Материал: Автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства мобильной буровой установки

Автоматизация конструкторско-технологической подготовки производства мобильной буровой установки

Содержание

Введение

. Анализ состояния вопроса. Цель и задачи ВКР

. Разработка методики автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства мобильной буровой установки

.1 Постановка задачи и разработка проектных решений

.2 Основные стадии проектирования

.3 Результаты проектирования

.4 Инструменты проектирования

.4.1 Система «КОМПАС»

.4.2 Система «SolidWorks»

.4.3 Система «SprutCAM»

.5 Автоматизированное проектирование сборок

. Автоматизированная разработка конструкции механизмов мобильной буровой установки

.1 Проектирование конструкций в системе «КОМПАС»

. Автоматизированный инженерный анализ элементов конструкции мобильной буровой установки

. Автоматизированная разработка технологии изготовления детали мобильной буровой установки

.1 Описание конструкции детали и ее назначение

.2 Анализ технологичности конструкции

.3 Выбор плана обработки детали

.4 Выбор и расчет припусков на обработку, оформление чертежа заготовки

.5 Выбор оборудования

.5.1 Токарная операция

.5.2 Зубофрезерная операция

.5.3 Протяжная операция

.5.4 Кругло-шлифовальная операция

.5.5 Полировочная операция

.6 Выбор режущего инструмента

.7 Выбор приспособлений

.8 Выбор средств измерения и контроля размеров

.9 Выбор режимов резания

.10 Предварительное нормирование времени операций

.11 Проектирование технологической операции на станке с ЧПУ с разработкой управляющей программы

Заключение

Список использованных источников

Введение

На сегодняшний день все без исключения сферы народного хозяйства находятся в зависимости от результатов деятельности нефтегазового комплекса, которые в свою очередь имеют эффективное буровое оборудование. Его применение осуществляется в сложных геологических разделах.

Буровые установки, работающие на территории нашей страны, к концу 2012 г. составляют 1900 единиц. Причем половина из них достигла возраста более 20 лет и требуют незамедлительной замены. Когда в 2008 году импортные поставки бурового оборудования составляли около 70%, тем самым произошел сдвиг отечественного оборудования в худшую сторону, к примеру, 1990 г., в котором изготовление такого оборудования составляло 300 шт., то на период 2012 г. - 7.

В данной ситуации перспективы развития рынка бурового оборудования должны увеличиться. Примерный среднегодовой объем инвестиций в рынок бурового оборудования в России, обеспечивающий потребности нефтедобывающей промышленности, составляет: на 2014 - 2015 гг. - 70 млрд. руб., на 2016 - 2020 гг. - 90 млрд. руб.

В буровом оборудовании, к главным тенденциям развития научно-технического прогресса с целью совершения конкурентоспособности, причислены создание и освоение изготовления мобильных буровых установок, грузоподъемность которых составляет 200 т. с целью бурения нефтяных скважин до 3500 м. Характеристики отечественного бурового оборудования отстают от показателей, аналогичных зарубежных образцов. Задачу достижения выпуска более производительных и универсальных буровых установок необходимо решить в связи с санкционной политикой западных стран. Вся направленность таких действий будет ориентирована на унификацию и cтандартизацию отдельных модулей, узлов и блоков буровых агрегатов, c одновременным выполнением условий заказчиков. Увеличение глубины бурения, обеспечение современным высокотехнологичным оборудованием рабочих бригад, сокращение дополнительных расходов - все это стоит в числе главных задач, которые необходимо решить отечественным производителям.

Виды бурового оборудования:

мобильные буровые установки;

стационарные буровые установки.

Передвижные буровые установки можно классифицировать по типу устройства ходового оснащения: на собственном пневмоколесном или же гусеничном ходу. Любой вид мобильного комплекса обладает преимуществами и недостатками. Такое конструктивное исполнение предполагает оснащение стреловым механизмом. Эти установки лучше всего использовать для агрегата буронабивных свай длиной до 30 м., но минусом такого решения является ограниченная маневренность. Мобильные буровые установки выполненные на гусеничном ходу имеют все шансы использоваться при монтажных и изыскательских работах в труднопроходимых условиях местности [4].

