Усовершенствование горизонтально-фрезерного станка модели 6М82
Выбор и расчет оптимальных режимов резания. Модернизация фрезерных станков. Кинематический расчет привода главного движения. Проектирование конструкции дополнительной фрезерной головки. Расчет шпинделя на жесткость. Тепловой расчет шпиндельного узла.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.08.2011 |
| Размер файла | 7,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Табличные
, Н
, Н
, Н
, Н
I
Л
204?2
20
47
14?2
1984,77
22684,16
6200?2
12700?2
П
1000805
25
37
7
231,23
2642,81
1980
3120
II
Л
7304
20
52
16
1975,27
18568,20
17000
26000
П
7304
20
52
16
2206,82
20744,78
17000
26000
III
Л
305
25
62
17
2737,90
18960,41
11400
22500
П
307
35
80
21
4680,76
32415,00
18000
33200
2.2.4 Расчет сечения сплошного вала
Под средними участками вала следует понимать участки, на которых расположены шестерни и зубчатые колеса. Определение диаметра производится расчетом на изгиб с кручением по формулам (2.40) и (2.41).
После завершения расчета, разрабатывается конструкция каждого вала, которая должна обеспечивать возможность сборки коробки скоростей и свободного продвижения зубчатых колес до места посадки /6/.
Расчет валов на усталостную прочность сводится к определению расчетных коэффициентов запаса прочности для предположительно опасных сечений валов.
Условие прочности в данном расчете, имеет вид /4/:
, (2.43)
где n - расчетный коэффициент запаса прочности;
[n] = 1,3 1,5 - требуемый коэффициент запаса для обеспечения прочности;
[n] = 2,5 4 - требуемый коэффициент запаса для обеспечения жесткости;
n - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;
n - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.
, (2.44)
, (2.45)
где -1 и -1 - пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения, Па;
а, а и m, m - амплитуды и средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений, Па;
k и k - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и при кручении;
и - масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений;
и - коэффициенты, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность.
Можно считать, что нормальные напряжения, возникающие в поперечном сечении вала от изгиба, изменяются по симметричному циклу, тогда:
, (2.46)
где Мизг. - суммарный изгибающий момент в наиболее нагруженном сечении, Нм;
W - момент сопротивления сечения при изгибе, м3.
Для круглого сечения вала:
, (2.47)
Для круглого сечения со шпоночной канавкой:
, (2.48)
где b и t - ширина и высота шпоночной канавки, м.
Для сечения вала со шлицами:
, (2.49)
где = 1,125 - для шлицев легкой серии;
= 1,205 - для шлицев средней серии;
= 1,265 - для шлицев тяжелой серии.
Так как момент, передаваемый валом, изменяется по величине, то при расчете принимают для касательных напряжений наиболее неблагоприятный знакопостоянный цикл - отнулевой:
, (2.50)
где Wк - момент сопротивления вала при кручении, м3.
Для круглого сечения вала:
(2.51)
Для сечения вала со шпоночной канавкой:
(2.52)
Для сечения вала со шлицами:
(2.53)
Расчет на прочность шпонок и шлицевых соединений.
Условие прочности по смятию для призматической шпонки имеет вид:
, (2.54)
где z - число шпонок;
см.- напряжение смятия, Па;
[]см. - допускаемое напряжение при смятии, Па;
lp- рабочая длина шпонки, м;
d - диаметр вала, м;
h - высота шпонки, м.
Условие прочности из расчета на срез шпонки:
, (2.55)
где []ср. - допускаемое напряжение при срезе, Па.
Расчет шлицевых соединений условно производят на смятие втулки в месте ее соприкосновения с боковыми поверхностями зубьев.
, (2.56)
где = 0,70,8 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по зубьям;
z - число зубьев;
l - рабочая длина зуба вдоль оси вала, м;
h - рабочая высота контактирующих зубьев в радиальном направлении, м;
rср. - средний радиус, м.
Расчет сечения сплошного вала выполнен с использованием программы «SIRIUS 2». Результаты расчета находятся в приложении Д.
2.2.5 Выбор и обоснование посадок
При назначении полей допусков для посадок вала под внутреннее кольцо и отверстия корпуса под наружное кольцо подшипников качения необходимо учитывать:
а) вращается вал (внутреннее кольцо) или корпус;
б) вид нагрузки;
в) режим работы;
г) тип и размеры подшипников;
д) класс точности подшипника;
е) скорость вращающегося кольца;
ж) условия монтажа и эксплуатации и т. п.
В соответствии с указанными условиями, для посадки на вал шариковых радиальных подшипников класса точности Р6, циркуляционном нагружении (вращающийся вал) и нормальном режиме работы, выбирается поле допуска k6. Для посадки подшипников в корпус выбирается поле допуска Н7.
Для прямобочных шлицевых соединений:
а) в качестве посадки по диаметру при центрировании по наружному диаметру выбирается посадка H7/h6;
б) в качестве посадки по ширине шлица выбирается посадка F8/ js7.
Для неподвижных шпоночных соединений выбирается переходная посадка H7/p6. Для посадки призматических шпонок в вал использована посадка P9/h9.
2.3 Проектирование конструкции дополнительной фрезерной головки
В процессе модернизации станка в его конструкции появляются новые элементы. Этими элементами являются дополнительная поворотная фрезерная головка и новый хобот станка. Фрезерная головка и хобот спроектированы на основе идентичных элементов фрезерного станка фирмы «DECKEL», общий вид которого изображен на рисунке 2.5 /7/.
Рисунок 2.5 - Общий вид фрезерного станка фирмы «DECKEL»
Модернизация горизонтально-фрезерного станка модели 6М82 заключается в следующем. Со станка снимается старый хобот и заменяется на новый, который изображен на рисунке 2.6. На выдвижном хоботе монтируют поворотную фрезерную головку с вертикальным шпинделем, которая изображена на рисунке 2.7. Возможна раздельная и одновременная работа обеими шпинделями. Таким образом, после модернизации станок становится обладателем возможностей как горизонтально-фрезерных, так и вертикально-фрезерных станков.
