Файл: В.А. Полетаев Проектирование и управление технологическими процессами.pdf

1

1. ЦЕЛЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Цель курсового проекта – обобщить и закрепить теоретические и практические знания, полученные студентами при изучении специальных дисциплин и, в первую очередь, технологического профиля.

Курсовой проект является самостоятельной работой студента, поэтому успешное выполнение его в большой степени зависит от проявленной автором инициативы, самостоятельности и организованности в работе.

Роль руководителя проекта состоит в том, чтобы помочь студенту овладеть методикой разработки технологических процессов (ТП) изготовления машин, узлов и деталей, установить объем проекта, указать на допущенные ошибки, рекомендовать необходимые литературные источники.

2. ТЕМАТИКА И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект выполняется студентами во втором семестре. Задания на курсовой проект формулируются руководителями проекта, утверждаются на заседании профилирующей кафедры и оформляются на специальном бланке задания.

Темой курсового проекта является разработка технологии сборки сборочной единицы (СЕ) средней сложности, состоящей из 15-20 оригинальных деталей (узел станка, автомобиля, подъемно-транспортной машины, приспособления и т. д.), и механической обработки одной из деталей. Для механической разработки рекомендуется выбирать также деталь средней сложности, требующую 5-6 различных методов обработки. Предпочтительнее выбирать детали типа корпусных, рычагов, кронштейнов и пр.

При разработке ТП производственная программа может быть принята произвольно, из условия обеспечения серийного производства. В процессе проектирования необходимо применять современные технологические методы и оборудование с ЧПУ, групповые технологические процессы, переналаживаемую технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки (основной документ), графической части и комплекта технологической документации на разработанные ТП.

2

Расчетно-пояснительная записка (РПЗ) представляет собой текстовый документ объемом до 40 страниц формата А4 (рукописных или машинописных) без учета приложений. Содержание РПЗ рассмотрено ниже.

Графическая часть проекта включает в себя 4-5 листов формата А1. Примерный состав графической части:

1. Технологическая схема сборки СЕ. Этот лист может содержать необходимые схемы для расчета сборочных размерных цепей и пр. –

1лист.

2.Точностной анализ СЕ. Выбор метода достижения точности замыкающего звена – 1 лист.

3.Технологические наладки на операции сборки или механической обработки – 1 лист.

4.Расчетно-технологическая карта (РТК) на наиболее сложную операцию механической обработки – 1 лист.

5.По усмотрению руководителя проекта, например, листы, посвященные анализу технических условий, точностному анализу ТП, анализу надежности ТП и т.д., – 1 лист.

Комплект технологической документации содержит оформленные в соответствии со стандартами ЕСТД ТП сборки и механической обработки. Уровень разработки ТП – маршрутно-операционный.

3.СРОКИ ВЫПОЛНЕНИЯ И ЗАЩИТА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Срок выполнения определяется учебным планом и указывается в задании на курсовой проект, выдаваемый студенту. Выполнение проекта разделяется на укрупненные этапы (см. табл. 1). Консультации по каждому этапу ведутся в пределах указанных сроков. Если этап не закончен в срок без уважительных причин, консультации по нему могут быть прекращены и студент доделывает его самостоятельно.

К защите допускаются студенты, выполнившие курсовой проект в установленном объеме и допущенные к защите руководителем. Защита проекта осуществляется в назначенный кафедрой срок перед комиссией, составленной из преподавателей кафедры. Для доклада по проекту студенту предоставляется 5-7 минут с последующим ответом на вопросы членов комиссии.

3

Таблица 1 Примерные сроки выполнения курсового проекта по этапам

4.СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

4.1.Разработка технологического процесса сборки

4.1.1.Служебное назначение СЕ, технические условия и точностной анализ конструкции изделия

Дается четко сформулированное служебное назначение СЕ, под которым понимается максимально уточненная задача, для решения которой предназначена машина, узел и т.п. [2, 50]. Из служебного назначения вытекают показатели качества (технические условия) СЕ.

Исходя из служебного назначения СЕ, на нее составляются технические условия (ТУ). Уже имеющиеся ТУ подвергаются критическому анализу и при необходимости в них вносятся изменения. Для 1-2 основных условий выполняется точностной анализ конструкции изделия в следующем порядке [2, 69, 71]:

4

-выявляются основные точностные параметры изделия. Ими могут быть точность расстояний между поверхностями, параллельность и перпендикулярность осей, поверхностей и т.д.;

-исходя из служебного назначения изделия назначаются численные допуски на эксплуатационные показатели изделия, устанавливается математическая взаимосвязь между точностными параметрами и эксплуатационными показателями, рассчитываются допустимые значения точностных показателей (если по каким-либо причинам такой переход от служебного назначения к точностным параметрам затруднителен, студент может по согласованию с преподавателем для дальнейших расчетов использовать численные значения точностных параметров, указанные на чертеже и в ТУ);

-составляются и рассчитываются сборочные размерные цепи. Сборочные размерные цепи составляются так, чтобы замыкающими звеньями в них были выявленные точностные параметры;

-обосновывается выбор метода точности замыкающего звена путем исследования возможности применения различных методов.

