Дипломная работа: Разработка АСУ процессом производства конической шестерни среднего и заднего моста 6520-2402017

Дипломная работа: Разработка АСУ процессом производства конической шестерни среднего и заднего моста 6520-2402017

Содержание

Введение

1. Аналитическая часть

1.1 Анализ объекта - служебная характеристика, анализ поверхностей

1.2 Анализ существующих компоновок АЛ

1.3 Анализ основного и вспомогательного оборудования

1.4 Выявление недостатков существующего техпроцесса

1.5 Пути улучшения существующего тех. процесса

1.6 Цели и задачи дипломного проектирования

2. Проектно-пояснительная часть

2.1 Определение типа производства

2.2 Выбор типа оборудования и определение его количества

2.3 Разработка компоновки автоматической линии

2.4 Выбор и разработка вспомогательного оборудования

2.4.1Разработка устройства ориентации

2.4.2 Разработка гравитационного транспорта

2.4.3 Выбор промышленного робота

2.5 Выбор основного оборудования

3. Расчетная часть

3.1 Расчет усилий захватного устройства

4. Разработка системы управления

4.1 Разработка функциональной модели СУ

4.2 Разработка структурной схемы

4.3.1 Математическая модель

4.3.2 Функциональная спецификация

4.3.3 Определение программной и аппаратной частей

4.3.4 Описание входных сигналов

4.3.5 Описание выходных сигналов

4.3.6 Описание исполнительных устройств

4.4 Выбор элементов СУ

4.5 Разработка электрической схемы соединений СУ

4.6 Разработка алгоритма работы программного обеспечения СУ

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Требования по обеспечению комфортности на рабочем месте

5.2 Расчет

5.3 Организация техники безопасности на рабочем месте

5.4 Организация системы пожаро - и электробезопасности на рабочем месте

5.5 Правовые вопросы обеспечения БЖД

5.6 Заключение

6. Технико-экономическое обоснование проекта

6.1 Расчет инвестиционных вложений

6.2 Расчет экономии затрат на производство

6.3 Расчет эффективности проекта

6.4 Вывод

Заключение

Список использованных источников

Дальнейшее развитие и повышение эффективности машиностроения возможно при существенном росте уровня автоматизации производственного процесса. В последние годы широкое распространение получили работы по созданию новых высокоэффективных автоматизированных механосборочных производств и реконструкции действующих производств на базе использования современного оборудования и средств управления всеми этапами производства.

Производственные процессы должны обеспечивать выпуск продукции необходимого качества и требуемое количество изделий в заданный срок при минимальных затратах живого труда и вложенных капитальных затратах.

Для успешного решения всех этих задач необходимо, чтобы технологическое оборудование, будучи высокопроизводительным и обеспечивая требуемую точность, было способно к переналадке в процессе его эксплуатации при смене выпускаемого изделия.

Автоматическая линия есть сложное многогранное понятие, которое следует рассматривать с нескольких точек зрения. Если первые переналаживаемые автоматические линии были ориентированы, как правило, на ручную переналадку на два-три наименования деталей, то современные переналаживаемые автоматические линии ориентируются, как правило, на автоматическую переналадку на выпуск любой детали, если только она входит в заранее определенную группу. Число деталей в такой группе по мере технического прогресса имеет тенденцию возрастать, а длительность периода между запускаемыми в обработку партиями деталей, как и величины этих партий, - уменьшаться.

Автоматические линии машиностроения могут строиться по агрегатно-модульному принципу из комплектов унифицированных узлов, а могут снабжаться сменяемыми в процессе эксплуатации по программе шпиндельными головками, перемещаемыми по базе станка.

Необходимо учитывать, что унификация узлов подачи выдвигает свои специфические требования.

Применение унифицированных узлов подачи возможно, если обрабатываются одноименные или одинаковые поверхности на различных деталях или же если обрабатываются одноименные или одинаковые поверхности на одной и той же детали, но на разных режимах.

При эксплуатации унифицированных узлов подачи возникают следующие три случая:

обрабатываются одинаковые поверхности различных деталей.

Эти поверхности характеризуются одинаковыми конструктивными и технологическими параметрами, например при обработке отверстий под гильзы в блоках цилиндров автомобильных двигателей одинаковыми являются их длины, диаметры, требования по отклонениям от цилиндричности, параллельности, перпендикулярности к базовой поверхности, шероховатости и др. Разница в расположении этих отверстий у различных блоков цилиндров здесь заключается только в расстоянии этих отверстий от базовой плоскости;

обрабатываются различные поверхности у одной или у различных деталей.

В этом случае обычно используются узлы, включающие в работу различные инструментальные блоки, такие как револьверные шпиндельные бабки, поворотные шпиндельные головки и т.п. Это узлы, обеспечивающие последовательную и последовательно-параллельную обработку;

обрабатывается одна и та же поверхность у одной детали, но режимы обработки во время эксплуатации данной автоматической линии могут изменяться.

