Разработка участка механической обработки корпусных деталей

Произведём расчёт режимов резания на растачивание отверстия Ш54,4^+1,2 до Ш57,4^+0,19.

Глубина резания t = 1,4 м.

Подача Sпри черновом растачивани принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости технологической системы, прочности режущей пластины и прочности державки.

м/мин, (2.23)

где С_v = 328 - коэффициент из таблицы 17 [2];

m, x, y- показатели степени из таблицы 17 [2];

K_v - поправочный коэффициент.

K_v= K_mv Ч K_nv Ч K_uv, (2.24)

где K_mv = 0,8 - коэффициент на обрабатываемый материал из таблицы 1-4 [2, c.261-263];

K_nv = 0,9 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности, таблица 5 [2, с.264];

K_uv = 1,8 - коэффициент, учитывающий материал инструмента, таблица 6 [2, с.264].

K_v= 0,8 Ч 0,9 Ч 2,5 = 1,8.

Расчитаем скорость резания при растачивани:

м/мин,

Определим частоту вращения шпинделя - n об/мин (мин^-1):

об/мин(мин^-1).

Частота вращения шпинделя станка по паспорту совпадает с расчётной.

Расчитаем максимальную силу резания при чистовом точени при глубине резания t = 1,4 мпо формуле:

P_z = 10 Ч C_p Ч t^xЧ S^y Ч Vⁿ Ч K_р, Н, (2.25)

где С_р, x, y, n- коэффициенты, взятые из таблицы 22 [2, c.271]. C_p = 40; x = 1; y = 0,75; n= 0

K_p = K_тр Ч K_цp Ч K_лpЧ K_гpЧ K_{rp ,} (2.26)

изтаблицы 9, 10, 23 [2, с.268-272]:

K_тр = 1; K_цp = 1,08; K_гp = 1,25; K_лp = 1; K_rp = 0,93,

тогда K_p = 1,25.

P_z = 10 Ч 40 Ч 1,4 Ч 0,2^0,75 Ч 225⁰ Ч 1,25 = 209 H.

Определим необходимую мощность электродвигателя станка N кВт:

кВт,

Инструмент - торцевая фреза, со вставными ножами, оснащёными пластинами из твёрдого сплава (ГОСТ 24359-80). Исходной величиной подачи при черновом фрезеровани является величина подачи на один зуб S_z.

Для остальных операций и позиций механической обработки корпуса редуктора выполнены расчёты режимов резания и сведены в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 - Режимы резания механической операций

№ операци	№ перехода	L, м	t, м	S	n	V	N
Операция 010. Фрезерная	переход 1	478	1,6	0,6	640	400	4,5
	переход 2	478	0,4	0,4	875	550	2,3
	переход 3	328	1,6	0,6	640	400	4,8
	переход 4	368	1,6	0,6	670	420	3,2
Операция 010. Фрезерная	переход 5	328	0,4	0,4	875	550	2,7
	переход 6	368	0,4	0,4	890	570	1,4
	переход 7	202	2,0	0,8	830	130	6,4
	переход 8	608	5,0	0,18	2000	38,7	5,6
Операция 035. Сверлильно-фрезерно-расточная	переход 1	188,4	1,6	0,6	1400	148,0	2,4
	переход 2	188,4	1,6	0,6	1400	148,0	2,4
	переход 3	188,4	0,4	0,4	1850	250	0,9
	переход 4	188,4	0,4	0,4	1850	250	0,9
	переход 5	91	1,4	0,2	1330	225	0,7
	переход 6	91	1,2	0,2	1760	205	0,6
	переход 7	91	0,2	0,15	1830	320	0,13
	переход 8	91	0,2	0,15	2200	320	0,13
	переход 9	29	1,5	0,25	1700	200	0,87
	переход 10	20	9,5	0,6	870	56,2	1,07
	переход 11	29	8	0,58	1080	54,6	0,9
	переход 12	18	3,35	0,34	2100	54,3	0,35
	переход 13	29	4,2	0,4	1950	53,9	0,58
	переход 15	25,12	8	0,1	1900	97,2	0,09
	переход 16	68	13,35	0,87	633	52,6	2,04
	переход 17	68	9	0,6	358	30,4	0,89
	переход 18	69	1	0,4	456	37,3	1,05
	переход 19	68	1,2	0,2	2300	230	0,67
	переход 20	68	0,2	0,15	2700	330	0,33
	переход 21	68	0,1	0,08	2900	380	0,12
	переход 22	18	3,35	0,34	2100	54,3	0,35
	переход 23	15	1,25	0,12	2600	64,4	0,09
	переход 24	28	1,2	0,2	2250	205	0,7
	переход 25	18	1,5	0,25	2120	200	0,87
	переход 26	28	0,3	0,15	2600	320	0,19
	переход 28	91	0,1	0,08	2110	385	0,06
	переход 29	91	0,1	0,08	2750	390	0,04
	переход 30	5	0,3	0,13	2000	47,5	0,15
	переход 31	5	84	0,1	295	87,3	0,27
	переход 32	23	1,5	1,5	320	10	0,16
	переход 33	13	1,3	1,25	360	9	0,12
	переход 34	13	1,3	1,25	360	9	0,12
	переход 35	9	0,25	0,5	640	6	0,06
	переход 36	12	1,6	0,35	2100	45,7	0,1
Операция 035. Сверлильно-фрезерно-расточная	переход 37	12	1,6	0,35	2100	45,7	0,1
	переход 38	10	0,3	0,7	560	7	0,09
	переход 39	10	0,3	0,7	560	7	0,09
Операция 045. Сверлильно- фрезерно-расточная	переход 1	15	1,2	0,065	2000	62,7	0,1
	переход 2	9	0,25	0,5	640	6	0,06

2.2.5 Техническое нормирование

Нормы времени на каждый Переход и на операцию были расчитаны, как и режимы резания в програме САПР ТП на ПЭВМ.

