год;

2). Число рабочих дней в 2007 году 251;

3). Число смен 2;

4). Коэффициент использования nис=0,75;

5) Действительный фонд времени: Fд= число смен · рабочие дни · 8 часов · 60 мин =2·251·8·60=240960 мин.

7). Потребный такт выпуска Тл=Fд/N·nис=240960/550000·0,75=

=0,584 мин/шт;

8). Потребная производительность Qл=1/ Тл=1/0,584=1,71 шт/мин.

5. Разработка технологического процесса обработки детали. Определение объема обработки на автоматической линии.

  1.  Фрезеровать торцы
  2.  Центровать торцы
  3.  Черновое точение: 55; 111,36; 65; 55.
  4.  Чистовое точение:   55; 111,36; 65; 55.
  5.  Точение фасок 2,5х45.
  6.  Точение канавок.
  7.  Нарезать зубья шестерни начерно.
  8.  Термообработка.
  9.  Шлифовать поверхности: 55m6; 55r6; 55m6.
  10.  Шлифовать профиль шестерни.

В виду высокой трудоёмкости переходов 7-10, считаю необходимым исключить их из автоматической линии.

    Переход

D, (мм)

 L,

(мм)

  tmin,

  (мм)

    S,

(мм/об)

    N,

(об/мин)

   V,

(м/мин)

 tp,

  (мин)

1

Фрезеровать торцы

58

120

  1,71

    0,8

   500

    45

   0,3

2

Центровать торцы

6,7

 10

  1,58

   0,05

  1426

    30

 0,14

3

Черновое точение:

55;

111,36;

65;

55

58

115

68

58

 98

 83

 10

 48

  1,71

  1,71

  1,71

  1,71

    0,4

    0,4

    0,4

    0,4

   332

   332

   562

   562

   120

   120

   120

   120

 0,74

 0,63

 0,04

 0,21

4

Чистовое

точение:

  55;

111,36;

65;

55

56

112,5

66

56

 98

 83

 10

 48

  0,32

  0,32

  0,32

  0,32

    0,3

    0,3

    0,3

    0,3

   369

   369

   627

   627

   130

   130

   130

   130

  0,89

  0,75

  0,05

  0,26

5

Точение фасок

2,5х45:

1

2

3

4

56

112,5

56

112,5

 5,5

 5,5

 5,5

 5,5

  1,71

  1,71

  1,71

  1,71

    0,3

    0,3

    0,3

    0,3

   369

   369

   369

   369

   130

   130

   130

   130

  0,05

  0,05

  0,05

  0,05

6

Точение канавок:

1

2

56

56

  5

  5

  1,71

  1,71

    0,3

    0,3

   369

   369

   130

   130

  0,05

  0,05

В результате анализа таблицы и особенностей конструкции детали предварительно определяем, что на автоматической линии будут иметь место следующие операции:

005Фрезерно-центровальная.

010 Токарная черновая – обработка вала с одной стороны ( 55; 111,36).

015 Токарная черновая – обработка вала с другой стороны ( 65; 55).      

020 Токарная чистовая - обработка вала с одной стороны ( 55; 111,36).

025 Токарная чистовая – обработка вала с другой стороны ( 65; 55).

030 Токарная чистовая – точение фасок и канавок.

Операция

tp, мин

tхх + tв, мин

Топ, мин

Т, мин

005

Фрезерно-центровальная

0,44

0,4

0,84

      1,12

010

Токарная черновая 1

0,74

0,4

1,14

1,52

015

Токарная черновая 2

0,25

0,4

0,65

0,87

020

Токарная чистовая 1

0,89

0,4

1,29

1,72

025

Токарная чистовая 2

0,31

0,4

0,71

0,95

030

Токарная чистовая 3

0,30

0,4

0,70

0,93

Необходимо отметить, что в операциях № 010 и 020 обработка ведётся одновременно двумя инструментами, поэтому для расчёта автоматической линии было выбрано большее время обработки из двух имевшихся, а не сумма времён.

6. Синхронизация операций технологического процесса. Определение количества единиц оборудования на автоматической линии.