Особое конструктивное решение заключается в создании буксируемых буровых установок.

На фото представлены мобильные буровые аппараты, смонтированные на основе автомобиля (рисунок 1) и прицепа (рисунок 2).

По предназначению все механизмы можно разбить на 3 группы:

для создания эксплуатационных скважин, где применяются самоходные установки, которые имеют грузоподъемность до 300 тонн, при глубине бурения выше 1 км. Такие машины могут применяться при создании нефтяных скважин;

для проведения исследования и устройства скважин с целью добычи воды. В этом случае буровые установки устанавливаются на шасси грузового автомобиля. Они предназначены для бурения скважины до 600 м;

применение в технических целях. Сюда относятся механизмы на колесном ходу. Эти мобильные машины применяются в строительстве и горном деле для скважин под фундамент или же рыхления твердых пород.

Основным плюсом всех мобильных установок считается их невысокая цена, высокая маневренность и простота в применении. В нашей стране используется оборудование российской и китайской сборки.

Термин «мобильная» означает, что оборудование легко быстро транспортируется с одного места на другое без использования добавочной тяжелой техники.

В зависимости от габаритов бурового устройства оно может быть смонтировано на легком грузовом автомобиле типа «Газель» или на особую тележку, в случае если его габариты позволяют это, например несамоходная установка (рисунок 3).

Рисунок 3 - Несамоходная буровая установка

Вариант перемещения несамоходной буровой установки имеет серьезные недостатки, связанные как с погрузочно-разгрузочными работами, так и установкой оборудования на рабочем месте.

Сверху колесного шасси устанавливается надстройка, которая играет роль бурового аппарата. По конструкции она состоит всего из трех основных узлов:

силового агрегата, который работает для создания крутящего момента;

передающего звена, через которое энергия идет от двигателя к сверлу;

конкретного бурового механизма, осуществляющего разработку.

Двигатель по стандартной схеме вырабатывает кинетическую энергию, которая затем передается на соответствующие механизмы, доходит до буровой коронки и заставляет ее крутиться с определенной частотой. Такая схема проявила себя максимально простой и надежной, так что нет никакого смысла ее менять. Единственное направление, в котором идут работы - уменьшение потерь энергии при ее передачи с целью увеличения КПД.

Наиболее востребованной моделью на текущий момент в данной нише является мобильная буровая установка на воду. Ее используют не только в частных хозяйствах, но и на предприятиях для добычи воды из минеральных источников. Устройство ценится за небольшие габариты и хорошие технические характеристики, которые позволяют ему легко справляться с поставленными задачами.

. Анализ состояния вопроса. Цель и задачи ВКР

В дипломном проекте представлена следующая мобильная буровая установка (МБУ), характеристики которой приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры установки

Нынешний рынок продуктов машиностроительной сферы устанавливает производство продукции, обеспеченной электронной документацией и владеющей средствами встроенной логистической помощи абсолютно всех производственных стадий. Требования конкурентоспособности услуг формируют вызовы, осуществление которых невозможно без внедрения CALS-технологий:

представления конструкторско-технологической документации в цифровой форме;

создания ремонтной и эксплуатационной документации в форме интерактивных электронных руководств, оснащенных иллюстрированными электронными каталогами и каталогами запасных элементов и расходных материалов;

логистики дистанционного заказа расходных материалов и запчастей;

организации концепции встроенной логистической поддержки продуктов в течении жизненного цикла изделий;

создания электронной системы каталогизации продукции;

соответствия международным стандартам ISO 9000 системы менеджмента качества.

Осуществление перечня высказанных условий с одной стороны увеличивает конкурентоспособность абсолютно всех (и малых в том числе) предприятий и качество изготавливаемой продукции, с другой стороны делает необходимостью подготовку сотрудников, обученных и способных отвечать на поставленные вызовы.

