Компоновка автоматизированной производственной системы. 2

28

Содержание

Введение

1.   Анализ конструкторской информации              .…....6

2.   Выбор способа получения заготовки………………………………….….... 7

2.1 Метод получения заготовки ГОШ…………………………………………7

2.2 Метод получения заготовки прокатом…………………………………...10

2.3 Определение экономической эффективности              ..……10

3.   Разработка технологического процесса механической обработки.

3.1    Выбор баз и схем базирования              ............11

3.2    Создание маршрутного технологического процесса              ……12

3.3    Выбор оборудования и оснастки              ……...12

3.4    Разработка операционного технологического процесса              ……...15

3.5    Расчет режимов обработки и норм времени……………………………..17

3.6    Разработка операционных эскизов……………………………………….….24

4.   Проектирование приспособления

4.1 Выбор расчетной схемы приспособления…………………………..…...25

4.2 Силовой расчет приспособления              …………………………………............26

4.3 Конструирование приспособления…………………………………….....26

5 Компоновка автоматизированной производственной системы………….28

Заключение              ….....30

Список литературы              ……..31

Введение

Задачей данного курсового проекта является разработка технологического процесса изготовления детали ступица и проектирования автоматизированной линии для ее производства.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Выбрать способ получения заготовки;

2. Создать маршрутные и операционные процессы изготовления механической обработки детали;

3. Спроектировать приспособление для одной из операций технологического процесса, разработать компоновку автоматической линии.

В качестве исходных данных используется рабочий чертеж детали. В проектируемой автоматизированной производственной системе применяется агрегатно-сверлильный станок, спроектированный в курсовой работе по дисциплине «Оборудование автоматизированного производства», а так же приспособление применяемое на этом станке. Тип производства крупносерийный.

1Анализ конструкторской информации

Деталь ступица относится к деталям типа тел вращения, включает в себя внешние и внутренние цилиндрические поверхности, торцы, фаски, отверстия, и 6 крепежных отверстий. С точки зрения доступности обработки поверхностей, деталь является вполне технологичной и не требует применения сложных приспособлений при механической обработке.

Анализируя деталь (ступица) с точки зрения ее технологичности, заключаем, что ступица имеет небольшие габаритные размеры, ко всем поверхностям ступицы имеется свободный доступ измерительного, стандартного и специального инструмента при ее механической обработке, что благоприятно влияет на применение металлорежущих станков с ЧПУ.

Деталь показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Деталь ступица, созданная в конструкторской САПР

                       «Компас-3D V12»

Рисунок 2 – Обрабатываемые поверхности

Для увеличения производительности рекомендуется применять стандартный инструмент.

2 Выбор способа получения заготовки

Материал заготовки сталь марки 45Х.

Рассмотрим два вида получения заготовки методами: горячая объемная штамповка (ГОШ) и  прокат.

2.1 Метод получения заготовки ГОШ

Рассчитываем стоимость заготовки по формуле (1) [2]:

,    (1)

где S- цена одной детали;

Q -масса заготовки ;

Q1 -масса готовой детали (1504г);

Сm - базовая стоимость 1т заготовок (37300 руб.);

Сотх- стоимость 1т отходов (1400 руб.);

                    Кв, Кс, Кn, Кm- коэффициенты, зависящие от объема производства, группы сложности, массы заготовок, марки материала заготовок -(Кт = 1; Kс =0,87; Kв=1;Km=1,18).

Масса и объем заготовки определяется с помощью трехмерной модели, созданной в конструкторской САПР «Компас 3D V12», показанной на рисунке 2 и 3.

.

Рисунок 3– Деталь-заготовка, полученная ГОШ, созданная в конструкторской САПР «Компас-3D 12»

Рисунок 4– Деталь-заготовка, прокат, созданная в конструкторской САПР «Компас-3D V12»

Данные, полученные с помощью конструкторской САПР «Компас-3D V12», занесены в таблицу 1.

Таблица 1 – Данные, полученные из конструкторской САПР Компас-3D V12..

Определяем цену одной заготовки при методе получения заготовки ГОШ:

руб/шт.