Рисунок 2.6 - Конструкция хобота
Рисунок 2.7 - Конструкция фрезерной головки
2.4 Описание модернизированного станка мод. 6М82
Модернизированный горизонтально-фрезерный станок модели 6М82 предназначен для фрезерования различных деталей разнообразными фрезами.
На рисунке 2.8 представлен общий вид модернизированного станка модели 6М82 /8/.
1 - основание, 2 - станина, 3 - консоль, 4 - салазки, 5 - стол, 6 - хобот, 7 - фрезерная головка.
Рисунок 2.8 - Общий вид модернизированного станка мод. 6М82
Технические характеристики станка:
Размеры рабочей поверхности стола, мм: …………………..320?1250;
Наибольший ход стола, мм: продольный……………………………700;
поперечный……………………………….240;
Расстояние от оси горизонтального шпинделя
до рабочей поверхности стола, мм: …………………………30-400;
Пределы частот вращения шпинделей, об/мин: ………………31,5-1600;
Пределы подач стола, мм/мин: продольных и поперечная…...25-1250
вертикальная ………………………8,3-416,6;
Мощности электродвигателя главного движения, кВт: …….11; 15; 18,5;
Габаритные размеры, мм: ………. ……………………. 2260?1740?1660;
Масса, кг: ……………………………………………………………2800;
Станина является базовым узлом, на котором монтируются все остальные узлы и механизмы станка. Жесткая конструкция станины достигается за счет развитого основания, трапецеидального сечения станины по высоте и большого числа ребер и стенок.
Разделение станины на отдельные отсеки снимает звуковой резонанс внутренней полости.
Спереди станины, с левой стороны, помещается планка с кулачками, ограничивающими вертикальный ход консоли.
Нижние ниши станины, закрытые дверками, использованы для размещения четырех панелей электрооборудования. Две панели закреплены на внутренних стенках ниш, а две другие - на внутренних стенках дверок.
Для лучшего охлаждения ниши сзади внутренних панелей имеются окна для циркуляции воздуха.
Для предохранения от попадания в электрошкафы масла и грязи дверки с внутренней стороны окантованы войлоком или губчатой резиной; для этой же цели вверху дверок приварены экраны; случайно попавшее масло, стекая по экранам, минует электроаппараты.
Станина в верхней части имеет направляющие профиля «ласточкина хвоста», в которых установлен хобот. Хобот можно перемещать по направляющим. Для этого на левой грани хобота нарезана рейка. На верхней поверхности хобота имеются две крышки для удобства сборки внутренних частей станка.
На хоботе крепится поворотная фрезерная головка для расширения технологических возможностей станка.
Коробка скоростей смонтирована непосредственно в корпусе станины (в верхней ее части) и управляется с помощью вставной коробки переключения, расположенной с левой стороны станины.
Шпиндель станка представляет собой трехопорный вал. Небольшие по длине пролеты и значительный диаметр сечений обеспечивают необходимую виброустойчивость и жесткость шпинделя.
Для предотвращения осевых перемещений шпинделя он зафиксирован двумя шайбами, привернутыми к поперечной стенке станины и охватывающими радиально-упорными шарикоподшипниками. Зазор в этих подшипниках регулируется подшлифовкой промежуточных колец.
Предшпиндельный вал, на котором смонтированы два передвижных блока, для большей жесткости и виброустойчивости расположен также на трех опорах.
Смазка зубчатых колес и подшипников коробки скоростей осуществляется от плунжерного насоса, установленного внутри станины и приводимого в действие эксцентриком, расположенным на среднем валу коробки скоростей. Корпус насоса центрируется своим буртом в упорном фланце подшипника второго вала коробки скоростей.
Коробка подач обеспечивает получение рабочих подач и быстрых перемещений стола, салазок и консоли.
На рисунке 2.9 изображена кинематическая схема модернизированного станка модели 6М82.
Рисунок 2.9 - Кинематическая схема модернизированного станка модели 6М82
От трёхскоростного электродвигателя мощностью 11; 15 и 18,5 кВт через упругую соединительную муфту движение передается на вал I, а свала I на вал II через зубчатую передачу 18:34. Движение валу III передается через зубчатые колеса, расположенные на валу II и тройной блок зубчатых колёс, расположенный на валу III с помощью которого можно передать вращение с девятью различными скоростями через передачи 28:56, 20:64 и 24:60. С вала III на вал IV (шпиндельный вал) движение может быть передано также двумя различными вариантами передач: 60:30, 18:72. Следовательно, вал IV имеет восемнадцать различных чисел оборотов (3х3х2=18). От вала IV движение передается на вал V цилиндрической зубчатой передачей 72:17, а с вала V на шпиндель VI через передачу 17:72. С вала VI движение передается на шпиндельный вал поворотной фрезерной головки через коническую зубчатую передачу 18:18. Таким образом можно заметить, что вертикальный шпиндель получает такие же частоты вращения, что и горизонтальный как по количеству. так и по численным значениям.
Привод подач осуществляется от отдельного электродвигателя мощностью 1,7 кВт. График привода продольных подач станка показан на рисунке 2.9. Через передачу 26:50 получает вращение вал XI, затем через передачу 26:57 - вал XII. На валу XII находится тройной блок зубчатых колес, сообщающий валу XIII три скорости вращения посредством передач: 36:18, 27:27 и 18:36. На валу XIY находится тройной блок, с помощью которого движение с вала XIII на вал XIY можно передать также тремя вариантами передач 24:34, 21:37 и 18:40. Следовательно, вал XIY имеет девять различных чисел оборотов (3х3=9). Далее возможны два пути: если подвижное зубчатое колесо 40 с кулачками на торце передвинуто вправо и находится в зацеплении с муфтой М1, жестко связанной с валом XIY, вращение от вала XIY на вал XY передается непосредственно (через передачу 40:40); если зубчатое колесо 40 введено в зацепление с зубчатым колесом 18 (как показано на схеме), то движение на вал XIY будет передаваться через перебор 13/45 х 18/40 (перебор здесь работает как понижающая передача). Таким образом, коробка подач имеет 18 различных подач: девять при работе без перебора и девять при работе с перебором.
