Реферат: Разработка агрегатного станка для обработки группы отверстий в детали "Крышка"

Разработка агрегатного станка для обработки группы отверстий в детали "Крышка"

Содержание


Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Исходные данные

1.2 Обзор возможных методов автоматизации обработки детали

1.3 Определение порядка обработки и технологических переходов, назначение режимов резания для каждого перехода

1.3.1 Определение порядка обработки и технологических переходов

1.3.2 Назначение режимов резания для каждого перехода

1.3.3 Выбор инструмента

1.4 Подбор стандартного технологического оборудования и унифицированных узлов станка с приведением их основных технических характеристик и схем

1.4.1 Выбор поворотного делительного стола

1.4.2 Выбор станины

1.4.3 Выбор агрегатных силовых головок

1.4.4 Выбор стоек

1.5 Описание устройства и принципа действия предлагаемого агрегатного станка и последовательности срабатывания схемы управления

2 Расчетная часть

2.1 Выбор типа агрегатного приспособления

2.1.1 Определение усилия зажима

2.1.2 Расчет диаметра поршня пневмоцилиндра

2.2 Определение длительности рабочего цикла на базе построения циклограммы работы агрегатного станка

2.3 Расчет цикловой производительности разработанного агрегатного станка

2.4 Расчет коэффициента загрузки разработанного агрегатного станка и его анализ

Заключение

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д


Введение


В последнее время, в связи с достижениями научно-технического прогресса в промышленности все большее значение принимает автоматизация производства. Это особенно актуально для крупносерийного и массового производств, где автоматизация вообще необходима. Она позволяет в значительной степени повысить эффективность обработки деталей на металлорежущих станках, снизить время обработки, а следовательно повысить производительность. Кроме того, при автоматизации значительно уменьшается степень участия человека в производстве, что улучшает условия труда и повышает культуру производства в целом.

Заданием на курсовую работу является разработка агрегатного станка для обработки группы отверстий в детали «Крышка». Агрегатные станки обеспечивают высокую точность размеров отверстий, а также необходимую точность их взаимного расположения. На таких станках достигается высокая производительность благодаря многоинструментальной обработке, одновременному выполнению нескольких переходов, концентрации различных видов обработки в рабочей позиции, использованию автоматического рабочего цикла, исключающего непосредственное влияние субъективного фактора (рабочего - оператора) на длительность цикла.

Агрегатные станки обладают рядом дополнительных достоинств. Они позволяют быстро и с малыми затратами осуществлять подготовку производства новых изделий, так как состоят из стандартных унифицированных узлов. Эти узлы могут быть многократно использованы в различных станках и в автоматических линиях.

Станки позволяют с помощью переналадки переходить на выпуск новых деталей, поэтому они также успешно применяются и в серийном производстве.

Теоретическая часть


Исходные данные


Деталь «Крышка». Согласно заданию, она изготовлена из материала Чугун СЧ18 ГОСТ 1412-88.


Таблица 1.1 – Химический состав материала 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-механические свойства материала Чугун СЧ18

(сж./раст.)

7200 80 1 1 100/700 60-80

Масса детали, по данным приложения Компас 3D, G = 2,45 кг. Годовая программа выпуска – N = 50000 штук. Следовательно, по таблице, согласно [1], тип производства — крупносерийное. Габаритные размеры – Ж170х50.

Необходимо обработать в условиях указанного типа производства на данной детали 4 отверстия с резьбой М10 мм и 1 отверстие Ж5 мм.

Поверхности детали, обрабатываемые на указанных переходах должны иметь шероховатость Ra2,5 и Rz20 и точность по 14 квалитету.


Обзор возможных методов автоматизации обработки детали


Данный вид обработки на данной детали можно автоматизировать с целью сокращения штучного времени несколькими способами.

Первый способ: модернизация универсального сверлильного станка.

В этом случае возможна параллельная обработка четырех отверстий универсальным инструментом с использованием многошпиндельной насадки. В данном случае обработку придется производить на трех станках (сверление 4 отверстий под резьбу; нарезание резьбы; сверление одного отверстия Ш5;). Причем последний переход модернизировать не удастся. Кроме того, в штучное время обязательно входит время закрепления и снятия заготовки.

Этого существенного недостатка, присущего также и первому способу, и многих других позволяет избежать второй способ автоматизации: применение агрегатного станка.

Положительные особенности данного метода, согласно [2]:

высокая производительность, обусловленная совмещением основного технологического и вспомогательного времени загрузки деталей на станок (в особенности у станков с круглым поворотным столом), одновременной и параллельной схемой обработки деталей во всех рабочих позициях станка;

высокая точность обработки деталей, которая достигается благодаря точности исполнительных узлов и механизмов станка, имеющих отработанную конструкцию, изготавливаемых по хорошо отлаженной технологии в условиях специализации производства;

стабильность качества обработки при хорошей сборке и наладке;

относительно низкая стоимость стандартных узлов и станка;

простота проектов и малые сроки проектирования станков, что очень важно при подготовке производства;

возможность переналадки станков на выпуск различных деталей;

повторное использование узлов в конструкциях вновь создаваемых станков и автоматических линий;

широкие технологические возможности;

невысокая потребная квалификация операторов.

