В данном дипломном проекте представлен метод автоматизации процесса шлифования путем разработки системы автоматического управления натяга в узлах подшипников качения в шпинделе станка. Приведен обзор и анализ способов создания натяга в опорах качения станков.
В технологическом разделе разработан технологический процесс обработки детали типа ступенчатое кольцо.
В конструкторском разделе приведено проектирование и расчеты основных элементов шпиндельного узла, а также производится разработка принципа и устройства механизма создания регулируемого натяга.
В разделе “ безопасность жизнедеятельности” приведен анализ опасных и вредных факторов и возможных чрезвычайных ситуаций, воздействующих на обслуживающий персонал и окружающую среду при проведении технологического процесса, разработаны мероприятия по уменьшению воздействия и защите от вредных факторов технологического процесса на природу.
В организационно – экономическом разделе приведено краткое описание разделов бизнес-плана, расчет себестоимости и цены проектного варианта изделия, произведенного с применением автоматизации производства.
Машиностроение является основой научно технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства. Непрерывное совершенствование и развитее машиностроения связанно с прогрессом станкостроения, поскольку металлообрабатывающие станки вместе с другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов оборудования.
Особое развитее получило программное и адаптивное управление процессами на станке. Устройства управления и контроля позволяют эффективно управлять процессами происходящими как на станке так и в нем самом, и безусловно влияющими на качество конечного продукта, сочетая гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации.
Современное станочное оборудование является базой для развития гибкого автоматизированного производства, повышающего производительность труда в условиях средне и мелкосерийного производства, а также обеспечивать высокую точность обрабатываемых деталей.
В данном разделе разрабатывается технологический процесс механической обработки ступенчатого кольца.
Ступенчатое кольцо крепится к валу ротора электрических машин для стопорения и регулировки подшипника. Деталь проста по конструкции, но по своему назначению имеет большое значение, так как не дает возможности подшипниковому узлу совершать осевое движение относительно вала ротора в процессе работы. Ступенчатое кольцо изготавливается из стали 10.
Основная нагрузка на кольцо идет со стороны подшипника, и основными параметрами кольца являются: внешний диаметр Æ 150 d 11 и внутренний диаметр Æ 135 Н 14, при этом шероховатость поверхности Rz= 0.63 мкм, отклонение от параллельности 0.03 мкм, ширина кольца 28+0.1мм.
Детали и сборочные единицы должны характеризоваться технологичностью конструкции, т.е. иметь такую конструкцию, которая обеспечивает их эффективное изготовление на имеющемся оборудовании при минимальных затратах времени и труда. Поэтому один из главных этапов технологической подготовки производства (ТПП) машин является технологический контроль деталей и изделий. При этом инженер-конструктор и инженер-технолог совместно оценивают, будет ли эффективен технологический процесс изготовления детали или необходимо усовершенствовать конструкцию.
При отработке конструкций деталей и изделий на технологичность необходимо тщательно анализировать: материал; вид и метод получения заготовки; методы механической обработки; методы контроля; возможность применений перспективных технологий (ресурсосберегающих, безотходных, безлюдных и т.п.); методов механизации и автоматизации, потребное оборудование, оснастку, инструмент, квалификацию персонала.
Широкое использование оборудования с ЧПУ, гибких производственных систем и комплексов обусловило повышение внимания к технологичности конструкции деталей и изделий для автоматизированной обработки и сборки. В частности должна проводится всемирная стандартизация и унификация конструктивных элементов деталей для уменьшения количества применяемых инструментов, деталь или сборочная единица должны быть удобны для позиционирования и координирования. В связи с применением автоматических транспортных систем (роботов, манипуляторов) поверхности должны быть удобны для захвата. Поскольку применяется консольный инструмент, обрабатываемые поверхности должны быть, по возможности, небольшой длины, а для применения автоматизированной сборки детали должны иметь соответствующие “ключи”.
Количественные показатели технологичности конструкции деталей (изделий) включают абсолютную и относительную трудоемкости; материалоемкость; себестоимость и др.
Оценка технологичности производится руководствуясь ГОСТ 14.201-73, 14.204-73.
При анализе технологичности детали определяются следующие показатели:
1. коэффициент стандартизации конструктивных элементов.
2. коэффициент точности обработки.
3. коэффициент шероховатости поверхности.
Таблица 1.1.
