ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВТУЛКИ. документа Подпись Дата Лист
 Скачать 4.73 Mb.
|
|
q y о Р P Р С D S K (40) 𝑃 𝑜 = 10 ∙ 68 ∙ 14 ∙ 0,6 0,7 ∙ 0,7 = 4660 Н. Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 87 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР 0.75 465 ( ) 750 p K =0,7 Момент сопротивления сил резанию (крутящий момент) при сверлении определяется по формуле 10 , q y m P Мкр С D S K (41) М кр = 10 ∗ 0,34 ∗ 14 2 ∗ 0,5 0,8 ∗ 0,7 = 268 Н. Мощность резания (эффективная) определяется по формуле где n=180 мин – частота вращения инструмента при сверлении и рассверливании. 𝑁 свер = 268∗180 9750 = 4,9 кВт. шпинделя Nэ 7,5 кВт Проверочный расчет показал, что мощности шпиндельного двигателя станка хватит для сверления отверстия заданного диаметра. 3.4.2 Проектирования резьбового резца 3.4.2.1 Исходные данные Обрабатываемый материал – Сталь 45; Резьба – Tr30x6–7H; Станок токарный с ЧПУ За основу конструкции резьбового резца взята конструкция корпуса резец фирмы «ISCAR» SIR 0020 P16 (см. рис. 18). Данная конструкция корпуса резца обеспечивает эффективную эвакуацию стружки из зоны резания, высокую прочность корпуса инструмента, что позволяет выполнять ответственные операции Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 88 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР Рисунок 41 – Резец ISCAR SIR 0020 P16 (мм D min = мм мм f=13,4) 3.4.2.2 Расчет геометрических параметров резьбовой пластины Профиль резьбовых резцов с передним углом неравным нулю, отличается от профиля нарезаемой резьбы и должен быть задан в сечении, нормальном направлению задней поверхности (см. рис. 40). В этом случае надо рассчитать высоту профиля резца и угол профиля в сечении Б-Б. В качестве исходных данных для расчета задаются 𝛼 и 𝛾 – задний и передний углы резца, Н – теоретическая высота профиля резьбы в диаметральном сечении А-А витка резьбы до острой вершины, 𝜀 – угол профиля резьбы, Р – шаг резьбы. Возьмем пластину из материала Т5К10, с углами 𝛼 = 8°, б 0° 30′ , 𝛾 = 10° и 𝜀 = 30°. Для начала найдем Н р : 𝐻 𝑝 = 𝐵𝐶 = sin[90° − (𝛼 + 𝛾)] ∗ 𝐴𝐵 = 𝐴𝐵 ∗ cos(𝛼 + 𝛾) (42) 𝐴𝐵 = 𝐴𝐷 − 𝐵𝐷 (43) 𝐴𝐷 = 𝑟 ∗ cos 𝛾 (44) 𝐵𝐷 = √𝑂𝐵 2 − 𝑂𝐷 2 (45) 𝑂𝐵 = 𝑟 1 = 12 мм Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 89 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР 𝑂𝐷 = 𝑟 ∗ sin 𝛾 = 15 ∗ sin 10 = 2,6 𝐵𝐷 = √12 2 − (15 ∗ cos 18) 2 = 11,71 мм = 14,77 − 11,71 = 3,06 мм 3,06 ∗ cos 18 = 2,91 мм. Теперь необходимо найти р, для этого нам необходимо знать x и Высоту профиля резца мы уже знаем, остаётся найти х 𝑥 = 0,633𝑃 − 0,366𝑃 2 = 0,1335𝑃. Найдем угол р tan 𝜀 𝑝 2 = 𝑥 𝐻 𝑝 = 0,1335𝑃 𝐻 𝑝 = 0,1335 ∗ 6 2,91 = 0,274226; 𝜀 𝑝 2 = arctan 0,274226 = 15,335°; 𝜀 𝑝 = 30,67° ≈ 30°40′ Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 90 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР Рисунок 42 – Определение размеров профиля резьбового резца 3.4.2.3 Узел крепления пластины Пластина базируется в корпусе резца по двум сторонами закрепляется через центральное отверстие с помощью винта. Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 91 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР Крепление аналогично скрепление СМП на комбинированном инструменте. В результате расчета эксцентрического крепления по формуле 38 мы получаем 7.5 7.485 0.12 1 2 O мм. После стадии проектирования и выбора резца, собираем резьбовой резец с помощью крепежного винта, фирмы KORLOY, FTKA04595 х рис. 38. В итоге получаем комбинированный инструмент, который представлен на чертеже в ф.А2. 3.5 Выбор измерительного оборудования и оснастки на операциях технического контроля Контроль после операции 005 производиться следующими измерительными приборами штангенциркуль микрометр резьбовой калибр-пробка; образцы шероховатости. С помощью микрометра измеряется наиболее точный размер ∅65,5 −0,064 мм. Для быстрого измерения выберем микрометр с цифровым отсчетным устройством МКЦ 75-0,001 ГОСТ 6507-90 (см. рис. 41). С помощью калибр-пробкой контролируется трапецеидальная резьба 𝑇𝑟30𝑥6 − 7𝐻. Калибр-пробка для трапецеидальной резьбы стандартизована согласно ГОСТу 10071-89 (см. рис. 42). Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 92 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР Рисунок 43 – Микрометр Рисунок 44 – Калибр-пробка для трапецеидальной резьбы Остальные размеры измеряется штангенциркулем. Для быстрого измерения большого количества размеров выберем штангенциркуль с цифровым отсчетным устройством ШЦЦ-II-200-0,01 ГОСТ 166-89 (см. рис. 43). Рисунок 45 – Штангенциркуль Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 93 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР После 010 операции метрические резьбы 𝑀16𝑥2 − 7𝐻 контролируются с помощью калибр-пробки. Калибр-пробка, для метрической резьбы, стандартизован согласно ГОСТу 24997-2004 (см. рис. 44). Рисунок 46 – Калибр-пробка для метрической резьбы Размер 55 ± 0,37 мм измеряется с помощью штангенглубиномера ШГЦ-150 ГОСТ 162-90 (см. рис. 45). Рисунок 47 – Штангенглибиномер Остальные размеры измеряется штангенциркулем, который представлен на рисунке 43. Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 94 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР 4 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 4.1 Анализ возможности полной или частичной автоматизации технологического процесса обработки детали Автоматизация технологического процесса производиться с целью повышение производительности, качества и надежности изготавливаемых изделий. Технологический процесс может быть автоматизирован частично, либо полностью. Это зависит в основном от типа производства, возможности автоматизации и целесообразности. Автоматизация технологического процесса осуществляется за счет автоматизации основных и/или вспомогательных операции. Средством автоматизации основных операций является станок с ЧПУ, который по управляющей программе производит обработку детали без непосредственного участия человека. Автоматизация вспомогательной операции производиться при помощи таких средств автоматизации как робокары, промышленные роботы, автоматизированные транспортные и складские системы. Для получения информации о возможности полной или частичной автоматизации необходимо произвести анализ проектного варианта технологического процесса. Анализ проектного варианта технологического процесса в проектном технологическом процессе отсутствуют операции, выполняемые на универсальном оборудовании в проектном технологическом процессе отсутствуют специальные методы обработки, процесс прерывистый основное оборудование возможно встроить в ГПС; возможна концентрация переходов на операциях, выполняемых на станке с ЧПУ габаритные размеры и вес детали Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 95 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР в технологическом процессе изготовления детали типа втулка возможно использование автоматизированных средств загрузки- выгрузки заготовки в основное оборудование, также возможно использование промежуточного накопителя. 4.1.1 Наличие в технологическом процессе слесарных, универсальных или специальных операций При механической обработке детали Втулка на станке с ЧПУ не все поверхности обрабатываются, а именно фаски. Механическая обработка не требует универсальных или специальных операции. 4.1.2 Возможность встраивания основного оборудования в ГПС Для механической обработки детали Втулка используется следующее основное технологическое оборудование токарный обрабатывающий центр с ЧПУ универсальный круглошлифовальный станок с ЧПУ Paragon Paragon GUH-3580. Все станки с числовым программным управлением, поэтому они могут работать в условиях ГПС. Токарный обрабатывающий центр оснащен ленточным конвейером для удаления стружки. Также имеет систему автоматизированного открывания-закрывания дверей станка. 4.1.3 Концентрация переходов на операциях механической обработки Концентрация технологических переходов на операциях большая. На каждой операции используется оптимальное число режущих инструментов. Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 96 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР 4.1.4 Габаритные размеры детали Габаритные размеры, масса и форма детали Втулка позволяют использовать стандартное оборудование и роботы для транспортировки и установки детали. Наибольший обрабатываемый диаметр – 140 мм, длина – 100 мм, масса – 5,1 кг. 4.1.5 Наличие поверхностей для захвата промышленным роботом Заготовка имеет наружную цилиндрическую поверхность для захвата промышленным роботом. После механической обработке на токарном обрабатывающем центре появляется также и внутренняя поверхность, которую возможно использовать при последующем перемещении. Рисунок 48 – Возможные поверхности для захвата промышленным роботом Анализ показал, что технологический процесс обработки детали Втулка возможно полностью автоматизировать. Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 97 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР 4.2 Разработка структурной схемы гибкого производственного участка 4.2.1 Определение состава и числа оборудования станочного комплекса ГПС Выбор вида станков, их специализации по числу управляемых координат и определение их количества в составе ГПС по выпуску деталей заданной номенклатуры осуществляются на основе разработанных технологических процессов на типовые детали последующей формуле К = С ср Т ср (46) где С ср – средняя станкоемкость, приходящаяся на каждый станок, мин Т ср – средний такт выпуска деталей, мин К – число станков по виду оборудования. 𝑇 ср = 60 ∙ Ф 𝐾 исп 𝑁 год (47) где Ф О – годовой фонд времени оборудования, ч ( Ф О = 2010 ч К исп – коэффициент использования оборудования по машинному времени (К исп = 0,85); год – годовая программа выпуска деталей, шт. Т ср = 60 · 2010 · 0,85 7000 = 14,64 𝐶 ср = 1 𝑛 ∑ 𝐶 𝑖 𝑛 𝑖=1 (48) где n – число типовых деталей 𝐶 𝑖 – станкоемкость, приходящаяся на каждый станок по обработке го представителя типовых деталей, мин. 𝐶 𝑖 = ∑ оп (49) где оп – основное время на выполнения перехода, мин p – число всех переходов, выполняемых на рассматриваемом станке по обработке деталей. оп ом в+ у (50) Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 98 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР где о – основное время на выполнения перехода, мин 𝑡 м−в 𝑖 – машинно-вспомогательное время, связанное с выполнением перехода, мину вспомогательное время на снятие-установки заготовки, мин. Подставляя данные получим 𝐶 005 = 4,572 + 0,24 + 0,23 = 5,042 мин, 𝐶 010 = 2,222 + 0,27 + 0,19 = 2,682 мин, 𝐶 030 = 1,14 + 0,04 + 0,19 = 1,37 мин. Так как на данных станках производиться обработка только одной детали, то 𝐶 ср005 = 𝐶 005 ; 𝐶 ср010 = 𝐶 010 ; 𝐶 ср030 = 𝐶 ср030 Далее определим число станков для каждой операции механической обработки по формуле 46: К 005 = С ср005 Т ср = 5,042 14,64 = 0,34 (принимаем К 1); К 010 = С ср010 Т ср = 2,682 14,64 = 0,18 (принимаем К 1); К 030 = С ср030 Т ср = 1,37 14,64 = 0,09 (принимаем К 1). 4.2.2 Определение структуры и состава автоматизированной транспортно-складской системы ГПС Автоматическая транспортно-складская система (АТСС) в ГПС предназначена выполнять следующие функции хранить в накопителях большой вместимости (складе) межоперационные заделы деталей и автоматически транспортировать их в заданный адрес по командам от ЭВМ транспортировать детали от станка к станку, а также на позиции разгрузки и загрузки оперативно пополнять накопители небольшой вместимости (приемно-передающие агрегаты, тактовые столы и др, установленные около каждого станка транспортировать обработанные детали на позиции контроля и возвращать их для продолжения дальнейшей обработки или на позиции загрузки-разгрузки. Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 99 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР 4.2.3 Определение характеристик стеллажа-накопителя Максимальное число деталеустановок различных наименований число серий, которые могут быть обработаны на комплексе в течение месяца, определим по формуле наим · Ф ст · 𝑛 ст 𝑡 об · 𝑁 (51) где Ф ст – месячный фонд отдачи станка, ч ( Ф ст = 305 ч ст число станков, входящих в ГПС; об – средняя трудоемкость обработки одной деталеустановки, мин N – средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования. Подставляя, получим наим · 305 · 3 9,094 · 584 = шт ≈ 11 шт. Полученное число деталеустановок определяет число ячеек в стеллаже. Для обеспечения нормальной работы ГПС необходим запас ячеек в накопителе, равный примерно 10 % от наим, поэтому принимаем наим шт. 4.2.4 Расчет числа позиций загрузки и разгрузки Расчет необходимого числа позиций загрузки и разгрузки производят по формуле поз · 𝐾 дет Ф поз · 60 (52) где 𝑡 – средняя трудоемкость операций на позиции, мин 𝐾 дет – число деталеустановок, проходящих через позицию в течение месяца, шт Ф поз – месячный фонд времени работы позиции, ч Ф поз = Ф ст = 305 ч. 𝐾 дет = наим 𝑁 (53) где N – средняя месячная программа выпуска деталей одного наименования наим, шт. Подставляя получим Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 100 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР 𝐾 дет = 13 · 584 = 7592 шт. Для расчетов можно использовать следующие значения трудоемкостей операций по загрузке (з) и разгрузке (р) деталей з = 5 мин р = 3 мин. Подставляя получим поз · 7592 305 · 60 = 3,3 ≈ 4. 