Описание технологического процесса, используемый на предприятии

Введение

     Целью данной выпускной квалификационной работы является анализ автоматизированной системы технологической подготовки корпусной детали.
     Актуальность выбранной темы заключается в том, что в наше время, автоматизированная система технологической подготовки производства используется практически в каждом крупном предприятии.
     Автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП) – это система технологической подготовки производства, основу организации которой составляет системное применение средств автоматизации инженерно-технических работ, обеспечивающее оптимальное взаимодействие людей, машинных программ и технических средств автоматизации при выполнении функций технологической подготовки производства.
     Первые АСТПП появляются в 40-50 годах, в 60-х получают названия числовое программное управление (ЧПУ). Средства влияния ЧПУ охватывает множества различных автоматизированных производственных процессов (фрезеровка, кислородная и лазерная резка, штамповка и контактная сварка).
     Целью технологической подготовки производства, является, достижение в процессе изготовления продукции оптимального соотношения между затратами и получаемыми результатами. Повышение доли мелкосерийного производства требует в создание АСТПП, так как именно при этом характере производства преимущества использования автоматизированных систем проявляется в наибольшей степени. Большие вложения, затраченные на мелкосерийное производство, требуют качественного проведения технологической подготовки и документирования ее результатов.
     Важным шагом в АСТПП является разработка АСУ для организации работ станков с ЧПУ.
     Автоматизированная система управления (АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.
     Термин «автоматизированная», в отличие от термина «автоматическая», подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.
     Подготовка программ начинается с разработки маршрутов движения материалов (заготовок) и изделий в процессе их обработки между секциями автоматического склада и ячейками линии, участка или цеха, с определения состава инструмента, используемого на каждом технологическом участке, и составления технологического процесса на изделие.
     Далее приведены ряд систем, благодаря которым происходит составление программы для станков с ЧПУ.
     CAM-система (сокращение от англ. Computer-Aided Manufacturing) – система автоматизированной подготовки производства – общий термин для обозначения программных систем подготовки информации для станков с числовым программным управлением. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, получаемые из систем CAD.
     CAD-система (сокращение от англ. Computer-Aided Design) – система автоматизированного проектирования (САПР) – общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение. Следует отметить, что отечественный термин "САПР" по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем CAD – он включает в себя как CAD, так и CAM.
     CAPP-система (сокращение от англ. Computer-Aided Process Planning) – автоматизированная технологическая подготовка производства – это программные продукты, помогающие автоматизировать процесс подготовки производства, а именно планирование (проектирование) технологических процессов. Задача CAPP следующая: по заданной модели изделия, выполненной в CAD-системе, составить план его производства — маршрут изготовления. В этот маршрут входят сведения о последовательности технологических операций изготовления детали, а также сборочных операциях (при необходимости); оборудование, используемое на каждой операции, приспособление и инструмент, при помощи которого на операциях выполняется обработка. Обычно технологическая подготовка производства заключается в проектировании технологических процессов на новые изделия, или адаптация технологических процессов по уже имеющейся базе типовых технологических процессов.


