Document 870039

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
_______________________
Руководитель ООП
по направлению 220700
доц. А.А. Кульчицкий
______________________
Зав. кафедрой АТПП
доц. А.А. Кульчицкий
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«ОБОРУДОВАНИЕ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
ПРОИЗВОДСТВ»
Направление подготовки:
220700 Автоматизация технологических процессов и производств
Профиль подготовки:
Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составители:
Доцент кафедры АТПП А.А.Кульчицкий
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Дисциплина “Оборудование автоматизированных производств” призвана дать
знания студенту-бакалавру по направлению 220700 “Автоматизация технологических
процессов и производств” по современным техническим средствам автоматизации,
применяемых при управлении технологических процессов.
Основная задача дисциплины заключается в формировании знаний и умений,
которые необходимы бакалавру в своей трудовой деятельности:
- при эксплуатации автоматизированных производств - для проведения
периодической поверки и настройки технологического оборудования;
- при проектировании систем автоматизированных машиностроительных
производств - для выбора технических средств автоматизации применительно к
конкретным условиям технологических процессов,
- при внедрении систем управления - для наладки оборудования с целью
обеспечения заданного качества управления объектов.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина “Оборудование автоматизированных производств” относится к
дисциплинам вариативной части профессионального цикла и отражает специфику
профиля.
Для изучения этой дисциплины необходимы знания:
- основных физических явлений и законов;
- основных положений теории автоматического управления;
- технологическим процессам машиностроительных производств;
- основных законов электротехники для электрических и магнитных полей;
- знания по электротехнике и электродвигателям;
- параметров современных полупроводниковых устройств;
- работы контроллеров.
Эти знания и умения формируются у студентов в результате изучения следующих
дисциплин: «Физики», «Прикладной механики», «Теории автоматического управления»,
«Электротехники», «Электроники» и «Метрологии», «Технические измерения и
приборы», «Технологические процессы автоматизированных производств».
Материалы дисциплины используются при изучении таких дисциплин, как
«Программное управление», «Автоматизация технологических процессов (по отраслям)»,
при курсовом проектировании и выполнении выпускной квалификационной работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
- способностью выбирать средства автоматизации технологических процессов и
производств (ПК-11);
- способностью выполнять работы по автоматизации технологических процессов и
производств их обеспечению средствами автоматизации и управления (ПК-21);
- способностью определять номенклатуру параметров технологических процессов,
подлежащих контролю и измерению, устанавливать нормы точности измерений и
достоверности контроля (ПК-22);
- способностью выполнять проверку и отладку систем и средств автоматизации
технологических процессов, а также их ремонт (ПК-23);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 видах современных станков и перспективах развития станкостроения;
 устройство и особенности основного и вспосмогательного оборудования современных
машиностроительных производств;
 стандартные технические средства управляющей части систем автоматизации;

принципы построения и функционирования автоматизированных средств
технического обеспечения систем автоматизации;
 технические средства автоматизации зарубежных производителей;
Уметь:
 осуществлять выбор станка (станков) для реализации конкретного технологического
процесса механической обработки детали;
 выполнять расчет настройки станка с ЧПУ при известных параметрах режимов
обработки;
 выполнять расчет настройки токарного автомата по заданному технологическому
процессу обработки детали;
 отыскивать положение нуля программы при наладке станка с ЧПУ;
Владеть:
 методами наладки металлорежущих станков с ЧПУ;
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы.
Вид учебной работы
Всего
часов
36
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
18
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
18
36
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
20
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
зачет
72
2
Семестры
6
36
18
18
36
20
зачет
72
2
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
5.1.1. Введение (2 часа)
[2, с. 3...5; или [6], с. 7….18.
Цель изучения и основные задачи дисциплины.
Металлорежущие станки - основной вид технологического оборудования в
машиностроении в условиях развития комплексной автоматизации изготовления деталей
машин на базе станков с ЧПУ, автоматических линий, гибких автоматизированных
станочных систем. Основные направления и тенденции развития отечественного
машиностроительного комплекса и, в частности, станкостроения.