Анализ сопровождается необходимыми схемами и эскизами [13, 14, 55, 61];

-для выбранного метода достижения точности замыкающего звена производится проверка правильности назначения допусков на составляющие звенья путем расчета погрешности замыкающего звена. При необходимости может быть обосновано изменение метода достижения точности или допусков на составляющие звенья сборочной цепи;

-здесь же по результатам анализа могут быть разработаны предложения по изменению конструкции СЕ для упрощения ее сборки. Для проверяемых ТУ дается описание методов контроля и применяемых

средств измерения [66].

4.1.2.Анализ технологичности конструкции СЕ

На основе критического анализа конструкции СЕ, в которой могут быть некоторые недоработки и дефекты, и ее технологичности для заданного масштаба выпуска, предполагаемого уровня механизации и автоматизации сборки даются предложения по ее изменению [1, 9, 10, 40, 60, 68, 71]. Кроме качественного анализа рассчитываются количест-

5

венные показатели технологичности. Их состав уточняется с руководителем проекта и выполняется в соответствии с [50, 68].

Для автоматизированной сборки необходимо для 1-2 деталей оценить их степень подготовленности к автоматизации по методике [49].

Изменения оформляются в виде эскизов в РПЗ и снабжаются надлежащим обоснованием. В дальнейшем разработка ТП ведется для измененной конструкции.

4.1.3. Организационные формы сборки

На основе заданного количества изделий, выпускаемых в год и по неизменяемым чертежам, ориентировочной трудоемкости сборки, сравнения с тактом выпуска выбираются организационные формы сборки (непоточная стационарная или подвижная, поточная стационарная, подвижная с периодическим или непрерывным движением) [71].

4.1.4. Разработка схемы сборочного состава и схемы сборки

Схема сборочного состава показывает вхождение деталей и промежуточных СЕ друг в друга и является исходным документом для разработки схемы сборки. Схема сборочного состава включает нижний уровень – уровень деталей, верхний уровень – собственно готовое изделие и промежуточные уровни – входящие в изделие СЕ более нижних уровней. Необходимо стремиться к максимально возможному членению проектируемого узла.

Схема сборки разрабатывается для определения последовательности сборки и служит основой для проектирования ТП сборки, используется для комплектации и подачи к месту сборки необходимых деталей и СЕ, для планирования производства [7, 26, 29, 69]. Для сложных изделий разрабатывают схемы общей и узловой сборки. Требования к оформлению схемы сборки рассмотрены в п. 5.1.

Сборку начинают с выявления базовой детали, определения способа ее базирования. В качестве базовой выбирается деталь, обладающая достаточной точностью относительно положения базовых и сопрягаемых поверхностей, необходимой устойчивостью, жесткостью и прочностью, а также возможностью выполнения максимального числа

6

сборочных операций без смены баз. Желательно такое положение базовой детали, при котором сборка осуществляется за счет простых движений (удобнее сверху вниз). Типовые схемы базирования при сборке приведены в [29].

На последовательность сборки оказывает влияние очень много факторов: конструкция, масса, размеры собираемого изделия; функциональная взаимосвязь элементов изделия и степень их взаимозаменяемости; точность сборки и методы ее достижения; степень расчленения изделия; наличие легкоповреждаемых элементов и т.д.

Каждая ранее присоединенная деталь не должна мешать последующей сборке. Детали и СЕ, несущие в изделии наиболее ответственную функцию, должны быть смонтированы в первую очередь. При наличии в изделии связанных размерных цепей в первую очередь рекомендуется устанавливать те детали и СЕ, размеры которых являются общими звеньями. При прочих равных условиях целесообразно группировать однородные сборочные работы.

На схеме сборки также рекомендуется дополнительно показать вспомогательные операции (например, мойку, консервацию, окраску), контроль и испытания.

4.1.5. Проектирование сборочных операций

Установив перечень сборочных работ, наиболее производительные, экономичные и технически целесообразные способы соединения, проверки положения и фиксации всех составляющих изделие СЕ и деталей, на основе схемы сборки определяют содержание операций. Выбирают для их выполнения средства технологического оснащения (верстаки, стенды, прессы и т.п.), устанавливают способ транспортирования и ориентации СЕ и деталей на каждом рабочем месте, задают методы контроля и окончательных испытаний изделия, разрабатывают технические задания на нестандартную технологическую оснастку.

