/>Содержание
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 Исходные данные
1.2 Обзорвозможных методов автоматизации обработки детали
1.3 Определение порядка обработки итехнологических переходов, назначение режимов резания для каждого перехода
1.3.1Определение порядкаобработки итехнологических переходов
1.3.2 Назначение режимов резания для каждого перехода
1.3.3 Выбор инструмента
1.4 Подбор стандартноготехнологического оборудования и унифицированных узлов станка с приведением ихосновных технических характеристик и схем
1.4.1 Выбор поворотного делительного стола
1.4.2 Выбор станины
1.4.3Выбор агрегатныхсиловых головок
1.4.4 Выбор стоек
1.5 Описание устройства и принципадействия предлагаемого агрегатного станка ипоследовательности срабатывания схемы управления
2Расчетная часть
2.1 Выбор типа агрегатного приспособления
2.1.1 Определениеусилия зажима
2.1.2 Расчет диаметра поршня пневмоцилиндра
2.2 Определение длительности рабочегоцикла на базе построения циклограммы работыагрегатного станка
2.3 Расчет цикловой производительности разработанногоагрегатного станка
2.4 Расчет коэффициента загрузки разработанного агрегатногостанка и его анализ
Заключение
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Введение
Впоследнее время, в связи с достижениями научно-технического прогресса впромышленности все большее значение принимает автоматизация производства. Этоособенно актуально для крупносерийного и массового производств, гдеавтоматизация вообще необходима. Она позволяет в значительной степени повыситьэффективность обработки деталей на металлорежущих станках, снизить времяобработки, а следовательно повысить производительность. Кроме того, приавтоматизации значительно уменьшается степень участия человека в производстве,что улучшает условия труда и повышает культуру производства в целом.
Заданиемна курсовую работу является разработка агрегатного станка для обработки группыотверстий в детали «Крышка». Агрегатные станки обеспечивают высокую точностьразмеров отверстий, а также необходимую точность их взаимного расположения. Натаких станках достигается высокая производительность благодарямногоинструментальной обработке, одновременному выполнению несколькихпереходов, концентрации различных видов обработки в рабочей позиции, использованиюавтоматического рабочего цикла, исключающего непосредственное влияниесубъективного фактора (рабочего — оператора) на длительность цикла.
Агрегатныестанки обладают рядом дополнительных достоинств. Они позволяют быстро и смалыми затратами осуществлять подготовку производства новых изделий, так каксостоят из стандартных унифицированных узлов. Эти узлы могут быть многократноиспользованы в различных станках и в автоматических линиях.
Станкипозволяют с помощью переналадки переходить на выпуск новых деталей, поэтому онитакже успешно применяются и в серийном производстве.
1 Теоретическая часть
1.1 Исходные данные
Деталь «Крышка». Согласно заданию,она изготовлена из материала Чугун СЧ18 ГОСТ 1412-88.
Таблица 1.1 – Химический составматериала Чугун СЧ18 в %Si Mn S C P 1,9…2,3 0.5…0.7 0…0.15 3,4…3,6 0…0.2
Таблица 1.2 – Физико-механическиесвойства материала Чугун СЧ18
/>
/>
/>
/>
/>(сж./раст.)
/> 7200 80 1 1 100/700 60-80
Масса детали, по данным приложенияКомпас 3D, G = 2,45 кг. Годовая программа выпуска – N = 50000 штук. Следовательно, потаблице, согласно [1], тип производства — крупносерийное. Габаритные размеры – Æ170х50.
Необходимо обработать в условиях указанноготипа производства на данной детали 4 отверстия с резьбой М10 мм и 1 отверстие Æ5 мм.
Поверхности детали, обрабатываемые науказанных переходах должны иметь шероховатость Ra2,5 и Rz20 иточность по 14 квалитету.
1.2 Обзор возможныхметодов автоматизации обработки детали
Данный вид обработки на данной деталиможно автоматизировать с целью сокращения штучного времени несколькимиспособами.
Первый способ: модернизацияуниверсального сверлильного станка.
В этом случае возможна параллельнаяобработка четырех отверстий универсальным инструментом с использованиеммногошпиндельной насадки. В данном случае обработку придется производить натрех станках (сверление 4 отверстий под резьбу; нарезание резьбы; сверлениеодного отверстия Ø5;). Причем последний переход модернизировать неудастся. Кроме того, в штучное время обязательно входит время закрепления иснятия заготовки.
Этого существенного недостатка,присущего также и первому способу, и многих других позволяет избежать второйспособ автоматизации: применение агрегатного станка.