005 Фрезерно-центровальная

Топ =tp+tx+tn=0,84

Топ =0,84 > Tл=0,584

010 Токарная черновая 1

Топ=1,14

Топ=1,14 > Tл=0,584

     015 Токарная черновая 2

Топ=0,65

Топ=0,65 > Tл=0,584

020 Токарная чистовая 1

Топ=1,29

Топ=1,29 > Tл=0,584

025 Токарная чистовая 2

Топ=0,71

Топ=0,71 > Tл=0,584

030 Токарная чистовая 3

Топ=0,70

Топ=0,70 > Tл=0,584

Для выполнения условия синхронизации должно соблюдаться условие , а так как оно не соблюдается ни для одной операции, то нужно снизить такт путем увеличения количества единиц оборудования. Таким образом, для операций 005, 015, 025, 030 технологического процесса обработки детали принимаем количество единиц оборудования равным двум,                    

а для операций 010, 020 – равным трём.



7. Определение фактического такта выпуска автоматической линии

  Фактический такт выпуска определяется по времени лимитирующей операции.

,

где q – количество позиций на лимитирующей операции.

Лимитирующей операцией при обработке детали 133.250 вал-шестерня является операция .

Для нее:

tp=0,3 мин

tx=0,3 мин

tn=0,1 мин

q=1

 Найдем фактический такт выпуска АЛ :

Таким образом, спроектированная АЛ удовлетворяет условиям производства.

8. Компоновка автоматической линии

 На обработку в автоматической линии вынесено 6 операций технологического процесса. Расположение станков в линии – линейное.

По наличию и расположению бункерных загрузочных устройств линия является безбункерной.

Транспортирование деталей в линии – принудительное, под действием внешней движущей силы.

Для переноса деталей с транспортера в зону обработки и обратно применяются загрузочно-разгружающие устройства (автооператоры).

После операции механической обработки устанавливается контрольный автомат, отсеивающий бракованные детали.

Детали подаются на транспортер из магазина заготовок и, после обработки на автоматической линии, попадают в приемник.

Заключение 

В ходе курсовой работы был разработан эскизный проект автоматической линии механической обработки детали вал-шестерня, объем выпуска 550000 шт/год.

Для данной детали были проведены оценка технологичности с точки зрения обработки на автоматической линии. Исходя из объема выпуска, геометрии и технических требований к детали был выбран вид заготовки детали. Для детали был определен объем механической обработки на автоматической линии и разработан технологический процесс. Была проведена синхронизация операций технологического процесса и определено количество единиц оборудования на операциях. Разработана принципиальная схема автоматической линии.

Список литературы

  1.  Методические указания по выполнению курсового и  дипломного проектов / Ижевский механический институт; Сост. В.Ф.Степанов. Ижевск, 1981. – 92с.
  2.  Методика выбора и расчета заготовок деталей машиностроения/ Ижевский механический институт; Сост. В.Ф.Степанов, Л.Л.Лукин. Ижевск, 1989. – 36с.
  3.  Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – 4-е изд. перераб. и доп. – Мн.: Выш. Школа, 1983. – 256с.
  4.  Технологичность конструкции деталей, изготовляемых механической обработкой: Метод. указания/Ижевск.

Мех. ин-т; Сост. А.В. Трухачев. Ижевск, 1990. 44с.

5.  Методическая разработка к курсовой работе по автоматизации производственных процессов  в машиностроении/ Ижевский механический институт; составлена к.т.н. доц. Коротуевым М.В. и к.т.н. доц.   Решетниковым С.Г. Ижевск, 1973. – 31с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58735. Предмет и задачи общей биологии. Биологические закономерности. Место и роль биологических знаний для научных представлений о мире 338 KB
  Все живое кроме неклеточных форм жизни образовано особыми структурами клетками которые имеют строго определенное строение присущее как организмам из царства растений так и организмам из царств животных и грибов некоторые организмы состоят из одной клетки поэтому такие организмы при клеточном уровне соответствуют и новому уровню организации –...
58740. Рисуем гуашью медвежонка с медом 3.85 MB
  Траву рисуем смешивая зеленый цвет с желтым и охрой. Охра это цвет уже не желтый но еще и не коричневый. Теперь о смешивании цветов. Часто покупают небольшие наборы гуаши в которых нет коричневого и много других цветов.