Содержание

Введение

1. Техническое задание 6

1. Назначение, техническая характеристика, описание

объектов производства 6

1. Объем выпуска и тип производства 6

1.3. Режим работы и фонды времени проектируемого участка 8

1. Технологическая часть 9

1. Основные направления проектирования технологических

процессов изготовления деталей.9

1. Служебное назначение детали. 9

2. Анализ технологичности детали. 10

3. Анализ технических требований к детали 11

4. Анализ действующего технологического процесса. 14

5. Анализ задач, решаемых с помощью ЭВМ. 14

6. Выбор вида заготовки и его обоснование. 15

7. Разработка маршрутного технологического процесса

изготовления детали 17

8. Разработка операционного технологического процесса 24

9. Особенности проектирования обработки деталей на

автоматических линиях 38

3. Технологические расчеты производственного подразделения 42

1. Станкоемкость и трудоемкость 42

3.2 Определение количества и типа основного и

вспомогательного технологического оборудования 45

3.3.Состав и количество работающих производственного

подразделения 47

3.4 Технологическое проектирование вспомогательных служб

участка 50

5. Материалы и грузооборот участка 62

6. Энергетика 63

7. Механизация и автоматизация 64

8. Планировка оборудования на технологическом участке 67

4. Конструкторская часть 68

1. Проектирование станочного приспособления 68

2. Проектирование специального режущего инструмента 70

3. Проектирование контрольно-измерительного приспособления 71

1. Проектирование контрольно - измерительного инструмента 72

5. Стандартизация и контроль качества продукции 60

5.1 Анализ соответствия чертежей стандартам ЕСКД и

основополагающим общетехническим стандартам 60

2. Описание и обоснование принятых в технологическом

процессе методов контроля 60

5. Организационно-экономическая часть 62

1. Организационная часть 62

1. Экономическая часть 75

5. Безопасность и экологичность проекта 90

1. Анализ опасных и вредных производственных 90

2. Мероприятия по охране труда на проектируемом участке 91

3. Микроклимат 92

4. Вентиляция 93

5. Электробезопасность 93

6. Мероприятия по снижению вибрации 95

7. Мероприятия по снижению шума 95

8. Освещение на рабочем месте 96

9. Пожарная безопасность 97

10. Охрана окружающей среды 98

8 Научно-исследовательская работа 99

9 Исследовательская часть

Заключение

Список использованной литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

АННОТАЦИЯ

ОПТИМИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧАСТКА ОБРАБОТКИ СТУПИЦЫ ВЕДОМОГО ДИСКА СЦЕПЛЕНИЯ

Страниц -

Иллюстраций - 9

Таблиц - 48

Библиографических наименований - 14

Графическая часть - 16

Цель данного проекта: оптимизировать автоматизированный участок, выполняющий механическую обработку ступицы ведомого диска сцепления.

В результате был оптимизирован автоматизированный участок, включающий в себя станки-полуавтоматы, автоматизированную транспортно-складскую систему.

Данный автоматизированный участок обеспечивает высвобождение количества работающих, улучшение условий труда, уменьшение занимаемых производственных площадей в сравнении с базовым.

При выполнении проекта разработаны станочное приспособление, контрольное приспособление, режущий и измерительный инструмент.

ВВЕДЕНИЕ

Темой данного дипломного проекта является разработка автоматизированного участка по обработке деталей типа “ступица ведомого диска сцепления”.

Основным направлением развития машиностроения является увеличение выпуска продукции и рост ее качества при одновременном снижении трудовых затрат. Это обеспечивается путем совершенствования существующих и внедрение новых видов оборудования и технологических процессов, средств их механизации и автоматизации, а также улучшения организации и управления производством.

Уровень и способы автоматизации зависят от вида производства, его серийности, оснащенности техническими средствами.