Положительные особенности данногометода, согласно [2]:
- высокая производительность,обусловленная совмещением основного технологического и вспомогательного временизагрузки деталей на станок (в особенности у станков с круглым поворотным столом),одновременной и параллельной схемой обработки деталей во всех рабочих позицияхстанка;
- высокая точность обработки деталей,которая достигается благодаря точности исполнительных узлов и механизмов станка,имеющих отработанную конструкцию, изготавливаемых по хорошо отлаженнойтехнологии в условиях специализации производства;
- стабильность качества обработки прихорошей сборке и наладке;
- относительно низкая стоимостьстандартных узлов и станка;
- простота проектов и малые срокипроектирования станков, что очень важно при подготовке производства;
- возможность переналадки станков навыпуск различных деталей;
- повторное использование узлов вконструкциях вновь создаваемых станков и автоматических линий;
- широкие технологические возможности;
- невысокая потребная квалификацияоператоров.
1.3 Определениепорядка обработки и технологических переходов, назначение режимов резания длякаждого перехода
1.3.1 Определениепорядка обработки и технологических переходов
Для обработкичетырех отверстий с резьбой с донной стороны заготовки и одного отверстия сбоковой стороны полагаю использовать пятипозиционный стол агрегатного станка(одна позиция загрузочная).
Выборинструмента
Порядокобработки по позициям:
1. Загрузочная позиция;
2. Вертикальная агрегатная головка смногошпиндельной насадкой сверлит четыре отверстия Æ8,5 мм.
3. Вертикальная агрегатная головка смногошпиндельной насадкой выполняет снятие фаски под нарезание резьбы.
4. Вертикальная агрегатная головка смногошпиндельной насадкой выполняет нарезание резьбы М10
5. Горизонтальная агрегатная головка центруетотверстие Ø5 т. к. оно находится на цилиндрической поверхности инеобходимо избежать его смещение.
6. Горизонтальная агрегатная головкасверлит отверстие Ø5
Недостатком принятой технологииобработки четырех отверстий является необходимость применения трех одинаковыхмногошпиндельных насадок в позициях 2,3 и 4. Однако это позволяет снизитьсебестоимость за счет экономии на количестве переходов.
1.3.2 Назначениережимов резания для каждого перехода
Согласно [3], по таблицам назначаютсярежимы резания по переходам.
Число оборотов шпинделя определяетсяпо формуле:
/>, (1.1)
Где /> – скорость резания, />;
/> – диаметр инструмента, />.
Мощность:
/> (1.2)
Крутящий момент при сверлении:
/> , (1.3)
Где Cм= 0,021; q=2; y=0.8; Кр=(165/190)0,6=0,92
Крутящий момент при нарезании резьбы:
/> , (1.4)
где Cм= 0,013; q=1,4;y=1,5; Кр=1,5
Осевая сила:
/> (1.5)
где
Cр= 42,7; q=1,0;y=0.8; Кр=(165/190)0,6=0,92
Позиция №1 (загрузочная)
Позиция №2
Сверление четырех отверстий Æ8,5 мм: подача />; период стойкостиинструмента />;скорость резания />; число оборотов шпинделя />; мощностьрезания /> –суммарная; осевая сила />.
Позиция №3
Снятие фасок зенкером(90º): S0= 0,1 мм/об, глубина резания t = 1,5 мм период стойкости Т0= 60 мин,необходимые осевые усилия P0= 239 ∙ 4 = 956 Н, мощность N = 0,08 ∙ 4 = 0,32 кВт,скорость резания υ = 15,8 м/мин, частота вращения шпинделя n = 350 об/мин,
Позиция №4
Нарезание резьбы метчиком: подача /> – самоподача;период стойкости инструмента />; скорость резания />; число оборотовшпинделя />;мощность резания />.
Позиция №5
Сверление центровочного отверстияØ2,5: подача />; период стойкости инструмента />; скоростьрезания />;число оборотов шпинделя />; мощность резания />.
Позиция №6
Сверление центровочного отверстияØ5: подача />; период стойкости инструмента />; скоростьрезания />;число оборотов шпинделя />; мощность резания />.
Для удобства восприятия занесемполученные данные в таблицу.
Таблица 1.3 – Режимы резания приобработке детали «Крышка».