Рисунок 2.10 - График продольной и поперечной подач станка модели 6М82
Движение с вала XIY на вал XY передается через передачу 40:40, предохранительную муфту М1 при включенной кулачковой муфте М2, а от него на вал XYI посредством передачи 28:35 (муфта М3 выключена). От вала XYI на вал XYII движение передается через передачу 18:33. С вала XYII можно передать все числа оборотов на ходовые винты продольной, поперечной и вертикальной подач. Так, продольная подача далее осуществляется по следующей цепи: с вала XYII на вал XYIII передачей 33:37, с вала XYIII на вал XIX - через пару конических зубчатых колес 18:16, а с вала XIX на вал XX (ходовой винт продольной подачи) также через пару конических зубчатых колес 18:18.
Быстрые перемещения стола во всех направлениях осуществляются при включенной фрикционной муфте М3 (зубчатое колесо 33 жестко фиксируется на валу XY; муфта М2 выключена) и осуществляется по следующей кинематической цепи: вращение от электродвигателя подач передается валу XY через зубчатые передачи 26:50, 50:67 и 67:33, и далее по кинематическим цепям рабочих подач.
3. Исследовательская часть
3.1 Расчеты несущей системы модернизированного станка модели 6М82
В настоящее время при создании сложных технических объектов все большее внимание уделяется внедрению систем инженерного анализа. Системы компьютерного инженерного анализа не только позволяют оценить принципиальную работоспособность будущей конструкции (например, по условиям прочности) - они нашли широкое применение при моделировании технологических процессов металлообработки, ковки и штамповки, литья металлов и пластмасс /9/.
В данном проекте использовался один из наиболее распространенных в нашей стране конечно-элементного пакет ANSYS, который применяется для инженерного анализа несущих систем станков.
Для расчетов была приготовлена модель станка, которая была спроектирована в системе КОМПАС - 3D. Она представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - Расчетная модель станка
В процессе работы были произведены четыре вида анализа несущей системы станка. Это статический, модальный, тепловой и термодеформационный анализ. Их результаты представлены ниже.
3.1.1 Расчет на жесткость (статический расчет)
На рисунке 3.2 представлено деформированное состояние несущей системы станка после проведения расчета.
Рисунок 3.2 - Деформированное состояние станка
На рисунке 3.3 показаны результаты статического расчета в контурном представлении
Рисунок 3.3 - Контурное представление результата статического расчета
3.1.2 Модальный расчет
Модальный анализ выполняется для того, чтобы построить часть динамических характеристик рассматриваемой модели: собственные частоты (модальные частоты); амплитудно-частотные характеристики. Знание этих характеристик позволяет принять решение о динамическом качестве модели.
В процессе выполнения расчета обнаружились десять собственных частот. Результаты расчет на четырех из них представлены на рисунках 3.4 - 3.7.
Рисунок 3.4 - 1-я мода
Рисунок 3.5 - 2-я мода
Рисунок 3.6 - 3-я мода
Рисунок 3.7 - 4-я мода
3.1.3 Тепловой расчет
При решении задач теплообмена в Ansys устанавливается распределения температур в рассматриваемой модели объекта. Кроме того, можно использовать результаты теплового расчета для вычисления тепловых напряжений и перемещений.
Перенос тепла в общем случае может осуществляться в трех формах: теплопроводности, конвекции и излучении. Распространение тепла в твердом теле происходит благодаря теплопроводности. Перенос тепла посредством теплопроводности обусловлен наличием вещественной среды, и тем, что теплообмен совершается только между непосредственно соприкасающимися частицами тела. Результат теплового расчета представлен на рисунке 3.8.
Рисунок 3.8 - Контурное представление результата теплового расчета
3.1.4 Термодеформационный расчет
На рисунке 3.9 представлен результат термодеформационного расчета.
Рисунок 3.9 - Контурное представление результата термодеформационного расчета
3.2 Расчеты шпинделя дополнительной фрезерной головки
Конструктивная схема шпинделя представлена на рисунке 3.10.
Рисунок 3.10 - Конструктивная схема шпинделя
3.2.1 Расчет шпинделя на жесткость
Для расчета используется метод конечных элементов. Шпиндельный узел представляется стержневыми конечными элементами, каждый стержень описывается тремя параметрами: длиной, внутренним диаметром и наружным диаметром. При разбиении шпиндельного узла на конечные элементы учитывается: количество опор шпинделя; тип опор и схема их установки. Тип опор и схема их установки моделируется в зависимости от ряда условий:
- жесткости подшипников;
- конфигурации внутренних и наружных поверхностей шпинделя;
- расположения зубчатых колес;
- наличия других приводных элементов.
В общем случае разбиение шпинделя на конечные элементы выполняется на основе условий однозначности: физических, начальных и граничных.
В соответствии с указанными условиями составляется расчетная схема шпинделя, используемая для последующего расчета на ЭВМ. Она представлена на рисунке 3.11. Данный расчет выполнен при помощи расчетно-графического пакета программ «TEMOS». Результаты расчета находятся в приложении Е.
Рисунок 3.11 - Расчетная схема шпиндельного узла для расчета на жесткость
Рисунок 3.12 - Деформация шпиндельного узла в узловых точках
3.2.2 Тепловой расчет шпиндельного узла
Тепловой расчет шпиндельного узла осуществляется на основе решения осесимметричной задачи методом конечных элементов. В качестве типового конечного элемента в данном случае принимается треугольник. Для упрощения формирования расчетной схемы, используется процедура триангуляции четырехугольных элементов, представляющих собой фигуры, полученные при разбиении осевого сечения шпинделя. Под разбиение попадают шпиндель и все элементы установленные на нем за исключением источников тепла, которыми в данном случае являются опоры качения.
Расчет выполняется в следующем порядке:
1) Назначается количество четырехугольных областей, необязательно правильной формы, в соответствии с условиями однозначности.
2) Назначаются граничные условия (конвективный теплообмен и мощности тепловыделения).
3) Назначаются исходные данные для расчета мощности тепловыделения и коэффициентов теплоотдачи по теплоотдающим поверхностям.