    1 Описание SprutCAM

     SprutCAM ® – современная полнофункциональная CAM-система, предназначенная для разработки управляющих программ для обработки деталей различной сложности на фрезерных, токарных, режущих станках, роботах, токарно-фрезерных обрабатывающих центрах с ЧПУ c количеством непрерывных осей до 5 и электроэрозионных станков с 2-x и 4-х координатной обработкой. SprutCAM используется при изготовлении штампов, пресс-форм, литейных форм, прототипов изделий, мастер-моделей, деталей машин и конструкций, оригинальных изделий, шаблонов; при гравировке и вырезке надписей и изображений.
     SprutCAM работает непосредственно с геометрическими объектами исходной модели без предварительной аппроксимации или триангуляции. Это позволяет, во-первых, максимально экономно использовать ресурсы компьютера, а, во-вторых, производить расчет траектории инструмента с любой необходимой точностью.
     Важными отличительными особенностями системы являются:
     •Развитые средства импорта и преобразования геометрической модели;
     •Корректная обработка разрывов и перехлестов между формообразующими поверхностями;
     •Сквозная передача состояния заготовки между этапами и различными видами обработки;
     •Расширенный набор функций управления параметрами технологических операций;
     •Множество методов оптимизации обработки;
     •Обязательный контроль на подрезание на всех стадиях расчета траектории;
     •Реалистичное моделирование обработки;
     •Полный контроль столкновений узлов станка с обрабатываемой деталью;
     •Редактор схем станков;
     •Простота в освоении и использовании;
     •Современный удобный интерфейс, практически исключающий потребность в использовании документации.
     Геометрическая модель изготавливаемой детали, заготовки, оснастки и т.п. может быть подготовлена в любой CAD-системе и передана в SprutCAM ® через файл формата IGES, DXF, STL, VRML, Postscript, 3dm,
SGM, STEP или Parasolid. SprutCAM ® имеет множество функций для последующего преобразования модели, а также встроенную среду двумерных параметрических построений для создания и редактирования 2D-элементов. При формировании моделей детали, заготовки и оснастки можно сшивать в тела поверхностные модели и создавать различными способами объёмные модели на базе имеющихся кривых. Широкий набор типов технологических операций и функции управления их параметрами позволяют формировать оптимальные процессы изготовления деталей различных видов. Контроль полученной траектории инструмента может производиться во встроенной среде моделирования обработки. Для генерации управляющих программ имеется множество файлов настройки на распространенные системы ЧПУ. Коррекция имеющихся файлов настройки и создание новых производится в <Генераторе постпроцессоров>.
     Система имеет четыре основных режима работы: подготовка геометрической модели, дополнительные двумерные построения, формирование процесса обработки и моделирование обработки. Управление режимами работы производится выбором соответствующих закладок на панели главного окна системы (<3D Модель>, <2D Геометрия>, <Технология>, <Моделирование>).
     В режиме <Подготовки геометрической модели> производится импорт из файлов передачи геометрической информации, корректировка структуры геометрической модели, пространственные преобразования объектов, генерация новых элементов из существующих, управление визуальными свойствами объектов.
     Встроенная <Среда двумерных геометрических построений> позволяет создавать двумерные геометрические объекты в главных плоскостях систем координат. Среда имеет мощные средства построения параметризованных геометрических моделей и возможность их привязки к координатам трехмерной модели.
     В режиме <Технология> задаётся изготавливаемая деталь, исходная заготовка, применяемая оснастка и формируется процесс обработки детали, который представляет собой последовательность технологических операций различных типов. Изменение их очередности и редактирование параметров возможны на любом этапе проектирования техпроцесса. При создании новой технологической операции система автоматически устанавливает весь набор параметров операции в значения 'по умолчанию' с учетом метода обработки и геометрических параметров детали. Набор доступных технологических операций определяется конфигурацией SprutCAM и от выбранного типа оборудования (из списка удаляются те типы операций, которые невозможно выполнить на указанном станке).
     С закладки <Технология> осуществляется доступ к постпроцессору для генерации управляющих программ. Файлы настройки на различные системы ЧПУ формируются <Генератором постпроцессоров>.
     Режим <Моделирования> предназначен для эмуляции процесса обработки, спроектированного в режиме <Технология>. Кроме реалистичного отображения процесса обработки производится контроль на столкновение инструмента и оправки с деталью и оснасткой и контроль на превышение допустимых значений технологических параметров.





    2 Описание станка
      
     2.1 Техническая документация
     Краткая техническая документация на станок VARIAXIS  500-5X II
     Перед началом работы на станке необходимо загрузить данные ЧПУ, сохраненные на микродиске перед остановкой станка. Станок состоит из следующих основных узлов:
     1. Шпиндель
     Шпиндель приводится в движение электродвигателем с преобразователем переменного тока, максимальная частота вращения шпинделя составляет 12 000 мин?1 (об/мин) (для станков стандартной комплектации). Зажим режущего инструмента в шпинделе обеспечивается сжатием пружины, а для отсоединения (разжима) инструмента используется гидравлический цилиндр. Для максимального снижения температуры шпинделя, повышающейся из-за нагрева подшипников, снаружи вокруг корпуса шпинделя циркулирует охлаждающее масло. 
     2. Ось X 
     Поперечное перемещение суппорта осуществляется серводвигателем переменного тока через ШВП. Для определения позиции шпинделя в серводвигатель встроен кодовый датчик положения. Для перемещения суппорта по станине используются линейные направляющие. 
     3. Ось Y 
     Горизонтальное перемещение суппорта осуществляется серводвигателем переменного тока через ШВП. Для определения позиции шпинделя в серводвигатель встроен кодовый датчик положения. Для перемещения стола по станине используются линейные направляющие. 
      