2.2 Метод получения заготовки прокатом

Стоимость заготовки, полученную методом проката, рассчитываем по формуле (2) [3]:

(2)

где - базовая стоимость 1 т заготовок (200 руб);

Q -масса заготовки (7,6 кг);

Q1 -масса готовой детали (1,5кг);

         , , , , - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производств заготовок. (=1 ;=0,85 ;=0,8 ;= 1 ;=0,91).

руб/шт.

2.3 Определение экономической эффективности

Экономичность одного метода получения заготовки относительно второго рассчитывается по формуле (3):

, (3)

руб/шт.

В результате расчетов выявлено, что целесообразно применить метод получения заготовки ГОШ.

3 Разработка технологического процесса механической обработки

              3.1 Выбор технологических баз

Одной из важнейших задач, решаемых при проектировании технологических процессов механической обработки, является выбор технологических баз. От правильности решения этого вопроса в большинстве случаев зависит обеспечение выполнения технических требований, предъявляемых к изготовлению детали.

При назначении баз стандарты рекомендуют, по возможности, не отступать от основных принципов базирования:

1.Принципа совмещения (единства) баз.

2.Принципа постоянства баз.

Соблюдая данные принципы, выбираем технологические базы: 1, 2, 3, 4 для токарно-винторезной операции; 5,6 и 1 для сверлильной1 и сверлильной 2.

Рисунок 5 – Технологические базы

3.2.Создание маршрутного технологического процесса

Маршрут обработки и виды станков, применяемые на операциях, представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Маршрут обработки и виды станков, применяемые на операциях

3.3 Выбор оборудования и оснастки

Для токарной операции (005) выбираем станок СА250Ф3 с ЧПУ с параметрами, представленными в таблице 4.

Таблица 4 – Параметры станка СА250Ф3 с ЧПУ

Инструмент:

Резец расточной с креплением сменных пластин 2140-0433 (ГОСТ 26612-85) (рисунок 6).

              Рисунок 6– Резец расточной с креплением сменных пластин

Резец подрезной с креплением сменных пластин прихватом сверху 2100-1501 (ГОСТ 26611-85) с креплением сменных пластин (ГОСТ 25003-81) (рисунок 7).

Рисунок 7 – Резец подрезной с креплением сменных пластин прихватом сверху

Приспособление: патрон 3-х кулачковый (ГОСТ 2575-80).

Для сверлильной  операции (015) выбираем агрегатно-сверлильный станок с параметрами приведенными в таблице 5.

Таблица 5 – Параметры агрегатно-сверлильного станка

Инструмент: сверло спиральное с коническим хвостовиком

2301-0427 ГОСТ 2092-77

d = 5 мм, конус Морзе 2 по ГОСТ 25557-82

Рисунок 8 – Сверло спиральное с коническим хвостовиком

Для сверлильной операции (015) выбираем станок вертикальный сверлильно-фрезерный 21105Н7Ф4, с параметрами, указанными в таблице 6

Таблица 6 – Параметры вертикального сверлильно-фрезерного станка 21105Н7Ф4

Инструмент: сверло спиральное с коническим хвостовиком

2301-0427 ГОСТ 2092-77

d = 5мм, конус Морзе 2 по ГОСТ 25557-82

Рисунок 9 – Сверло спиральное с коническим хвостовиком

3.4 Разработка операционного технологического процесса

В соответствии с технологией получения заготовки, а также последующего получения детали составляем схему маршрута обработки. В создаваемой линии будут использоваться станки с ЧПУ, поэтому при разработке технологического процесса нужно учитывать технологические возможности отдельных типов станков и специфику работы на них. Кроме того, станки с ЧПУ обеспечивают значительное повышение точности обработки и стабильности качества обрабатываемых изделий.

Разработанный маршрут обработки приведён в таблице 7

Таблица 7 – Маршрут обработки

         3.5 Расчет режимов обработки и норм времени

1) Расчет режимов резания на токарно-винторезную операцию (005) на первый переход выполняем с помощью программы. (рисунок10)

Рисунок 10 – Программа для расчетов режимов резания

На данном переходе выполняется чистовое точение цилиндрической поверхности диаметром 40 мм, на длине 25  мм.