4) Вводятся условия для выполнения теплового расчета (время и номера узлов).
Для теплового расчета шпиндельного узла был использован пакет программа «TEMOS». Результаты расчета находятся в приложении Ж.
Рисунок 3.13 - Расчетная схема шпиндельного узла (тепловая модель)
Рисунок 3.14 - Температурное поле шпиндельного узла
Рисунок 3.15 - Температурные характеристики отдельных узлов шпинделя
4. Специальная часть
4.1 Анализ программного модуля фирмы «АСКОН» - «КОМПАС - Автопроект»
Качество выпускаемых изделий в машиностроении в значительной степени зависит от уровня технологической подготовки производства (ТПП). ТПП всегда была и остается наиболее трудоемким и длительным этапом освоения изделий. Это связано с необходимостью привлечения к этой работе большого количества высококвалифицированных специалистов (инженеров-технологов, конструкторов), а также длительностью и трудоемкостью процесса разработки технологической документации. При традиционном «ручном» проектировании технологического процесса, особенно в условиях мелкосерийного производства наблюдается субъективный подход к разрабатываемой технологии, приводящий к неоптимальным затратам времени и средств на ТПП. Это заставляет искать новые методы проектирования технологических процессов, которые позволили бы ввести в технологическую подготовку мелкосерийного производства особенности, характерные для условий крупносерийного и массового производства, т. е. в короткие сроки выдавать операционную технологию с режимами резания и технически обоснованными нормами времени при минимальных затратах. Поэтому в настоящее время при решении многих технологических задач широкое применение находят автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП и, в частности, системы автоматизированного проектирования технологических процессов САПР ТП), что стало возможно благодаря совершенствованию методов математического описания производственных процессов и использованию современной вычислительной техники (ЭВМ).
Автоматизация процессов подготовки производства приводит к повышению производительности труда, оптимизации работы различных служб предприятия, позволяет значительно повысить скорость и качество принимаемых решений, выработать эффективную стратегию развития производства и предприятия в целом.
Комплексная автоматизация технологической подготовки производства (ТПП) на базе информационных технологий обеспечивает: сокращение сроков подготовки производства за счет автоматизации этапов ТПП, параллельного выполнения конструкторского и технологического проектирования; оптимизацию затрат труда и средств на изготовление изделий.
Для автоматизации процессов ТПП «АСКОН» предлагает широкий спектр программных продуктов, ориентированных на их использование специалистами машиностроительных предприятий: технологами, конструкторами технологической оснастки, разработчиками управляющих программ для станков с ЧПУ, инженерами по нормированию труда и материальных затрат, специалистами по реконструкции цехов предприятия.
В технологической подготовке производства задействованы практически все основные службы предприятия. Движение данных в едином информационном пространстве (ЕИП) осуществляется между системами всех классов: PDM (управление инженерными данными), ERP (управление предприятием), САРР (технологическая подготовка производства), CAD (конструкторская подготовка производства) и т.д.
На базе программного обеспечения компании «АСКОН» можно организовать три схемы взаимодействия компонентов комплекса ЕИП.
САПР технологических процессов (ТП) «ВЕРТИКАЛЬ» решает различные задачи автоматизации процессов технологической подготовки производства, задачи разработки техпроцессов и выпуска документации, позволяет повысить эффективность работы технологических подразделений в целом. Как компонент единого информационного пространства предприятия, САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ» успешно интегрируется и с линейкой ПО, поставляемого компанией «АСКОН», и с программными продуктами других разработчиков IТ-решений.
Интеграция САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ» с системой трехмерного моделирования «KОMПAC-3D» (рисунок 4.1) обеспечивает сквозное решение задач конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП). Используя разнообразные прикладные библиотеки семейства «КОМПАС», любое предприятие может организовать по модульному принципу программный комплекс, ориентированный на решение типовых задач в различных предметных областях (например, проектирование приводов, механических передач, технологической оснастки, оборудования и инструмента). Система «КОМПАС-3D» позволяет организовать классический процесс трехмерного параметрического проектирования - от идеи к ассоциативной объемной модели, от модели к конструкторской документации. В технологической системе «ВЕРТИКАЛЬ» реализована возможность работы со всеми видами графических документов - 3D-моделями, чертежами и эскизами изделий, разработанных в «КОМПАС-3D». В техпроцесс автоматически передаются все необходимые данные из конструкторской документации.
Система управления инженерными данными «ЛОЦMAH:PLM» позволяет упорядочить (структурировать) технологическую документацию, облегчить и ускорить заимствование типовых решений, организовать работу технолога с составом изделия, а также коллективную работу над всем проектом. Встроенные в систему «ЛОЦМАН:PLM» Модуль управления рабочим процессом и модуль просмотра и аннотирования документов обеспечивают параллельное выполнение работ. Взаимодействие специалистов предприятия при разработке документации на изделие и организации производства позволяет провести согласование выбранного решения с другими службами в кратчайшие сроки.
Рисунок 4.1 - Взаимодействие компонентов комплекса систем «ЛОЦМАН:PLM», САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ», «КОМПАС-3D»
Приложение ЛОЦМАН-Технолог обеспечивает связь САПР ТП «ВЕРТИКАЛЬ» с «ЛОЦМАН:РLM». Таким образом, технолог получает возможность работать с составом изделия внутри технологической системы. Модуль формирования отчетов, входящий в состав системы «ЛОЦМАН:РLМ», позволяет сформировать ведомости и сводные отчеты в различных разрезах КТПП.
При разработке техпроцесса технологу постоянно требуется различная справочная информация данные о материалах, оборудовании, инструменте и т.п. Ее предоставляет «Универсальный технологический справочник» и Корпоративный справочник: «Материалы и Сортаменты». Их можно использовать во всех системах, входящих в комплекс ЕИП, они являются поставщиками единой технологической справочной информации для всех служб предприятия.
Разнообразные расчетные модули решают задачи нормирования трудовых и материальных затрат. Все приложения получают технологические данные из системы «ВЕРТИКАЛЬ», а справочные данные - из Универсального технологического справочника и корпоративных справочников АСКОН.