4.2.5 Расчет числа позиций контроля Необходимое число позиций контроля 𝑛 поз.к в ГПС рассчитывается по формуле 𝑛 поз.к = 𝑡 к · 𝐾 дет.к Ф поз · 60 (54) где к – суммарное время контроля одной деталеустановки, мин – 𝐾 дет.к число деталеустановок, проходящих контроль за месяц, шт Ф поз – месячный фонд времени работы позиции контроля, ч. 𝐾 дет.к = 𝐾 дет 𝑛 (55) где 𝐾 дет – число деталеустановок, обрабатываемых на комплексе за месяц, шт n – число деталеустановок, через которое деталь выводится на контроль, шт 𝑛 = 𝑛 1 𝑘 1 · 𝑘 2 (где 𝑛 1 – плановое число деталеустановок, через которое деталь выводится на контроль по требованию технолога, шт, 𝑛 1 = 6; 𝑘 1 и 𝑘 2 – поправочные коэффициенты, связанные с выводом деталей на контроль по требованию наладчика соответственно для первой деталеустановки вначале смены (𝑘 1 ) и сразу же после установки нового инструмента (𝑘 2 ); 𝑘 1 = 1,15; 𝑘 2 = 1,05. Подставляя получим Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 101 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР 𝑛 = 6 1,15 · 1,05 = 4,97 ≈ 5; 𝐾 дет.к = 7592 5 = 1518,4 ≈ 1519. Время контроля одной деталеустановки: 𝑡 k = 𝑡 𝑘 1 + 𝑡 𝑘 2 +. . . +𝑡 𝑘 𝑖 (57) де 𝑡 𝑘 1 , 𝑡 𝑘 2 , ..., 𝑡 𝑘 𝑖 – соответственно время контроля поверхностей детали после обработки на 1, 2 и т.д. м станках комплекса. Для расчетов время каждого промежуточного контроля (после неполной обработки поверхностей на станках комплекса) можно принимать равным п = 5 мин время окончательного контроля всех поверхностей детали (после обработки на последнем станке комплекса кок = 30 мин. Подставляя получим 𝑡 𝑘 = 5 + 30 = 35 мин 𝑛 поз.к = 35 · 1519 305 · 60 = 2,9 ≈ 3 4.2.6 Проектирование предварительной компоновки ГПС Для дальнейшего определения числа подвижных транспортных механизмов АТСС, расчета времени перемещения заготовок, атак же определения более рационального размещения оборудования необходимо узнать примерный маршрут движения заготовок при обработке на станках ГПС. Для этого осуществим планировку станочной и складской систем комплекса. Первый вариант расположения оборудования представлен на рисунке 49. На данной схеме заготовка перемещается со стеллажа 1 кран-штабелером в приемо-раздаточный стол. Затем робокар перемещает на комплексные станки 4 и 6. Далее заготовка возвращается на стеллаж 1, для последующего перемещения на другие участи (слесарный участок, участок термической обработки и гальванический цех. После гальваники заготовка возвращается Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 102 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР в цех механической обработки, для дальнейшей обработки согласно технологическому процессу. Со стеллажа 1 заготовка следует на шлифовальный станок 11. После чего направляется на моечную машину 12. Отсюда готовая деталь следует на участок активного контроля 13. И наконец, возвращается на стеллаж 1. Таблица 16 – Матрица перемещений для первого варианта Оборудование, к которому движется транспортное средство Оборудование, от которого движется транспортное средство 1 4 6 11 12 14 Расстояние, пройденное транспортным средством, м 1 24,7 13,8 4 10,9 6 4,7 11 9,4 12 4,3 14 10,5 Изм. Лист № документа Подпись Дата Лист 103 ЮУрГУ – 15.03.05.2017.451.000 ПЗ ВКР Рисунок 49– Первый вариант расположений станков 1– стеллаж 2 – кран-штабелер; 3 – приемо-раздаточный стол 4 – токарный обрабатывающий центр для 005 операции 5 – промышленный робот – токарный обрабатывающий центр для 010 операции 7 – УИО; 8 – склад режущих инструментов 9 – робокар; 10 – станция зарядки аккумуляторных батарей 11 – шлифовальный станок 12 – моечная машина 13 – УАК; 14 – КИМ. Суммарное перемещение при такой компоновке ГПС – 78,3 м. Второй вариант расположения оборудования представлен на рисунке 50. При таком варианте расположения оборудования заготовка перемещается со стеллажа 1 кран-штабелером в приемо-раздаточный стол. Затем робокар перемещает на комплексные станки 4 и 6. Далее заготовка следует на стеллаж 15, для последующего перемещения на другие участи (слесарный участок, участок термической обработки и гальванический цех. После возвращения заготовки на стеллаж 15, она перемещается на шлифовальный |