Необходимые предпосылки и основные пути технически грамотной и
экономически эффективной эксплуатации станков, в том числе современного и
перспективного автоматизированного станочного оборудования.
Раздел 1. Общие сведения о станках (24 часа)
1.1. Классификация станков (4 часа)
[2], с. 6...12; [6], с. 18...21
Определение и структурная схема металлорежущего станка. Назначение
важнейших частей (узлов) станка: главного привода, привода подачи и позиционирования,
несущей системы, манипулирующих, контрольных и измерительных устройств,
устройства управления.
Классификация металлорежущих станков по виду выполняемых работ, массе,
классам точности, специализации и автоматизации.
Условные обозначения, размерные ряды и рабочее пространство станков.
1.2. Технико-экономические показатели станков (6 часов)
[2], с. 12…24; [6], с. 21…32; [8], с. 156…185
Точность станков, понятие геометрической и кинематической точности станка.
Геометрическая точность станка и ее влияние на правильность формы
обрабатываемых деталей. Тепловые деформации корпусных деталей станков и их влияние
на геометрическую точность, методы борьбы с тепловыми деформациями.
Размерный износ инструмента, его закономерности и влияние на точность
обрабатываемых деталей; пути улучшения вредного воздействия размерного износа на
точностные показатели обработки.
Виды обработки поверхностей, при которых кинематическая точность станка
оказывает прямое влияние на правильность формы изготовляемых деталей. Пути
повышения кинематической точности станков; схемы и принципы работы механизмов и
устройств для устранения зазоров в кинематических цепях и коррекционных устройств
для повышения точности винтовых и червячных передач.
Жесткость станков: общее определение жесткости станка и его узлов; влияние
жесткости станка на его производительность и на правильность формы обрабатываемых
деталей, на возникновение автоколебаний или вынужденных колебаний при работе
станков.
Универсальность
и
гибкость
станочного
оборудования.
Надежность
автоматизированных станков и станочных систем как важнейший параметр их
работоспособности. Методы оценки и расчет надежности с применением ЭВМ.
Обеспечение надежности.
Эффективность станочного оборудования. Производительность станков и методы
ее оценки.
1.3. Формообразование поверхностей на станках (6 часов)
[2], с.24...63; [3], с. 7...10; [8], с.16...42
Теория процесса формирования поверхностей на станках. Методы образования
производящих линий и поверхностей. Формообразующие движения скорости резания
(главного движения) и движения подачи.
Кинематические цепи и группы. Условные обозначения элементов кинематических
цепей.
Внутренние и внешние кинематические связи группы, структурные схемы
кинематических групп. Кинематическая настройка станков.
1.4. Основные узлы и механизмы металлорежущих станков
(8 часов)
[2], с.191...205,208...224; [3], с. 10...17, 346...356, 389...404; [8], с. 209...211, 612...632
Приводы главного движения: неразделенные и разделенные, со ступенчатым и
бесступенчатым изменением скоростей. Типовые механизмы для ступенчатого
регулирования частоты вращения валов; регулирование скорости главного движения при
помощи коробок скоростей. Структуры коробок скоростей, структурные сетки и графики
частот вращения.
Приводы подач: зависимые, шаговые, следящие. Механизмы включения,
выключения и реверса кинематических цепей станков; механизмы перемещения
подвижных звеньев кинематических цепей.
Шпиндельные узлы станков: основные требования, конфигурация переднего конца
и внутренней поверхности шпинделей, шпиндельные опоры качения и скольжения,
методы смазывания шпиндельных опор.
