Разработка компоновки фрезерного станка ЧПУ и создание управляющей программы для обработки штока

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан

Алмалыкский филиал ТГТУ имени Ислама Каримова

Кафедра: “Технология машиностроения”

КУРСОВАЯ РАБОТА

По предмету: “Основы автоматики и автоматизация производственных процессов”

Тема:

Разработка компоновки фрезерного станка ЧПУ и создание управляющей программы для обработки штока

Выполнил Авазов Ж

студент группы 2.18 ТМ

Принял: Тоштемиров К

Алмалык - 2021

Содержание

Ведение

1. Анализ конструкции детали на технологичность

2. Разработка маршрутного технологического процесса

3. Определение типа производства

4. Выбор станка ЧПУ для обработки детали

5. Разработка расчетно-технологической карты

6. Разработка компоновки станка

7. Компоновка 5-осевого вертикального фрезерного центра

8. Программа управления детали Шток

Вывод

Список использованной литературы



Введение

Автоматизация современных производственных процессов является одним из важнейших путей повышения производительности труда и экономической эффективности производства. Любые новые неавтоматизированные технологические процессы и оборудование на современном этапе развития промышленности должны рассматриваться как частное, вынужденное решение, когда в конкретных условиях производства еще не созрели технические и технологические предпосылки для его автоматизации. При современном уровне научно-технического прогресса основной формой производства становится комплексно-автоматизированное и высокомеханизированное оборудование и производство. Одна из основных закономерностей развития техники на современном этапе развития заключается в том, что автоматизация проникла во все отрасли техники, во все звенья производственного процесса, вызвала в них революционные, качественные изменения.

Целью курсовой работы является разработка автоматизированной системы машин для изготовления детали «Шток».

При этом необходимо решить следующие задачи: выбрать механизмы рабочих и холостых ходов, используемых в автоматической линии; определить потери времени на выполнение рабочих и холостых ходов; разработать технологический процесс изготовления детали в условиях автоматизированного производства; разработать циклограмму работы автоматической линии; определить производительность реальной автоматической линии.



1. Анализ конструкции детали на технологичность

Цель анализа конструкции детали на технологичность - выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащихся в чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.

Чертеж детали содержит все проекции и разрезы, совершенно четко и однозначно объясняющие ее конфигурацию. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями и требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей. Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали, термической обработке и массе детали.

Базы в процессе обработки - цилиндрические поверхности и торцы детали. Технологический анализ конструкции обеспечивает улучшение технико-экономических показателей разрабатываемого технологического процесса.

Деталь - шток гидроцилиндра опрокидывающего механизма грузовых автомобилей КрАЗ - представляет собой ступенчатый вал. Она изготавливается из штамповки из стали 45 без термической обработки. Химический состав материала занесен в таблицу 1.

Таблица 1

Химический состав, %.

С	Si	Mn	S	P
0,42-0,50	0,17-0,37	0,50-0,80	не более
			0,040	0,035

Деталь имеет глухое отверстие Ш10,2 мм, необходимое для нарезания внутренней резьбы М12-6Н, что достаточно нетехнологично. Открытый шпоночный паз 5х6 мм длиной 35 мм наиболее целесообразно обработать пальцевой фрезой. Сквозное отверстие Ш22 мм может быть получено однократным сверлением, учитывая большую жесткость детали. Все операции можно выполнить по типовым технологическим процессам, используя стандартный инструмент и оснастку. Легко повреждаемых поверхностей у детали нет.

Упрощение конструкции детали или замена ее элементов ввиду её служебного назначения и тяжелых условий эксплуатации не представляется возможным.

Итак, в целом деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных методов обработки и довольно проста по конструкции.

2. Разработка маршрутного технологического процесса

В условиях неавтоматизированного производства при разработки маршрутного технологического процесса нужно руководствоваться следующими правилами:

1) С целью экономии труда и времени технологической подготовки производства использовать типовые процессы обработки детали и типовых поверхностей деталей;

2) Не проектировать обработку на уникальных станках. Применение уникальных и дорогостоящих станков должно быть технологически и экономически оправдано;

3) Использовать по возможности только стандартный режущий и измерительный инструмент;

4) Стремиться применять наиболее совершенные формы организации производства: непрерывные и групповые поточные линии, групповые технологические процессы и групповые наладки на отдельные станки;

5) Обрабатывать наибольшее количество поверхностей данной детали за одну установку.

