129

Аннотация

В данном дипломном проекте представлен метод автоматизации процесса шлифования путем разработки системы автоматического управления натяга в узлах подшипников качения в шпинделе станка. Приведен обзор и анализ способов создания натяга в опорах качения станков.

В технологическом разделе разработан технологический процесс обработки детали типа ступенчатое кольцо.

В конструкторском разделе приведено проектирование и расчеты основных элементов шпиндельного узла, а также производится разработка принципа и устройства механизма создания регулируемого натяга.

В разделе “ безопасность жизнедеятельности” приведен анализ опасных и вредных факторов и возможных чрезвычайных ситуаций, воздействующих на обслуживающий персонал и окружающую среду при проведении технологического процесса, разработаны мероприятия по уменьшению воздействия и защите от вредных факторов технологического процесса на природу.

В организационно – экономическом разделе приведено краткое описание разделов бизнес-плана, расчет себестоимости и цены проектного варианта изделия, произведенного с применением автоматизации производства.

Содержание

Аннотация 3

Введение 8

1 Технологический раздел 9

1.1 Служебное назначение детали 9

1.2 Анализ технологичности конструкции детали 9

1.3 Расчет такта выпуска, определение типа производства и выбор формы организации технологического процесса 13

1.4 Выбор вида заготовки и способа ее получения 15

1.5 Выбор баз 16

1.6 Проектирование маршрута обработки ступенчатого кольца 18

1.6.1 Базовый вариант обработки детали 18

1.6.2 Новый вариант обработки детали 20

1.7 Определение припусков и размеров заготовки 20

1.8 Разработка операции 23

1.8.1 Выбор режущего инструмента 23

1.8.2 Выбор измерительного инструмента 24

1.8.3 Расчет режимов резания и определение мощности 24

1.8.4 Определение силы резания 27

1.8.5 Расчет режимов резания для шлифовального процесса 28

1.9 Техническое нормирование 29

2 Конструкторский раздел 33

2.1 Анализ влияния величин натяга на производительность и точность обработки 33

2.2 Обзор способов создания предварительного натяга 38

2.2.1 Само регулируемые подшипниковые опоры 38

2.2.2 Устройство для регулирования осевого зазора подшипника 40

2.2.3 Устройства оснащенные приводами перемещений колец 43

2.2.4 Опора с регулируемым натягом в зависимости от температурного расширения 45

2.3 Проектирование высокоскоростных шпиндельных узлов приводов главного движения 46

2.4 Расчет шпиндельного узла 50

2.4.1 Выбор компоновочной схемы 50

2.4.2 Определение компоновочной схемы 51

2.4.3 Расчет жесткости опор ШУ 51

2.4.4 Расчет электрических параметров шпиндельного узла 53

2.4.5 Расчет теплового параметра шпиндельного узла 55

2.4.6 Определение напряжений и перемещений в вале ротора. 56

3 Система управления 58

3.1 Электрический привод с асинхронным двигателем 58

3.2 Техническое описание системы 61

3.3 Анализ существующих средств автоматизации 63

3.4 Обоснование системы автоматического управления 63

3.5 Схема включения, статические характеристики и режимы работы асинхронного двигателя 65

3.5.1 Регулирование параметров электропривода с асинхронным двигателем изменением напряжения 66

3.5.2 Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением частоты 68

3.6 Схема включения АД и его характеристики 69

3.7 Преобразователи частоты 70

3.7.1 Принцип действия ПЧ 70

3.7.2 Преобразователи без звена постоянного тока 72

3.7.3 Преобразователи со звеном постоянного тока 74

3.8 Управляемые инверторы 75

3.9 Схема управления параметрами системы 77

3.10 Регулятор тока 80

3.11 Регулятор скорости 81

3.12 Математическое описание асинхронного двигателя 83

3.13 Регулирование осевого перемещения ротора 89

4 Бжд 91

4.1 Анализ опасных и вредных факторов, возможных чрезвычайных ситуаций технического процесса 91

4.2 Разработка мер безопасности 94

4.2.1 Меры безопасности при работе в производственных помещениях 95

4.2.2 Вентиляции в производственных помещениях 95

4.2.3 Освещению в производственных помещениях 96

4.2.4 Размещение производственного оборудования и организация рабочих мест 97

4.2.5 Меры безопасности технологического процесса 99

4.2.6 Меры безопасности при использовани СОЖ и ПАВ в технологическом процессе 104