Раздел 2. Компоновки, структурные кинематические схемы, габариты рабочего
пространства и установочные базы, технологические возможности станков общего
назначения (24 часов)
2.1. Станки для обработки тел вращения (6 часов)
[2], с. 63...78; [3], c. 40...45, 46...50, 194...221; [4], с. 138... 153; [6], с. 89... 94, 127...141; [9]
Одношпиндельные патронно-центровые токарные станки с ручным управлением и
с ЧПУ, двухшпиндельные фронтальные патронные токарные станки с ЧПУ, современные
токарно-центровые станки с ЧПУ для обработки валов одновременно с двух сторон или с
двух торцов; двух - и четырехкоординатные одношпиндельные и двухшпиндельные, с
одной или двумя револьверными головками, патронные и патронно-центровые токарные
станки с ЧПУ, построенные по модульному принципу; вертикальные одно -и
двухшпиндельные токарные станки с ЧПУ, состоящие из унифицированных узлов.
Токарно-револьверные станки с ручным управлением и с ЧПУ, с одной и двумя
револьверными головками.
Одностоечные и двухстоечные токарно-карусельные станки с ручным управлением
и с ЧПУ.
Одношпиндельные и многошпиндельные прутковые токарные автоматы с
кулачковым приводом (распределительным валом управления) и с ЧПУ; многоцелевые
многошпиндельные токарные автоматы с ЧПУ; роторные автоматы.
Токарные полуавтоматы: многорезцовые и гидрокопировальные центровые
полуавтоматы для деталей типа валов, вертикальные многошпиндельные полуавтоматы
для дисков и втулок.
Компоновки и структурные кинематические схемы перечисленных станков,
основные способы крепления инструмента и установки заготовок на таких станках,
точность диаметров и шероховатость поверхностей при обработке на станках указанного
типа, габариты рабочего пространства и установочные базы, технологические возможности данного станочного оборудования.
2.2. Станки для обработки отверстий (4 часа)
[3], с. 51...60; [4], с. 154...161; [6], с. 95...97; [9]
Вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные станки с ручным управлением
и с ЧПУ, многошпиндельные сверлильные станки и головки, сверлильные станки с ЧПУ и
автоматической сменой многошпиндельных головок, горизонтально-расточные и
координатно-расточные станки с ручным управлением и с ЧПУ.
Компоновки и структурные кинематические схемы рассматриваемого станочного
оборудования, способы крепления инструмента, габариты рабочего пространства и
установочные базы, технологические возможности станков данного типа.
2.3. Станки для обработки призматических деталей (6 часов)
[12], с.78...104; [3], с.61...70, 73...77; [4], c.162..,178; [5], с.122...128; [6], с.114...119,
124...125, 148...150; [9]
Компоновки, структурные кинематические схемы, габариты рабочего пространства
и установочные базы, технологические возможности основных типов фрезерных станков с
ручным управлением и с ЧПУ: консолъно-фрезерных и бесконсольно-фрезерных,
продольно-фрезерных, широкоуниверсальных инструментальных. Точность и качество
поверхностей после фрезерования.
Многооперационные станки: характерные особенности, классификация, схемы
размещения и устройства инструментальных магазинов. Многооперационные станки для
плоских и корпусных деталей, скомпонованные по типу универсальных вертикальных
координатно-сверлильных,
горизонтально-фрезерных,
вертикально-фрезерных,
горизонтально-расточных и других станков. Многооперационные станки для тел
вращения, созданные на базе токарных и токарно-револьверных станков, токарных
автоматов. Компоновки, габариты рабочего пространства и установочные базы,
технологические возможности многооперационных станков указанного типа.
2.4. Станки для абразивной обработки (4 часа)
[2], с. 104...117; [3], c. 91... 104; [6], c. 103...106; [9]
Виды шлифования в зависимости от формы и расположения шлифуемой
поверхности: круглое, наружное и внутреннее, бесцентровое, плоское и фасонное, резьбо-,
шлице,- сферо- и зубошлифование. Компоновки и структурные кинематические схемы,
габариты рабочего пространства и установочные базы, технологические возможности
основных типов шлифовальных станков с ручным управлением и с ЧПУ:
круглошлифовалъных
центровых
и
бесцентровых;
внутришлифовальных;
плоскошлифовальных. Достигаемая шероховатость поверхностей при использовании
кругов различной формы.