В результате комплекс ЕИП позволяет получить всю информацию об изделии в реальном масштабе времени, что является важнейшим условием для ускорения процедур согласований с заказчиком и поставщиками, быстрой разработки модификаций изделия, оптимизации взаимодействия всех служб предприятия то есть для решения задач, позволяющих повысить конкурентоспособность предприятия в целом.
Если в качестве САПР ТП выбрана система «КОМПАС - Автопроект», то комплекс по автоматизации КТПП можно построить иначе. Возможны два варианта.
Система «КОМПАС - Автопроект» состоит из двух подсистем «КОМПАС - Автопроект - Технология» (рисунок 4.2) и «КОМПАС - Автопроект - Спецификация» (рисунок 4.3). Последняя позволяет вести базы данных конструкторско-технологических спецификаций, архивировать разработанные технологические процессы, формировать сводные отчеты, т.е. представляет собой упрощенный вариант PDM-системы.
Поэтому в зависимости от поставленных задач на предприятии можно использовать комплекс ЕИП на базе «КОМПАС - Автопроект», «КОМПАС-3D» (рисунок 4.4). Справочная информация в данном случае будет использоваться из баз данных САПР ТП как при проектировании техпроцессов, так и при проведении нормирования материальных и трудовых затрат.
Рисунок 4.2 - Окно модуля «КОМПАС - Автопроект - Технология»
Рисунок 4.3 - Окно модуля «КОМПАС - Автопроект - Спецификации»
Рисунок 4.4 - Взаимодействие компонентов комплекса систем «КОМПАС - Автопроект» и «КОМПАС-3D»
«КОМПАС - Автопроект» комплектуется по модульному принципу. Построение комплекса из различных модулей позволяет организовать рабочие места технологов, специалистов по расцеховке, нормировщиков материальных и трудовых затрат.
Интеграция системы «КОМПАС - Автопроект» с «ЛОЦMAH:PLM» (рисунок 4.5) позволяет построить еще один вариант комплекс ЕИП. Приложение «ЛОЦМАН - Технолог» обеспечивает связь САПР ТП «КОМПАС - Автопроект» с системой управления инженерными данными «ЛОЦМАН:РLМ» и технолог получает возможность работать с составом изделия.
Рисунок 4.5 - Взаимодействие компонентов комплекса систем «ЛОЦМАН:PLM», «КОМПАС - Автопроект», «КОМПАС-3D»
Формирование ведомостей и сводных отчетов в таком варианте происходит в «ЛОЦМАН:РLМ» с помощью специального модуля, а разработка технологических процессов ведется в «КОМПАС - Автопроект - Технология».
Из многих систем автоматизированного проектирования технологических процессов поставляемых на российский рынок различными поставщиками программных продуктов, выделяется фирма «АСКОН» с разработанной ею САПР ТП «КОМПАС - Автопроект». Данный продукт завоевал доверие и используется на таких предприятиях, как: ГУП ПО «Уралвагонзавод» (Нижний Тагил), ОАО «Сургутнефтегаз» (Сургут), ОАО «Уральская кузница» (Чебаркуль), ОАО «Электромашина» (Челябинск), АО «Привод» (Лысьва), Оптико-механический завод (Вологда), Завод высоковольтной аппаратуры (Ровно), ОАО «Курганхиммаш» (Курган), ОАО «Чеховский завод Гидросталь» (Чехов), ПКТБ по локомотивам (Москва), ОАО «Ярославский завод дизельной аппаратуры» (Ярославль) и т.д.
В программном комплексе автоматизации технологической подготовки производства «КОМПАС - Автопроект» существенное внимание обращено не только на разработку удобной среды для проектирования технологических процессов, но и на создание прикладных модулей для расчета требуемых для производства материалов, режимов обработки для различных видов производств, необходимых затрат труда. Использование программного комплекса обеспечивает: сокращение сроков КТПП за счет автоматизации этапов технологической подготовки и параллельного выполнения конструкторско-технологической подготовки; оптимизацию затрат труда и средств для изготовления изделий; усиление конкурентоспособности предприятия за счет точного и оперативного обеспечения необходимой информацией различных служб и, как следствие, своевременного выполнения заключенных контрактов.
Многопрограммная система (МПС) «КОМПАС - Автопроект» функционирует только при наличии персональной ЭВМ с оперативной памятью не менее 64 Мб, тактовой частотой не менее 133 МГц, с внешней памятью не менее 1 Гб. Операционная система WINDOWS 95/98/NT и выше. Монитор - цветной с размером по диагонали не менее 14”. Устройство указания мышь и клавиатура.
МПС «КОМПАС - Автопроект» состоит из двух подсистем: КОМПАС - АВТОПРОЕКТ Спецификации (AutoKTC), задачей которой является ведение конструкторско-технологических спецификаций изделий и организация хранения разработанных документов КОМПАС-АВТОПРОЕКТ Технология (Autоpro), предназначенная для проектирования технологических процессов (ТП) изготовления изделий, а также формирования и хранения технологической документации. Для запуска первой подсистемы следует выполнить последовательно с помощью левой клавиши мыши команды Пуск - Компас-Автопроект 9.4 - autoktc, а второй подсистемы - Пуск - Компас-Автопроект 9.4 - autopro. Переход из одной подсистемы в другую осуществляется в нижней части экрана монитора с помощью панели задач WINDOWS: Пуск - Autoktc - Autopro. После набора этих команд необходимо ввести пароль по умолчанию 111 и нажать клавишу OK. На экране монитора появится интерфейс, одинаковый для обеих подсистем, включающий: заголовок окна, в котором отображается название программы и текущей подсистемы; строку меню, расположенную сразу под заголовком в верхней части экрана и хранящую связанные с ним команды; ниже - панель управления (инструментальная панель), на которой расположены кнопки, часто используемые при работе с подсистемой; еще ниже - панель заголовка, предназначенную для отображения текущей сборочной единицы или детали, текущей операции, перехода и прочее; строку навигации, предназначенную для задания команд выполнения последовательности работы с подсистемой; рабочее поле системы в центральной части экрана, представляющее многостраничный блокнот для загрузки пользователем нескольких информационных массивов (таблиц), (например, сборных единиц, технологических процессов, операций и т. д.); панель закладок, служащую для перехода от одной страницы к другой простым щелчком на нужной закладке; строку текущего состояния (в самом низу экрана), в которой отображается название текущей базы данных, количество записей в таблице, каталог диска и т. д.