Эффективность автоматизации за счет применения робототехники может быть достигнута только при комплексном подходе к созданию и внедрению промышленных роботов и манипуляторов, обрабатывающего оборудования, средств управления, вспомогательных механизмов и устройств. Проводить значительный объем организационно-технологических мероприятий ради единичного внедрения промышленного робота и манипулятора нерентабельно. Только расширенное применение промышленных роботов и манипуляторов в составе сложных роботизированных систем будет оправдано технически, экономически и социально. По сравнению с традиционными средствами автоматизации применение автоматизированный участок обеспечивает большую гибкость технических и организационных решений. Автоматизированный участок необходимо рассматривать и как важный фактор обеспечения многостаночного обслуживания, а значит, и экономии рабочей силы.

Основными предпосылками применения автоматизированного участка являются:

1. Облегчение труда рабочего с целью освобождения его от неквалифицированного, монотонного, а также тяжелого труда

2. Повышение производительности труда за счет интенсификации технологических процессов и обеспечения постоянного режима работы оборудования в две или три смены

3. Создание предпосылок для следующего качественного скачка в организации производства и перехода к полностью автоматизированному производству

Автоматизированные участки должны отвечать следующим требованиям:

1. Обеспечивать технологическую гибкость и адаптацию к изменениям условий производства

2. Производить стыковку оборудования разного назначения при широком варьировании транспортно-загрузочных и других вспомогательных средств

3.Обладать высокой производительностью и надежностью

4.Предусматривать возможность дальнейшего развития и усовершенствования.

Работа над созданием и совершенствованием средств автоматизации должна развиваться в следующих направлениях:

1. Создание средств автоматизации выпускаемого и действующего в настоящее время оборудования с целью повышения его эффективности

2. Создание новых автоматизированных технологических комплексов, где увязаны вопросы повышения производительности, надежности, точности выполнения работ, а также уровня автоматизации операции с необходимой и экономически оправданной гибкостью для быстрой переналадки с целью адаптации к изменяющимся производственным условиям

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1.1 Назначение, техническая характеристика, описание объектов производства

В качестве объектов производства выбрана деталь типа “ступица ведомого диска сцепления”, выпускаемая ОАО “ЗМЗ”.

Ступицы ведомого диска сцепления - центральная часть вращающейся детали, имеющая отверстие для посадки на вал.

2. Объем выпуска и тип производства

Объем выпуска задан на деталь с расчетом на крупносерийное производство и составляет 150 000 штук в год.

Таблица 1.1 Определение типа производства

Масса де­тали, кг	Тип производства
	Е	Мс	С	Кс	М
1	2	3	4	5	6
1,0	10	10-2000	2000-75000	75000-200000	200000
1,0-2,5	10	10-1000	1000-50000	50000-100000	100000
2,5-5,0	10	10-500	500-35000	35000-75000	75000
5,0-10	10	10-300	300-25000	25000-50000	50000
10	10	10-200	200-10000	10000-25000	25000

Годовая программа изделий N1 = 150000шт.

Количество деталей на изделие m = 1 шт.

Режим работы предприятия – 2 смены в сутки

Годовая программа N = N₁  m = 150 000  1 = 150000 шт.

Режим работы и фонд времени проектируемого участка

Такт выпуска продукции:

где Fд – действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч

N - программа выпуска деталей, шт.

зн = (0,75 + 0,8) / 2 = 0,775 - нормативный показатель загрузки оборудования

Сp = (N *Tшт) / (60 * Fд * зн) - количество станков

зф = Сp / С_п - фактический коэффициент загрузки оборудования

О = зн / зф - количество операций, выполняемых на рабочем месте

Таблица 1.2 Данные по существующему заводскому технологическому процессу

Операция	Тшт.	Сp	Сп	зф	О
Агрегатная	0,4227	0,3660	1	0,3660	2,1175
Вертикально-протяжная	0,1508	0,1306	1	0,1306	5,9345
Токарная	0,7690	0,6836	2	0,3418	2,2674
Фрезерная	0,2682	0,2384	1	0,2384	3,2508
Пробивка	0,2550	0,2267	1	0,2267	3,4186
Зачистка	0,1744	0,1550	1	0,1550	5,0000
Промывка	0,1331	0,1153	1	0,1153	5,8227
Контроль	0,0476	0,0412	1	0,0412	18,8107
	2,2208		=9		=46,6232