В этом случае используемый силовой узел подачи должен обладать определенными резервами, допускающими изменение скоростей подач, как правило, заключающееся в их повышении.

коническая шестерня унифицированный узел

Для проектирования автоматической линии в настоящее время применяются принципы групповой технологии. Это значит, что гибкая автоматическая линия изначально проектируется под определенную номенклатуру деталей, выбранных в качестве представителей. Наибольшим разнообразием отличаются различные корпусные детали, поэтому именно их в первую очередь следует специально распределять по соответствующим группам.

Технологические операции механической обработки, выполняемые на станках, образующих автоматическую линию, характеризуются многими параметрами, к числу которых относятся вид данной операции, расположение обрабатываемых на данной операции поверхностей относительно базовых, достигаемая точность, а также режимы, на которых она выполняется. В настоящее время с целью выбора математическими методами деталей - представителей для обработки на автоматических линиях принято рассматривать два основных параметра, используемых для проектирования.

К этим параметрам относятся координаты приложения действия режущего инструмента, а также точность позиционирования рабочего органа по этим координатам. Что касается таких параметров операции, как рабочие режимы или вид сменяемых инструментов, необходимость и последовательность их смены, то они задаются по командам от системы управления.

Оценка возможности и целесообразности запуска в производство новой детали на существующей переналаживаемой автоматической линии сводится к следующим действиям:

-  составляется информационная модель новой детали;

-  производится анализ массогабаритных характеристик новой детали;

-  производится анализ технологического маршрута обработки новой детали;

-  производится анализ достигаемой точности и качества обработки новой детали;

-  производится анализ ожидаемой производительности существующей автоматической линии при выпуске новой детали;

-  производится анализ экономической эффективности выпуска новой детали на существующей автоматической линии.

Составление информационной модели новой детали базируется на анализе рабочего чертежа новой детали и рабочего чертежа ее заготовки. Рабочий чертеж новой детали включает в себя данные о конфигурации новой детали, ограничивающих ее рабочих поверхностях, материале детали и его твердости, твердости некоторых поверхностей детали, например закаливаемых поверхностях, требованиях к точности обрабатываемых поверхностей, требованиях к шероховатости и качеству обрабатываемых поверхностей, о взаимном расположении поверхностей, об "увязке" черновых и чистовых обрабатываемых поверхностей.

Технологический процесс, реализованный на действующей автоматической линии обработки детали, помимо всего прочего, для целей проводимой оценки должен включать в себя данные о базовых поверхностях, поверхностях для транспортирования, а также о маршрутной технологии. Эти данные могут быть представлены как совокупность методов обработки детали и совокупность переходов в зависимости от требований к шероховатости, качеству и точности обработки данной поверхности, а также могут привести к определенному группированию переходов обработки данной поверхности. Для анализа требуемой производительности при выпуске новой детали следует исходить из производственной программы выпуска этой детали. Общий фонд времени существующей автоматической линии, который может быть выделен для производства новой детали, складывается из времени, затрачиваемого на перекомпоновку, переналадку, а в случае необходимости, и на модернизацию этой линии, и времени, необходимого для выполнения этой переналаженной автоматической линией рабочих операций нового технологического процесса.

Проведя анализ всех этих показателей, можно сделать заключение о целесообразности или нецелесообразности использования для производства новой детали уже существующей автоматической линии.

Деталь шестерня ведущая заднего моста 6520-2402017 (чертеж в приложении А.1) изготовлен из стали 20ХГНМТА ТУ 14-1-5509-2005, масса 13,6 кг. Годовой план выпуска детали 25000 шт.

Шестерня ведущая среднего моста 5320-2502017 (чертеж в приложении А.2) изготовлен из стали 20ХГНМТА ТУ 14-1-5509-2005, масса 6,53 кг. Годовой план выпуска детали 25000 шт.

Оборудование которое использовалось для обработки ведущей конической шестерни заднего и среднего моста в нынешнем технологическом процессе приведена на таблице 1. Исходный технологический маршрут нуждается в корректировке, т.к. он не удовлетворяет многим требованиям проектирования автоматической линии. Технологический маршрут состоящий из нескольких операций преобразуем в одну операцию. Разбивка операций по переходам осуществляется таким образом, чтобы количество основного оборудования было наименьшим и достигалась необходимая производительность участка.

Обе детали характеризуются простой конфигурацией, образована простыми геометрическими поверхностями, которые могут быть использованы в качестве установочных баз на первой механической операции. (представляет собой тело вращения, симметричное относительно оси).