6.2 Структура «КОМПАС - Автопроект»
В предыдущей версии «КОМПАС - Автопроект 9.3» были внесены изменения в организацию обмена данными между ядром системы и внешними приложениями. Использование СОМ-технологии позволило открыть доступ к базовому функционалу «КОМПАС - Автопроект» и еще более упростить процесс разработки прикладных программных модулей технологического назначения.
Начиная с версии 9.3, «КОМПАС - Автопроект» является сервером автоматизации, который позволяет клиентским приложениям использовать методы объектов и специализированные сервисы, реализованные в системе. Внешние приложения, работающие с «КОМПАС - Автопроект», могут: реагировать на события, происходящие на сервере: открытие и закрытие баз данных, смена подсистем, таблиц, изменение данных, завершение приложения и др.; получать данные о текущем состоянии системы: содержание активной таблицы, последний выполненный SQL-запрос, конфигурационные настройки, имя пользователя, его ранг и т.д.; управлять системой «КОМПАС - Автопроект»: загружать требуемые базы данных, автоматически перемещаться по таблицам, копировать информацию из справочников, выделять блоки записей, производить их удаление или вставку и т.д.
В среде «КОМПАС - Автопроект» реализовано порядка 300 различных методов и сервисов, которые в виде API-функций могут быть предоставлены программам, разработанным на разных языках, реализующих COM-технологию, включая интерпретирующие языки типа VBScript.
Открытая архитектура системы позволяет предприятиям самостоятельно разрабатывать свои новые программные модули и органично встраивать их в программный комплекс. Использование возможностей сервера автоматизации «КОМПАС - Автопроект» значительно облегчает разработку приложений, практически снимает ограничения по адаптации системы под специальные требования заказчиков и обеспечивает решение разнообразных задач технологической подготовки производства, включая широкие возможности интеграции с уже работающими на предприятии системами ERP/MRP/PLM.
Так, например, в базовую поставку теперь входит модуль интеграции с известной системой цехового планирования и управления ФОБОС.
В рамках версии «КОМПАС - АВТОПРОЕКТ 9.4» на базе новых возможностей, предоставляемых сервером автоматизации, реализован ряд технологических модулей различного назначения.
6.2.1 Расчет норм расхода материалов
Значительную часть в структуре себестоимости продукции составляют затраты на приобретение материалов для изготовления изделий. Задача оптимизации количества необходимых материалов является одной из основных в технологической подготовке производства.
При автоматизированном расчете норм расхода материалов учитываются различные нормативы технологических потерь: припуски на отрезку, отходы вследствие некратности размеров исходного материала и т.д.
В «КОМПАС - Автопроект 9.4» в зависимости от вида и профиля заготовки предусмотрены различные виды расчета, в том числе расчет сортового проката из прутков нормальной или кратной длины, расчет норм расхода листового материала при индивидуальном раскрое и т.д.
В системе имеется возможность расчета различных вариантов заготовки и выбора из них наиболее оптимального. Все варианты сохраняются и могут быть использованы в дальнейшем.
«КОМПАС - Автопроект» обеспечивает настройку на алгоритмы нормирования материалов, действующие на предприятии. Это позволяет оптимизировать количество материалов, требуемых для производства. Данные могут быть оперативно получены как в виде технологической ведомости сводных или подетально-специфицированных норм расхода материалов, формируемых в «КОМПАС - Автопроект», так и переданы в системы классов ERP/MRP/PLM для своевременного заказа.
Для оптимального раскроя листового материала в составе интегрированного программного комплекса может быть поставлен специализированный САПР Интех-РАСКРОЙ W/L.
6.2.2 Затраты труда
Не менее существенную часть в структуре себестоимости продукции составляют затраты труда на выполнение различных технологических операций. Задача их объективного расчета является актуальной для каждого предприятия.
Достоверность получаемой на данном этапе информации существенно влияет на все аспекты деятельности, на работу последующих потребителей информации, включая подразделения планирования и управления производством, финансового управления при использовании внедренными на предприятии систем классов ERP/MRP/PLM. Для оперативного и точного расчета требуемых затрат труда предназначены программы расчета режимов резания для механообработки и режимов обработки для сварки, программы укрупненного нормирования технологических операций и нормирования технологических переходов.
6.2.3 Расчет режимов резания
Объективный расчет режимов резания (рисунок 4.6) требуется на различных этапах подготовки и производства изделия. Он является и основой для расчета затрат времени. Достоверность режимов обработки обеспечивает объективный расчет загрузки оборудования и, как следствие, своевременность выполнения заключенных контрактов. Точное определение загрузки оборудования позволяет своевременно принять решение по «узким» местам производства и при необходимости увеличить его объем, разместив новые заказы на менее используемом оборудовании.
На промышленных предприятиях расчетом режимов резания занимаются в основном при массовом или крупносерийном производстве изделий. Основным фактором, препятствующим решению этой задачи в условиях единичного производства, является ее высокая трудоемкость. Однако система расчета режимов резания в составе «КОМПАС - Автопроект» позволяет успешно применять данный расчет и для единичного производства, обеспечивает оперативный расчет режимов обработки, основного и вспомогательного времени на основной переход.
При этом учитываются тип и геометрия обрабатываемого конструктивного элемента, физико-механические свойства материала и состояние поверхностного слоя заготовки, жесткость технологической системы, паспортные данные станка, параметры режущего инструмента и т.д. Вспомогательное время на основной переход определяется по общемашиностроительным нормативам. Обеспечивается настройка на различные алгоритмы расчета, в том числе и методику, применяемую на конкретном предприятии.