Условием формирования современного производства считается процедура абсолютного переформатирования в информационные и технологические потоки ключевого периода жизненного цикла изделия - конструкторско-технологической подготовки производства, а также их электронной защиты. Решение данной проблемы осуществимо только лишь на базе CALS-технологий, которые подразумевают развитие интегрированного компьютеризированного производства. CALS-технологии считаются ядром интегрирующего информационного пространства, в котором действуют САПР, PDM и прочие автоматизированные системы машиностроительных предприятий. САПР входит в структуру проектной организации и содержит CAD, CAM, CAE, PDM технологии. Зарубежные САПР (DS-Catia, Simens-NX и AutoCAD) малодоступны на уровне небольших компаний в виду их значительной цены. Мировое развитие компьютеризированного производства отрицает продукцию, созданную при использовании не лицензионных программных продуктов, так как юридическая чистота - важный факт конкурентоспособности изделий машиностроения и услуг [2].

Обновление станочного парка требует создания новых технологий и их привязки к возможностям современного оборудования. Отечественными средствами САПР являются среды Компас-3D, Вертикаль ТП, линейка программ SPRUT и платформа Лоцман-PLM, способные выполнить поставленные задачи, при приемлемой стоимости.

Программный функционал САПР дает возможность увидеть будущее изделие в объеме и в различных проекциях, придать ему реалистичное изображение в соответствии с заданным материалом для предварительной оценки дизайнерских решений.

Конструкторский этап подготовки заключается в получении цифровых 3D моделей всех деталей и формирования их чертежей с изображением необходимых проекций, сечений, разрезов. Благодаря ассоциативной связи между чертежом и моделью, автоматически реализуется коррекция чертежа при изменении модели. После создания нужных видов чертежа, осуществляется расстановка размеров, допусков, отклонений от формы и тд. Все операции осуществляются согласно ГОСТ (заполнение технических требований, неуказанная шероховатость поверхностей, оформление основной надписи и спецификации.) Спецификация приведена в приложении 1.

Разработка технологий изготовления деталей, ориентированных на создание рабочего архива технологических форматов, используется для организации коллективной работы над проектом, а также параллельного инжиниринга.

Осуществляя выбор режущего инструмента и назначение режимов резания, визуализируется технологический процесс металлообработки. Современные САПР, использующие методы трехмерного моделирования, позволяют выполнить компоновку конечного продукта [9].

Возможности современных САПР позволяют выполнять все необходимые конструкторские работы, такие как: определение параметров и выбор сортамента, определение положения элементов в пространстве, выбор способов обработки деталей, удлинение или отсечение деталей, выполнение требуемой разделки торцов профилей, построение отступов торцов деталей, автоматическое создание спецификаций, ассоциативно связанных с моделями чертежей [1].

Поэтому, из выше перечисленного, следует, что целью ВКР является автоматизированная подготовка производства по созданию цифровых моделей деталей и узлов и разработке технологий изготовления деталей и сборки мобильной буровой установки. Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

Разработать на базе САПР цифровую модель мобильной буровой установки.

Создать электронную версию разнесенной сборки мобильной буровой установки.

Исследовать напряжённо-деформированное состояние деталей методом конечных элементов (МКЭ).

Разработать пакет конструкторской документации.

Разработать технологический процесс изготовления детали «Полумуфта».

Разработать управляющую программу для обработки детали на станке с ЧПУ. буровой мобильный деформированный электронный

Для того, чтобы внедрить систему автоматизированного проектирования нужно разработать различные классификаторы изделий, материалов, видов оборудования, оснастки и т.п.

При создании ВКР используются и другие универсальные программы по оптическому распознаванию текста, редактированию текстовой и графической информации, а также по сохранению, изменению и передаче данных.

2. Разработка методики автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства мобильной буровой установки

.1 Постановка задачи и разработка проектных решений

Процедура автоматизированного проектирования возникает с постановки проблемы - сокращения сроков внедрения в производство и выпуска продукции машиностроения. Интегрированное компьютеризированное производство требует реализации программы жизненного цикла изделия. Одним из основных этапов этого процесса является проектирование в пространстве CALS-технологий.

Начало этапа открывается техническим заданием и созданием эскизных чертежей изделия по электронным 3D-моделям. Параллельно осуществляется разработка технологического процесса средствами CAD и CAE систем. Создание опытного образца и последующие испытания позволяют оценить правильность принятых проектных решений, уточнить их и определить тип производства.