2.5. Зубо- и резьбообрабатывающие и затыловочные станки
(4 часа)
[2], с. 42...63; [3], с.104...108, 122...129, 134...183; [6], c.99...103; [9]
Методы изготовления и отделки зубчатых колес. Общая классификация
зубообрабатывающих станков. Типовые компоновки, структурные кинематические схемы
и
методы
настройки
зубодолбежных,
зубофрезерных,
зубострогалъных
и
зубошлифовальных станков для обработки цилиндрических, червячных и конических
зубчатых колес. Степень точности и шероховатость зубчатых колес, обработанных на этих
станках.
Классификация станков для изготовления резьб. Типовые компоновки, схемы и
настройка резьбонакатных, резьбофрезерных, резьбонарезных и резьбошлифовалъных
станков, их технологические возможности. Параметры шероховатости и точность резьбы
в зависимости от способа резьбообразования.
Назначение и принципы работы токарно-затыловочных станков, их компоновки и
настройка.
Раздел 3. Специализированное станочное оборудование
20 часов
3.1. Агрегатные станки (6 часов)
[2], c. 129...147; [3], с. 273...283; [8], с. 80...85, 644...650; [9]
Принцип агрегатирования станков и его достоинства.
Основные нормализованные узлы агрегатных станков: силовые головки,
поворотные делительные столы, барабаны, станины, стойки. Классификация силовых
головок по технологическому назначению (сверлильные, фрезерные, расточные и т.д.),
мощности, типу главного движения, расположению привода подач (самодействующие и
несамодействующие силовые головки), типу привода подач. Кинематические схемы
силовых головок с кулачковым и гидравлическим приводом подач. Шпиндельные насадки
и коробки.
Типы агрегатных станков и их классификация. Компоновки и технологические
возможности
однопозиционных
и
многопозиционных
агрегатных
станков:
однопозиционные станки - со стационарным или делительным приспособлением для
крепления заготовок и одной или несколькими подвижными силовыми головками;
многопозиционные станки - с круглым столом и несколькими подвижными силовыми
головками; с кольцевым столом и центральной колонной; с поворотным барабаном.
Переналаживаемые агрегатные станки для групповой обработки.
3.2. Станочные модули и гибкие станочные системы, интегрированные
автоматизированные производства (CIM)
(8 часов)
[2], c. 117...129, 147...170, 291...308, 312...318; [4], с. 179...209;
[5], с. 128...134; [7], c. 465...487; [9]
Станочный (гибкий производственный) модуль (СМ), его отличительные
особенности и состав. Использование промышленных роботов в составе станочного
модуля; типовые СМ "станок-робот"; компоновки СМ со сменными шпиндельными
коробками, предназначенные для обработки корпусных деталей.
Гибкие станочные системы: состав, классификация по компоновке и
технологическому назначению. Станочные системы участков типа АСК для обработки
корпусных деталей и АСВ для обработки деталей типа тел вращения. Контрольноизмерительные устройства и системы технической диагностики станочных систем.
Автоматизированные участки, управляемые единым вычислительным комплексом;
информационно-техническая интеграция CIM (Computer-Integrated-Manufacturingпроизводство, интегрированное с помощью компьютера). Состав CIM, перспективы и
эффективность использования.
Раздел 4. Вспомогательное оборудование автоматизированных производств
(8 часов)
Автоматизированные транспортно-загрузочные систем: конвейеры, штабелеры,
перегружатели, кантователи, поворотные столы передаточные устройства.
5.2
Разделы
дисциплины
и
междисциплинарные
обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
п/п
2.
3.