Наименование
перехода
Подача,
мм/об
Глубина,
мм
Скорость,
м/мин
Частота,
об/мин Мощность, кВт 1.Сверление 4-х отв. Ø8,5 0,15 4,25 22 825 1,04 2.Снятие фасок с 4 отв. 0,1 1,5 15,8 350 0,32 3.Нарезание резьбы М10-7Н 1,5 0,75 7 200 0,612 4.Сверление центр. отв.Ø2,5 0,1 1,25 15 2036 0,04 5.Сверление отв. Ø5 0,1 2,5 22 1338 0,11
1.3.3 Выбор инструмента
Таблица 1.4 – Режущий инструмент№ позиции Агрегатная головка Инструмент Кол-во
Диаметр
D, мм Материал
2
3
4
5
6
Вертикальная
Вертикальная
Вертикальная
Горизонтальная
Горизонтальная
Сверло
Зенкер
Метчик
Сверло центровочное
Сверло
4
4
4
1
1
8,5
16
М10-7Н
2,5
5
Р6М5
Р6М5
Р6М5
Р18
Р6М5
1.4 Подборстандартного технологического оборудования и унифицированных узлов станка сприведением их основных технических характеристик и схем
Согласно [4], производится подборунифицированных узлов агрегатного станка.
1.4.1 Выбор поворотногоделительного стола
Исходя из общегоколичества позиций (6) и габаритов заготовки по каталогу [5] выбираетсяповоротный делительный стол У1Н2056. Конструктивная схема делительного столапредставлена на рисунке 1, кинематическая схема – на рисунке 2.
/>
Рисунок 1 –Конструктивная схема делительного стола модели У1Н2056
/>Рисунок 2– Кинематическая схема делительного стола модели У1Н2056
Стол предназначен дляпериодического перемещения обрабатываемых деталей из одной рабочей позиции надругую и точной фиксацией на каждой позиции. Подобные столы применяются длякомпоновки многопозиционных агрегатных станков. Класс точности Н.
Гидрораспределители дляподвода масла к приспособлению закрепляются на оси стола. Во время поворотапланшайбы опорные направляющие гидростатически разгружаются маслом маркиИНСА-65 ТУ 38-101672-77, которое подается от станции смазки, расположеннойрядом с поворотным столом. Масло, стекающее с направляющих во внутреннююполость корпуса, используется для смазки зубчатой и червячной передач ипопадает в клапан 15, откуда самотеком возвращается в станцию смазки.
Планшайба 18поворачивается гидродвигателем 3 через червячную передачу 6 и цилиндрическуюзубчатую передачу 20. В конце поворота упop 8 наезжает на подвижный фиксатор10, который при ходе вниз включает выключатель 14 и нажимает золотник 19,затормаживающий вращение гидродвигателя 3. При дальнейшем вращении планшайбыфиксатор освобождается, под действием пружины 11 поднимается вверх и размыкаетвыключатель 14, который дает команду на реверс гидродвигателя 3. Масло начинаетпоступать через нижнее отверстие золотника 19, и плунжер золотника, поднимаясьвверх, освобождает проход масла к гидродвигателю.
Скорость реверсаопределяется стабилизатором, установленным на выходе гидродвигателя. В концереверса упор 8 поворачивает валик 9, расположенный по оси фиксатора 10,преодолевая усилие пружины 18. На нижнем конце валика 9 находится планка свинтом 12, который при повороте валика включает датчик исходного положения 13.Срабатывание датчика включает реле времени (РВ), выдержка которого достаточнадля создания необходимого усилия контакта фиксирующих плоскостей упора 8 и фиксатора10. Срабатывание РВ отключает гидроразгрузку и включает зажим планшайбы. Зажимпланшайбы и вместе с ним цикл деления заканчивается при срабатывании РВ.
На столе имеется ручнойпривод поворота планшайбы, который используется при наладке стола. Он состоитиз подпружиненной шестерни вала 4, на конце которой выполнено шестигранноеотверстие под ключ, и шестерни 2, соединенной разгонной муфтой 1 с червяком 6.При сжатии пружины 5 шестерня 4 вводится в зацепление с шестерней 2.
Корыто стола 7 предназначенодля сбора стружки и охлаждающей жидкости, которые удаляются по лотку в отдельностоящее приемное устройство. Для удобства демонтажа корыто выполнено разъемным.В оси 16 стола предусмотрено центральное отверстие для подвода труб гидравликии смазки к приспособлению.
Основные техническиеданные стола модели У1Н2056:
Диаметр планшайбы, мм….… .
Число позиций планшайбы….… .
Время поворота на одну позицию, с….… .
Допустимый крутящий момент на планшайбе от сил резания, кН*м:
по часовой стрелке….… .
против часовой стрелки….… .
Допустимое радиальное усилие, проложенное
на высоте 200 мм от зеркала планшайбы, кН….… ..
Наибольшая масса устанавливаемых на стол приспособлений
с деталями, кг….… ..
Наибольшая вертикальная сила при обработке, кН….… ..
Масса стола, кг….… .