Так как технические требования чертежа предполагают термическую обработку, продолжительность которой по времени заведомо превышает все остальные операции в несколько раз, из базового техпроцесса, который в дальнейшем используется для выбора технологического оборудования автоматической линии, необходимо исключить термическую обработку и все последующие операции. В соответствие с указанными рекомендациями и наложенными ограничениями разработан маршрутный техпроцесс по производству штока.

Рис. 1. Рабочий чертеж детали «Шток»

3. Определение типа производства

Определение требуемой производительности в условиях неавтоматизированного производства определяется по формуле:

,



где - машинное время выполняемых операций в неавтоматизированном производстве;

- время выполнения холостых операций, .

Определим ожидаемую сменную производительность для данного технологического процесса:

.

4. Выбор станка ЧПУ для обработки детали

Говоря простыми словами, 5-осевая обработка - это использование ЧПУ для перемещения детали или режущего инструмента по пяти различным осям одновременно. Такая обработка позволяет изготавливать очень сложные детали, и именно поэтому она особенно популярна, например, в аэрокосмической отрасли или машиностроении.

Однако, несколько факторов способствовали широкому применению 5-осевой обработке больше всего. Среди них:

1. Максимальная приближенность к принципу - одна обработка за одну установку (иногда называемой «сделано за один раз»), что сокращает время выполнения и повышает эффективность.

2. Удобство доступа к сложным частям геометрии изделия и возможность избежать столкновения с держателем инструмента благодаря возможности наклонять режущий инструмент или стол.

3. Оптимизация и улучшение срока службы инструмента станка и времени цикла обработки. Это достигается путем наклона инструмента / стола, в результате чего поддерживается оптимальное положение и траектория резки.

Представьте себе поближе муху Декарта в полете. Вместо того, чтобы описывать только её положение как точку в трехмерном пространстве, мы можем описать её ориентацию. Представьте себе, что муха крутиться во время движения так же, как крутится самолет во время крена. Данное вращение описывается четвертой осью A: поворотная ось (вращение вокруг оси X)

Продолжая сравнение с самолётом, тангаж (наклон) мухи описывается пятой осью, B: ось вращения вокруг Y.

Проницательные читатели, без сомнения, сделают вывод о существовании шестой оси C, которая вращается вокруг оси Z. Это рыскание (поворот) мухи в нашем примере.

Если вам сложно представить шесть осей, описанных выше, вот схема:

Рис. 2

Оси A, B и C расположены в алфавитном порядке, чтобы соответствовать осям X, Y и Z. Хотя существуют 6-осевые станки с ЧПУ, конфигурации с 5- осью являются более распространенными, поскольку добавление шестой оси обычно дает не очень много дополнительных преимуществ.

Последнее замечание о соглашениях по маркировке осей: в вертикальном обрабатывающем станке оси X и Y находятся в горизонтальной плоскости, а ось Z - в вертикальной плоскости. В горизонтальном обрабатывающем станке оси Z и Y меняются местами. Смотрите схему ниже:

Конфигурация 5-осевого станка определяет, какие две из трех осей вращения он использует.

Например, машина c цапфой с вращающимся столом работает с осью A (вращается вокруг оси X) и с осью C (вращается вокруг оси Z), тогда как машина с инструментом на шарнире работает с осью B (вращается вокруг оси Y) и оси C (вращается вокруг оси Z).

Рис. 3. Конфигурации 5 осевых станков

Рис. 4. Внутренний вид цапфы 5-осевого вертикального обрабатывающего центра

Вращение осей в станках с цапфой обеспечивается посредством движения стола, тогда как в станках шарнирного вращения, дополнительные оси обеспечиваются поворотом шпинделя. Оба вида станков имеют свои уникальные преимущества. Например, станки с цапфой вмещают больший объем обрабатываемой детали, поскольку нет необходимости компенсировать пространство, занимаемое вращающимся шпинделем. С другой стороны, машины шарнирного вращения могут обрабатывать более тяжелые детали, поскольку стол всегда расположен горизонтально.