Так как последовательность выполнения сборочных переходов уже определена схемой сборки, задача сводится к объединению этих переходов на рабочих местах и формированию операций. На степень концентрации переходов наибольшее влияние оказывают тип производства, принятые организационные формы сборки, такт сборки.

Для единичного и мелкосерийного типов производства характерна максимальная концентрация переходов на одном – двух рабочих

7

местах. В серийном производстве уровень дифференциации выше. При групповой организации набор переходов определяется специализацией рабочих мест, наличием сборочного оборудования и оснастки. При поточной организации состав операций определяется тактом сборки (длительность операции должна быть равна или кратна такту). Во всех случаях необходимо обеспечить достаточный коэффициент загрузки рабочих мест: не менее 0,9 для крупносерийного и массового производства, 0,7 – для группового серийного производства. Пригоночные работы рекомендуется выделять в отдельные операции.

Уточняется состав сборочного оборудования, оснащения, средств механизации и автоматизации. Основными операциями, требующими технологического оснащения, являются комплектование, транспортировка деталей СЕ, их базирование на месте сборки, соединение и фиксация деталей, контроль достигнутой точности [28, 29, 60, 71]. Выбор промышленных роботов и дополнительных средств автоматизации осуществляется по [4, 6, 28, 29, 33, 41, 59, 60].

На этом этапе также выполняются необходимые технологические расчеты режимов работы технологического оборудования (режимы нагрева и охлаждения деталей, усилий запрессовки или клепки и т.д.).

4.1.6. Нормирование операций

Методика определения норм времени на сборку приведена в [55]. Определение нормы времени на сборочную операцию ведется в следующем порядке:

-по общемашиностроительным нормативам времени на слесар- но-сборочные работы [46, 47] определяют основное и вспомогательное время, составляющие в сумме оперативное время;

-рассчитывают нормы времени на обслуживание рабочего места

иотдых, составляющие 2-5% оперативного времени;

-суммированием составляющих определяют штучное время на операцию;

-для серийного производства по нормативам определяют подго- товительно-заключительное время и рассчитывают штучнокалькуляционное время.

8

Для расчета целесообразно использовать табличную форму. Определение квалификации и профессий исполнителей производят по справочнику [27].

4.2. Разработка технологического процесса механической обработки

4.2.1.Анализ служебного назначения детали и ТУ на изготовление

Производится на основании служебного назначения изделия, сформулированного на стадии проектирования ТП сборки, аналогично п. 4.1.1. Здесь же критически анализируются или заново формулируются технические требования на деталь, исходя из обеспечения служебного назначения [50].

4.2.2. Классификация и группирование деталей

При организации группового производства этот этап является обязательным [42]. Для учебного курсового проекта при проектировании единичного ТП этап может быть опущен.

Этап выполняется в следующем порядке:

1. Классификация объектов производства. Проводится по конструктивным и технологическим признакам с учетом типа производства. Целью классификации является разработка унифицированного (типового или группового) ТП. На этой стадии решаются следующие задачи:

-создание группы объектов производства, обладающих общностью конструктивно-технологических характеристик;

-выбор типового представителя группы или разработка комплексной детали для созданной группы.

2. Количественная оценка группы деталей. Определяется тип производства на основе расчета приведенной программы деталей группы.

Для выполнения этапа рекомендуется использовать методику [30].

9 4.2.3.Анализ технологичности конструкции детали

Оценивается производственная технологичность с учетом установленного типа производства. Обязательно оценивается технологичность детали для использования станков с ЧПУ, средств автоматического транспортирования и загрузки и т.п.

Качественный анализ проводится на основе рекомендаций [5, 11, 25, 68]. Для исследуемой детали выделяются основные требования по технологичности и дается заключение по выполнению каждого требования. Для количественной оценки определяются показатели по [40, 50].

При необходимости обосновываются и предлагаются изменения конструкции детали. В дальнейшем проектирование ведется для измененной конструкции.

4.2.4.Выбор технологического процесса-аналога

При выполнении курсового проектирования по реальной тематике в качестве ТП-аналога может быть выбран заводской ТП. В остальных случаях ТП-аналог выбирается по специальной литературе [25, 42, 43, 62, 63, 69, 71]. В этом разделе приводится краткая характеристика ТПаналога с анализом базирования детали, последовательности обработки, факторов, определяющих возможные варианты обработки.

4.2.5.Выбор метода получения заготовки

Методика выбора и проектирования заготовок описана в [32, 35, 62]. Выбор производится в следующем порядке:

-определяется вид исходной заготовки (штамповка, литье, прокат и т.д.);

-выбираются различные методы получения заготовки данного

вида;

-на основе технико-экономической оценки производится окон-

чательный выбор варианта вида и метода получения заготовки [3, 50]. В расчетах необходимо учитывать и изменение трудозатрат в механической обработке (укрупненно).