Дале приведём расчёт нескольких переходов и операций.

Штучное время затрачиваемое на операцию механической обработки

определяем расчётно-аналитическим методом [2]:

T_шт = Т_о + Т_в + Т_обс + Т_отд,мин., (2.27)

где T_o- основное технологическое (машиное) время на операцию;

T_в - вспомогательное время (время затраченое: на поворот стола, на перемещение шпинделя и т.д.) на операцию;

T_обс - время обслуживания рабочего места, составляет 16% от оперативного времени

T_оп = T_o + T_в.

T_отд- время перерыва на отдых, т.к. в проектируемом процесе используем АЛ, а она работает в автоматическом режиме, то время перерывов принимаем T_отд = 0.

Основное время затраченое на операцию T_o будет складываться из основного времени каждого Перехода t_o этой операци [2].

T_o = t_o1 + t_o2 + … + t_on,мин. (2.28)

Вспомогательное время на операцию t_в, находится точно также как и основное время [2].

Штучно-калькуляционое время равно:

мин, (2.29)

где T_п.з- подготовительно заключительное время на операцию, берём в пределах 12…15 мин;

n - число деталей в парти.

шт, (2.30)

где N- годовой объём выпуска деталей;

100 - число запусков АЛ в год.

шт.,

Приведём пример расчёта штучного, штучно-калькуляционого, основного и вспомогательного времени на операцию.

Операция 010.

Переход 1: фрезероваЬть поверхность 1, предварительно

Основное время для фрезерования найдём по формуле:

мин, (2.31)

где L_p.x. - расчётная длина рабочего хода, в нашем случае L_p.x.= 478 м;

S_м - минутная подача.

S_м = S_z Ч nЧ z , (2.32)

где S_z - подача на зуб фрезы, S_z = 0,05 м;

n - частота вращения шпинделя, n= 640 мин^-1;

z - число зубьев фрезы, z = 12

S_м = 0,05 Ч 640 Ч 12 = 384 об/мин,

При обработке на станках с ЧПУ t_в включает время на поворот шпиндельного блока, отвод и подвод суппорта.

Подставив значения в формулу, получим:

мин.

Время на поворот шпиндельного блока равно 0,25 мин; скорость быстрых перемещений суппорта около 6000 м/мин.

мин.

Переход 2: фрезеровать поверхность 1, окончательно

Основное время для фрезерования:

мин.

Вспомогательное время на обработку:

мин.

На последующие переходы основное и вспомогательное время находим в той же последовательности.

Переход 3: фрезеровать поверхность 2, предварительно

t_o= 0,65 мин; t_в = 0,3 мин.

Переход 4: фрезеровать поверхность 3, предварительно

t_o = 0,78 мин; t_в= 0,3 мин.

Переход 5: фрезеровать поверхность 2, окончательно

t_o = 0,94 мин; t_в = 0,3 мин.

Переход 6: фрезеровать поверхность 3, окончательно

t_o = 1,03 мин; t_в = 0,3 мин.

Переход 7: фрезеровать уступ 4

t_o = 0,38 мин; t_в = 0,7 мин.

Переход 8: фрезеровать фигурный паз 5

t_o= 3,8 мин; t_в = 1,03 мин.

Основное время на операцию будет равно:

T_o = 1,24 + 1,37 + 0,65 + 0,78 + 0,94 + 1,03 + 0,38 + 3,8 = 10,19 мин.

Вспомогательное время на операцию:

T_в = 0,3 + 0,3 + 0,3 + 0,3 + 0,3 + 0,3 + 0,7 + 1,03 = 3,53 мин.

Расчитаем оперативное время на операцию:

T_оп = 10,19 + 3,53 = 13,72 мин.

Время обслуживания рабочего места Т_обс, составляет 16% :

Т_обс = 13,72 Ч 0,16 = 2,19 мин,

= 10,19 + 3,53 + 2,19 = 15,97 мин.

Дале расчитаем штучно-калькуляционое время на операцию:

мин.

