Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
Литье под давлением - самый популярный метод получения точных отливок, в основном из сплавов цветных металлов, при котором в металлическую форму расплав подается через литниковую систему под давлением до 400МПа. Так как процесс полностью автоматизирован, качество отливок - исключительно высокое, а производительность превосходит другие методы литья. Метод литья под давлением является наиболее эффективным по соотношению цена/качество. Относительная простота и технологичность метода литья под давлением для получения отливок позволяют полностью автоматизировать его производственные процессы. Методом литья давлением можно получать отливки со стенками толщиной до 0,5 мм с точностью геометрических размеров до 0,1 мм практически не требующие дальнейшей механической обработки с хорошим качеством поверхности. Ассортимент выпускаемых отечественной промышленностью отливок очень разнообразен. Этим способом изготовляют отливки самой разнообразной конфигурации массой от нескольких грамм до нескольких десятков килограмм.
Метод литья под давлением применяют, если отливки должны иметь сложные криволинейные поверхности и каналы.
Самыми распространенными материалами при литье под давлением являются цинковые, алюминиевые, магниевые сплавы и латуни. Метод требует больших затрат на подготовку производства, поэтому тираж должен быть как можно более большим.
Получение отливок методом литья под давлением в процентном соотношении занимает лидирующую позицию в литейном производстве отливок. Этот способ позволяет получать отливки, по конфигурации и размерам наиболее приближенные к готовым деталям. Производство отливок из алюминия в мире составляет половину общего выпуска по массе продукции литья давлением.
К недостаткам литья под давлением относится:
Однако эти недостатки литья давлением компенсируются полностью автоматизированным процессом его производства. Наиболее часто для получения отливок используются универсальные машины для литья давлением, но также распространены специализированные машины литья под давлением для получения сложных деталей, например, малых размеров и специфичных форм.
В данной курсовой работе представлено изготовление корпуса пакетного переключателя методом литья под давлением. Корпус пакетного переключателя изготовлен из материала АЛ28.
За 1 цикл работы литейная машина производит две детали, соединенные прибылью с литниками. Внешний вид деталей представлен на рисунке 1.
Рисунок 1.1 – Внешний вид деталей с литниками
Масса одной детали составляет 250 грамм, масса литников с прибылью составляет 250 грамм. Общий вес двух деталей с литниками и прибылью составляет около 750 грамм.
В настоящее время при организации литейного производства чаще всего используются следующие средства:
Печи
В производственной среде растет интерес к применению тигельных печей для приготовления качественного расплава: тигельные наклоняемые печи для плавки расплава и тигельные стационарные печи в качестве раздаточных. В сравнении с индукционными тигельными и газовыми ванными тигельные электрические и газовые печи имеют преимущества: значительное уменьшение газосодержания в расплаве и снижение содержания неметаллических включений в литом материале.
Более 20-ти введенных в эксплуатацию за последний год на украинских заводах наклонных и стационарных тигельных печей различной емкости производства компании “LAC” (Чехия) хорошо зарекомендовали себя в работе доказав, что на сегодняшний день это решение лучшее по показателю «цена-эффективность».
Рисунок 1.2 - Электрические наклонные тигельные печи марки PTS 210/12 и PTS 400/12 на заводе “Лтава”, г .Полтава.
Рисунок 1.3 - Электрические наклонные тигельные печи марки PTS
970/12. на заводе “Ватра”, г .Тернополь.
Машины литья под давлением
С 1946 года Idra спроектировала, разработала, выпустила и ввела в эксплуатацию более 10000 машин, создавая для них индивидуальные решения и обеспечивая их техобслуживание.
В настоящее время чаще всего эксплуатируются литейные машины следующих серий
- Серия OLK
Прочная и надежная серия OLK включает машины с усилием запирания от
400 до 1000 тонн. Она является результатом более чем 60-и летнего опыта, и была разработана для того, чтобы добиться такого оптимального соотношения между усилием запирания и размерами плит, которое обеспечило бы максимальную гибкость производства. В этих машинах устанавливаются электронные системы управления и контроля, аналогичные тем, которые устанавливаются на машине большего размера.