Возможно, вы видели ссылки на обрабатывающие центры, предлагающие семь, девять или даже одиннадцать осей. Несмотря на то, что множество дополнительных осей могут показаться сложным, объяснение такой ошеломляющей геометрии на самом деле довольно просто.

«Когда вы имеете дело со станками, которые имеют, скажем, более одного вращающегося шпинделя, у вас уже есть больше осей», - объяснил Майк Финн, менеджер по разработке промышленных приложений в Mazak America.

«Например, у нас есть станки со вторыми шпинделями и нижними револьверными головками. На этих станках будет несколько осей: верхняя револьверная головка будет иметь 4 оси, а нижняя револьверная головка имеет 2 оси, а затем у вас есть противоположные шпиндели, которые также имеют 2 оси. Итого в таких станках может быть до 9 осей», - продолжил Финн.

Рис. 5

«Детали, которые вы делаете, по-прежнему 5-осевые», - добавляет Уэйд Андерсон, специалист по продажам продукции в Okuma America.

«Такой компонент, как аэрокосмический клапан, может быть сделан на нашем вертикальном центре MU-5000, который представляет собой 5-осевую машину. Или мы могли бы выполнить эту деталь на многоосном станке, который имеет вращающуюся ось B и два шпинделя для двух осей C, плюс X, Y и Z. Есть также более низкая револьверная головка, которая дает вам второй X и Z. Все эти модификации дают большее количество осей, но сама деталь имеет всю ту же пяти-осевую геометрию» - пояснил Андерсон.

числовой программный автоматизированный шток

5. Разработка расчетно-технологической карты

Рис. 6

6. Разработка компоновки станка

Существуют еще вертикально-фрезерные станки портального типа. У этой группы станков рабочий стол с деталью остается неподвижен, по осям X, Y, Z движется шпиндель с инструментом. Станки позволяют обрабатывать крупногабаритные детали (обычно их длина и ширина значительно больше высоты).

У пятиосевых станков по осям X, Y, Z также может двигаться шпиндель с инструментом. Пр этом заготовка на рабочем столе совершает наклонно-поворотные движения по 2-ум другим осям. Такая компоновка у пятиосевых вертикально-фрезерных центров HAAS с ЧПУ серии UMC.

Рис. 7

7. Компоновка 5-осевого вертикального фрезерного центра

Дооснастить поворотным столом можно и обычный 3-осевой обрабатывающий центр. Дополнительные поворотные оси увеличивают автоматизацию производства, позволяют изготавливать очень сложные детали с высокой точностью.

Сегодня лидирующие позиции в области станкостроения занимают такие страны как Китай, Япония, Германия, США. Разнообразие предложений оборудования очень большое. Можно приобрести весьма доступный по цене китайский станок, высокотехнологичный японский или очень надежный немецкий. Отличный результат по критерию цена-качество показывают американские станки. Более 200000 станков HAAS успешно работают по всему миру. Более 5000 станков работают в России.

Выбор фрезерного станка и его комплектации зависит от задач, которые планируется на нем решать. Требуемые размеры рабочей зоны станка зависят от габаритов заготовки. Высокие обороты шпинделя нужны для работы инструментом малого диаметра и, особенно, при обработке цветных металлов. При фрезеровании большим инструментом стальных деталей более актуальным будет высокий крутящий момент. На горизонтальных станках удобнее организовать многостороннюю обработку больших тяжелых заготовок. Опция подачи СОЖ высокого давления через шпиндель будет полезна при сверлении глубоких отверстий. Большое количество моделей и предлагаемых дополнительных опций позволяют подобрать оптимальный станок практически для любых задач.

8. Создание программы обработки (управления) детали

Все данные, необходимые для обработки заготовки на станке, устройство числового программного управления (УЧПУ) получает от управляющей программы (УП).

Под управляющей программой понимают последовательность команд на языке программирования, обеспечивающих заданное функционирование рабочих органов станка. Фиксируют эти команды программоносители.

Характерной особенностью ЧПУ является то, что информация о траектории движения инструмента, скорости резания, подачи и других технологических командах задается в виде цифр, закодированных в определенной последовательности на программоносителе, в качестве которого применяют перфокарту, перфоленту, магнитную ленту и др.