Расчёт норм времени по остальным операциям ведётся аналогично, значения их можно свести в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Нормы времени на операции

№ операци	Кол-во переходов	Tо	Tв	Тобс	Тшт	Тшт.к.
Операция 010	8 переходов	10,19	3,53	2,19	15,92	21,92
Операция 020	1 переходов	2,50	0,80	0,53	3,83	9,83
Операция 035	39 переходов	28,45	10,36	6,97	46,63	54,13
Операция 045	2 переходов	2,40	2,62	0,48	5,50	16,00

2.2.6 Выбор и расчёт оборудования

Для компоновки ГПУ были выбраны стандартные станки: ИР500ПМ1Ф4 - горизонтально-обрабатывающий центр и вертикально-фрезерный 6P13PФ3. На фрезерном станке производится черновая обработка базовых поверхностей и фрезерование паза, а на обрабатывающем центре черновое, получистовое и чистовое фрезерование, растачивание, сверление и нарезание резьб. Также было выбрано оборудование для моечной и контрольной операци, использованы приёмные и передаточные столы и другие элементы, а также транспортные системы, специальные и специализированые автоматы.

Расчитаем потребное количество станков на механические операци по формуле:

(2.33)

где - сумарное нормировочное время необходимое для обработки на станках даного типа годового количества деталей;

- действительный годовой фонд времени работы станков,

= 3975 ч(работы в 2 смены);

m - количество смен, 2 смены.

Так как действительный годовой фонд времени у нас дан в две смены, то знаменатель mмы не учитываем.

(2.34)

где T_шт.к- штучно-калькуляционое время на операцию, мин;

Д- количество одноименых деталей, Д = 20000 шт.

Значит можно упростить эти формулы и свести их в одну:

(2.35)

Принимаем С_н = 2 станка.

Зная все значения расчитаем количество станков на механические операци. Для первой операци:

шт.

Сразу можно найти коэффициент загрузки К_? (должен быть около 1) станка на даной операци по формуле:

(2.36)

Для первой операци он будет равен:

Для третьей операци:

По результатам расчётов видно, что для выполнения всех операций нам потребуется 9 станков.

шт,

принимаем С_н = 5 станка, тогда К_? = 0,9.

Для четвёртой операци:

шт,

принимаем С_н = 2 станка, тогда К_? = 0,72.

Два фрезерных и 7 горизонтально-обрабатывающих центров.

По результатам выполнения анализа существующего процеса изготовления корпуса редуктора можно сделать следующие выводы:

- предложеный выбор технологических баз является наиболе правильным для изготовления корпуса, его конфигурация технологична для крупносерийного производства, выбран способ получения заготовки - литьё в кокиль, который обоснован с экономической точки зрения.

- предложен новый технологический процес изготовления корпуса.

- выполнен расчёт припусков для основных поверхностей.

- выполнены расчёты режимов резания и основного технологического времени для операций технологического процеса.

- выбрано оборудование для ГПУ.

2.3 Разработка автоматизированого участка механической обработки

2.3.1 Состав цеха

В состав цеха машиностроительного завода входят производственые и вспомогательные отделения (участки), а также бытовые и служебные помещения.Производственые отделения и участки предназначены для непосредственого осуществления технологических процесов обработки деталей, отделки, испытания и упаковки сборочных единиц и изделий. Вспомогательные отделения, участки и мастерские используются для следующих целей: ремонта оборудования и технологической оснастки (инструментов, приспособлений, штампов) и заточки инструментов; обслуживания основного производства (приготовления и раздачи СОЖ, сбора, переработки и удаления отходов) и т.д.В зависимости от принятой схемы организаци производства и величины цеха некоторые вспомогательные отделения могут быть объединены или вовсе исключены.

Кроме производственой програмы, в состав исходных для проектирования цеха даных, в общем случае, входят следующие материалы:

- рабочие чертежи и спецификаци изготавливаемых изделий;

- технические условия на обработку деталей, на отделочные виды испытаний и упаковку;

- сводные нормы расхода материалов на все изготавливаемые в цехе изделия;

- технологические процессы с нормами времени, а также средний процент выполнения норм по видам работ;

- план расположения оборудования и рабочих мест, а также ведомость уже установленого технологического и подъёмно-транспортного оборудования с указанием степени его износа при реконструкции цехов;

- ведомость оборудования, подлежащего модернизаци, имеющегося на складе и заказаного промышлености, паспортные даные на имеющиеся на заводе уникальные и специальные станки.

2.3.2 Оборудование, рабочие места и инвентарь

Оборудование цеха подразделятся на производственое, вспомогательное, подъёмно-транспортное и энергетическое.

К производственому оборудованию относятся металорежущие станки, прессы, моечные машины, печи, специальные стенды и установки, на которых выполняются все основные технологические операци по обработке, сборке, окраске, испытанию и упаковке деталей, узлов и изделий, выпускаемых участком.

К вспомогательному относится оборудование, на котором выполняется, например: ремонт и заточка инструментов, ремонт приспособлений, производственого оборудования, изготовления запасных частей к нему, а также лабораторное оборудование.

К энергетическому оборудованию относится отдельно стоящие источники преобразования тока, насосы, трансформаторы, генераторы, обеспечивающие работу всех других видов оборудования.

Рабоче место - это отдельный производственый участок, закреплёный за рабочим или бригадой рабочих, предназначеный для выполнения определёных технологических операций. При многостаночном обслуживани, когда несколько станков обслуживается одним рабочим, каждый из этих станков считается одним рабочим местом, поэтому автоматизированую линию можно считать одним рабочим местом.

Инвентарь цеха подразделяется на производственый и хозяйственый.