Эта компьютерная система облегчает поиск неисправностей и обслуживание Узел прессования обеспечивает постоянство параметров, на заказ может быть изготовлена версия с системой управления прессованием, работающей с замкнутым контуром (ICS).
Рисунок 1.4 – Литейная машина
- Серия OLS
Эта серия является наследницей серии S, выпускавшейся в 70-х годах. В ней используются самые современные версии электронной системы управления и гидравлические компоненты последнего поколения. Механическая конструкция и размеры гарантируют долгий срок службы и надежность.
Все модели, от самой маленькой 1300 тонн до машины с усилием запирания 4200 тонн, отличаются прекрасными характеристиками прессования и обеспечивают постоянство параметров. Высококачественные отливки для изготовления коробок передач и двигателей автомобилей и транспортных средств, в целом, могут выпускаться с соблюдением самых строгих стандартов качества.
Машины литья, на которых установлены системы автоматической смены
пресс-форм, и оборудованные гибкими средствами автоматизации, позволяют добиться рентабельности даже при выпуске небольших партий, что необходимо в условиях современного конкурентного рынка, и вписывается в логику "экономичное производство".
- Серия OLR
Серия R с двумя плитами включает 6 моделей с усилием запирания от 820 до 3.600 тонн.
В отличие от традиционных машин с коленно-рычажным механизмом, запирание пресс-формы осуществляется с помощью 4 гидравлических приводов, действующих соответственно на 4 колонны, которые спроектированы таким образом, чтобы свести кминимуму количества масла и его сжимаемость. Серия R имеет функцию автоматической компенсации теплового расширения и нарушения параллельности пресс-формы. Значимость этих факторов возрастает вместе с увеличением размеров машины. Помимо этого габаритные размеры машин литья серии R на 20% меньше, чем у соответствующих машин с коленно-рычажным механизмом. Это позволяет решить проблему свободного пространства, с которой часто сталкиваются литейные производства.
Рисунок 1.6 – Литейная машина
Смазчики пресс-форм
Смазчик пресс-формы часто перемещается по двум осям, которые имеют привод от электродвигателей и обеспечивает точную и аккуратную смазку всех частей пресс-формы, что облегчает извлечение отливки. Помимо стандартной смазочной головки (модульного типа и с изменяющейся шириной), смазчики можно оснащать головкой и форсунками. Циклы смазки можно программировать при помощи функции самообучения и вводить в память-флэш. Смазчики поставляются с набором базовых функций, уже записанных в панель управления, которые легко вставляются в программу, а также имеет ряд продвинутых функций, таких как, например, быстрый буфер положений смазчика и программируемые выходы, которые позволяют оптимальным образом настроить рабочий цикл для конкретной пресс-формы. Универсальность, эффективность и простота управления периферийного оборудования достигаются за счет использования системы управления SIEMENS S7 и панели оператора с сенсорным дисплеем, который сохраняет в постоянную память все рабочие программы.
Рисунок 1.7 – Смазчик пресс-формы
Дозаторы жидкого металла
- серии CLE
Линейный дозатор серии CLE представляет собой простое, прочное и надежное устройство. Он разработан для обеспечения точной работы без сбоев на машинах литья с усилием от 250 до 4000 тонн. Горизонтальное и вертикальное движение регулируются датчиками положения, обеспечивающими плавное торможение.
Рисунок 1.8 – Дозатор жидкого металла
- серии CRE
Дозатор серии CRE был создан для установки на машины литья под давлением и металлические формы среднего и малого усилия запирания.
Дозатор серии CRE имеет компактную конструкцию, обеспечивающую высокую скорость работы и небольшие габариты. Также и в серии CLE его движением управляют датчики положения. Трехфазный асинхронный двигатель с передачей движения при помощи самозатягивающейся цепи регулирует вращение ковша.