Управляющая программа (УП) - это записанная на программоноситель в закодированном цифровом виде маршрутное операционная технология на конкретную деталь с указанием траекторий движения инструмента. Изготовление УП (менее, трудоемкое и более дешевое, чем изготовление кулачков шаблонов, копиров и чертежей) сводится к написанию маршрутно-операционной технологии, расчетам траекторий перемещения инструментов и записи на программоноситель; большую часть этой работы можно автоматизировать.

Управляющая программа записывается на определенном языке, так называемом языке кодирования, под которым понимают набор определенных символов и правил, комбинацией которых можно выразить любой текст, содержащий необходимые для управления станком геометрические и технологические команды, на понятном для ЧПУ языке.

Кодирование УП для станков с ЧПУ производится по ГОСТ 13052-74 и Международной системе ISO - 7BIT с использованием восьмидорожечной перфоленты и двоично-десятичной системы кодирования цифровой информации. Для записи адресов используют латинские буквы. Вспомогательные указания («начало программы», «конец кадра», «обратная перемотка» и т. п.) задают отдельными символами или их сочетаниями. Для кодирования информации используют семь дорожек. Восьмая дорожка служит для пробивки контрольного символа в случае, если в самой кодовой комбинации число пробивок нечетное. Такой контроль на четность пробивок в строке позволяет выявить большую часть ошибок, допущенных при перфорации. Наименование и обозначение основных символов кода ISO-7

Замкнутая система состоит из сравнивающего устройства, в которое поступают задающие сигналы и сигналы обратной связи, дешифратора и усилителя, исполнительного двигателя и датчика обратной связи.

Роль датчика заключается в том, чтобы измерить действительное перемещение или положение рабочих органов и преобразовать его в соответствующие сигналы обратной связи.

В сравнивающем устройстве сигналы обратной связи, характеризующие действительные перемещения, сопоставляются с сигналами, соответствующими заданию программы. При наличии рассогласования между ними на выходе сравнивающего устройства появляется сигнал, который после преобразования его, например, в напряжение, поступает к двигателю и исполнительному устройству.



8. Программа управления детали Шток

1. N001 G00 X10.44 Y10.44 Z100;

2. N002 G00 X30 Y20 Z100;

3. N003 M03 M3 S2000;

4. N004 G02 X30 Y20 R90 F200;

5. N005 G02 X35 Y25 R80 F200;

6. N006 G02 X40 Y30 R70 F200;

7. %

1. Ускоренное перемещение инструмента

2. Ускоренное перемещение инструмента

3. Начать вращение патрона по часовой стрелке

4. Круговая интерполяция почасовой стрелки

5. Круговая интерполяция почасовой стрелки

6. Круговая интерполяция почасовой стрелки

7. Завершения программа



Вывод

В данной курсовой работе рассматривался процесс проектирования автоматической линии технологического оборудования.

Поставленная цель работы - спроектировать оптимальную структурно-компоновочную схему автоматической линии для условий массового производства детали типа «шток» - была полностью достигнута, при этом было выполнено основное требование к проектируемой линии: обеспечена требуемая производительность при наилучших экономических показателях.

Курсовая работа включает данную пояснительную записку, которая содержит все необходимые сведения о проектировании автоматической линии; эскизы карт наладок; чертеж компоновки автоматической линии с обозначением всех позиций; циклограмма работы автоматической линии.



Список использованной литературы

1. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т2/ Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова 4-е изд. М.: Машиностроение, 1985 - 496с.

2. Методические указания по выполнению курсовых рапоспо дисциплине «Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов» №774. Сост.: Л.П. Калофатова, А.Д. Молчанов Донецк ДонНТУ 2003 - 47с.

3. Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник / И.С. Бляхеров, Г.М. Варьяш, А.А. Иванов и др.; Под общ. ред. И.А. Клусова. - М.: Машиностроение, 1990 - 400с.

4. Тарзиманов Г.А. Проектировании металлорежущих станков. М.: машиностроение, 1972

5. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных поцессов. - М.: Машиностроение, 1987 - 288 с.

Размещено на allbest.ru

...