2.3.3 Компоновка и планировка участка

Компоновка - это схематический план здания (корпуса) с изображением на нём цехов, отделений, участков, вспомогательных и служебно-бытовых помещений. Назначение компоновочного плана - взаимная увязка входящих в состав цехов, отделений и участков, выбор оптимального направления производственого процеса, внутрицехового транспорта, грузовых и людских потоков, а также рациональное размещение вспомогательных и служебно-бытовых помещений.

Планировка цеха - это план расположения производственого, подъёмно-транспортного и другого оборудования, инженерных сетей, рабочих мест, проездов и проходов. При разработке планировки были учтены следующие основные требования:

- оборудование в цехе размещается в соответствии с принятой организационой формой технологических процессов. Оборудование размещено в порядке последовательности выполнения технологических операций обработки, контроля и сдачи деталей или изделий;

- расположение оборудования, проходов и проездов выполнено с учётом действующих норм и гарантирует удобство и безопасность работы; возможность монтажа, демонтажа и ремонта оборудования; удобство подачи заготовок и инструментов; удобство уборки отходов;

- планировка размещения оборудования согласована с применяемыми подъёмно-транспортными средствами. Планировкой предусмотрены кратчайшие пути перемещения заготовок, деталей, узлов в процессе производства, исключающие возвратные движения. Грузопотоки не пересекаются между собой, а также не пересекаются и не перекрываются основные проезды и проходы, предназначеные для движения людей.

Планировка предусматривает возможность перестановки оборудования при изменении технологического процеса.

План расположения оборудования составлен для определения площади, занимаемой участком и взаимной увязки размещения станков. На чертеже показано технологическое, контрольно-измерительное и вспомогательное оборудование (электрошкафы, инструментальные щкафы и т.д.).

Исходными даными для планировки являются структурная схема и эскизы станков, выполненые с учётом выбраных в соответствии с технологическим процесом их типов и габаритов.

При разработке плана расположения оборудования, растояние между станками определено в зависимости от необходимости выполнения проходов между станками и доступа к станкам.

Количество станков, необходимых для обработки деталей по заданой производственой програме в гибкой автоматизированой лини, определяется технологическим процесом и расчитаными нормами времени на выполнение каждого Перехода основных операций. Расчитаем такт выпуска:

мин/ед.

Следовательно, такт выпуска при двухсменой работе ГАУ составляет 12,57 мин.

2.3.4 Определение размера площади участка

Площадь механического цеха по своему назначению делится на производственую, вспомогательную и служебную (служебно-бытовых помещений). К производственой площади относится площадь, занятая автоматической линией, станками, верстаками, проходами и проездами между рядами станков, складами заготовок и другими вспомогательными службами, а также магистральными проездами, обслуживающими разные цеха. К площади служебно-бытовых помещений относятся площади, занятые раздевалками, душевыми, санитарными узлами, а также площадь, занимаемая администрацией цеха и другими техническими и конторскими службами по обслуживанию производства.

Площадь участка в плане:

S = L Ч b, м², (2.37)

где L - длина участка, м.

b- ширина участка, м,

S= 59,6 Ч 19,9 = 1186 м².

Объём участка:

V = hЧ S, м³, (2.38)

где h- высота участка, м;

V= 12,5 Ч 1186 = 14826 м³

Объём участка будет составлять: 14826 м³.

2.3.5 Состав рабочих

Обще количество участвующих в работе участка по обработке корпуса составляют: производственые и вспомогательные рабочие, МОП и служащие.

Расчёт необходимого количества производственых рабочих (операторов) для обслуживания автоматической лини производится по нормам: с автоматизированой передачей заготовок с лини на следующую операцию - 1 оператор. Для наладки оборудования предусматривается 5 наладчиков, по 2 наладчика в смену. Количество ИТР, счётно-конторского и младшего обслуживающего персонала задано ориентировочно 5% от общего их количества в цехе.

2.3.6 Организация рабочих мест

Заготовки поставляют в контейнерах из литейного цеха. После чернового фрезерования слесарь-наладчик осматривает заготовки на отсутствие дефектов в соответствии с требованиями чертежа и устанавливает в приспособление. На рабочем месте установлен стол для входного контроля и инструментальный шкаф.

На рабочем месте автоматизированой лини установлены: пульт управления, инструментальный шкаф для цеховых наладчиков, содержащий набор инструментов и приспособлений для выполнения наладочных работ. Здесь же установлен верстак для выполнения небольших текущих ремонтов.

Для замены инструментов на ГАЛ, предусмотрена транспортная система замены инструментальных блоков (на станках ОЦ) и передачи их на участок подготовки инструмента. Также около фрезерных станков установлен инструментальный шкаф и шкаф для вспомогательных материалов. В инструментальном шкафу хранится резервный набор инструментов.

2.3.7 Управление гибким автоматизированым участком

Спроектированый ГАУ по обработке корпуса редуктора входит в состав цеха механической обработки. Цех работает в две смены.

Участком руководит мастер. Вопросы эксплуатаци решает заместитель начальника цеха. ТО и ТР проводится комплексной бригадой, состоящей из наладчиков, слесарей-ремонтников, инструментальщиков и др. Автоматизированую линию обслуживают наладчики, прошедшие специальную подготовку и имеющие квалификацию 5-го и 6-го разряда.