     4. Ось Z 
     Вертикальное перемещение суппорта осуществляется серводвигателем переменного тока через ШВП. Для определения позиции шпиндельной бабки кодовый датчик положения установлен на верхний конец ходового винта. Перемещение шпиндельной бабки вдоль колонны осуществляется по направляющим скольжения.
     5. Ось A 
     Наклон стола осуществляется серводвигателем переменного тока через ходовой винт. Для определения позиции стола в серводвигатель встроен кодовый датчик положения. Стол имеет большую жесткость за счет использования гидравлического тормоза, который включается при резании. 
     6. Ось C 
     Поворот стола осуществляется серводвигателем переменного тока через ходовой винт. Для определения позиции стола в серводвигатель встроен кодовый датчик положения. Стол имеет большую жесткость за счет использования гидравлического тормоза, который включается при резании.
     7. Инструментальный магазин, устройство АСИ
     Назначение инструментального магазина и устройства АСИ. Хранение инструмента и установка/снятие инструмента в/со шпинделя. Серводвигатель приводит магазин в движение, гнездо магазина с нужным инструментом перемещается в положение смены инструмента выталкиватель инструмента устанавливает/снимает инструмент в/из магазина. Автооператор устройства АСИ устанавливает/снимает инструмент в/со шпинделя.
     8. Стол
     Стол точно фиксирует заготовку. Стол поворачивается в соответствии с командами движения вокруг осей А и С. 
     9. Гидравлическая станция
     Гидронасос создает гидравлическое давление для работы гидравлических приводов за счет нагнетания рабочей жидкости из гидробака.
     
     
     10. Пневмоблок
     Внешний источник воздуха соединен с пневмоблоком, обеспечивающим подачу воздуха срегулируемым давлением к пневмоприводам. Пневмоблок состоит из фильтра с автоматической дренажной системой, редукционного клапана. 
     11. Централизованная система смазки (подача консистентной смазки) 
     Централизованная система смазки осуществляет подаче консистентной смазки на подшипники шпинделя, ШВП, линейные направляющие и направляющие скольжения. Прерывистая работа насоса обеспечивает автоматическую подачу консистентной смазки на подшипники шпинделя с интервалом в 8 минут и на ШВП, линейные направляющие, направляющие скольжения с интервалом в 5 минут.
     12. Блок смазки шпинделя
     Смазочное масло поступает из резервуара, который охлаждается системой охлаждения, и подается на внешний кожух шпинделя. Смазочное масло поглощает тепло от шпиндельной бабки и поступает обратно в резервуар. 
     13. Система СОЖ
     Насос СОЖ используется для подачи охлаждающей жидкости из бака СОЖ на сопла подачи СОЖ. Функции СОЖ: охлаждение режущего инструмента и удаление стружки. 
     14. Электрошкаф
     Блоки управления (блок привода шпинделя, блок управления сервосистемой, блок управления УЧПУ и т. д.) и контуры управления размещаются в электрошкафу.
     15. Блок ЧПУ
     Работа станка управляется блоком ЧПУ. Он также осуществляет функцию диагностики состояния станка.
     16. Крышки
     Защитное ограждение и крышки устанавливаются для предотвращения выброса наружу из рабочей зоны станка стружки, а и для предотвращения попадания их на поверхность направляющих и для защиты оператора от возможной опасности. Устройство АСИ тоже оснащается защитной крышкой для выполнения автоматической смены инструмента. 
     17. Освещение станка
     Для освещения рабочей зоны внутри защитного ограждения станка используются люминесцентные лампы.
     18. Защитные устройства
     Изображение станка представлено на рисунке 2.1
     
     Рисунок 2.1 Многоцелевой станок фирмы Mazak
     
Параметры станка приведены в таблице 2.1
Таблица 2.1
Размер палетты
500 x 400 мм
Перемещение по осям (X/Y/Z)
510/510/460 мм
по осям (A/C)
-120-+30°/±360°
Быстрая подача по осям (X,Y,Z)
52 000 мм/мин
по осям (A,C)
3600,9000°/мин
Шпиндель
12 000 об/мин, 22 кВт
Тип хвостовика инструмента
MAS BT-40, CAT-40
Вместимость магазина
30, *40, *60, *80, *120
Требуемая площадь
2805 х 2950
2.2 Устройство наклоняемого стола
     Как видно из рисунка 2.2, наклоняемый стол состоит из стола, серводвигателя наклона стола по оси А (ось наклона), двигателя поворота стола вокруг оси С (ось стола) и т. д.