1000
6
3,5
6
8
40
2000
100
1200
1.4.2 Выбор станины
Станины предназначены длякомпоновки многопозиционных агрегатных станков. На ней монтируются силовыеголовки, прямые и арочные стойки, поворотный делительный стол или стационарноеприспособление и другие механизмы. Для выбранного типоразмера стола подходитстанина 2УХ1234.000.
Данная станинапредставляет собой полый чугунный цилиндр. Для удобства оператора в переднейчасти станины сделан выем. Все узлы и механизмы агрегатного станка монтируютсяна верхней плоскости. Масса станины 2450 кг. Схема станины модели 2УХ1234.000 представлена на рисунке 5.
/>
Рисунок 3 –Принципиальная схема станины модели 2УХ1234.000
1.4.3 Выбор агрегатныхсиловых головок
Выбор агрегатных силовых головокоснован на подборе по следующим параметрам: тип привода главного движения иподач, мощность электродвигателя, величина рабочего хода и усилие приводаподач.
Наибольшая мощность резанияопределилась на первом переходе, где она составляет N = 1,04 кВт. С учетом того что КПД привода главного движенияменьше единицы выбираетсясиловая головка пинольного типа с плоско-кулачковым механизмом подачи моделиУ1Х4035 с мощностью двигателя 2,2 кВт
Данная силовая головкапредназначена для сверления, развертывания, торцевания и нарезания резьбы.Конструкция головки предусматривает возможность оснащения многошпиндельнойнасадкой, механизмом обратного хода, механизмом двусторонней обработки,фрезерной насадкой и другими устройствами.
Головка можетустанавливаться в горизонтальном, вертикальном или наклонном положении.Кинематическая схема агрегатной головки приведена на рисунке 4.
/>
Рисунок 4 –Кинематическая схема силовой головки модели У1Х4035
Головка работаетследующим образом: гл. движение передается от электродвигателя на вал I, шестерни B и C, вал II, шестерни d и e от вала на пустотелый червяк,вращающийся в подшипниках качения. От червяка h через червячную шестерню, шариковую кулачковую муфту 3, сменныешестерни к и l вращение передается с вала V на вал VI, а затем через шестерню 4 кулачку t, посаженномуна ось 6, закрепленную вместе со шпонкой 7 на пиноли, и сообщает последнейвозвратно-поступательное движение. Для Обеспечения постоянного контакта кривойпрофиля кулачка t с роликом оси служит пружина 8, воздействующаяна пиноль через рычаг 9.
Подача включаетсяавтоматически после срабатывания электромагнита 10. Втягивающийся сердечникмагнита поворачивает рычаг 11, который при повороте выводит тягу 12 назацепление с рычагом 13. Пружина сжатия 14 воздействует на двуплечий рычаг 15,с которым связана тяга, заставляет его повернуться вокруг оси и вторым плечомвключить кулачковую муфту 3. После включения муфты замыкается цепь подачи, ипиноль движется вперед. Рычаг 13 под действием пружины 16 находится в контактесо шпонкой и поворачивается на оси. Свободный конец рычага скользит по выступутяги и затем попадает в ее паз под действием пружины 17.
Возвращаясь назад, пинольшпонкой повернет рычаг, который, увлекая за собой тягу, сожмет пружину 14 ичерез двуплечий рычаг 15 отключит кулачковую муфту 3. Вращение кулачкапрекратится, и пиноль в ожидании новой команды останется в исходном положении.При наладочных работах подача включается от руки нажатием кнопки 18.
Исходное положениеконтролируется микропереключателем 19, а команда на реверсированиеэлектродвигателя при резьбонарезных работах силовой головки поступает отмикропереключателя 20. Управление микропереключателями осуществляется припомощи флажков 21, закрепленных на рычаге 9. Если не требуется реверсированиедвигателем, го микропереключатель 20 используется как запасной.
С целью уменьшениявремени на вспомогательные перемещения пиноли (быстрые подвод и отвод) всиловой головке применяются многоскоростные электродвигатели. Небольшая частотавращения электродвигателя применяется на участках кулачка быстрых подвода иотвода. Управление происходит следующим образом: с исходного положения пинольбыстро перемещается вперед (включается обмотка двигателя большой частотывращения) до тех пор, пока дополнительный флажок не включит микропереключатель 20,который даст команду на вращение двигателя на расчетной (меньшей) частотевращения. Шпиндель вращается на заданной частоте вращения на всём участкерабочего хода кулачка до конца рабочего хода. При переходе ролика с профилякулачка рабочего хода на участок быстрого отвода флажок включает дополнительныйконечный выключатель, и электродвигатель начинает вращаться с большей частотойвращения и происходит быстрое перемещение пиноли в исходное положение.