Коническая форма деталей говорит о их технологичности при получении заготовки, обработки, контроле. В тоже время с точки зрения механической обработки заготовки не технологичны, т.к. операция получения зубьев со снятием стружки производиться в основном малопроизводительными методами. Конструкция двух шестерен несмотря на ступенчатую коническую форму, позволяет вести обработку зубьев на одинаковых зуборезных станках с ЧПУ с небольшой переналадкой. Большинство элементов шестерен технологичны и позволяет вести обработку стандартными покупными инструментами.

Самые точные и ответственные элементы обоих шестерен - это шейки и зубья. Одна из главных шеек шестерни заднего моста имеет размер Ø65мм и другая шейка 75мм, а шейки шестерни среднего моста имеют размеры Ø70мм и Ø107мм. Шероховатость этих шеек 1,25 мкм. Такую же шероховатость имеют зубья обоих шестерен, поэтому их нужно шлифовать. Для этого можно подобрать одну группу шлифовальных станков с ЧПУ. Посадочные места под подшипники требуют высокую чистоту поверхности с шероховатостью Ra 1,25мкм. Остальные поверхности детали, имеют шероховатость более грубые.

Конструкция двух деталей похожа и состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов. Большинство обрабатываемых поверхностей деталей имеют правильную простановку размеров, оптимальные степень точности и шероховатости. Конструкция деталей позволяет изготавливать их из стандартных и унифицированных заготовок или заготовок, полученных рациональным способом. Так же конструкция обеспечивает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов при изготовлении.

Проведя анализ двух деталей, а это шестерни ведущих заднего и среднего мостов, можно сделать вывод о том, что для их изготовления можно подобрать одну группу обрабатывающих станков, отвечающим всем требованиям точности, качества и последующей эксплуатации.

Ведущие мосты предназначены для восприятия вертикальных, продольных, поперечных усилий, действующих на колеса, обеспечения постоянного увеличения момента двигателя и поведения его к ведущим колесам.

На автомобилях семейства КамАЗ на некоторых моделях устанавливается два ведущих моста - средний и задний. Конструкция мостов аналогична, отличие заключается в установке на среднем мосту межосевого блокируемого дифференциала и отдельных оригинальных деталей, сопрягаемых с ним.

Ведущая коническая шестерни является основной частью главной передачи автомобиля КамАЗ. Главная передача состоит из картера редуктора, пары спиральных конических шестерен и пары косозубых цилиндрических шестерен. На среднем мосту установлен межосевой дифференциал.

Ведущая коническая шестерня заднего моста отличается от конической шестерни среднего моста длинной ступицы. Каждая шестерня имеет отверстие. При этом у шестерни среднего моста оно цилиндрическое, предназначенное для обеспечения прохождения вала привода заднего моста, у шестерни заднего моста - шлицевое, предназначенное для соединения с ведущим валом. Ведущий вал среднего и заднего моста предназначен для передачи крутящего момента от карданной передачи к ведущим мостам автомобиля. Шестерни установлены в картере редуктора на двух конических подшипниках. Подшипники заднего и среднего мостов взаимозаменяемые, однако установка шестерни для каждого моста оригинальна.

Шестерня среднего моста установлена на двух конических подшипниках. Внутреннее кольцо заднего подшипника напрессовано на шейку шестерни. Наружное кольцо переднего подшипника запрессовано в гнездо стакана. Между подшипниками установлено распорная втулка и регулировочные шайбы предназначенные для регулировки преднатяга подшипников.

Шестерня заднего моста установлена на валу и вместе с валом на двух конических подшипниках в картере. Внутреннее кольцо заднего подшипника напрессовано на шейку шестерни. Наружное кольцо переднего подшипника запрессовано в гнездо стакана. Между подшипниками установлено опорная шайба и регулировочные шайбы, предназначенные для регулировки преднатяга подшипников.

Ведущие шестерни заднего и среднего моста изготовлены из стали 25 ХГНМ, проходят цементацию на глубину 1,6 мм и закалку для обеспечения твердости 60-64HRC.

Таблица 1

Критерием оценки вариантов служат минимальные затраты на обработку и максимальная производительность. Основополагающий этап создания компоновки Автоматическая линия (А. л.) - это система машин, комплекс основного и вспомогательного оборудования, автоматически выполняющего в определённой технологической последовательности и с заданным ритмом весь процесс изготовления или переработки продукта производства или части его. В функции обслуживающего персонала А. л. входят: управление, контроль за работой агрегатов или участков линии, их ремонт и наладка. Линии, которые для выполнения части операций производственного процесса требуют непосредственного участия человека (например, пуск и остановка отдельных агрегатов, закрепление или перемещение продукта переработки), называются полуавтоматическими. На современных А. л. механизированы и автоматизированы многие вспомогательные операции (например, уборка отходов производства), контроль качества продукции, учёт выработки и др. На многих А. л. автоматически регулируются параметры технологических процессов, осуществляются автоматическое перемещение рабочих органов, наладка и переналадка оборудования. Создание и внедрение А. л. - один из важнейших этапов автоматизации производства.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13