Рисунок1.9 – Дозатор жидкого металла
Смазочные материалы
В условиях серийного производства отливок из цветных сплавов методом литья под давлением (ЛПД) качество отливки определяет рыночную стоимость литья. Изготовление сложных заказов требует от производителей отливок ЛПД использования современных смазочных материалов, которые обеспечивают качественную поверхность отливки (хороший внешний вид отливки), работоспособность пресс-форм, отсутствие облоя, увеличение срока службы матриц пресс-форм.
Ранее применявшиеся смазки для ЛПД, как-то воски, графиты, ВАПР и др. не позволяют получать качественную поверхность отливок, приводят к появлению облоя и плохой работе толкающей системы пресс-формы. Фирма "САС инженерная компания" – крупнейший украинский поставщик расходных материалов для цветнолитейного производства рекомендует для литья под давлением смазочные материалы фирмы "Geiger+Co" TrennexTM (Германия).
Таким образом для реализации данного технологического процесса было выбрано следующее оборудование:
Был произведен анализ возможных компоновок автоматической линии.
И выбрана следующая компоновка А.Л.
где
Принцип работы линии.
При производстве литья пакетного переключателя на автоматизированной линии происходит следующая последовательность действий:
Цикл изготовления одной пары деталей – от зачерпывания расплава алюминия до начала извлечения детали из формы составляет 16 секунд.
Операция обдува пресс-формы воздухом и ее смазывания происходит параллельно с перемещением раздаточного манипулятора к тигельной печи.
Процесс облома литников в обломочном штампе и процесс охлаждения деталей происходит параллельно с процессом возврата раздаточного манипулятора от печи к машине, и процессом работы машины.
Таким образом можно определить время работы каждого АТК составляет:
Время работы раздаточного манипулятора от зачерпывания металла до залива его в литейную машину: 6 секунд
Время работы литейной машины 6 секунд
Выемка деталей из литейной машины до срабатывания датчика пустой формы 2 секунды.
Время работы смазочного манипулятора 3 секунды
Транспортирование деталей к обломочному штампу 3 секунды.
Оболом литников 4 секунды
Транспортирование к месту охлаждения 2 секунды.
Охлаждение 2 секунды
Следует также отметить, что время работы машины составляет 7 часов за 8-часовую рабочую смену. Так как необходимо выделять 1 час на проведение различных профилактических работ
2 Конструкторский раздел
2.1 Расчет необходимого объема и параметров загрузочного устройства
В данной автоматизированной линии загрузочным устройством является
тигельная печь с расплавом алюминия.
Требуется определить достаточный объем тигельной печи, для беспрерывной работы линии в течение не менее 3 часов.
Масса деталей с литниками и прибылью составляет 750 грамм
Плотность расплава алюминия составляет кг/м3
Таки образом можно определить объем одной порции алюминия (на 1 пару деталей), зачерпываемого раздаточным манипулятором.
(м3 )
За 1 час производится 225 пар деталей, таким образом расход алюминия за час составляет:
(м3 )
За 7 часов работы машины объем алюминия составляет:
(м3 )
(кг)
Таким образом возможно обеспечить беспрерывную работу линии в течение 7 часов, выбрав тигельную печь объемом 1200 кг.
2.2 Разработка и расчет конструкции захватного устройства.
Объектом манипулирования является деталь цилиндрической формы, с внутренним диаметром 70 миллиметров.
Для выемки деталей из формы литейной машины целесообразно использовать трехкулачковый схват, захватывающий деталь по внутренней поверхности.
Анализ сил, действующих на перемещаемую деталь
Для обеспечения надежности захвата детали жестким ЗУ (т.е. не оснащенным упругими элементами) необходимо, чтобы удерживающая сила на губках была больше векторной суммы всех сил, действующих на перемещаемый предмет. Результирующая сдвигающая сила R складывается из:
1) силы веса G=mg
где: m ― масса перемещаемой детали, кг;
g=9,81 м/с2 ― ускорение свободного падения), постоянной по величине и направленной вертикально вниз;
2) силы инерции Ри=mа
где а ― ускорение перемещения детали, возникающее при разгоне и торможении ПР, м/с2), направленной коллинеарно вектору ускорения а;
3) силы аэродинамического сопротивления Pa=kSyV2
k ― коэффициент пропорциональности;
Sy ― площадь перемещения детали, м2;
V ― скорость перемещения, м/с), учитываемой прискорости более 0,30 м/с и направленной коллинеарно вектору
скорости V;
4) Силы трения, Ртр = fN
f – коэффициент трения, для отношения сталь-алюминий =0,43
Определение необходимого усилия захватного устройства
Усилие захвата:
F=m(g+a)/(2f),
где
m масса объекта манипулирования;
a максимальное ускорение центра масс объекта манипулирования, м/с2 .