Наименование обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
с
№ № разделов данной дисциплины,
необходимых для изучения
обеспечиваемых дисциплин
3
4
5
6
7
8
+
+
+
+
+
+
Автоматизация технологических
процессов
Микроконтроллеры и микропроцессоры
в системах управления
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
п/п
1. Введение
2. 1. Общие сведения о станках
3. 2. Компоновки, структурные
кинематические схемы, габариты
рабочего пространства и
установочные базы, технологические
возможности станков общего
назначения
4. 3. Специализированное станочное
оборудование.
5. 4. Вспомогательное оборудование
автоматизированных производств
связи
+
+
Лекц. Практ. Лаб.
Зан.
зан.
2
4
4
6
8
+
Семин
+
+
СРС Всего
час.
2
4
10
18
12
26
4
2
10
16
2
4
2
8
6. Лабораторный практикум
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
1.
1.4.
2.
2.1.
3.
2.3
4.
5.
3.2.
4
6.
4
Изучение конструкции и настройка токарного станка с
ЧПУ общего назначения.
Наладка одношпиндельного токарного автомата
продольного точения
Изучение конструкции и настройка фрезерного станка с
ЧПУ общего назначения.
Изучение компоновок РТК
Изучение конструкции и принципа действия
вибробункеров
Изучение конструкции автоматизированного склада
стеллажного типа
7. Практические занятия (семинары)
Практических занятий нет
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ):
Курсовых работ нет
Трудоемкость
(час.)
4
4
4
2
2
2
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1. Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами.
СПб.: Профессия, 2009, 592 с.
2. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. Учебное
пособие. М.: Форум-инфра-М, 2002, 383 с.
3. А.С. Анашкин. Техническое и программное обеспечение распределенных систем
управления./ Кадыров Э.Д. Хазаров В.Г./под ред. Хазарова В.Г Санкт-Петербург,
2004, 366 с.
4. Лапин А.А. Интерфейсы. Выбор и реализация. М.: Техносфера, 2005, 168 с.
5. Онищенко Г.Б. Электрический привод. Учебник для вузов. М.: РАСХН, 2003, 320 с.
6. Г. Виглеб. Датчики. Устройство и применение. Перевод с нем. яз. М.: «Мир» 1989,
7. Дж. Фрайден. Современные датчики. Справочник. М.: Техносфера, 2005. 592 с.
б) дополнительная литература:
1. Технические средства автоматизации химических производств. Спр. Изд. /В.С.
Балакирев, Л.А. Барский, А.В. Бугров и др. М.: Химия, 1991, 276 с.
2. Наладка средств измерений и систем автоматического контроля. Справочное
пособие/ Под ред. А.С. Клюева. М., Энергоиздат, 1990, 400 с.
в) программное обеспечение:
Не требуется
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
1. Справочник по контрольно-измерительным приборам, автоматике и клапанам.
2010.IV, www.kipspb.ru.
2. Приборы, системы и средства автоматизации технологических процессов./
Номенклатурный каталог в 12-ти томах., 2000.
3. Компоненты автоматизации ОВЕН (Ежегодный катклог продукции) WWW.OWEN.RU
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Специализированная лаборатория № 3331 со стендами измерительных приборов
по изучению принципа действия и снятия метрологических показателей.
Для обеспечения расчетов по экспериментальным данным, полученным в ходе
выполнения лабораторных работ, оформления отчетов и проведения расчетов по
заданиям, используются компьютеры кафедрального вычислительного центра (аудитория
-6502)
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Темы лабораторных работ выдаются на предыдущем занятии. Перед началом
проведения экспериментов проводится контроль знаний по изучаемой теме. По
результатам проверки знаний студент допускается или нет к выполнению лабораторной
работы.
Разработчики:
Горный институт
доцент кафедры АТПП
доцент кафедры АТПП
Эксперты:
____________________
(место работы)
___________________
(занимаемая должность)
В.А. Иванов
А.А.Кульчицкий
_________________________
(инициалы, фамилия)
____________________
(место работы)
___________________
(занимаемая должность)
_________________________
(инициалы, фамилия)