Число операций n = 9

Суммарное штучное время по всем операциям ∑ Т_шт = 2,2208 мин

Среднее штучное время

= 0,2468 мин

Коэффициент серийности

6,0373

Производство - крупносерийное

2. Режим работы и фонды времени проектируемого участка

Таблица 1.3 Режим работы и фонды времени проектируемого участка

Наименование подразделения	Количество рабочих смен в сутки	Действительный годовой фонд времени работы
		оборудования	рабочего
Автоматизиро-ванный участок	2	3725	1840

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Основные направления проектирования технологических процессов изготовления деталей

Увеличение производительности общественного труда и снижение себестоимости продукции - одни из путей роста промышленного производства и национального дохода. Важнейшим средством достижения этих целей является комплексная механизация и автоматизация технологических процессов. Эта задача и решается в данном дипломном проекте.

Проблема автоматизации производства в крупносерийном производстве решается путем создания и использования систем числового программного управления металлорежущими станками, а также путем механизации загрузки-выгрузки деталей.

Для деталей, обрабатываемых на участке, разработан групповой технологический процесс. Условно его можно разделить на две части: первая - основные базообразующие операции, вторая - доделочные и доводочные. В качестве основных операций для обработки деталей типа “ступица ведомого диска сцепления” рассматриваются фрезерная и токарная (на них происходит обработка поверхностей, которые затем будут являться базовыми), а доделочных - вертикально-протяжная, агрегатная, калибровочная и шлицефрезерная.

Заготовкой для производства деталей на данном участке служит штамповка на КГШП. На участок она поступает со складов УВК. В условиях среднесерийного производства такой вид заготовок наиболее приемлем, так как штамповка наиболее приближена к размерам готовой детали. Соответственно довольно высок коэффициент использования материала.

Составление технологического процесса на основную формообразующую операцию для любой из деталей группы сводится к выбору требуемых для получения формы детали переходов (желательно аналогичных).

В целях сокращения вспомогательного времени и максимального использования оборудования применяются приспособления с быстродействующими зажимными устройствами.

2. Служебное назначение детали

Ступица — центральная часть вращающейся детали, имеющая отверстие для посадки на вал. Отверстие ступицы имеет шлицевый профиль для передачи крутящего момента.

Материал детали – сталь 35 ГОСТ 1050-88.

Таблица 2.1 Химический состав стали 35 (по ГОСТ 1050-88)

С %	Si %	Mn %	Cr	S	P	Cu	Ni	As	Fe %
			%, не более
0,32…0,40	0,17…0,37	0,50…0,80	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08	остальное

2.3 Анализ технологичности детали

Исходные данные: чертеж детали “Ступица ведомого диска сцепления”, тип производства – крупносерийный. Чертеж имеет ряд нарушений действующих стандартов, поэтому выполнен нормоконтроль и метрологический контроль.

По указателю стандартов проверяем ГОСТы:

ГОСТ 1050-88 – действующий.

ОСТ 37.001.246-82 заменить на ГОСТ 30893.1-2002. ОНВ. Общие допуски размеров.

В технических требованиях сделать запись: Общие допуски по ГОСТ 30893.1: H14, h14, ±t₂/2.

ГОСТ 1139-58 заменить на ГОСТ 1139-80. ОНВ. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски.

Все номинальные размеры приняты из рядов предпочтительного применения (Ra5, Ra10, Ra20, Ra40). Размеры 55; 77; 125; 23; 29; 6,9; 47,5 приняты из дополнительного ряда R80.