(Н)
Исходя из расчитаных данных из каталога Camozzi выбран 3-х кулачковый схват серии CGC-50.
Данный схват имеет следующие параметры:
Таблица 2.1 – Параметры схвата CGC-50.
|
Модель |
CGC-50 |
|
Диаметр |
32 |
|
Тип действия |
Двустороннего |
|
Материалы |
Корпус – спец. сплав алюминия, ост.части – закаленная сталь |
|
Рабочее тело |
Фильтрованый воздух без смазки |
|
Рабочее давление |
2-7 бар |
|
Мах. Рабочая частота |
60 циклов в минуту |
|
Смазка |
Кулачкового механизма |
|
Теоретически развиваемое усилие, Н |
Открытие 78 |
|
Закрытие 68 |
|
|
Вес, г |
230 |
|
Ход губки, мм |
4 |
Параметры губок схвата определяются исходя из параметров захватываемой детали.
При перемещении ось заготовки может располагаться горизонтально и вертикально, причем ускорение по направлению может совпадать с направлением силы тяжести.
2.3 Разработка циклограммы и системы управления АТК.
Технологический процесс состоит из:
На циклограмме изображены следующие приводы:
А также следующие датчики:
Система управления разрабатывается для одного АТК. И основывается на базе микропроцессорного комплекта КР580.
В состав системы управления входят следующие элементы:
-Программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55
ППИ1(DD1) предназначен для выдачи дискретных команд, обработки дискретных сигналов и обработки аналоговых сигналов в последовательном формате.
ППИ2(DD2) предназначен для выдачи аналоговых команд в последовательном формате.
Последовательный интерфейс предназначен для организации обмена между микропроцессором и внешним устройством в последовательном формате.
Программируемый таймер(DD3) используется для обеспечения необходимых задержек времени.
Цифро-аналоговый преобразователь(DA2,DA4) предназначен для формирования выходного аналогового сигнала для управления внешним устройством.
Аналогово-цифровой преобразователь(DA1) предназначен для приема входных аналоговых сигналов.
Дешифраторы и мультиплексоры предназначены для повышения количества каналов ввода-вывода.
Программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55
Микросхемы представляют собой программируемый парал лельный интерфейс. Применяются в качестве элемента ввода/вывода общего назначения, сопрягающего различные типы периферийных устройств с магистралью данных систем обработки информации. Обмен информацией осуществляется через 8 - разрядный двунаправленный трехстабильный канал данных. Для связи с периферийными устройствами используются 24 линии ввода/вывода, сгруппированные в три 8-разрядных канала (BA,BB, ВС), направление передачи информации и режим работы которых определяются программным способом.
Рисунок 2.2 - Программируемый параллельный интерфейс
Назначение выводов микросхемы:
D(7-0) – 8-ми разрядная шина данных;
RD – чтение: 0–уровень сигнала разрешает считывание информации из регистра, адресуемого по входам А0, А1 на шину D (7–0);
WR – запись: 0–уровень сигнала разрешает запись информации с шины D (7–0) в регистр ППИ, адресуемый по входам А0, А1;
А0 – А1 - входы для адресации внутренних регистров ППИ;
RESET - сброс: 1–уровень сигнала обнуляет регистр УС и устанавливает все порты в режим ввода;
CS - выбор микросхемы: 0–уровень сигнала подключает ППИ к системной шине;
PA(7–0) - вход/выход канала А;
РВ (7–0) - вход/выход канала В;
РС(7–0) - вход/выход канала С;
Программируемый таймер КР580ВИ53
Рисунок 2.3 – Условное графическое обозначение КР580ВИ53.