Рисунок 2.2 Устройство наклоняемого стола
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

3 Описание технологического процесса, используемый на предприятии
https://www.metalcutting.ru/content/tehnologicheskiy-process
     Технологический процесс (ТП) – основная часть производственного процесса, непосредственно направленная на преобразование сырья в готовую продукцию. Разработка и внедрение точного технологического процесса на предприятии позволяет создать максимально благоприятные условия для выпуска качественной и безопасной продукции. К тому же правильно разработанный технологический процесс способствует оптимизации трудовых и финансовых затрат, обеспечив тем самым значительную экономию средств при эффективном процессе производства товаров.
     В промышленности, описание технологического процесса выполняется в документах, именуемых операционная карта технологического процесса (при подробном описании) или маршрутная карта (при кратком описании).
* Маршрутная карта — описание маршрутов движения по цеху изготовляемой детали.
* Операционная карта — перечень переходов, установок и применяемых инструментов.
* Карта эскизов — технологический документ, содержащий эскизы или схемы необходимые для выполнения технологическою процесса, операции или перехода сборки изделия.
	

3.1 Структура маршрутной карты
     Маршрутная карта является основным технологическим документом. Её разрабатывают при проектировании единичных технологических процессов изготовления любых изделий. Маршрутная карта может содержать операции, выполняемые с применением различных технологических методов.
     В таблице 3.1 представлены операции, входящие в маршрутную карту для обработки корпусной детали
Таблица 3.1
№ операции
Наименование операции
Оборудование
005
Контрольная
Стол
010
Токарная с ЧПУ
MAZAK QUICK TURN NEXUS 200-IIMS
015
Токарная с ЧПУ
MAZAK QUICK TURN NEXUS 200-IIMS
020
Фрезерная с ЧПУ
VARIAXIS 500-5XII
025
Слесарная
Верстак
030
Фрезерная с ЧПУ
VARIAXIS 500-5XII
035
Слесарная
Верстак
040
Промывка
Кристалл-50
045
Контрольная
Стол

