1. ЦЕЛИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью преподавания дисциплины является обучение студентов методам проектирования автоматизированных технологических процессов (АТП) изготовления изделий в условиях автоматизированного производства. Данная дисциплина служит продолжением курса "Технологические процессы автоматизированного производства" и

направлена на решение практических задач при проектировании..

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

основные цели, условия и возможности применения и методы проектирования АТП;

последовательность и особенности проектирования АТП сборки и механической обработки;

основные характеристики, требования и правила выбора автоматизированного технологического оборудования и оснащения;

типовую технологию сборки и механической обработки для изделий основных типов.

уметь:

проектировать АТП для изделий любого типа в условиях серийного и единичного производств;

решать различные технологические задачи, связанные с автоматизацией процессов сборки и механической обработки;

использовать современные компьютерные технологии для автоматизации проектных решений владеть: принципами системного подхода при проектировании АТП, последовательностью проектирования, методами выбора средств технологического оснащения.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП БАКАЛАВРА

Дисциплина "Проектирование автоматизированных технологических процессов" относится к дисциплинам по выбору ООП профессионального цикла.

При изучении дисциплины студентам необходимо знать дисциплины "История автоматизации", "Основы робототехники", "Теория автоматического управления", "Технологические процессы автоматизированного производства", "Диагностика и надежность автоматизированных систем", "Средства автоматизации технологических процессов", "Технологическое оснащение автоматизированного производства", "Технологическое оборудование в автоматизированном производстве".

Данная дисциплина является основой для дальнейшего изучения следующих дисциплин: "Компьютерно-интегрированные производственные системы", "Проектирование автоматизированных систем", "Интегрированные системы проектирования и управления".

3. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В

РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

Освоение дисциплины направлено на формирование следующих общекультурных и профессиональных компетенций.

Способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

Способностью применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-17);

Способностью собирать и анализировать исходные информационные данные для проектирования технологических процессов изготовления продукции, средств и систем автоматизации, контроля, технологического оснащения, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-1);

Способностью использовать основные закономерности, действующие в процессе изготовления продукции, использовать их для производства изделий требуемого качества, заданного количества при наименьших затратах общественного труда (ПК-2);

Способностью выбирать основные и вспомогательные материалы для изготовления изделий, способы реализации основных технологических процессов, аналитические и численные методы при разработке их математических моделей (ПК-3);

Способностью применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов, современные методы разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых технологий (ПК-5);

Способностью использовать современные информационные технологии при проектировании изделий, производств (ПК-10);

Способностью разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию в области автоматизации технологических процессов и производств, управления жизненным циклом продукции и ее качеством, оформлять законченные проектноконструкторские работы (ПК-13) Способностью участвовать в разработке проектов по автоматизации производственных и технологических процессов, технических средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-19);

Способностью к участию в работах по моделированию продукции, технологических процессов, производств, средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством с использованием современных средств автоматизированного проектирования (ПК-40).

3.1. Матрица соотнесения тем/разделов учебной дисциплины (модуля) и формируемых в них профессиональных и общекультурных компетенций общее количеТемы, разделы Количество ОК ОК ПК ПК ПК ПК ство компетенПК ПК ПК ПК дисциплины часов ций Раздел 1. 2 + Раздел 2. 8 + + ++ Раздел 3 10 + +++++ + Раздел 4 8 + + ++ Раздел 5. 6 + ++ + Итого 34

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 ЗЕ (в том числе 1 ЗЕ – экзамен).

4.1. Лекционные занятия Неделя Объем в Раздел дисциплины (модуля), темы лекций и их содержание семестра часах 1. Введение Характеристики современного машиностроительного комплекса. Цели, проблемы и задачи автоматизации. Основные понятия и термины.

Характеристика основных направлений автоматизации производственных процессов (АПП) для различных типов машиностроительных производств.

2. Разработка АТП механической обработки деталей на станках с ЧПУ 2.1.Анализ существующих направлений проектирования АТП Методы заимствования и синтеза для проектирования единичных и унифицированных АТП.

2.2. Классификация УЧПУ. Характеристика основных типов УЧПУ:

2.3. Этапы и особенности ТПП для станков с ЧПУ Особенности. Основные этапы ТПП. Определение номенклатуры деталей. Особенности разработки маршрутных ТП. Особенности разработки операционного ТП: выделение зон обработки, базирование деталей, выбор исходной точки, выбор режущего инструмента, особенности проектирования переходов, разработка расчетно-технологической карты, расчет траектории инструмента.

