Механизация и автоматизация технологических процессов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет безотрывных форм обучения

 

Специальность 190601

«Автомобили и автомобильное хозяйство»

 

Кафедра: ТЭТС 
технической эксплуатации транспортных средств

Контрольная работа

По дисциплине:

 

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ

 

Контрольное задание № 18 на тему:

Механизация и автоматизация технологических процессов

 

 

Работу

 

Выполнил:                                                 Твердохвалов И.О.  АХ  09-275

                             

Проверил:                                                 Попов Александр Владимирович

 

 

 

Санкт-Петербург 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Механизация и автоматизация производственных процессов имеет важное значение на современном этапе развития автомобилестроения при становлении рыночных отношений. Основой механизации и автоматизации являются автоматизированные технологические процессы механической обработки и сборки, которые обеспечивают высокую производительность и необходимое качество изготовляемых автомобилей. Современное отечественное автомобилестроение должно развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий. Автоматизация проектирования технологии и управления производственными процессами - один из основных путей интенсификации производства, повышения его эффективности и качества продукции.

Цель данной работы – рассмотреть отдельные вопросы механизации и автоматизации технологических процессов в автомобильной отрасли.

Актуальность выбранной темы заключается в том, что внедрение механизированных и автоматизированных технологических процессов является одним из способов повышения конкурентоспособности автомобильного производства.

С учетом специфики заданной темы структура работы позволяет рассмотреть процесс приработки деталей и агрегатов (часть 1) и автоматизацию обрабатывающих технологических процессов (часть 2).

При подготовке данной работы использована учебная и практическая литература по технологии производства и ремонта автомобилей.

 

 

1. ПРИРАБОТКА

 

1. Приработка трущихся соединений автомобильных агрегатов - это самоорганизующийся процесс их начального изнашивания, сопровождающийся необходимыми изменениями геометрических показателей поверхностей трения и физико-механических свойств материала поверхностных слоев. Начальная приработка соединений протекает при обкатке отремонтированных агрегатов на стендах авторемонтного завода.

2. Скорость начального изнашивания поверхностей зависит от свойств их материалов, взаимного расположения деталей, достигнутого при сборке, нагрузки, скорости скольжения, температуры поверхности трения и свойств смазочного материала.

Нагрузкой на трущиеся поверхности и скоростью их относительного перемещения при обкатке агрегата управляют. Изменения поверхностей трения проявляются в том, что контактирующие выступы шероховатости пластически деформируются, становятся более плоскими, а их материал наклепывается. Шероховатость поверхностей приближается к равновесной. Изменяются волнистость поверхностей и в меньшей степени - их форма. Образуется новый микрорельеф. Изменяются также физико-механические свойства материала в поверхностных слоях: твердость, пластичность, коэффициент трения и внутренние напряжения. Приведенные изменения выражаются в уменьшении силы трения, появлении устойчивого следа контакта на поверхностях трения, уменьшении и стабилизации температуры материала деталей и уменьшении скорости их изнашивания.

Таким образом, изменение свойств поверхностей трения в процессе приработки происходит в основном за счет поверхностного пластического деформирования материала деталей. Исходное состояние поверхностей трения переходит в эксплуатационное состояние.

 

 

При этом:

• достигается шероховатость поверхностей трения, близкая к той, которая устанавливается в последующей эксплуатации, независимо от того, какой она была на поверхностях до сборки;
• обеспечивается упругий контакт поверхностей, разделенных смазочным материалом, что в свою очередь приводит к минимальному изнашиванию;
• увеличивается площадь фактического контакта поверхностей в соединениях;
• частично исправляются погрешности формы элементов деталей.

Механической обработкой при изготовлений деталей нельзя достичь тех свойств поверхностного слоя, которые достигаются при приработке.

 

 

 

 

2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

 

1. Автоматизация технологических процессов - это совокупность методов и средств, предназначенных для реализации систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Основа автоматизации технологических процессов - это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности).

Автоматизация технологических процессов характеризуется следующими особенностями:

• автоматизированные технологические процессы включают не только разнородные операции механической обработки, но и обработку давлением, термообработку, сборку, контроль, упаковку, а также транспортно-складские и другие операции;
• требования к гибкости и автоматизации производственных процессов диктуют необходимость комплексной и детальной проработки технологии, тщательного анализа объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надежности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством. Степень подробности технологических решений должна быть доведена до уровня подготовки управляющих программ для оборудования;
• при широкой номенклатуре изделий технологические решения многовариантны;
• возрастает степень интеграции работ, выполняемых различными технологическими подразделениями.

 

2. Для разработки обрабатывающих технологий в автоматизированных производственных системах (далее – АПС) характерен комплексный подход - детальная проработка не только основных, но и вспомогательных операций и переходов, включая транспортировку изделий, их контроль, складирование, испытания, упаковку.