6.2.4 Расчет режимов сварки
Существенную роль в автоматизации разработки технологий сварки занимает расчет режимов (рисунок 4.7). Он обеспечивает выбор сварочных материалов (электродов, сварочной проволоки, защитных газов) и норм их расхода для различных способов сварки. Учитываются конструктивные элементы сварных швов по ГОСТ (ГОСТ 5264-80, ГОСТ 14771-76 и др.), положение шва в пространстве, используемое оборудование. Система позволяет настроиться на методику расчета, применяемую на конкретном предприятии.
Рисунок 4.6 - Окно расчета режимов резания
Рисунок 4.7 - Окно расчета режимов сварки
6.2.5 Нормирование затрат труда
Нормирование затрат труда в системе (рисунок 4.8) осуществляется по общемашиностроительным нормативам НИИ труда в двух режимах: нормирование операций по укрупненным типовым нормативам; нормирование технологических переходов.
Нормирование по укрупненным типовым нормативам применяется в единичном и мелкосерийном производстве. Подробное нормирование всех приемов работ на каждом переходе ведется в основном в условиях крупносерийного и массового производства.
Основными факторами, препятствующими использованию нормирования технологических переходов в условиях единичного производства, являлась не только высокая трудоемкость расчета режимов обработки (в основе расчета используются режимы), но и высокая трудоемкость непосредственного нормирования каждого приема работ.
С разработкой системы расчета режимов резания и системы нормирования трудоемкость выполнения данных расчетов технологом и инженером по нормированию сведена до минимума.
Нормирование по укрупненным типовым нормативам применяется в единичном и мелкосерийном производстве. Подробное нормирование всех приемов работ на каждом переходе ведется в основном в условиях крупносерийного и массового производства.
Основными факторами, препятствующими использованию нормирования технологических переходов в условиях единичного производства, являлась не только высокая трудоемкость расчета режимов обработки (в основе расчета используются режимы), но и высокая трудоемкость непосредственного нормирования каждого приема работ.
Рисунок 4.8 - Окно расчета норм времени
С разработкой системы расчета режимов резания и системы нормирования трудоемкость выполнения данных расчетов технологом и инженером по нормированию сведена до минимума.
Предприятие и в условиях единичного производства может успешно, без потерь времени специалистов по подготовке производства, использовать подробное нормирование всех приемов работ на технологических переходах.
При нормировании рассчитывается время на установку заготовки, время на контрольные измерения, подготовительно-заключительное время и штучное время.
При расчете времени на установку учитывается способ установки детали, состав приспособлений для установки, вес детали, способ установки, обрабатываемый материал, характер выверки, состояние установочной поверхности, количество деталей, устанавливаемых в приспособление, время на транспортировку и кантовку крупных деталей. Время на переустановку рассчитывается автоматически.
Рассчитывая время на контрольные измерения, система учитывает применяемое средство измерения, точность измерения, измеряемый размер, длину измеряемой поверхности, удобство измерения и т.д.
При расчете подготовительно-заключительного времени в зависимости от вида оборудования учитывается способ установки детали, количество инструментов или переходов, группа оборудования, время на пробную обработку и т.д.
При расчете штучно-калькуляционного времени учитывается серийность выполняемых работ с учетом ее характера, время на обслуживание рабочего места в зависимости от группы станков, время на отдых и личные надобности в зависимости от интенсивности выполнения работ.
Система нормирования может быть настроена на алгоритмы расчета, применяющиеся на конкретном предприятии. В составе интегрированного комплекса она обеспечивает системы управления и планирования производства оперативной и достоверной информацией.
6.2.6 Формирование технологических ведомостей
Одним из требований, предъявляемых к программному комплексу автоматизации технологической подготовки производства, является оперативное формирование самых разнообразных технологических ведомостей для своевременного обеспечения производства материалами, оснащением или расчета себестоимости изготовления заказа.
Новый модуль формирования сводных ведомостей в «КОМПАС - Автопроект» (рисунок 4.9) обеспечивает быструю настройку любой требуемой формы ведомости и правил ее формирования.
Дополнительно к имеющимся в базовой поставке ведомостям (трудоемкости изготовления изделия по видам оборудования, ведомости материалов и оснастки и другим) пользователь имеет возможность настроить формирование ведомости произвольной формы без участия разработчиков системы.
Механизм формирования сводных ведомостей основан на хранимых процедурах SQL сервера, API-функциях ядра системы и настраиваемых образцах документов в формате MS Excel.
Рисунок 4.9 - Окно технологической операционной ведомости
6.2.7 Формирование технологических карт
В «КОМПАС - Автопроект 9.4» включена новая версия программы формирования комплекта карт, разработанного технологического процесса. Ее отличительными особенностями является высокая скорость формирования карт (увеличена в 3-4 раза), упрощенное создание новых форм технологических документов, расширение возможностей настройки.
Программа реализована в виде специального мастера пошаговой среды набора и настройки параметров получаемой документации. Ряд новых возможностей, в числе которых формирование документов в среде Microsoft Excel, вставка документов в карты эскизов из других CAD систем, добавление в карты любых текстовых документов, в том числе и документов Microsoft Word, фоновое формирование документов, модульный принцип построения -- все это дает возможность получения качественных документов в соответствии с ЕСТД в кратчайшие строки. Для обеспечения удобства работы полностью изменен внешний вид программы и взаимодействие с пользователем, организованы возможности быстрого формирования отдельных документов по «горячим» клавишам. Реализован механизм разработки и подключения собственных технологических карт любой сложности.
Объединение систем формирования технологических карт и сводных отчетов позволило получить многофункциональную и настраиваемую среду для создания различного рода сводных ведомостей. Одной из основных частей этой системы является внешний механизм формирования сводных ведомостей при помощи языка Visual Basic, что позволяет добавлять пользовательский функционал непосредственно в процесс создания ведомости.
Все эти факторы в совокупности позволяют образовать комплексную систему подготовки документов в среде «КОМПАС - Автопроект».
6.2.8 Поиск техпроцессов в архиве
В «КОМПАС - Автопроект 9.4» расширены возможности поиска технологических процессов в архиве. Поиск сейчас возможен по содержимому технологических операций и переходов.
Пользователь может произвести поиск техпроцессов (рисунок 4.10) по используемому оборудованию, режущему инструменту, средствам измерения и т.д., применить технологические решения выбранного техпроцесса для дальнейших разработок.