2.4. Особенности расчета режимов резания для станков с ЧПУ Существующие при обработке системы координат, размерные связи между ними. Особенности конструкций и способы настройки режущего инструмента.

2.6. Применение обрабатывающих центров (ОЦ) Тенденции развития ОЦ. Особенности ТПП для ОЦ. Разработка маршрутной и операционной технологии, особенности базирования и закрепления заготовок.

3. Технология производства типовых деталей Классификация валов. Материалы и способы получения заготовок валов. АТП обработки валов. Пример типового АТП механической обработки вала. Контроль валов.

3.2. АТП изготовления фланцев, крышек, втулок Служебное назначение указанных деталей. Заготовки, материалы. Технологический процесс. Контроль параметров.

3.3. АТП изготовления зубчатых колес Классификация зубчатых колес. Материалы, заготовки, термообработка. Технологические процессы для колес разной точности. Основные способы получения и отделки зубьев. Особенности обработки конических и червячных колес. Контроль зубчатых колес.

Служебное назначение и конструкции. Материалы и заготовки. Обобщенный технологический процесс. Проблемы базирования. Рекомендации по выбору режущего инструмента. Обработка типовых поверхностей: плоскостей, пазов, отверстий. Контроль корпусных деталей.

4.1.Основные понятия и определения элементов ТПС Классификация видов сборки. Поточные линии сборки. Их основные характеристики. Технологичность конструкции изделий (ТКИ). Показатели ТКИ.

4.2. Общая методика проектирования ТПС 11- Анализ исходных данных. Выделение функциональных параметров.

Определение вида сборки. Метод достижения точности замыкающего звена. Схема расчленения изделия. Схема сборки. Оценка ТКИ. Выбор методов сборки. Разработка маршрутной и операционной технологии.

4.3.Нормирование сборочных работ Дифференцированный и укрупненный методы нормирования.

Технико-экономическое обоснование проектируемых ТПС.

5.1. Основные этапы сборочной операции Характеристика основных этапов. Применяемые технические средства.

Технологичность изделий для автоматической сборки.

5.2. Характеристика основных этапов и методов сборки. Автоматическая ориентация и базирование деталей. Технические средства. Сборка сопряжений с зазором; сопряжение с натягом; резьбовых соединений;

15- заклепками; склеиванием; пайкой; пластическим деформированием.

Окраска изделий.

5.3. Методика проектирования ТП автоматической сборки Особенности. Классификация и характеристика автоматизированного сборочного оборудования. Выбор оборудования. Характеристика типов сборочных линий.

Методика проектирования автоматизированных ТПС. Условия автоматической собираемости деталей (геометрические, инерционные, силовые и др.).

ИТОГО:

Примечание: лекции планируются с начала 7 семестра 1 раз в неделю.

1. Изучение методов группирования деталей [33].

2. Определение погрешности базирования [34].

3. Расчет припусков на механическую обработку[30].

4. Оформление технологической документации 5. Составление схемы сборки изделия [35] Курсовой проект выполняется в седьмом семестре.

Курсовой проект призван сформировать у студентов следующие компетенции (см. п. 3):

- общекультурные компетенции ОК-17;

- профессиональные компетенции ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-5,ПК- Задание на курсовой проект формулирует руководитель проекта после защиты студентом производственной практики, утверждает на заседании профилирующей кафедры и оформляет на специальном бланке задания.

Темой курсового проекта является разработка групповой технологии механической обработки группы деталей средней сложности, требующих 4-5 различных методов обработки. Предпочтительнее выбирать детали типа корпусных, рычагов, кронштейнов, сложных валов и втулок и пр. Исходные материалы собирают студенты на промышленных предприятиях во время производственной практики после третьего курса.

При разработке ТП принимается производственная программа предприятия, но для обеспечения необходимой серийности производства она может быть скорректирована. 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 разработанный ТП.

Расчетно-пояснительная записка (РПЗ) представляет собой текстовый документ объемом до 40 страниц формата А4 (рукописных или машинописных) без учета приложений. Содержание РПЗ и требования к курсовому проекту рассмотрены в [32].