Основные технические данные силовойголовки модели У1Х4035
/>
1.4.4 Выбор стоек
/>
Для установки вертикальных силовыхголовок на позициях №2, №3 и №4, где установлены вертикальные силовые головки, по габаритным размерам выбираем стойку1УХ1535.010, её масса 192 кг. Эскиз стойки изображён на рисунке 5.
1.5 Описаниеустройства и принципа действия предлагаемого агрегатного станка ипоследовательности срабатывания схемы управления
Данноеавтоматизированное оборудование (агрегатный станок) состоит из унифицированныхузлов (агрегатов), соединённых в единую работоспособную конструкцию. Обработкапроизводится на поворотном делительном 6-ти позиционном столе модели У1Н2056,который установлен на станине модели 2УХ1234.000. Ось вращения стола –вертикальная. На станине располагаются три стоки модели 1УХ1535.010,расположенных по окружности со смещением в 60° каждая относительно предыдущей.На каждой стойке, на определённой высоте, устанавливается силовая головкамодели У1Х4035.300, (расположение силовой головки в пространстве – вертикально)которая непосредственно участвует в процессе обработки. Еще две силовые головкирасполагаются непосредственно на станине – горизонтально (так же по окружностисо смещением в 60°). Позади стола расположена гидростанция. В первой позициивместо стойки с силовой головкой расположен стул, предназначенный для удобстварабочего (оператора). На передней поверхности расположен пульт управления(кнопочная станция).
Из вышесказанного ясно,что данный агрегатный станок является шестипозиционным. В нем пять рабочихпозиций и одна загрузочная. Общий вид агрегатного станка приведен на чертежеобщего вида ТПЖА. 041400.235 ВО. Установка заготовок и снятие деталейпроизводится рабочим из питателя. Время снятия и установки являетсяперекрываемым временем обработки на лимитирующей позиции, которой являетсяпозиция №4 (силовая головка №3), где производится нарезание резьбы в четырехотверстиях, поскольку только в данной позиции применяется симметричный, а, следовательно,самый длительный цикл обработки.
Основной особенностьюподобного оборудования является автоматическая работа, почти не требующаявмешательства человека. Рабочий только снимает деталь и устанавливаетзаготовку. Здесь автоматическая работа осуществляется за счёт совместныхдействий совокупности различных приводов движения, переключателей, датчиков итаймеров, объединённых в единый, отлаженный механизм. При этом заготовкапоследовательно проходит ряд остановок, на каждой из которых совершаетсятехнологическая операция. После выполнения тех. операции силовая головкаавтоматически выключается, этому способствует датчик, который активизируется вконце тех. операции. После остановки всех агрегатных головок столповорачивается (начало поворота после остановки лимитирующей силовой головки) ивключается таймер, по команде которого зажимается планшайба стола, изапускаются все агрегатные силовые головки. Таким образом, данный цикл можетповторяться сколько угодно долго, пока оператор не нажмёт на пульте управлениякнопку «СТОП».
Данный станок работает вследующей последовательности. В начале смены рабочий загружает заготовку впозиции №1 (загрузочная), после чего он нажимает кнопку «ПУСК» на панелиуправления. Происходит включение электродвигателя ЭД1 гидростанции.Одновременно с этим включается электромагнит Э2 распределителя гидроцилиндразажима стола, последний при этом освобождает зажим стола. И одновременно же сэтими событиями поступает сигнал на таймер (ТМР2), который с определеннойзадержкой времени включает электромагнит Э4 гидрораспределителя, после чегопроисходит поворот стола с помощью гидромотора. При повороте стола на угол 60° один из шести скошенных упоровнабегает на подвижный скошенный фиксатор. При этом последний, перемещаясь восевом направлении, включает выключатель ВК1, который дает команду на реверсгидродвигателя. Непосредственно перед этим подвижный скошенный фиксаторнажимает золотник, который замедляет вращение стола, когда же гидромоторреверсируется, указанный золотник возвращается в исходное положение. Принезначительном обратном вращении стола включается датчик исходного положенияВК2. Срабатывание датчика включает таймер ТМР1, выдержка которого достаточнадля создания необходимого усилия контакта скошенных упора и фиксатора.Срабатывание таймера отключает гитдродвигатель и включает зажим планшайбыстола.
Срабатывание таймераТМР1, кроме вышеописанных действий, осуществляет одновременный запускэлектродвигателей всех силовых головок. Происходит одновременная обработкадеталей во всех пяти рабочих позициях. По окончании цикла обработкилимитирующей силовой головки СГ №3 ее выключатель ВК6 включает электромагнит Э2распределителя гидроцилиндра зажима стола и подает сигнал на таймер ТМР2,который с определенной задержкой времени включает электромагнит Э4гидрораспределителя, после чего происходит поворот стола с помощью гидромотора.Таким образом, цикл начинает повторяться.