На чертеже принят числовой способ простановки предельных отклонений. Размер Ø32 имеет нестандартный допуск 0,17 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25346-89: Ø32h13(_-0,39). Размер Ø36 имеет нестандартный допуск 0,12 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25346-89: Ø36h11_-0,16.

Размер 6,9 имеет нестандартный допуск 0,2 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25346-89:6,9js9(±0,018). Размер 6 имеет нестандартный допуск 0,2 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25346-89: 6h13(_-0,18). Размер 25 имеет нестандартный допуск 0,3 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25346-89: 25Н13(^+0,33). Размер 17 имеет нестандартный допуск 0,2 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25346-89: 17Н11(^+0,11).

Размеры шлицевого соединения определены по ГОСТ 1139-80.

Втулка D-10×23Н13×29Н13×4F9. Размер 23 имеет нестандартный допуск 0,28 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25346-89: 23Н11(^+0,13). Размер 29 имеет нестандартный допуск 0,28 мм, заменить на стандартный по ГОСТ 25346-89: 29Н12(^+0,21).

4. Анализ технических требований к детали

2.4.1 Анализ правильности задания норм точности

Деталь представляет собой ступица ведомого диска сцепления, имеет достаточную жесткость и доступные черновые базы для установки заготовки в приспособлении на первой операции.

Поверхности вращения открыты для обработки любым инструментом и могут быть обработаны на станках с ЧПУ. Отсутствуют фасонные и сложные поверхности – поэтому обработку можно производить стандартным инструментом.

Выбор материала для данной детали технологичен, т.к. применяемый материал – сталь 35 по своим механическим характеристикам вполне удовлетворяет условиям работы данной детали и предъявляемым к ней характеристикам прочности.

Механическая обработка детали является технологичной. Деталь в основном обладает рациональной формой. Деталь удобна для захвата автооператорами.

Имеются удобные базирующие поверхности.

На чертеже поля допусков на наружные диаметральные размеры заданы в системе вала, на отверстия заданы по системе отверстия.

На чертеже принят числовой способ простановки предельных отклонений.

Простановка шероховатости выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ 2.309-73. Все обозначения шероховатости Rz заменим на Ra: Rz 80-Ra 12,5; Rz 40-Ra 6,3; Rz 20-Ra 3,2.

Проверим соотношения допусков расположения, формы и шероховатости поверхностей. Для нормальной геометрической точности эти соотношения составляют Ra≤0,05Т и Т_ф≤0,3Т – для цилиндрических поверхностей или Т_ф≤0,6Т – для плоских поверхностей, где Т – допуск размера соответствующего квалитета.

Поверхности Ø36 и Ø23 являются эксплуатационными базами, поэтому на них назначен допуск формы.

Анализ соответствия требований к форме и шероховатости допуску размера сведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Проверка соответствия заданных параметров

Исполнительный размер	Заданные параметры			Расчетные значения по ГОСТ
	Тф	Тб	Ra	Тф (ГОСТ 24643)	Ra (ГОСТ 2789)
Ø	-	-	12,5	0,3Т=0,3∙130=39 мкм Принято Тф=40 мкм	0,05Т=0,05∙130=6,5 мкм Принято Ra=6,3 мкм
Ø	-	-	6,3	0,3Т=0,3∙160=48 мкм Принято Тф=50 мкм	0,05Т=0,05∙160=8 мкм Принято Ra=6,3 мкм

Выводы: 1. Для поверхности Ø23 шероховатость назначена неправильно, необходимо на чертеже указать допуск формы и новую шероховатость.

2. Для поверхности Ø36 указанный параметр шероховатости достаточный, необходимо на чертеже указать допуск формы.

2.4.2 Обеспечение контролепригодности конструкции изделия

Контролепригодность допуска расположения определяется правильностью расположения измерительных баз.