Назначение выводов: 1...8 - двунаправленные трехстабильные входы/выходы канала данных D7...DO; 9,15,18 - входы тактовых импульсов CLCO, CLC1, CLC2; 10, 13, 17 - выходы каналов (счетчиков) O0, О1, О2; 11, 14, 16 - входы "разрешение" каналов GATЕО, GATЕ1, GATЕ2; 12 – общий (GND); 19, 20 - входы адресных шин А0, А1; 21 - вход "выбор микросхемы" СS; 22 - вход "чтение" RD; 23 - вход "запись" WR; 24 - напряжение питания (+5 В).
Программируемый таймер используется для задания временных интервалов в микропроцессорных системах и может применяться как одновибратор с программируемой длительностью импульсов, программируемый делитель частоты и счетчик внешних событий.
В состав таймера входят: буфер шины данных, схема управления вводом-выводом, три канала, каждый из которых содержит регистр управляющего слова, схему управления каналом, буфер, 16-разрядный счетчик, работающий на вычитание.
Каждый из счетчиков в зависимости от настройки может быть либо двоичным, либо десятичным, а также работать в одном из шести режимов. Для программирования режима работы каждого из счетчиков в 8-разрядный регистр управляющего слова необходимо командой OUT заслать из микропроцессора по шине данных соответствующий код – управляющее слово. При этом на входы таймера А0 и А1 должны быть поданы сигналы высокого уровня, а на входы CS и WR – разрешающие сигналы низкого уровня. Запись управляющих слов для различных счетчиков можно производить в любой последовательности. В зависимости от комбинации управляющих сигналов на входах CS, WR, RD, A0, A1 различные устройства таймера подключаются к шине данных по-разному и записывать информацию можно в счетчики и регистр управляющего слова, а считывать – только из счетчиков. Вслед за управляющим словом с помощью команды OUT в счетчик таймера заносится начальное содержимое, 2 или 1 байт. Длительность сигнала записи их должна быть не менее 40 нс. Интервал между сигналами WR при многократной записи не менее 1 мкс.
Во время функционирования таймера на вход CLK каждого из счетчиков могут поступать тактовые импульсы, а на вход GATE – управляющие сигналы, запрещающие или разрешающие счет. Уровень сигнала на выходе OUT таймера изменяется в зависимости от записанной в счетчик информации и сигнала (изменения сигнала) на входе GATE. Длительность управляющего сигнала должна быть не менее 150 нс. Режимы работы таймера можно условно разбить на три группы: программируемый одновибратор (режимы 0 и 1); делитель частоты (режимы 2 и 3); счетчик событий (режимы 4 и 5).
В этой системе используется как делитель частоты для КПДП, УСАПП и АЦП.
Этот дешифратор позволяет преобразовать четырехразрядный код поступивший на входы 1,2,4,8 в напряжение низкого логического уровня, появляющееся на одном из шестнадцати инверсных выходов 0-15. Дешифратор имеет два инверсных вывода разрешения А1 и А2 . Эти входы можно использовать как логические, когда дешифратор ИД3 служит демультиплексором данных. Тогда входы 1,2,4,8 используются как адресные, чтобы направить поток данных принимаемых входами А1 и А2, на один из инверсных выходов 0-15. Чтобы разрешить прохождение данных на выходы, на выходы А1 и А2следует дать напряжение низкого уровня.
Рисунок 2.4 –Условное графическое обозначение К555ИД3.
Рисунок 2.5 – Условное графическое обозначение К555ИД7.
Дешифратор К555ИД7 (рис.5) это высокоскоростной дешифратор-мультиплексор, преобразующий трехразрядный код 0,1,2 в напряжение низкого логического уровня, появляющийся на одном из восьми инверсных выходов 0-7 . 0,1,2 – входы, на которые в двоичном коде задается адрес требуемого активного выхода. Активным состоянием выхода является уровень логического нуля. Дешифрация происходит, когда на входах S1 и S2 напряжение низкого уровня, а на входе S3 высокого. При других сочетаниях уровней на входах разрешения на всех выходах имеются напряжения высокого уровня.