Определение порядка обработки и технологических переходов, назначение режимов резания для каждого перехода


Определение порядка обработки и технологических переходов

Для обработки четырех отверстий с резьбой с донной стороны заготовки и одного отверстия с боковой стороны полагаю использовать пятипозиционный стол агрегатного станка (одна позиция загрузочная).

Выбор инструмента

Порядок обработки по позициям:

Загрузочная позиция;

Вертикальная агрегатная головка с многошпиндельной насадкой сверлит четыре отверстия Ж8,5 мм.

Вертикальная агрегатная головка с многошпиндельной насадкой выполняет снятие фаски под нарезание резьбы.

Вертикальная агрегатная головка с многошпиндельной насадкой выполняет нарезание резьбы М10

Горизонтальная агрегатная головка центрует отверстие Ш5 т. к. оно находится на цилиндрической поверхности и необходимо избежать его смещение.

Горизонтальная агрегатная головка сверлит отверстие Ш5

Недостатком принятой технологии обработки четырех отверстий является необходимость применения трех одинаковых многошпиндельных насадок в позициях 2,3 и 4. Однако это позволяет снизить себестоимость за счет экономии на количестве переходов.


Назначение режимов резания для каждого перехода

Согласно [3], по таблицам назначаются режимы резания по переходам.

Число оборотов шпинделя определяется по 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 Ж8,5 мм: подача ; период стойкости инструмента ; скорость резания ; число оборотов шпинделя ; мощность резания – суммарная; осевая сила .

Позиция №3

Снятие фасок зенкером (90є): 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 оборотов шпинделя ; мощность резания .

Позиция №5

Сверление центровочного отверстия Ш2,5: подача ; период стойкости инструмента ; скорость резания ; число оборотов шпинделя ; мощность резания .

Позиция №6

Сверление центровочного отверстия Ш5: подача ; период стойкости инструмента ; скорость резания ; число оборотов шпинделя ; мощность резания .

Для удобства восприятия занесем полученные данные в таблицу.

Таблица 1.3 – Режимы резания при обработке детали «Крышка».

Наименование

перехода

Подача,

мм/об

Глубина,

мм

Скорость,

м/мин

Частота,

об/мин

Мощность, кВт
1.Сверление 4-х отв. Ш8,5 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.Ш2,5 0,1 1,25 15 2036 0,04
5.Сверление отв. Ш5 0,1 2,5 22 1338 0,11

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


Подбор стандартного технологического оборудования и унифицированных узлов станка с приведением их основных технических характеристик и схем


Согласно [4], производится подбор унифицированных узлов агрегатного станка.


Выбор поворотного делительного стола

Исходя из общего количества позиций (6) и габаритов заготовки по каталогу [5] выбирается поворотный делительный стол У1Н2056. Конструктивная схема делительного стола представлена 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 для периодического перемещения обрабатываемых деталей из одной рабочей позиции на другую и точной фиксацией на каждой позиции. Подобные столы применяются для компоновки многопозиционных агрегатных станков. Класс точности Н.

Гидрораспределители для подвода масла к приспособлению закрепляются на оси стола. Во время поворота планшайбы опорные направляющие гидростатически разгружаются маслом марки ИНСА-65 ТУ 38-101672-77, которое подается от станции смазки, расположенной рядом с поворотным столом. Масло, стекающее с направляющих во внутреннюю полость корпуса, используется для смазки зубчатой и червячной передач и попадает в клапан 15, откуда самотеком возвращается в станцию смазки.

Планшайба 18 поворачивается гидродвигателем 3 через червячную передачу 6 и цилиндрическую зубчатую передачу 20. В конце поворота упop 8 наезжает на подвижный фиксатор 10, который при ходе вниз включает выключатель 14 и нажимает золотник 19, затормаживающий вращение гидродвигателя 3. При дальнейшем вращении планшайбы фиксатор освобождается, под действием пружины 11 поднимается вверх и размыкает выключатель 14, который дает команду на реверс гидродвигателя 3. Масло начинает поступать через нижнее отверстие золотника 19, и плунжер золотника, поднимаясь вверх, освобождает проход масла к гидродвигателю.

Скорость реверса определяется стабилизатором, установленным на выходе гидродвигателя. В конце реверса упор 8 поворачивает валик 9, расположенный по оси фиксатора 10, преодолевая усилие пружины 18. На нижнем конце валика 9 находится планка с винтом 12, который при повороте валика включает датчик исходного положения 13. Срабатывание датчика включает реле времени (РВ), выдержка которого достаточна для создания необходимого усилия контакта фиксирующих плоскостей упора 8 и фиксатора 10. Срабатывание РВ отключает гидроразгрузку и включает зажим планшайбы. Зажим планшайбы и вместе с ним цикл деления заканчивается при срабатывании РВ.