Описание представленных операций.
     1) 005/045 Контрольная (http://megalektsii.ru/s15090t2.html)
     По назначению технический контроль (ТК) подразделяется на операционный и окончательный (финальный).
     Операционный контроль - контроль продукции или процесса во время выполнения или после завершения технологической операции.
     Окончательный (финальный) контроль - контроль соответствия продукции установленным требованиям после завершения технологического цикла изготовления.
     Операционный контроль включает:
- Контроль характеристик продукции, полученных в результате выполнения определенной операции технологического процесса (или нескольких операций) на соответствие требованиям технической документации;
- Проверку соответствия параметров процесса требованиям технологической документации.
     Окончательный (финальный) контроль производится после выполнения всех основных технологических операций и включает:
- Проверку правильности оформления операционного контроля по операционно-сопроводительной карте, наличия клейм ТК и маркировки детали;
- Контроль соответствия качества запускаемого в производство материала государственному стандарту, техническим условиям, чертежу, наличия маркировки, номера плавки, проб и сертификатов;
- Проверку комплектности;
     2) 010/015 Токарная с ЧПУ (ru.wikipedia.org)
     Токарная обработка - это механическая обработка резанием наружных и внутренних поверхностей вращения, в том числе цилиндрических и конических, отрезание, снятие фасок, прорезание канавок, нарезание внутренних и наружных резьб, точение и т.д.
     Токарная операция с ЧПУ, является более предпочтительным и распространенным методом обработки деталей, нежели ручная токарная обработка, так как операция проводится по заданной программе, что позволяет достичь высокой точности в обработке деталей и позволяет проводить более сложные операции.
     Главным движением резания является вращательное движение заготовки, а поступательное движение режущего инструмента — движением подачи. Различают также вспомогательные движения, которые не имеют прямого отношения к процессу резания, но обеспечивают транспортирование и закрепление заготовки на станке, изменение частоты вращения заготовки или скорости поступательного движения инструмента и др.
     3) 020/030 Фрезерная с ЧПУ (www.studfiles.ru)
     Фрезерная обработка или фрезерование – это метод механической обработки резанием при помощи специальных инструментов — фрез. Главным движением фрезерования является вращение фрезы, закрепленной в шпинделе станка цанговым зажимом. Движением подачи является поступательное перемещение фрезы или обрабатываемой заготовки в продольном, поперечном или вертикальном направлениях (может быть, как прямолинейным, так и криволинейным).
     Фреза, представляет собой, многолезвийный режущий инструмент, как правило, в виде диска с режущими зубьями по окружности. Каждый зуб фрезы представляет собой простейший инструмент – резец. Зубья могут быть расположены как на цилиндрической поверхности, так и на торце.
     Форма поверхности обрабатываемой детали определяется тем, какую форму имеет фреза, а также траекторией этой фрезы. Фрезерование получило большое применение в промышленности благодаря возможности получения на нём ровных деталей весьма сложной формы, причём детали получаются аккуратными и без изъянов. 
     Также как и токарная операция с ЧПУ, фрезерная операция с ЧПУ позволяет увеличить точность и производительность, снизить процент брака, а также обеспечивает выпуск серийных деталей со сложной геометрической поверхностью в большом количестве. Компьютер задает станку и количество оборотов шпинделя, и параметры его движения (линейные координаты и глубина фрезеровки). http://stanok.guru/metalloobrabotka/frezernye-raboty/chto-eto-takoe-frezerovka-i-vidy-frezerovaniya.html#hcq=DFR9llq
     4) 025/035 Слесарная (www.ai08.org)
     Слесарные операции необходимо производить весьма осторожно, пользуясь при этом только качественными инструментами.
     Задачи слесарной операции многогранны, в нашем же случае, операция заключаются в обработке и пригонке детали вручную с помощью простейших инструментов и приспособлений. Это может быть удаление заусенец с поверхности детали, бугорков или других подобных изъянов.
     5) 040 Промывка (www.ngpedia.ru)
     Промывка детали является важной операцией в технологическом процессе. Эту операцию используют для удаления с поверхности детали химических веществ или продуктов реакций после технологических операций. Недостаточная промывка может привести к браку покрытия.
     Степень отмывки детали должна удовлетворять двум основным требованиям:
- Предотвращение отрицательного воздействия промывной воды на качество самой детали;
- Ограничение накопления в технологическом растворе примесей, вносимых с деталью.
     Эффективность промывки во многом зависит от качества воды. Если в ней содержатся значительные количества солей жидкости, то на поверхности детали может образоваться пленка труднорастворимых карбонатов. Поэтому воду следует очищать и умягчать.
     Далее, на рисунках 3.1, 3.2, 3.3 представлен образ маршрутной карты:

Рисунок 3.1 Первая страница маршрутной карты

Рисунок 3.2 Вторая страница маршрутной карты

Рисунок 3.3 Третья страница маршрутной карты
3.2 Структура операционной карты
     Чтобы установленный технологический процесс механической обработки был осуществлен на рабочем месте, на каждую операцию составляют операционную карту.
     Операционная карта — технологический документ, содержащий описание технологической операции с указанием переходов которые нужно произвести, чтобы выполнить данную операцию, режимов обработки и данных о средствах технологического оснащения (режущих инструментов, приспособлений и т.д.). Операционные карты применяют в серийном и массовом производстве. Комплект этих карт на изделие по всем операциям дополняют маршрутной картой и картой эскизов.







Лист






3
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
















Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

Разраб.




Лит.
Лист
Листов
Пров.
.




у

4
21
Реценз.
.




Н.контр.
.




Утв.













Лист






6
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
















Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

Разраб.




Лит.
Лист
Листов
Пров.





у

7
21
Реценз.
.




Н.контр.
.




Утв.













Лист






9
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
















Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

Разраб.
.



Лит.
Лист
Листов
Пров.
.




у

21
21
Реценз.
.




Н.контр.
.




Утв.







.......................