Рисунок 2.6 – Условное графическое обозначение К155КП1.
Мультиплексор К155КП1-16-входовой цифровой мультиплексор. Он позволяет с помощью четырех адресных входов выбора 1,2,4,8 передать данные, поступающие на один из входов 0-15 в инверсный выход Y.Если на инверсный вход разрешения А подано напряжение высокого уровня, на инверсном выходе Y также появится высокий уровень независимо от адреса 1,2,4,8, и данных на входах 1-15 . Напряжение низкого уровня на инверсном входе А разрешает прохождение данных от входов 1-15. Потребляемой микросхемой ток не превышает 68 мА, время задержки распространение сигнала от входов выбора 1,2,4,8 к инверсному выходу Y составляет 35 нс.
Микросхема К555ТР2
Рисунок 2.7 – Условное графическое обозначение К555ТР2.
Микросхема К555ТР2 содержит четыре RS-триггера, причем два из них имеют по два входа установки S.Для инверсного входа сброса R активный уровень низкий. Если на инверсные входы триггера S и R подать одновременно напряжение низкого уровня, то на выходе Q появится напряжение высокого уровня. Однако это состояние не будет зафиксировано, ''защелкнуто'': если входные уровни убрать, на выходе Q появится неопределенное состояние. При подаче на входы напряжений высоких уровней напряжение на входе Q останется без изменения. Ток потребляемый микросхемой К555ТР2 – 7 мА. Время задержки распространения сигнала от входа S до выхода Q равно: при включении 22 нс, а при выключении 15 нс.
Аналогово-цифровой преобразователь К572ПВЗ.
Микросхемы представляют собой 8 - разрядный АЦП последовательного приближения, сопрягаемый с микропроцессором. Связь с микропроцессорами осуществляется в режиме записи и преобразования данных. При такой форме связи АЦП управляется подобно статической памяти с произвольной выборкой памяти только со считыванием или подобно медленной памяти. В качестве управляющих сигналов используется сигнал адресации СS, выдаваемый всеми микропроцессорами и сигнал считывание/запись RD.
В состав ИС входят 8-разрядный цифро-аналоговый преобразователь; компаратор напряжения; регистр последовательного приближения; логическая схема управления и синхронизации; выходные схемы с тремя состояниями для согласования с внешней шиной. Режимы сопряжения с микропроцессорами, ОЗУ, ПЗУ медленная память.
Рисунок 2.8 – Условное графическое обозначение К572ПВЗ
Назначение выводов К572ПВЗ: 1 - цифровой выход (разряд 3); 2 - цифровой выход (разряд 2); 3 - цифровой выход (разряд 1); 4 - цифровой выход (разряд 0); 5 - выход состояния; 6 - вход сигнала считывания/записи; 7 - вход сигнала адресации; 9 - цифровая земля; 10 - напряжения питания (+5 В); 11 - опорное напряжение; 12 - вход смещения характеристики преобразования; 13 - аналоговый вход; 14 - общий (аналоговая земля); 15 - цифровой выход СЗР (разряд 7); 16 - цифровой выход (разряд 6); 17 - цифровой выход (разряд 5); 18 - цифровой выход (разряд 4).
Распределение адресного пространства
|
Адрес |
Название интерфейсной БИС и областей памяти ОЗУ и ПЗУ |
|
80 ……. 83 |
Программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55 (DD1) |
|
84 ……. 87 |
Программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55 (DD15) |
|
8C …….. 8F |
Таймер КР580ВИ53(DD3) |
|
17FF …… 0800 |
ОЗУ |
|
07FF …… 0000 |
ПЗУ |
Вывод
В ходе данного курсового проекта была разработана автоматизированная линия производства корпуса пакетного переключателя.
В состав линии вошли следующие элементы:
Производительность линии составляет 450 деталей в час и 3150 деталей за 7-часовую рабочую смену.
Библиографический список
Приложения
Внешний вид трехкулачкового захватного устройства