В обязаности мастера входит:

- обеспечение выполнения сменых заданий участком, соблюдение установленой технологи производства изделий и ритмичности выпуска продукции высокого качества;

- организация своевременной подготовки производства, его полную загрузку и бесперебойную работу оборудования;

- осуществление оперативного контроля за обеспечением материальными и энергетическими ресурсами, технически правильной эксплуатацией оборудования и других основных средств, экономным расходованием сырья, топлива, материалов;

- выявление, предотвращение и устранение причин нарушения хода производства;

- проведение работы по изысканию, организаци использования дополнительных производственых резервов повышения производительности труда, снижению трудоёмкости и себестоимости продукци;

- участие в работе по оперативному планированию производства, улучшению нормированию, аттестаци и рационализаци рабочих мест, распространение передовых приёмов и методов, снижению затрат труда;

- анализ результатов производственой деятельности участка за смену и причин, вызывающих простои оборудования и снижение качества продукции;

- участие в разработке и внедрении мероприятий по устранению выявленых недостатков;

- организация оперативного учёта движения продукци на автоматической лини и складах-штабелёрах и выполнения производственых заданий;

- контроль соблюдения работниками технологической, производственой и трудовой дисциплины, правил и норм охраны труда, техники безопасности, производственой санитари и противопожарной защиты;

- представление предложений о наложени дисциплинарных взысканий на нарушителей трудовой и производственой дисциплины.

Старший оператор должен контролировать работу ГАЛ, а также своевременную замену режущего инструмента, смену эмульси, масла, очистку фильтров, должен вести журнал простоев и ремонтов.

Для стабильной работы станков необходимо периодически проводить профилактические осмотры и ремонт оборудования.

К основным правилам профилактики относится следующе:

- регулярная смазка и поддержание уровня масла, применение масел в соответствии с инструкциями;

- регулярный контроль степени нагрева подшипников;

- своевременая замена режущего инструмента и быстро изнашиваемых частей;

- постояное наблюдение за работой концевых выключателей, блокирующих устройств, пневмо- и гидро-клапанов, регуляторов, электроконтактов и дроселей;

- своевременая замена СОЖ;

- регулярная проверка надёжности зажима обрабатываемой детали и закрепление инструмента;

- поддержание в рабочем состоянии стружкоотводящих и загрузочно-разгрузочных устройств;

- тщательная уборка рабочих мест и защита от корозии.

Ремонт следует производить агрегатным методом. При замене использовать групповую систему.

Условия для нормальной работы:

- колебание напряжения: ± 5% V_H;

- давление сжатого воздуха не мене 4 кгс/см;

- сжатый воздух должен подаваться сухим и чистым;

- давление масла в гидросистеме - 10 МПа;

- температура СОЖ 16^? - 18^?C;

- заготовки должны соответствовать ТУ;

- режущий инструмент должен соответствовать расчитаной стойкости.

2.3.8 Организация технического контроля

Периодический входной контроль осуществляется на рабочем месте оператором после обработки на каждой позици.Контролёр ОТК производит окончательный контроль качества изготовления детали перед отправкой в сборочный цех. Контрольные автоматы установлены после основных ответственых чистовых операций.

3. Конструкторская часть

3.1 Описание компоновочной схемы гибкого производственного участка

На участок заготовки поступают в кассетах, после чего их устанавливают на приёмный стол и подают на автоматический склад-штабелёр 1. Из склада заготовки краном штабелёром укладываются на выдвижной и перемещаются на стол передаточный 11, затем роботом-манипулятором 4 переносятся и устанавливаются в пневматические тиски, установленые на вертикально-фрезерном станке 16, где происходит черновая обработка поверхностей заготовки. Дале заготовка с помощью манипулятора 4 снимается со станка и переносится на столприёмный 2, откуда она при помощи крана штабелёра переносится на другой передаточный стол находящийся на слесарном участке, который совмещён с участком сборки приспособлений. Затем как заготовка поступила на передаточный стол 11, её с помощью манипулятора 4 переносят на стенд сборки приспособлений, оттуда заготовка перемещается на слесарный стол 6, где с помощью слесаря-наладчика происходит снятие заусенец после фрезерования, очистка заготовки с помощью щётки и предварительный контроль.

После завершения этих операций заготовка переносится на стенд сборки приспособлений. После установки в приспособление и на стол-спутник, заготовка при помощи манипулятора 4, таким же образом поступает на станцию загрузки-разгрузки транспортной системы 15. Со станции деталь передаётся на транспортную рельсовую тележку, на которой она также перемещается на стол-накопитель многоцелевого станка 8. После, со стола-накопителя, заготовка в приспособлении устанавливается в рабочую зону, где и происходит основная двухстороняя (при помощи поворота стола станка), обработка, а именно: черновое и чистовое фрезерование поверхностей; черновая и получистовая обработка отверстий; сверление; зенкерование; фрезерование торцов; чистовая обработка посадочных отверстий; нарезание резьбы. После завершения обработки деталь выводится из рабочей зоны на стол-накопитель, откуда перемещается на транспортную тележку, транспортной системы 15. Дале заготовка с помощью тележки поступает на приёмный стол 2, участка мойки и сушки.