Функционал используется предприятиями, к примеру, при реорганизации производства. Он позволяет быстро сформировать перечень деталей, обрабатываемых на том или ином оборудовании, обеспечить информационную поддержку для принятия правильного решения.
Рисунок 4.10 - Окно поиска технологических процессов
«КОМПАС - Автопроект» успешно эксплуатируется в тесном сотрудничестве специалистов по подготовке производства с внедренческими командами компании-разработчика. Она продолжает дальнейшее развитие для решения все более широкого спектра задач пользователей и обеспечения максимальной эффективности бизнес-процессов на промышленных предприятиях.
5. Безопасность труда
5.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда
Рабочая зона металлорежущего станка включает в себя опасные зоны - зоны, в которых генерируются вредные и травмирующие воздействия. Незащищенность опасной зоны робота может привести к различным травмам. Безопасность производственного оборудования обеспечивается правильным выбором принципов его действия, кинематических схем, конструктивных решений (в том числе форм корпусов, сборочных единиц и деталей), рабочих тел, параметров рабочих процессов, использованием различных средств защиты /10/.
При работе металлорежущего станка возникают следующие вредные и опасные факторы: вибрация, шум, пыль, действие электрического тока в сети напряжением 380 В, избыточная температура. Устранение воздействия этих факторов и создание здоровой воздушной среды являются важной задачей, которая должна осуществляться комплексно, одновременно с решением основных вопросов производства. С целью устранения указанных выше факторов предпринимается ряд мероприятий в соответствии с нормативными документами.
Чтобы исключить попадание в опасную зону при работе станка предусматривается защитное ограждение, которое не допускает непосредственного контакта рабочего и инструмента, а также попадание стружки на тело и одежду рабочего, но позволяет визуально отслеживать процесс обработки. Ограждение оснащается контрольным выключателем, что делает невозможным включение рабочей части. Ременная передача привода главного движения закрывается ограждением, предохраняющим от травмирования. Внутренняя поверхность ограждения окрашивается в желтый сигнальный цвет. С наружной стороны кожуха устанавливается предупреждающий знак опасности по ГОСТ 12.4.026-76.
Отклонение параметров метеоусловий от санитарных значений согласно ГОСТ 12.1.005-88 может привести в последствии к заболеваниям: простуде, перегреву организма.
Метеорологические условия, или микроклимат, в производственных условиях определяются следующими параметрами:
1) температурой воздуха t, °С;
2) относительной влажностью ?, %;
3) скоростью движения воздуха на рабочем месте ?, м/с.
Кроме этих параметров, являющихся основными, не следует забывать об атмосферном давлении Р, которое влияет на парциальное давление основных компонентов воздуха (кислорода и азота), а следовательно, и на процесс дыхания.
Для создания оптимальных микроклиматических условий в цехе предусматривается приточно-вытяжную вентиляцию. В этой системе воздух подается в помещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией, работающими одновременно.
Для обогрева помещений в холодное время года предусматривается система воздушного и водяного отопления. Система отопления компенсирует потери теплоты через строительные ограждения, а также нагрев проникающего в помещение холодного воздуха, поступающих материалов и транспорта. В цехе рекомендуется поддерживать с помощью кондиционеров оптимальную величину относительной влажности и минимальную скорость движения воздуха, а также температуру.
Подобные документы
Проектирование привода главного движения вертикально-фрезерного станка на основе базового станка модели 6Т12. Расчет технических характеристик станка, элементов автоматической коробки скоростей. Выбор конструкции шпинделя, расчет шпиндельного узла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 22.04.2015Разработка привода вращательного движения шпинделя и структуры шпиндельного узла консольно-вертикально-фрезерного станка. Кинематический и силовой расчет привода главного движения станка. Проект развертки сборочной единицы и конструкции шпиндельного узла.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 16.05.2014Назначение станка, выполняемые операции, определение технических характеристик. Выбор структуры, кинематический расчет привода главного движения. Разработка конструкции, расчет шпиндельного узла на точность, жесткость, виброустойчивость. Система смазки.
курсовая работа [328,5 K], добавлен 22.10.2013Кинематический расчет коробки скоростей привода главного движения горизонтально-фрезерного станка. Прочностной расчет зубчатых колес, их диаметров, ременной передачи, валов на статическую прочность и выносливость. Определение грузоподъемности подшипников.
курсовая работа [730,7 K], добавлен 27.05.2012Выбор предельных режимов резания и электродвигателя. Кинематический расчет привода станка. Расчет на прочность стальных зубчатых передач. Выбор элементов, передающих крутящий момент. Расчет трёхопорного шиндельного узла с подшипниками качения в опорах.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 22.09.2010Выбор и описание станка-аналога, разработка типовой детали и режимов резания, электродвигателя и структуры привода. Кинематический расчет главного привода. Расчет элементов коробки скоростей, шпиндельного узла. Автоматическая поворотная резцедержавка.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.08.2012Назначение станка, выполняемые операции. Расчёт диаметров валов и предварительный выбор подшипников. Разработка конструкции, расчет шпиндельного узла на точность, жесткость, виброустойчивость. Выбор системы смазывания станка, привода. Силовой расчет вала.
курсовая работа [231,8 K], добавлен 12.09.2014Описание конструкции станка 1720ПФ30 и ее назначение, технические характеристики, и кинематическая схема. Выбор основных геометрических параметров коробки скоростей. Расчет режимов резания и определение передаточных чисел. Расчет шпиндельного узла.
курсовая работа [360,7 K], добавлен 13.06.2015Расчет технических характеристик станка и выбор его оптимальной структуры. Кинематический расчет привода, элементов коробки скоростей, валов и подшипниковых узлов. Выбор конструкции шпиндельного узла, определение точности, жесткости, виброустойчивости.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.07.2014Разработка кинематики привода подач и привода главного движения токарно-винторезного станка. Определение назначения станка, расчет технических характеристик. Расчет пары зубчатых колес. Разработка кинематики коробки подач, редуктора и шпиндельного узла.
курсовая работа [970,1 K], добавлен 05.11.2012