Анализ технологичности конструкции детали “кольцо” по геометрической форме и конфигурации.
| № п/п | Требования технологичности | Характеристика технологичности |
| 1 | 2 | |
| 11 | Наличие поверхностей удобных для базирования и крепления при установке на станках | Форма и размер кольца позволяют произвести удобное базирование на станках. ТЕХНОЛОГИЧНА |
| 22 | Материал заготовки Обрабатываемость резанием | Материал заготовки углеродистая Сталь 10 хорошо обрабатывается на всех операциях. ТЕХНОЛОГИЧНА |
| 33 | Возможность использования рациональных методов получения заготовки | Кольцо имеет простую форму,отсутствуют сложные переходы и размеры. Получение заготовки рациональных методов возможно. |
| 34 | Свойства материала детали должны удовлетворять существующую технологию изготовления, хранения, транспортировки. | Свойства материала удовлетворяют технологии. ТЕХНОЛОГИЧНА |
| 65 | Доступность всех поверхностей детали для обработки на станках, и непосредственного измерения, отсутствие сложных контурных обрабатываемых поверхностей | Все размеры детали прямолинейны и доступны для обработки. сложные контурные обрабатываемые поверхности отсутствуют. ТЕХНОЛОГИЧНА |
| 46 | Отсутствие глухих отверстий и торцов, подрезаемых с других сторон | Отверстия присутствуют. ТЕХНОЛОГИЧНА |
| 67 | Форма конструктивных элементов деталей (КЭД) – фасок, канавок, выточек и т.п. должна обеспечивать удобный подвод инструмента | Конструктивные элементы обеспечивают удобный подвод инструмента. ТЕХНОЛОГИЧНА |
| 88 | Конструкция детали должна быть удобной для позиционирования и координирования на станках с ЧПУ | Удобна для координирования на станке с ЧПУ. ТЕХНОЛОГИЧНА |
| 9 | Возможность обработки поверхностей проходными резцами. | Поверхность кольца может быть обработана проходными резцами |
Вывод: по требованиям технологичности к геометрической форме и конфигурации деталь технологична, т.к. 100 % требований она удовлетворяет.
Таблица 1.2.
Анализ технологичности конструкции детали “кольцо” по точностным требованиям (СТ СЭВ 144-75, 145-75).
| № | Наименование КЭД | Общее количество КЭД | Количество КЭД, обрабатываемых по следующим квалитетам точности | |||||||||||
| Высокая точность обработки (квалитеты) | Средняя точность обработки (квалитеты) | Свободные размеры (квалитеты) | ||||||||||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | % | 10 | 11 | 12 | % | 13 | 14 | % | |||
| 1 | Наружные цилиндрические поверхности | 3 | - | - | - | - | - | - | 1 | - | 33 | - | 2 | 66 |
| 22 | Внутренние цилиндрические поверхностиГОСТ 6636-69 | 2 | 2 | 100 | ||||||||||
| 33 | Линейные размеры | 5 | 2 | - | - | - | 20 | - | 1 | - | 20 | 2 | - | 60 |
| 44 | Канавки ГОСТ 8820-69 | 1 | 1 | 100 | ||||||||||
| 55 | Фаски | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 1 | 100 |
| Итого: | 12 | 2 | - | - | - | 16 | - | 2 | - | 16 | 2 | 6 | 48 | |
Вывод: по точностным требованиям конструкцию “кольцо” можно признать технологичной, т.к. 48% поверхностей имеют точность свободных размеров, т.е. не требуют для их достижения особых методов обработки.
Таблица 1.3.
Анализ технологичности конструкции детали “кольцо” по параметрам шероховатости поверхности (ГОСТ 2789-73)
| №n/n | Наименования КЭД | Общееколичество КЭД | Количество КЭД, имеющих следующую шероховатость поверхности Ra (Rz), мкм | ||||
| 100-50 | 40-20 | 10-2,5 | 2,5-1,25 | 1,25-0,63 | |||
| 11 | Наружные цилиндрические поверхности | 3 | 3(100%) | ||||
| 22 | Линейные размеры | 5 | 3(60%) | 2(40%) | |||
| 33 | Внутренние цилиндрическиеповерхности ГОСТ 6636-69 | 2 | 2(100%) | ||||
| 44 | Фаски | 1 | 1(100%) | ||||
| 55 | Канавки ГОСТ 8820-69 | 1 | - | - | 1(100%) | ||
| Итого: | 12 | 8(66%) | 4(34%) | ||||
Вывод: по требованиям к шероховатости поверхностей конструкцию детали “кольцо” можно признать технологичной, т.к. 66% поверхностей имеют шероховатость, которая может быть получена обычными технологическими методами.