Двигаясь по U-образному конвейеру 19, происходит мойка, в моечной машине 9 и сушка, сушильная камера 10. С конвейера деталь поступает на столпередаточный 11, который передаёт деталь в приспособлении на транспортную тележку и по рельсовой дороге она перемещается на станцию загрузки-разгрузки. Дале с помощью манипулятора 4 происходит перенос детали на стенд сборки приспособлений, на котором заменяется приспособление и деталь в том же порядке поступает на транспортную тележку, а дале на стол-накопитель станка и в рабочую зону станка, где происходит окончательная обработка: сверление отверстий и резьбонарезание в них, ране не доступных для обработки. После, деталь выводится из зоны обработки и через стол-накопитель поступает на транспортную тележку, с помощью которой перемещается на участок мойки и сушки. Движение по которому было описано выше. Дале деталь в приспособлении с помощью транспортной системы перемещается на участок контроля.

С транспортной тележки деталь поступает на станцию загрузки-разгрузки 3, откуда роботом-манипулятором 18 переносится на стол контрольно-измерительной машины 12, где происходит окончательный контроль (при помощи щупов) всех поверхностей, их размеров и расположения. После контроля, деталь в обратном порядке с помощью манипулятора 18 переносится на станцию загрузки-разгрузки (участка контроля) и дале по транспортной системе 15, станции загрузки-разгрузки 3, и манипулятора 4 перемещается на стенд сборки приспособлений, где деталь высвобождается из приспособления и манипулятором 4 переносится на передаточный стол 11, откуда по выдвижному столу (автоматизированному склада 1), а потом с помощью крана штабелёра укладывается в ячейки склада.

ГАУ оснащён пультом управления 14 и тремя ЭВМ 13 к нему. У транспортной системы также имеется пульт управления 7, который соединён с пультом 14 для управления ГАУ с одного места. Уборка стружки осуществляется с помощью конвейера 21, расположенным с задней части станков и выводится по траншеям, расположенным под станками. Отвод СОЖ осуществляется конвейерами, расположенными также в траншеях под станками, которые подают СОЖ к люкам, через которые поступают в подвальное помещение. Замена инструментальных блоков в станках (для последующей заточки и настройки) осуществляется с помощью портального робота 22 (находящегося на высоте 3 м), который переносит их над станками и кладёт на транспортную тележку 17 (находящуюся также на высоте 2,3 м). Транспортная тележка перемещает блок до другого портального робота 22, который снимает его с тележки и укладывает на передаточный стол 20, участка подготовки инструмента.

3.2 Расчёт и проектирование специального приспособления для обработки детали на обрабатывающем центре

3.2.1 Техническое задание

Необходимо спроектировать приспособление к горизонтально-обрабатывающем центре для механической обработки корпуса.

Исходные даные: годовой объём выпуска деталей - 20000 шт.; габаритные размеры детали 272 Ч179 Ч 84 м; материал - алюминиевый сплав АЛ9.

В даном приспособлени производится фрезерование, растачивание, сверление.

Расчётами установлено, что наибольшие силы резания будут действовать при фрезеровани отверстия Ш40 до Ш80^+0,03м на глубину 7±0,18м.

Принятый режим даного отверстия: S_z=0,3м; V =89,5м/мин; P_z =1236 Н.

Приспособление должно обеспечивать необходимую точность обработки.

3.2.2 Выбор и обоснование схемы приспособления

Из анализа заготовки видно, что для установки её в приспособлени за базы следует принять поверхность А, Б, В.

Установочной базой будет являться поверхность А, как наибольшая по площади. В связи с тем, что палета совершает сложное планетарное движение, и круговое движение привод стационарного энергоносителя использовать невозможно; учитывая, что заготовка обрабатывается на автоматической лини и конструкция приспособления не должна быть громоздкой, а также должна быть лёгкой (т.к. перемещение её происходит по транспортной системе на транспортной тележке) применяем ручное крепление заготовки. В качестве зажимного устройства используем винтовые зажимы; они просты в использовани, дёшевы и надёжны в работе.

Обрабатываемая заготовка устанавливается в корпус приспособления, который представляет собой плиту с фигурным пазом, что позволяет производить обработку заготовки с 2-х сторон без переустановки, и закрепляется тремя прихватами (2 г-образных и специальный).

Рисунок 3.1 - Обозначение баз

Один из прихватов изготовлен вместе с центрирующей призмой, которая центрирует заготовку относительно оси приспособления, что также повышает точность обработки. Крепление к столу-спутнику производится при помощи 4-х U - образных пазов, а центрирование относительно стола происходит при помощи двух пальцев (рисунок 3.1)

3.2.3 Расчёт параметров силового привода

Обрабатываемая деталь находится в равновеси вследствие действия, как сил возникающих в процессе обработки, так и сил зажима и реакци опор. Основными силами в процессе обработки являются силы резания.

Величина сил зажима расчитывается исходя из условия равновеси всех перечисленых сил, при полном сохранени контакта базовых поверхностей обрабатываемой детали с установочными элементами приспособления и невозможности сдвига в процессе обработки.