4.2.7 Операции связанные с использованием вредных веществ 106

4.2.8 Опасное действие шума и вибрации и защиты от него 106

4.3 Анализ вредного воздействия тех процесса на природу и разработка мероприятий по ее защите 108

4.3.1 Классификация и характеристика мероприятий по охране окружающей среды от промышленных загрязнений 108

4.3.2 Классификация отходов. Утилизация отходов производства 111

4.4 Выводы по разделу БЖД 114

5 Организационно-экономический раздел 114

5.1 Разработка бизнес-плана организации специализированной фирмы по разработке программного продукта для автоматизации металлорежущего оборудования 114

5.2 Резюме 116

5.3 Наш продукт 116

5.4 Оценка рынка сбыта 117

5.5 Конкуренция 117

5.6 Стратегия маркетинга 118

5.7 Планирование производства 118

5.8 Организационное планирование 119

5.9 Юридическое планирование 120

5.10 Финансовое планирование 120

5.10.1 Определение критического объема выпуска или “точки безубыточности” 126

5.11 Оценка риска и страхование 128

5.12 Стратегия финансирования 129

5.13 Расчет годового экономического эффекта 129

Список использованных источников: 131

Приложение……………………………………………………………………..132

1Технологический раздел

1.1Служебное назначение детали

В данном разделе разрабатывается технологический процесс механической обработки ступенчатого кольца.

Ступенчатое кольцо крепится к валу ротора электрических машин для стопорения и регулировки подшипника. Деталь проста по конструкции, но по своему назначению имеет большое значение, так как не дает возможности подшипниковому узлу совершать осевое движение относительно вала ротора в процессе работы. Ступенчатое кольцо изготавливается из стали 10.

Основная нагрузка на кольцо идет со стороны подшипника, и основными параметрами кольца являются: внешний диаметр  150 d 11 и внутренний диаметр  135 Н 14 , при этом шероховатость поверхности R_z= 0.63 мкм, отклонение от параллельности 0.03 мкм, ширина кольца 28^+0.1мм.

1.2Анализ технологичности конструкции детали

Детали и сборочные единицы должны характеризоваться технологичностью конструкции, т.е. иметь такую конструкцию, которая обеспечивает их эффективное изготовление на имеющемся оборудовании при минимальных затратах времени и труда. Поэтому один из главных этапов технологической подготовки производства (ТПП) машин является технологический контроль деталей и изделий. При этом инженер-конструктор и инженер-технолог совместно оценивают, будет ли эффективен технологический процесс изготовления детали или необходимо усовершенствовать конструкцию.

При отработке конструкций деталей и изделий на технологичность необходимо тщательно анализировать: материал; вид и метод получения заготовки; методы механической обработки; методы контроля; возможность применений перспективных технологий (ресурсосберегающих, безотходных, безлюдных и т.п.); методов механизации и автоматизации, потребное оборудование, оснастку, инструмент, квалификацию персонала.

Широкое использование оборудования с ЧПУ, гибких производственных систем и комплексов обусловило повышение внимания к технологичности конструкции деталей и изделий для автоматизированной обработки и сборки. В частности должна проводится всемирная стандартизация и унификация конструктивных элементов деталей для уменьшения количества применяемых инструментов, деталь или сборочная единица должны быть удобны для позиционирования и координирования. В связи с применением автоматических транспортных систем (роботов, манипуляторов) поверхности должны быть удобны для захвата. Поскольку применяется консольный инструмент, обрабатываемые поверхности должны быть, по возможности, небольшой длины, а для применения автоматизированной сборки детали должны иметь соответствующие “ключи”.

Количественные показатели технологичности конструкции деталей (изделий) включают абсолютную и относительную трудоемкости; материалоемкость; себестоимость и др.

Оценка технологичности производится руководствуясь ГОСТ 14.201-73, 14.204-73.

При анализе технологичности детали определяются следующие показатели:

1. коэффициент стандартизации конструктивных элементов.

2. коэффициент точности обработки.

3. коэффициент шероховатости поверхности.

Таблица 1.1.

Анализ технологичности конструкции детали “кольцо” по геометрической форме и конфигурации.

Вывод: по требованиям технологичности к геометрической форме и конфигурации деталь технологична, т.к. 100 % требований она удовлетворяет.