Графическая часть проекта включает в себя 3 листа формата А1. Состав графической части:

- рабочий чертеж детали (комплексной детали), при необходимости совмещенный с чертежом заготовки – 1 лист;

- технологические наладки на операции механической обработки – 1 лист;

- расчетно-технологическая карта на наиболее сложную операцию механической обработки – 1 лист.

Комплект технологической документации содержит оформленный в соответствии со стандартами ЕСТД ТП механической обработки [31]. Уровень разработки ТП – маршрутно-операционный.

темы 6. Самостоятельное изучение терминов и определений из разделов 1.1, 4.1, 4.3 [6, 8, 14] корпусных деталей 28"Самостоятельная работа над курсовым проектом, объем и содержание которого регламентированы в методических указаниях ИТОГО 4.5. Распределение трудоемкости изучения дисциплины по видам учебной аудиторной и самостоятельной работы студента (трудоемкость освоения дисциплины с учетом экзамена - 5 ЗЕ) Недели семестра Лекции читаются 1 раз в неделю. Одна лекция составляет 0,055 ЗЕ.

Трудоемкость лабораторных и самостоятельных работ приведена в таблицах.

Студент, выполнивший учебную работу трудоемкостью 95 % и более от 4 ЗЕ (3,8 ЗЕ) получает экзаменационную оценку "отлично".

Студент, выполнивший учебную работу трудоемкостью 80% и более от 4 ЗЕ (3.2 ЗЕ), при его согласии, получает оценку "хорошо".

Остальные студенты сдают экзамены. Допуском к экзамену является выполнение всей самостоятельной работы (трудоемкость 2,11 ЗЕ), предусмотренной учебным планом.

Домашнее задания Дз посвящены самостоятельной работе студентов по изучению разделов курса (см. таблицу самостоятельной работы). Студенты изучают предложенные темы самостоятельно и представляют отчет согласно заданию. Текущий контроль проводится в виде письменного опроса Т. Студенты получают от преподавателя вопросы и готовятся к письменному опросу Т по лекциям преподавателя и указанным в разделе 4.3 источникам литературы.

4.6.2. Подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов Лзп Подготовка к лабораторной работе и оформление отчета Лзп производиться для проведения текущего контроля знаний ТК по выполненной лабораторной работе после соответствующих недель. Текущий контроль проводится в виде устной защиты отчета по лабораторной работе От.

При чтении лекций необходимо постоянно показывать связь рассматриваемого материала с предыдущим, в том числе и с другими курсами, пройденными ранее. Необходимо пытаться создать у студентов целостное представление о сложном и многогранном процессе изготовления машиностроительной продукции. Для активизации учебного процесса рекомендуется постоянно рассматривать практические моменты проектирования технологии. Особое внимание надо уделять фундаментальным вопросам технологии, таким как:

- базирование деталей, соблюдение принципов базирования;

- точность обработки, погрешности обработки (в том числе и в автоматизированном производстве), методы обеспечения точности;

- принципы групповой и типовой технологии.

Рекомендуется регулярно проводить на лекциях блиц-опросы с целью уточнения наличия у аудитории необходимого для понимания излагаемого материала комплекта базовых знаний и, при необходимости, дополнять его.

При проведении лабораторных занятий также рекомендуется в начале занятия кратко (5-15 мин) и точно поставить задачу занятия, привести необходимые сведения из теории, провести выборочный опрос для определения готовности студентов к выполнению работы. Задания выдаются для каждого студента индивидуально, целесообразно выполнять задания на основе материалов студента, используемых для курсового проектирования. Для выбора вариантов задания можно также использовать соответствующие методические указания 30, 31, 33-35. Следует постоянно рекомендовать студентам использовать для автоматизации расчетов программные среды: Excel, T-FlexТехнология, T-Flex- ЧПУ.

При защите отчетов следует больше внимание обращать на понимание студентами принципиальных вопросов соответствующей темы.

4.6.4. Использование информационных технологий Лабораторное занятие 1. проводится в соответствии с 33 с применением программного обеспечения по группированию (файлы "Group.exe", "группирование.exe").

Листинг с расчетами прикладывается к отчету. Студенты должны выполнить анализ полученных результатов и сделать выводы по работе.

При выполнении работы 4. и в курсовом проектировании рекомендуется заполнять карты ТД 31 на компьютере, используя специальные формы, разработанные в среде Excel:

- титульный лист (титульный лист комплекта ТД);

- карта ТП (первый лист маршрутного ТП);

- карта ТП1 (последующие листы маршрутного ТП);

- операционная карта (первый лист операционной карты);

- операционная карта 2а (последующие листы операционной карты);

- карта эскизов (карта эскизов).