Приведём схему для вычисления сил закрепления W при фрезеровани отверстия Ш40 до Ш80^+0,03м на глубину 7 ± 0,18 м.

Составляющая P направлена навстречу силе зажима W и стремится оторвать заготовку от опор, а составляющая P, стремится сдвинуть заготовку в боковом направлени (рисунок 3.2)

Рисунок 3.2 - Расчётная схема

Для даной схемы закрепления необходимая сила зажима, таблица 1 [17] равна:

W= KЧ P_z Ч J₂ Ч (J₁ + j₂),Н, (3.1)

Н, (3.2)

принимать больше из двух значений,

где P_y, P_z - составляющие силы резания: P_z = 1236 H; P_y = 495 H табл.42 [2];

f_зм, f_оп - коэффициенты трения в местах контакта заготовки с опорами и с зажимным механизмом, f_зм = f_оп = 0,16 таблица 3 [17];

J₁, J₂ - жесткости опор и зажимного механизма:

J₁ = 0,3 0,4; J₂ = 0,6 0,7 , таблица 1 [17];

K - коэффициент запаса.

Коэффициент запаса определяется из произведения [17, с.382]:

K = K₀ Ч K₁ Ч K₂ Ч K₃ Ч K₄ Ч K₅, (3.3)

где K₀ = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

K₁ = 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей;

K₂ = 1,3 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента;

K₃ = 1,0 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резани;

K₄ = 1,3 - коэффициент, характеризующий постоянство силы зажима;

K₅ = 1,0 - коэффициент, характеризующий эргономику зажимного механизма.

K = 1,5Ч 1,2 Ч 1,3 Ч 1 Ч 1,3 Ч 1 = 3,042.

Подставив найденные значения в формулу, получим:

W = 3,042 Ч 1236 Ч 0,65 = 2444 H,

H.

Таким образом необходимая сила зажима равна 4890 H.

Произведём расчёт винтовых зажимов. Для этого определим номинальный диаметр резьбы винта по формуле [20]:

м, (3.4)

где С - коэффициент, для основной метрической резьбы, С = 1,4;

W - потребная сила зажима, H;

[у] - допустимое напряжение растяжения (сжатия), [у] = 80 100 МПа.

м.

Момент закрепления для данного типа винтов находим по формуле [20];

M = 0,1 Ч dЧ W Н?м. (3.5)

Зная все значения, найдём:

M = 0,1 Ч 10 Ч 4890 = 4890 H?м = 4890 Ч 10^-3H?м.

Так как в нашем случае гайки приспособления, после установки в его заготовки, будем закручивать с помощью гайковёрта (машина для закручивания гаек), то дальнейший расчёт можно не проводить. Но в случае поломки гайковёрта потребуется заворачивать гайки ключом, а для этого определим длину рукоятки ключа.

Определим длину рукоятки ключа по заданной силе воздействия из условия равновесия винта:

P_пр Ч l = M, (3.6)

l= M / P_пр, м. (3.7)

где P_пр 150 H - при ручном зажиме.

Отсюда:

м.

3.2.4 Расчёт приспособления на точность

Расчёт заключается в определении точности изготовления приспособления по принятым параметрам.

На точность обработки влияет ряд технологических факторов, вызывающих общую погрешность обработки ₀, которая не должна превышать допуск д выполняемого размера при обработки заготовки, т.е.:

Допустимая погрешность изготовления приспособления равна [21]:

м, (3.8)

где T - допуск выполняемого размера;

k_T - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения, k_T = 1,2 [21];

k_T1 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения е_д, k_T1 = 0,8 [21];

k_T2- коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в сумарной погрешности, k_T2 = 0,7 [21];

е_д- погрешность базирования;

е_? - погрешность закрепления;

е_y - погрешность установки приспособления;

е_u - погрешность износа установочных элементов;

е_nu - погрешность смещения инструмента;

w-экономическая точность обработки.

Расчётный параметр - размер Ш58^+0,03

е_д = 0, т.к. установочная поверхность совпадает с исходной;

е_? = 0,08 - по таблице 75 [21], для закрепления в приспособлении с винтовыми зажимами на окончательно обработанную поверхность;

е_y = 0 - т.к обеспечен надёжный контакт приспособления со столом станка;

е_u = 0,006 - см. [21, страница 14];

w =0,062 - для чистового точения;

е_nu = 0 - т.к. отсутствуют направляющие элементы для инструмента.

Подставив найденные значения в формулу, получим:

[е]_np=0,03-1,2Чм.

Таким образом, допустимое отклонение перпендикулярности установочной поверхности относительно опорной не боле 0,02 м.

Полученная величина погрешности установки не превышает величины допустимого отклонения, следовательно, приспособление обеспечивает необходимую точность обработки.

3.3 Проектирование специального режущего инструмента

Операции обработки внутренних отверстий в двух стенках и подрезание торца находящегося на одной оси с отверстиями позволяют объединить их в одну, если использовать специальную расточную оправку. Тем самым мы значительно уменьшаем количество инструмента и сокращаем время обработки и переустановки, а также увеличиваем точность обработки.