Принцип действияприменяемых на станке силовых головок заключается в следующем. Главное движениепередается от электродвигателя через зубчатую передачу на пустотелый червяк,вращающийся в подшипниках качения. От червяка через шлицевое соединениевращение передается шпинделю.
Движение подачиосуществляется пинолью совместно со шпинделем относительно корпуса головки. Отвышеупомянутого червяка через червячное колесо, предохранительную и кулачковуюмуфты, сменные шестерни вращение передается на шестерню кулачка. Ось кулачказакреплена на пиноли и сообщает последней возвратно-поступательное движение.
Для нарезания резьбы наСГ №3 используется микропереключатель ВК5, который в определенный момент подаеткоманду на реверсирование электродвигателя головки. При этом и вращениешпинделя, и вращение кулачка осуществляются в обратных направлениях.
Особое значение в схемеуправления имеет пневмораспределитель, монтируемый в центре стола иобеспечивающий автоматизацию срабатывания на зажим – разжим приспособлений,закрепленных на столе станка. Благодаря этому функция рабочего сводится кпростой установке заготовки без ее крепления, а это сокращает вспомогательноевремя и способствует применению автоматического режима работы станка.
В конце работы, нажатиемкнопки «Стоп» на пульте управления происходит выключение всех двигателейсиловых головок, а также привода поворота стола.
2. Расчетнаячасть
2.1 Выбор типаагрегатного приспособления
По заданию необходиморазработать агрегатное приспособление. Для данного случая это будетавтоматизированное зажимное приспособление.
При обработке детали«Крышка» отверстия необходимо просверлить центрично относительно оси вращения.Наружный диаметр детали выполнен с достаточной точностью (Æ170h8). Также необходимо избежать погрешности поворота детали повертикальной оси. Таким образом, одна из поверхностей базирования будет нижняяповерхность крышки а вторая наружный диаметр 170 мм, а зажатие заготовки будетосуществляться сверху ближе к краю в четырех местах с помощью пневмоцилиндра.
2.1.1 Определение усилия зажима
При сверлении отверстий,а так же во время выхода сверла за счет сил трения между сверлом и деталью,деталь подхватывается инструментом, поэтому заготовку необходимо зажимать.Таким образом, необходимо вычислить усилия зажима при максимальных осевых силах(Р0=2928Н). Эскиз зажима приведён на рисунке 8.
/>
Рисунок 8 – Эскиз зажимазаготовки
Заготовку с разных сторонприжимают четыре прижима. Усилие зажима, развиваемое на каждом прижиме,определяется по формуле:
W = P / (4 ∙ƒ), Н
где ƒ – коэффициенттрения скольжения, возникающее между поверхностью заготовки и губкой. Посправочнику [6] выбираем ƒ = 0,2.
Подставляем в формулу:
W =2928 / (4 * 0,2) = 3660 Н
Рц = W∙Kзп = 3660 ∙ 1,4 = 5125 Н
где Kзп – коэффициент запаса прочности.
2.1.2 Расчет диаметра поршня пневмоцилиндра
В качестве источника силы,обеспечивающего зажим, будет использоваться пневмоцилиндр.
Давление в гидроцилиндре,необходимое для получения необходимого усилия определяется по формуле:
ρ = Pц / F,Н/м2
где F – площадь цилиндра, м2.
F = π ∙ d2 / 4
Давление в промышленныхпневмосистемах 6 атм. и выше(1атм. = 0.0980665 МПа)
Зная давление можнорассчитать площадь цилиндра и диаметр поршня.
/>
Подставляем в формулу:
ρ ≈ 0,6 МПа F = 5125/0,6 = 8540 → d ≈ 105 мм
Чертёж общего видаагрегатного приспособления приведён в графической части на чертежеТПЖА.413540.235 СБ.
/>
Рисунок 9 –Приспособление зажимное агрегатное.
2.2 Определениедлительности рабочего цикла на базе построения циклограммы работы агрегатногостанка
По заданию длительностьрабочего цикла определяется на базе построения циклограммы работыспроектированного оборудования. Для этого нужно знать длительность рабочегоцикла каждой головки, а так же время поворота на одну позицию поворотногостола.
Длительность рабочегоцикла определяется по формуле:
Тц = tо + tв, с
где tо – основное (машинное) время обработки данной детали,с;
tв – вспомогательное не перекрываемое время, с.