В качестве базы принята внутренняя шлицевая поверхность Ø, Ra=6,3;Lбаз=22мм.

Т_Р – допуск расположения;

L_баз – длина базы;

L_кон – длина поверхности измерения.

следовательно, изменять точность базированной поверхности не нужно.

Контролепригодность детали “Ступица ведомого диска сцепления” будет обеспечена с учетом всех изложенных ранее замечаний. Конфигурация изделия обеспечивает доступ средств измерений ко всем контролируемым поверхностям.

Большинство размеров могут быть измерены универсальными средствами измерения, выбор которых приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Выбор универсальных средств измерения ГОСТ 8.051 и

ГОСТ 8.549

Исполнительный размер	Допуск, мкм	Допускаемая погрешность	Погрешность СИ	Рекомендуемое средство измерения
Ø	160	40	10	Скоба
Ø	390	20	10	Скоба
Ø	130	70	10	Калибр
Ø	210	70	10	Калибр
Ø	630	110	100	Скоба
	390	40	4,5	Скоба
6,9js9(±0,018)	36	50	10	Контрольное приспособление

Для проверки годности шлицевых соединений применяем шлицевые оправки.

Измерение биения требует применения специальных средств: центра, стойки с индикатором. Допуск биения 0,1 мм. Необходимо применить рычажно-зубчатую головку с ценой деления 0,002 мм и пределом измерения ±0,1 мм по ГОСТ 18833. Применение специальных средств измерения показано в таблице 2.4.

2.4.3 Метрологическое обеспечение контролируемых параметров

Универсальные средства измерения подлежат периодической калибровке по стандартным методикам. Применение специального средства измерения требует его особого метрологического обеспечения, т.е. необходимо разработать методику выполнения измерений, определить сроки и методику калибровки.

Таблица 2.4 Метрологический контроль детали “Ступица ведомого диска сцепления”

№ пов	Данные чертежа				Расчетные данные				Контролепри- годность
	Исполн размер	Rz, мкм	Тф	Тр	Станд. допуск	Ra, мкм	Тф	Тр	Универс СИ	Спец. СИ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Ø125±1	80	-	-	Ø	12,5	-	-	Скоба
2	Ø	40	-	-	Ø	6,3	0,05	-	Скоба
3	Ø	80	-	-	Ø	12,5	-	-	Скоба
4	Ø	80	-	-	Ø	12,5	-	-		Калибр
5	Ø	80	-	-	Ø		0,04	-		Калибр
6		-	-	-	Из заготовки		-	-
7		-	-	-	Из заготовки		-	-
8	6,9±0,1	20	0,03	0,1	6,9js9(±0,018)	3,2	0,025	0,1	Контрольное приспособление
9		80	-	0,2		12,5	-	0,2	Калибр измерительный
10		80	-	-	1js13(±0,07)	12,5	-	-	ИЧ -10 ГОСТ 577-68
11		80	-	-		12,5	-	-	ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89
	Ø 42	40			Ø	6,3			Скоба
12			-	-		3,2	-	-		Калибр
14		40	-	-		6,3	-	-	ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89 Радиусный шаблон
15	25±0,15	80	-	-		12,5	-	-	ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89 Радиусный шаблон
16	17±0,1	40	-	-		6,3	-	-	ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89 Радиусный шаблон

4. Анализ действующего технологического процесса

Существующий на настоящее время на заводе технологический процесс характеризуется выпуском на одном участке четырех номенклатур изделий. Детали обрабатываются на переналаживаемых специальных станках.

На токарных операциях используются токарные полуавтоматы КСП-6-160. Для производства деталей четырех наименований необходимо производить переналадку станков в соответствии с производственной программой.

Дальнейшая обработка происходит на универсальных вертикально-сверлильных, вертикально-фрезерных, протяжных и других станках. Для производства каждой из деталей приходится выполнять переналадку оборудования, что ведет к довольно-таки большим затратам рабочего времени и, как следствие, увеличивает время простоя оборудования.