В силу необходимости и возможности быстрой переналадки при серийном и мелкосерийном производстве в АПС для каждой возможной детали (изделия) или типоразмера должна быть разработана подробная технология изготовления с возможными отклонениями, разработаны специальные или универсальные приспособления, в том числе спутниковые. Условия транспортировки, контроля, испытания, упаковки должны быть соответствующим образом определены и запрограммированы. Это необходимо для обеспечения быстрого перехода с одного изделия на другое буквально в течение суток или смены. Детальная проработка всего технологического процесса (далее – ТП) предполагает широкую унификацию конструктивно-технологических элементов обрабатываемых деталей для обеспечения возможности смешанного агрегатирования операций и оборудования.

Для стабилизации и повышения надежности обработки применяют два основных метода построения ТП:

• использование оборудования, обеспечивающего надежную обработку почти без участия оператора;
• регулирование параметров ТП на основе контроля изделий в ходе самого процесса.

Для повышения гибкости и эффективности АПС предпочтительно использовать принцип групповой технологии, позволяющий обрабатывать на одном и том же оборудовании большую группу разнотипных деталей с минимальными затратами на переналадку.

 

3. Указанные принципы реализованы при создании технологии обработки основных типовых деталей: корпусных и в форме тел вращения.

При обработке корпусных деталей предпочтение отдается многоинструментальным станкам с ЧПУ типа «обрабатывающий центр» (рис. 1).

Рис. 1. Обрабатывающий центр.

 

При разработке технологии для «обрабатывающих центров» учитывают ряд предложений:

• технологические переходы обработки элементарной поверхности детали выбирают по технологическим схемам - комплексам последовательных технологических переходов, необходимых для обеспечения требуемого качества обработки;
• назначают последовательность переходов: фрезерование внешних и внутренних поверхностей, пазов, контуров;
• обработка основных и вспомогательных отверстий большого диаметра;
• обработка вспомогательных отверстий малого диаметра;
• обеспечивают минимальное число смен инструментов и поворотов стола с деталью, особенно при обработке точных отверстий с жесткими допусками по расположению. Стремятся к минимальным изменениям относительного положения детали и инструмента;
• обеспечивают обработку базовых поверхностей за одну установку;
• последовательность черновых переходов определяют, исходя из условия уменьшения вспомогательного времени; последовательность получистовых и чистовых переходов - исходя из уменьшения количества изменений положения инструмента и детали в плоскости, перпендикулярной оси обработки. Последовательность переходов обработки точных поверхностей устанавливают с целью уменьшения суммарной погрешности.

При увеличении серийности выпуска корпусных деталей их обработку производят на переналаживаемых автоматических линиях, агрегатных станках, модулях со сменными агрегатными головками, обрабатывающих центрах с использованием комбинированного инструмента, специальных приспособлений.

Обработку деталей в форме тел вращения осуществляют в основном на токарных станках с ЧПУ и гибких модулях на их основе. Для улучшения качества обработки широко применяют проверенную в конкретных производственных условиях типизированную операционную технологию (далее - ТОТ). Основой построения ТОТ обработки деталей на станках с ЧПУ является совокупность правил обработки отдельных элементарных поверхностей. Типизированная операционная технология должна быть построена так, чтобы обеспечить для всего многообразия деталей, закрепленных за станком с ЧПУ, производительность и надежность обработки в автоматическом цикле.

Для создания ТОТ всю поверхность заготовки представляют в виде основных и дополнительных поверхностей. Основные поверхности: цилиндрические, конические поверхности с криволинейными образующими, неглубокие канавки. При их образовании удаляют 85-90 % всего припуска на обработку. Дополнительные поверхности: канавки на внутренних и наружных поверхностях, резьбовые поверхности.

Независимо от вида закрепления заготовки на станке (в кулачковом самоцентрирующем патроне, в центрах с поводком) применяют следующий маршрут обработки: черновая обработка основных поверхностей, подрезка торцов; обработка дополнительных поверхностей, не требующих черновой обработки.

При обработке деталей в форме тел вращения на токарных станках крупными сериями выявлены следующие особенности:

• увеличение производительности за счет широкого применения комбинированного инструмента;
• использование осевого мерного инструмента (развертки, зенкера);
• упрощение траекторий перемещения инструментов;
• сокращение числа поверхностей, обрабатываемых одним режущим элементом (резцом), переход к многоинструментальным наладкам последовательного и параллельного действия.

Рассмотренные особенности обработки корпусных деталей и деталей в форме тел вращения могут быть реализованы при создании технологии их обработки на автоматизированных участках и линиях. В зависимости от серийности производства в состав участков и линий могут входить станки с ЧПУ, роботизированные модули, агрегатные станки, специальное и специализированное технологическое оборудование.

При обработке деталей на автоматических линиях  (далее - АЛ) необходимо обеспечивать временную синхронизацию операций и переходов. Наиболее эффективными методами синхронизации являются концентрация и дифференциация ТП. Дифференциация ТП, упрощение и синхронизация переходов являются необходимыми условиями надежности и производительности. Однако есть свои рациональные пределы дифференциации ТП и упрощения переходов. Чрезмерная дифференциация приводит к усложнению обслуживающего оборудования, увеличению площадей и объема обслуживания. Целесообразную концентрацию операций и переходов, не снижая практически производительность, можно осуществить путем агрегатирования и применением многоинструментальных наладок.