Для определения основноговремени необходимо знать режимы резания, а так же длину рабочего ходаинструмента, которая определяется по уравнению:
L = l + l1 + l2, мм
где l – длина обрабатываемой поверхности,мм;
l1 – величина врезания инструмента, мм;
l2 – величина перебега инструмента, мм.
Величина недоводанаходится в пределах />, а перебега при сверлении ирезьбообработке />.
Определяем длительность основноговремени всех силовых головок:
-Позиция №2, вертикальная головка(СГ1) (сверление четырех отверстий Æ8,5 мм) />, />, />, />;
-Позиция №3, вертикальная головка(СГ2) (снятие фасок с 4-х отверстий) – />, />, />, />;
-Позиция №4, вертикальная головка(СГ3) (нарезание резьбы) – />, />, />, />; (время рабочего хода удваиваетсяв связи с выводом инструмента)
-Позиция №5, горизонтальная головка(СГ4) (сверление центровочного отверстия) – />, />, />, />;
-Позиция №6, горизонтальная головка(СГ5) (сверление отверстия Ø5) – />, />, />, />;
Вспомогательное время –это время подвода и отвода инструмента, а так же время установки заготовки иснятия детали:
tв = tпод + tотв + tд, с
где tпод – время подвода инструмента, с;
tотв – время отвода инструмента, с.
В рассматриваемомпроцессе установка заготовки и снятие детали осуществляется во время обработки,по этому это время не учитывается, но имеется время, затрачиваемое на поворотстола (tд = 3,5 с). В этот период времени не происходит процессобработки, то есть фактически процесс изготовления детали не осуществляется.Поэтому вспомогательное время должно быть как можно меньше.
Для уменьшениявспомогательного времени процесс подвода инструмента осуществляется на ускоренныхподачах (до 5 м/мин), а так же изначальное положениеинструмента должно быть как можно ближе к обрабатываемой поверхности. Выбираемрасстояние от поверхности заготовки до режущего инструмента 50 мм, тогда время быстрого подвода будет 0,01 мин = 0,6 с. (До цилиндрической поверхности (5 и 6позиция) 65 мм, t = 0,13 мин =0,78 с)
Время отвода инструментана каждой позиции агрегатного станка разное, так как длина отвода складываетсяиз длины подвода и длины рабочего хода инструмента, а длина рабочего хода вездеразная. Скорость отвода 5 м/мин; В итоге скорости отводапо позициям будут следующие:
2-я позиция – расстояние 68мм, tотв = 0,0136 мин = 0,82 с;
3-я позиция – расстояние 54,5мм, tотв = 0,011 мин = 0,66 с;
4-я позиция – расстояние50 мм, tотв = 0,01 мин = 0,6 с;
5-я позиция – расстояние 73мм, tотв = 0,0116 мин = 0,88 с;
6-я позиция – расстояние 81мм tотв = 0,0132 мин = 0,97 с;
Между позициями – времяповорота стола на одну позицию, tотв = 3,5 с.
Длительность рабочегоцикла по позициям:
2-я позиция Тц= 3,5 + 0,6 + 8,75 + 0,82 = 13,67 с;
3-я позиция Тц= 3,5 + 0,6 + 7,8 + 0,66 = 12,56 с;
4-я позиция Тц= 3,5 + 0,6 + 11,6 + 0,6 = 16,3 с;
5-я позиция Тц= 3,5 + 0,78 + 2,4 + 0,88 = 7,56 с;
6-я позиция Тц= 3,5 + 0,78 + 7,2 + 0,97 = 12,45 с;
Циклограмма представленана рисунке10.
/>
Рисунок 10 – Циклограммаработы станка
Как видно из циклограммы,лимитирующей является третья силовая головка. Таким образом, длительность циклавсего станка равна Тц = 16,3с.
2.3 Расчет цикловой производительности разработанногоагрегатного станка
Производительностьявляется важнейшей характеристикой любого автоматизированного оборудования. Онапоказывает количество деталей, выпускаемых этим оборудованием в единицувремени.
В зависимости отвременного интервала производительность бывает: минутная, часовая и сменная.
В зависимости от этапапроектирования производительность постепенно уточняется, и исходя из этогосуществует три вида производительности: цикловая (Qц), техническая (Qт) ифактическая (Qф).
Описываемое оборудованиена данный момент находится на этапе проектирования и известны толькодлительность рабочего цикла, значит можно подсчитать только предварительную(цикловую) производительность, которая определяется по формуле:
Qц = К / Тц
где К – коэффициентперевода, учитывающий единицу времени (К = 60 – для минутнойпроизводительности, К = 3600 – для часовой и К = 28800 – для сменной);
Тц –длительность рабочего цикла, с (Тц = 16,3с).