Расточная оправка состоит из корпуса, в котором с помощью крепёжных устройств установлены два расточных блока для одновременной обработки отверстий в двух стенках и подрезания торца заготовки. Вылет режущих пластин расточного блока регулируется в размер с помощью регулирующих кулачков. Расположение их с разных сторон (180^?) позволяет уменьшить радиальное биение. Для растачивания глубоких отверстий или отверстий находящихся в глубине заготовки, корпус оснащён удлинителем, который может быть взаимозаменён в зависимости от глубины отверстия. Удлинитель крепится с одной стороны к унифицированному хвостовику при помощи цилиндрического наружного базирующего диаметра с базирующим торцом и резьбовым хвостовиком, а с другой стороны - идентичным узлом с внутренним диаметром к корпусу. Конструкция корпуса расточной оправки обеспечивает необходимую прочность и точность закрепления резцов. Расточная оправка может применяться как для чистовой, так и для получистовой обработки внутренних поверхностей. Рассчитаем диаметры крепёжных болтов, которыми расточные блоки крепятся к корпусу оправки:

см ? 4,6 м.

Значит, из номинального ряда принимает болты диаметром Ш5 м.

Проверим стенки отверстий, скреплённых болтом, на смятие. Напряжение смятия в стенках отверстий будет:

(3.10)

где h = 8 м - толщина крепёжной поверхности;

d = 5 м - диаметр отверстия.

Н/м² = 1,8 Ч 10⁶ Па,

(3.11)

Значит, толщина крепёжной поверхности достаточна для надёжного и точного закрепления блоков в корпусе оправки.

корпус отверстие расточка сверление

Заключение

По результатам выполнения анализа конструкции корпуса редуктора, существующего технологического процесса и масштаба выпуска, а также разработок, выполненных в выпускной квалификационной работе можно сделать следующие выводы:

предложенный для изготовления корпус редуктора технологичен для крупносерийного типа производства:

предложен новый технологический процесс изготовления корпуса редуктора на гибкой автоматизированной лини (ГАЛ) в составе гибкого автоматизированного участка (ГАУ);

выполнен расчёт припусков, расчёты режимов резания и основного технологического времени для изготовления основных поверхностей;

разработана планировка и описана гибкая автоматизированная линия;

для рабочих мест автоматизированной лини подобрано специальное оборудование;

выполнены основные расчёты ГАУ;

спроектирована специальная расточная оправка.

Предложены мероприятия существенно улучшающие условия труда работающих и охраны окружающей среды; в организационно-экономической части выполнен анализ себестоимости изготовления изделия по предложенному варианту. Окупаемость затрат на создание гибкого автоматизированного участка - 2,8 года.

Материалы выпускной квалификационной работы могут быть использованы при создании автоматизированного участка на базовом предприятии.

Список использованных источников

1. ГОСТ 103-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент. - Введ. 2009-07-01 - М.: Издательство стандартов, 2009. - 42 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т. 3 / В.И. Анурьев. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 732с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т.1 / В.И. Анурьев. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 728с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т.2 / В.И. Анурьев. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 584с.

5. Барановский Ю.В. Режимы резания металов:справочник / Ю.В. Барановский. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1995. - 320с.

6. Волков Ю.Н. Безопасность производственных процессов в машиностроении / Ю.Н. Волков. - М.: Машиностроение, 1972. - 168 с.

7. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологи машиностроения: учеб. пособие для вузов / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - 5-е изд. - М.: ОООИД “Альянс”, 2007. - 256 с.

8. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету “Технология машиностроения” / И.С. Добрыднев.- М.: Машиностроение, 1985. -184 с.

9. Допуски и посадки: справочник в 2 ч. Ч.1 / под ред. В.Д. Мягкова. - 5-е изд., перераб. и доп. - Ленинград: Машиностроение, 1978. - 544 с.

10. Кукин П.П. Безопасность технологических процессов и производств: Охрана труда / П.П. Кукин. - М.: Машиностроение, 1999. - 324 с.

11. Нефедов Н.А. Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах: учеб. пособие для техникумов / Н.А. Нефедов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1986. - 239 с.

12. Нефедов Н.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: учеб.пособие для техникумов по предмету “Основы учения о резани металлов и режущий инструмент” / Н.А. Нефедов. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984. - 400 с.

13. ООО Вторчермет: офиц. сайт.

14. Обработка металлов резанием: справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; под общ.ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988. - 736 с.

15. Охрана труда в машиностроении: сб. нормат.-техн. документов: в 2 т. / сост. А.И. Шуминов. - М.: Машиностроение, 1990. - Т. 1. - 378 с.

16. ПромашСтрой: офиц. сайт.

17. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; под общ.ред. И.А. Ординарцева. - Ленинград: Машиностроение, 1987. - 846 с.

18. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 кн. Кн. 1 / А.Г. Косилова [и др.]; под ред. А.М. Дальского [и др.]. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - 912 с.

19. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 кн. Кн. 2 / А.Г. Косилова [и др.]; под ред. А.М. Дальского [и др.]. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - 944 с.

20. Филиппов Г.В. Режущий инструмент / Г.В. Филиппов. - Ленинград: Машиностроение, 1981. - 392 с.

Размещено на Allbest.ru