Рекомендации по использованию информационных технологий при курсовом проектировании см в п. 4.3.

Расчеты по остальным практическим работам рекомендуется автоматизировать за счет использования программной среды T-Flex -Технология.

Предусматриваются следующие формы контроля знаний студентов:

- письменные контрольные работы, проводится лектором по завершении одного или нескольких основных теоретических разделов курса (не менее 2 контрольных работ в семестре);

- самостоятельный контроль знаний студентами в форме ответа на контрольные вопросы, приведенные в соответствующих методических указаниях, например 30, 31, 33-35;

- контроль знаний по конкретной теме при защите отчетов по лабораторным работам;

- письменный или устный зачет по всему изученному материалу в конце семестра, проводится лектором.

5 ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ

УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Для текущего контроля теоретических знаний студентов ТК в виде письменного опроса Т разработаны контрольные вопросы. Например:

1. Какая организационная форма технологического процесса сборки используется в условиях единичного производства?

2. Для какой цели производится расчленение технологической операции сборки?

3. Какая организационная форма технологического процесса сборки обеспечивает максимальную производительность?

4. Какое основное условие определяет качество работы вала на опорах скольжения?

5. Что может происходить с валом на опорах скольжения при значительных погрешностях шеек вала и втулок в поперечном сечении?

6. Что произойдет если несоосность осей отверстий втулок и опорных шеек вала будет больше допустимого?

7. От чего зависит осевое биение вала смонтированного на опорах скольжения?

8. Какими могут быть подшипники скольжения?

9. Какими могут быть разъемные подшипники скольжения?

10. Для чего необходим боковой зазор между зубьями зубчатой передачи?

11. Какие методы в основном применяются для обеспечения требуемой точности зацепления при сборке цилиндрической зубчатой передачи?

12. Какими методами в основном достигается точность при сборке конических зубчатых передач?

13. Как в основном обеспечивается требуемая точность при сборке валов на подшипниках качения?

14. Что произойдет с подшипниками качения, если заплечики будут не перпендикулярны осям посадочных поверхностей вала?

15. Как в основном обеспечивается требуемая точность при монтаже конических подшипников?

16. Для чего используют разность температур при сборке подшипников?

17. … – представляют собой базовые детали, на них устанавливают различные детали и сборочные единицы с обеспечением их определенной точности, как в статике, так и в динамике.

18. Что является основными базовыми поверхностями корпусных деталей?

19. Что является вспомогательными базовыми поверхностями корпусных деталей?

20. На сколько групп в общем можно разделить корпусные детали?

21. Почему в качестве материала для корпусных деталей в основном применяют чугуны?

22. Для каких корпусных деталей используют литейные стали?

23. Основной метод получения заготовок корпусной детали 24. Отметьте в правильной последовательности основные этапы обработки корпусных деталей 25. Наиболее распространенный метод обработки наружных поверхностей корпусных деталей 26. Какой самый производительный метод обработки наружных поверхностей корпусных деталей?

27. Какой метод применяется для обработки наружных поверхностей корпусов с повышенной твердостью (отбеленные, закаленные)?

28. Какие станки используются для обработки наружных поверхностей корпусов в массовом производстве ?

29. Где целесообразнее использовать процесс строгания при обработке корпусных деталей?

30. Что обеспечивается при черновой обработке главных отверстий?

а) снимают основной припуск 31. Что обеспечивается при чистовой обработке главных отверстий?

32. Для какой цели применяются спиральные сверла при обработке корпусов?

33. Какой из перечисленных видов обработки обеспечивает максимальную производительность при обработке отверстий в корпусах?

34. Какой из перечисленных видов обработки применяется для отделочной обработки отверстий корпусов?

35. Какой способ обеспечения положения главных отверстий используется в крупносерийном и массовом производствах?

36. Какие схемы направления инструментальных оправок в кондукторе не предусматривают жесткой связи оправки со шпинделем станка?

37. Зачем при машинном развертывании используют плавающие или шарнирные патроны?

38. Из каких станков обычно компонуют автоматические линии для обработки корпусов?

39. После какого вида обработки рекомендуется выполнять хонингование?