              Исходные данные для расчета:

диаметр обработки - d = 40 мм;

глубина резания - t = 1 мм;

по справочным данным выбирается подача - s = 0,175 мм/об.

              Скорость резания определяется по формуле:

                                                          ,                                           (1)

              где Cv = 420 - постоянный коэффициент, [1];

x = 0,15 - показатель степени при глубине резания, [1];

y = 0,2 - показатель степени при подаче, [1];

m = 0,2 - показатель степени при стойкости инструмента, [1];

T = 90 мин. - период стойкости резца из твердого сплава, [1];

Kv - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания, определяется по формуле:

                                          Kv = Kmv*Kпv*Kиv*Kтv*Kuv*Krv ,                                          (2)

              где Kmv = 1 - коэффициент, учитывающий влияние материала детали, [1];

Kпv = 0,85 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности, [1];

Kиv = 1 - коэффициент, учитывающий материал инструмента, [1];

Kтv = 1 - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента, [1];

Kuv = 0,7 - коэффициент, учитывающий угол в плане резца, [1];

Krv = 1 - коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца, [1];

                                                        Kv = 1*0,85*1*1*0,7*1 = 0,59 .

              По формуле (1) вычисляется скорость резания:

              Число оборотов рассчитывается по формуле:

                                                                      ,                                                                      (3)

              где D = 40 - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

Принимается число оборотов шпинделя n = 1200 об/мин.

Фактическая скорость резания определяется по формуле:

                                                                      ,                                                        (4)

              Сила резания Pz рассчитывается по формуле:

                                         (5)

              где Cp = 300 - постоянный коэффициент, /1/;

x = 1 - показатель степени при глубине резания, /1/;

y = 0,75 - показатель степени при подаче, /1/;

n = -0,15 - показатель степени при скорости резания, /1/;

Kp - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания,

определяется по формуле:

                                                        Kp = Kmp*Kup*Kуp*Kлp*Krp,                                          (6)

              где Kmp = 1 - коэффициент, учитывающий влияние материала детали на силовые зависимости, /1/;

Kup, Kуp, Kлp, Krp - коэффициенты, учитывающие влияние параметров режущей части инструмента на силу резания, Kup = 1; Kуp = 1; Kлp = 1; Krp = 1, /1/;

                                                        Kp = 1*1*1*1*1 = 1 .

              По формуле (5) вычисляется сила резания:

H

              Мощность резания определяется по формуле:

                                  (7)

кВт

              Основное время перехода рассчитывается по формуле:

                                                                                    (8)

              где s = 0,175 мм/об - рабочая подача инструмента;

sy = 3 - ускоренная подача отвода инструмента;

n = 1200 об/мин - частота вращения шпинделя;

L - длина пути обработки, мм, определяется по формуле:

                                                                      L = l + l1 + l2  ,                                                        (9)

              где l = 25 мм - длина пути резания;

l1 = 3 мм - врезание;

l2 = 3 мм - перебег.

              Тогда

                                                                      L = 25 + 3 + 3 = 31 мм.

              По формуле (8) вычисляется основное технологическое время  на 1  переходе 5 токарной операции:

мин

Аналогично рассчитываются остальные режимы резания.

2) Расчет режимов резания для сверлильной операции (015)

Определение скорости резания и частоты вращения

Исходные данные для расчётов: D = 5 мм – диаметр отверстий; сталь 45X – обрабатываемый материал; P18 – материал инструмента; форма заточки сверла – двойная, с подточкой поперечной кромки и ленточки (ДПЛ); 2φ = 118˚; ψ = 55˚; α = 11˚; 2φо = 70˚; w = 30˚; σв = 570 МПа; L = 10 мм – длина отверстия.

Глубина резания [12]: t = 10 мм; для сверления стали с σв = 58 кгс/мм2 сверлом диаметром 5 мм рекомендуемая подача So = 0,09÷0,13 мм/об. при L < 5D => (10 < 5·5) мм => (10 < 25) мм. Поправочные коэффициенты равны 1.