В данном случаеиспользуем часовую производительность, так как она наиболее приемлемохарактеризует работу оборудования (при минутной получаются дробные значения, апри сменной значения слишком большие):
Qц = 3600 / 16,3 = 220 дет/час
Техническаяпроизводительность определяется при более детальном рассмотрениитехнологического оборудования, учитывая затраты времени на ремонт, обслуживаниеи переналадку, а так же время простоев. А фактическая производительностьопределяется в процессе эксплуатации оборудования, там учитываются потеривремени по организационным причинам.
2.4 Расчеткоэффициента загрузки разработанного агрегатного станка и его анализ
Коэффициент загрузки агрегатногостанка определяется по формуле:
/> ,
Где />– действительный годовой фондработы оборудования, ч (при пятидневной рабочей неделе и односменной работесоставляет />);
/> – годовая программа выпуска, шт/год.
Тогда получается:
/>
Полученный коэффициент загрузкиразработанного станка значительно меньше нормативного, который составляет />.Следовательно, необходимо по окончании выполнения годовой программыпереоборудовать станок на изготовление деталей из действующего производства,имеющих сходные размеры и виды обрабатываемых поверхностей.
Заключение
Вкурсовой работе были оценены два различных метода обработки детали «Крышка», аименно модернизация универсально-сверлильного станка, и разработка агрегатного станка.За основу был взят метод агрегатирования, как наиболее оптимальный при даннойгодовой программе выпуска.
Былавыбрана наиболее оптимальная схема базирования детали на станке, определенонеобходимое число технологических переходов, подобраны инструменты, произведенрасчет режимов резания, выбрано стандартное оборудование и приведенытехнические характеристики.
Такжебыла разработано приспособление зажимное, описана его конструкция и приведенынеобходимые расчеты.
Было описаноустройство и принцип действия агрегатного станка. В соответствии с выбраннымоборудованием была произведена коррекция режимов резания и определены нормывремени по позициям, а также цикловое время. Был рассчитан коэффициент загрузкистанка и предложены меры для дозагрузки.
Приложение А
(обязательное)
Карта технологических наладок наоперацию «агрегатная»
/>
/>
Приложение Б
/>
/>
Приложение В
/>
ПриложениеГ
(обязательное)
Циклограмма работы агрегатного станка
/>
ПриложениеД
(обязательное)
Библиографический список
1. Кувалдин Ю.И. Технологиямашиностроения: Учебное пособие для выполнения контрольных работ / Ю.И.Кувалдин, В.Д. Перевощиков, А.Ю. Вылегжанин. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2005. – 64с.
2. Ю.В. Барановский Режимы резанияметаллов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М.,«Машиностроение», 1972. – 405 с.
3. Общемашиностроительные нормативырежимов резания: Справочник: В 2-х т.: Т. 1/А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, В.А.Батуев и др. – М.: Машиностроение, 1991. – 640 с.: ил.
4. Справочник технолога машиностроителя.В двух томах. Изд. 3, переработанное. Том 2. Под ред. Заслуженного деятелянауки и техники РСФСР д-ра техн. наук проф. А.И. Малова. М.: «Машиностроение»,1972, 568 с.
5. Апатов Ю.Л. Каталог унифицированныхузлов. 202 с.
6. Станочные приспособления: Справочник.В 2-х т. / Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1984.– Т. 1 /Под ред. Б.Н. Вардашкина, А. А. Шатилова, 1984. 592 с., ил.
7. Обработка металлов резанием:Справочник технолога / А.А. Планов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; Под общ. ред.А.А. Планова. – М. Машиностроение. 1988. – 736 с.: ил.
8. Апатов Ю.Л. Автоматизациямеханической обработки деталей применением металлорежущего оборудования с ЧПУ:учебное пособие. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2008. – 173 с.: ил.
9. Апатов Ю.Л. Автоматизацияпроизводственных процессов в машиностроении (АППМ): учебное пособие. – Киров:Изд-во ВятГУ, 2001. – 75 с.: ил.
10. Методическиеуказания к курсовой работе по дисциплине «Автоматизация производственныхпроцессов в машиностроении». – Киров: Изд-во ВятГУ, 2001. – 54 с.: ил.
11. Проектирование ипроизводство заготовок в машиностроении: Учеб. Пособие / П.А. Руденко, Ю.А.Харламов, В.М. Плескач; Под общ. ред. В. М. Плескача. – К.: Выща шк., 1991. –247 с.: ил.
12. Фоминых В.В.Правила оформления технологических процессов механической обработки: Учебноепособие для курсового и дипломного проектирования / В.В. Фоминых, Ю.И.Кувалдин. – Киров: изд-во ВятГУ, 2005. – 125 с.