40. При помощи чего можно материализовать оси отверстий в корпусных деталях при контроле межосевых расстояний?

41. Какие поверхности корпусов в основном используются для их базирования при обработке?

42. Из каких конструкционных материалов в основном изготавливают валы?

43. Какой метод получения заготовки целесообразнее использовать для валов в крупно-серийном и массовом производствах?

44. Что является технологическими базами у большинства ступенчатых валов?

45. Что обеспечивается при использовании центровых отверстий в качестве технологических баз при обработке валов?

46. Какое оборудовании используется для изготовления технологических баз в виде центровых отверстий в массовом производстве?

47. Для чего используются патроны с плавающими центрами при обработке ступенчатых валов?

48. Какое оборудование целесообразнее применять для обработки ступенчатых валов в мелкосерийном производстве?

49. Какие виды обработки применяются для нарезания шлицев на валах?

50. Прогрессивные методы нарезания шлицев на валах 51. Как осуществляется накатывание шлицев на валах?

52. Чем обрабатывают шпоночные пазы на валах?

Текущий контроль выполнения лабораторных работ ТК в виде устной защиты лабораторной работы От проводится по вопросам, приведенным для каждой лабораторной работе в методических указаниях к лабораторной работе (см. раздел 4.3).

6 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ

И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Трусов, А. Н. Автоматизация технологических процессов и производств [Электронный ресурс]: учеб. пособие [для студентов, обучающихся по специальности 220301 "Автоматизация технолог. процессов и пр-в (в машиностроении)] / ГОУ ВПО "Кузбас. гос. техн. ун-т". - Кемерово, 2010. – 200 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90461&type=utchposob:common 2. Конюх, В. Л. Основы робототехники: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки 220300 "Автоматизация технолог. процессов и пр-в" и 220400 "Мехатроника и робототехника". - Ростов н/Д: Феникс, 2008. – 281 с.

3. Трусов, А. Н. Проектирование автоматизированных технологических процессов [Электронный ресурс]: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Технология машиностроения" направления "Конструкт.-технолог. обеспечение машиностроит. пр-в"/ ГОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т». - Кемерово, 2008. - 231 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90251&type=utchposob:common 4. Трусов, А. Н. Проектирование технических средств автоматизации и технологической оснастки [Электронный ресурс] : учеб. пособие для машиностроит. специальностей вузов / ГОУ ВПО "Кузбас. гос. техн. ун-т". - Кемерово, 2004. - 148 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90138&type=utchposob:common 5. Меринов В. П. Технология изготовления деталей: курсовое проектирование по технологии машиностроения: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Технология машиностроения" направления подготовки "Конструкторско-технолог. обеспечение машиностроит. пр-в" / В. П. Меринов, А. М. Козлов, А. Г. Схиртладзе – Старый Оскол: ТНТ, 6. Мрочек Ж. А. Основы технологии автоматизированного производства в машиностроении: учеб. пособие для студентов машиностроит. специальностей вузов / Ж. А. Мрочек, А. А. Жолобов, Л. М. Акулович – Минск : Техноперспектива, 7. Справочник инженера-технолога в машиностроении / А. П. Бабичев [и др.] – Ростов н/Д : Феникс, 8. Технологические наладки изготовления деталей и сборка в машиностроении : учеб. пособие для вузов / А. Г. Схиртладзе, В. В. Морозов, В. Н. Жарков, В. А. Горохов – М.: МГТУ "Станкин", 9. Технологические основы гибких производственных систем : учебник для вузов машиностроит. специальностей / В. А. Медведев [и др.]; под ред Ю. М. Соломенцева. – М.: Высш. шк., 10. Технология автоматической сборки / под ред. А. Г. Холодковой. – М.: Машиностроение, 11. Трусов А. Н. Расчетно-аналитический метод определения припусков на механическую обработку: метод. указания к практической работе; ГУ КузГТУ.

12. Трусов А. Н. Оформление технологической документации по стандартам ЕСТД: метод. указания к курсовому и дипломному проектированию / А. Н. Трусов; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2008.

13. Трусов А.Н. Составление технологических схем сборки: метод. указания к практической работе; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2009.

14. 6.4. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Лабораторный практикум проводится в аудиториях, оснащенных соответствующим учебным оборудованием (Microsoft Office не позднее 2007, Visual Basic.NET), проекторы компьютеры, экраны (3503, 3301, 3315, 3106).