Определяем скорость резания. Принимаем среднее значение диапазона подач: So = 0,11 мм/об. Скорость резания [12]: , где Сv – коэффициент скорости; D – диаметр отверстий (мм); So – подача (мм/об); Т – временной период стойкости сверла (мин.); qv, m, yv, xv – степенные коэффициенты; Кv – общий поправочный коэффициент.

, где ; показатель nv при сверлении -0,9; См – коэффициент обрабатываемости, равный 1; ;

Klv = 1,0; Kuv = 1,0; Kv = 0,026·1,0·1,0 = 0,026; Cv = 3,6; qv = 0,65; xv = 0; yv = 0,7; m = 0,2; для сверла диаметром 5 мм из быстрорежущей стали для обработки конструкционной стали T = 20 (мин.).

Скорость резания [12]:

Частота вращения [12]:

При значении φ = 1,41 по нормали 11-1 выбираем n = 1350 (об/мин), тогда значение скорости резания [12]:

Определение крутящего момента и осевой силы

Крутящий момент [12]: Мкр = 10 · Cм · Dqm · Soym · Kр , где См = 0,0345; qm = 2; ym = 0,8; Kр = Kмр = (570/750)0,75 = 0,81

Мкр = 10 · 0,0345 · 162 · 0,380,8 · 0,77 = 322 (Hм).

Осевая сила [12]: Ро = 10 · Ср · Dqp · Soyp · Kp , где Ср = 68; qp = 1; yp = 0,7; Kp = Kмр; np =0,75; Kмр = (σв/750)np = (570/750)0,75 = 0,81

Ро = 10 · 68 · 16 · 0,380,7 · 0,77 = 1398 (H).

Определение мощности резания

Мощность резания [12]: , где Мкр – крутящий момент; n – частота вращения; Мкр = 322 (Н); n = 1350 (об/мин), тогда .

3.6 Разработка операционных эскизов

Операционный эскиз — технологический документ, предназначен­ный для рабочего и контролера. На эскизе указываются поверхности обра­ботки, размеры и технические требования, которые должны быть выдержа­ны при выполнении операции.  Поверхности, которые подвергаются обра­ботке на эскизе, выделяются красной основной или утолщенной линией.

Операционные эскизы показаны на рисунке 11.

Рисунок 11 – Операционные эскизы

4 Проектирование приспособления

4.1 Выбор расчетной схемы приспособления

Заготовка на операции сверления базируется по наружной поверхности диаметром 66 мм (рисунок 12).

Рисунок 12 – Схема базирования на сверлильной операции 010

Взаимное расположение установочных элементов приводится на рисунке 13.

Рисунок 13 –Взаимное расположение элементов приспособления.

4.2 Силовой расчет приспособления

Исходные данные:

R – радиус зажимаемой детали;

Мтр – момент трения;

Ктр – коэффициент трения;

- угол действия сил.

6*Мсв<4*Мтр*R

  Ртр=Р*Ктр

F=345 Н

Исходя из расчетов в качестве зажимного устройства берем пневмоцилиндр

40N3G ГОСТ 15608-81 с усилием сжатия на штоке 1000 кгс.

4.3 Конструирование приспособления

Приспособление состоит из:

1)     корпуса;

2)  не подвижной губки

3) подвижной губки

4) пневмоцилиндра, который прижимает деталь с помощью подвижной губки.

  Приспособление базируется на стол станка с помощью цилиндрических привертных шпонок.

  Приспособление, которое было спроектировано в данном курсовом проекте, предназначено для закрепления заготовки на специальном  вертикально-сверлильном станке. Приспособление представлено на рисунке 14.

Рисунок 14 – Приспособление сверлильное

5 Компоновка автоматизированной производственной системы

Число станков и тип производства определяем по программе ОргТехПро на компьютере (Рисунок 15).

Рисунок 15 – Программа ОргТехПро.

Выбранное количество станков приведено в таблице 8.

Таблица 8 – Количество станков