На столе имеется ручной привод поворота планшайбы, который используется при наладке стола. Он состоит из подпружиненной шестерни вала 4, на конце которой выполнено шестигранное отверстие 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 предназначено для сбора стружки и охлаждающей жидкости, которые удаляются по лотку в отдельно стоящее приемное устройство. Для удобства демонтажа корыто выполнено разъемным. В оси 16 стола предусмотрено центральное отверстие для подвода труб гидравлики и смазки к приспособлению.


Основные технические данные 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


Выбор станины

Станины предназначены для компоновки многопозиционных агрегатных станков. На ней монтируются силовые головки, прямые и арочные стойки, поворотный делительный стол или стационарное приспособление и другие механизмы. Для выбранного типоразмера стола подходит станина 2УХ1234.000.

Данная станина представляет собой полый чугунный цилиндр. Для удобства оператора в передней части станины сделан выем. Все узлы и механизмы агрегатного станка монтируются на верхней плоскости. Масса станины 2450 кг. Схема станины модели 2УХ1234.000 представлена на рисунке 5.



Рисунок 3 – Принципиальная схема станины модели 2УХ1234.000


Выбор агрегатных силовых головок

Выбор агрегатных силовых головок основан на подборе по следующим параметрам: тип привода главного движения и подач, мощность электродвигателя, величина рабочего хода и усилие привода подач.

Наибольшая мощность резания определилась на первом переходе, где она составляет N = 1,04 кВт. С учетом того что КПД привода главного движения меньше единицы выбирается силовая головка пинольного типа с плоско-кулачковым механизмом подачи модели У1Х4035 с мощностью двигателя 2,2 кВт

Данная силовая головка предназначена для сверления, развертывания, торцевания и нарезания резьбы. Конструкция головки предусматривает возможность оснащения многошпиндельной насадкой, механизмом обратного хода, механизмом двусторонней обработки, фрезерной насадкой и другими устройствами.

Головка может устанавливаться в горизонтальном, вертикальном или наклонном положении. Кинематическая схема агрегатной головки приведена на рисунке 4.


Рисунок 4 – Кинематическая схема силовой головки модели У1Х4035


Головка работает следующим 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, сменные шестерни к и l вращение передается с вала V на вал VI, а затем через шестерню 4 кулачку t, посаженному на ось 6, закрепленную вместе со шпонкой 7 на пиноли, и сообщает последней возвратно-поступательное движение. Для Обеспечения постоянного контакта кривой профиля кулачка t с роликом оси служит пружина 8, воздействующая на пиноль через рычаг 9.

Подача включается автоматически после срабатывания электромагнита 10. Втягивающийся сердечник магнита поворачивает рычаг 11, который при повороте выводит тягу 12 на зацепление с рычагом 13. Пружина сжатия 14 воздействует на двуплечий рычаг 15, с которым связана тяга, заставляет его повернуться вокруг оси и вторым плечом включить кулачковую муфту 3. После включения муфты замыкается цепь подачи, и пиноль движется вперед. Рычаг 13 под действием пружины 16 находится в контакте со шпонкой и поворачивается на оси. Свободный конец рычага скользит по выступу тяги и затем попадает в ее паз под действием пружины 17.

Возвращаясь назад, пиноль шпонкой повернет рычаг, который, увлекая за собой тягу, сожмет пружину 14 и через двуплечий рычаг 15 отключит кулачковую муфту 3. Вращение кулачка прекратится, и пиноль в ожидании новой команды останется в исходном положении. При наладочных работах подача включается от руки нажатием кнопки 18.

Исходное положение контролируется микропереключателем 19, а команда на реверсирование электродвигателя при резьбонарезных работах силовой головки поступает от микропереключателя 20. Управление микропереключателями осуществляется при помощи флажков 21, закрепленных на рычаге 9. Если не требуется реверсирование двигателем, го микропереключатель 20 используется как запасной.

С целью уменьшения времени на вспомогательные перемещения пиноли (быстрые подвод и отвод) в силовой головке применяются многоскоростные электродвигатели. Небольшая частота вращения электродвигателя применяется на участках кулачка быстрых подвода и отвода. Управление происходит следующим образом: с исходного положения пиноль быстро перемещается вперед (включается обмотка двигателя большой частоты вращения) до тех пор, пока дополнительный флажок не включит микропереключатель 20, который даст команду на вращение двигателя на расчетной (меньшей) частоте вращения. Шпиндель вращается на заданной частоте вращения на всём участке рабочего хода кулачка до конца рабочего хода. При переходе ролика с профиля кулачка рабочего хода на участок быстрого отвода флажок включает дополнительный конечный выключатель, и электродвигатель начинает вращаться с большей частотой вращения и происходит быстрое перемещение пиноли в исходное положение.


Основные технические данные силовой головки модели У1Х4035


Выбор стоек

Для установки вертикальных силовых головок на позициях №2, №3 и №4, где установлены вертикальные силовые головки, по габаритным размерам выбираем стойку 1УХ1535.010, её масса 192 кг. Эскиз стойки изображён на рисунке 5.


Описание устройства и принципа действия предлагаемого агрегатного станка и последовательности срабатывания схемы управления


Данное автоматизированное оборудование (агрегатный станок) состоит из унифицированных узлов (агрегатов), соединённых в единую работоспособную конструкцию. Обработка производится 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