Транспортировка деталей по участку осуществляется вручную с помощью тележек. Стружка также в тележках вывозится в стружкоуборочный канал.

Специальных контрольных приспособлений нет. Вспомогательный и режущий инструмент применяется без различных способов повышения износостойкости. Не применяется специальная межоперационная тара и станки расположены не по ходу технологического процесса, а по виду оборудования. Применяются приспособления с ручным зажимом, что ведет к возникновению деформаций деталей, нестабильности системы СПИД и увеличения вспомогательного времени.

Делая общий вывод о действующем технологическом процессе, хочется подчеркнуть, что данный технологический процесс не удовлетворяет требованиям предъявляемым к современному металлообрабатывающему производству и нуждается в серьезной реконструкции на основе применения современного автоматизированного оборудования с ЧПУ и другой вспомогательной автоматизированной оснастки, позволяющей исключить ручной труд, уменьшить трудоемкость обработки, увеличить точность и качество изготавливаемой детали. Этому в основном и посвящена тематика данной темы проекта.

2.6 Анализ задач, решаемых с помощью ЭВМ

В действующем производстве ЭВМ применяется для планирования годового объема выпуска, ремонта оборудования по графикам ППР, выявление узких мест, конструкторской и технологической подготовки производства. ЭВМ также применяется для создания программ работы станков с ЧПУ, управления режимами обработки, величинами перемещения режущего инструмента, скоростью вращения шпинделя.

В предлагаемом технологическом процессе групповой обработки деталей на автоматизированном участке, электронно-вычислительная техника планируется к использованию для широкого применения оптимальных маршрутов обработки деталей внутри группового технологического процесса, на основе теории минимизации расчетов величин партии для запуска деталей. Создания математических управляющих программ работы всего комплекса, основного и вспомогательного оборудования АУ, а также расчет планово-экономических показателей эффективности ГПС, в том числе расчет цикловой производительности и создание циклограммы производительности, как отдельных участков, так и всей системы в целом. Планируется также разработка алгоритмов и создание программ для решения отдельных технологических задач, выбора вида заготовок, расчет режимов резания, линейных операционных размеров, усилий зажима, точности приспособлений, норм времени, производительности. Разработка алгоритма и программ для создания автоматизированных обучающих систем (АОС) при решении отдельных технологических задач.

2.7 Выбор вида заготовки и его обоснование

Вид заготовки определяется назначением и конструкцией детали, материалом и техническими требованиями на изготовление, объемом выпуска и экономичностью изготовления. Выбор вида заготовки зависит от эксплуатационных условий работы детали, ее размеров и формы.

Заготовка по возможности должна иметь форму, сходную с формой готовой детали, с наименьшими припусками на обработку и с определенными физико-механическими свойствами материала. Таким образом, при выборе заготовки главным является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости.

Наиболее широкое распространение получили три способа получения заготовок:

1.Литье.

2.Ковка – штамповка.

Первый способ по экономическим и технологическим признакам не подходит. Все виды литья применяются в основном для корпусных деталей и тел вращения сложной конфигурации. Этот способ очень энергоемкий и требующий специального оборудования и помещения. При данном способе получения заготовки структура металла получается неоднородной и в некоторых случаях внутри детали возможно образование дефектов (усадочные раковины, пористость, трещины, непроливы, пористость и т.д.), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки.

Второй способ – обработка металла давлением.

Для изготовления ступицы ведомого диска сцепления в условиях крупносерийного производства в качестве заготовки можно использовать заготовку полученную штамповкой на КГШП.

Штамповка на КГШП обеспечивает изготовление относительно точных поковок, без сдвига в плоскости разъёма. Производительность штамповки на прессах в 1,5-2 раза выше, чем на молотах. На прессах штампуют и прошивают отверстия. Поковки получаемые на КГШП, позволяют снизить объём механической обработки.