Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1 Разработка технологического процесса изготовления детали
Анализ конструкции детали производится с точки зрения её технологичности при обработке на станках, обеспечения требуемой программы выпуска, экономических, материальных, энергетических затрат производимых при изготовлении детали.
Данная деталь имеет простую конструкцию. Имеются поверхности для базирования и закрепления на станках на всех операциях.
Материал детали – Сталь 40 – хорошо обрабатывается резанием: коэффициент обрабатываемости К=0,9.
Деталь имеет поверхности, доступные для обработки на станках, отсутствуют сложные контурные обрабатываемые поверхности. Для обработки возможно применение ГОСТ-го инструмента (кроме конической поверхности для которой целесообразно применение специального фасонного инструмента и для нарезания резьбы используется гребенка).
Деталь имеет достаточную жёсткость для применения высокопроизводительных методов обработки.
Ступенчатый вал имеет повышенные требования к качеству конических шеек, шероховатость которых Ra 1,25. Так же достаточно низкую шероховатость Ra 3,2 имеет 20.
На поверхностях с неуказанными шероховатостями в соответствии с чертежом необходимо обеспечить Ra 6,3 мкм.
Учитывая, что заготовка может быть получена из прутка методом поперечно-клинового проката, её форма максимально приближена к форме детали, так как припуски на механическую обработку малы и составляют 1,5…2,5 мм. При этом значительно снижается время на обработку, а следовательно себестоимость заготовки и готовой детали так же снижаются.
При данной форме и конфигурации детали имеется возможность обработки большинства поверхностей проходным резцом. Диаметральные размеры шеек вала убывают к концам вала, что несколько затрудняет их обработку. В конструкции детали отсутствуют резкие перепады диаметров.
Отношение длины вала к минимальному диаметру не должно превышать 15:
В конечном итоге можно сделать вывод, что конструкция детали является достаточно технологичной.
Рисунок 1.1 – Эскиз вала
Материал детали сталь 40 – среднеуглеродистая с содержанием углерода 0,40%. Имеет хорошую пластичность, вязкость, высокое сопротивление появлению трещин. Применяют для большой группы деталей машин работающих не только при статических нагрузках, но и в условиях циклических нагрузок. Относится к недорогому конструкционному материалу.
Заготовку для производства вала можно получить несколькими способами. Рассмотрим следующие из них: литьё под давлением, поперечно-клиновый прокат и использование в качестве заготовки круглого проката. Оценивать тот или иной способ будем по коэффициенту использования металла, подверженности металла данному методу обработки, а так же по себестоимости получения заготовки.
При литье сталь имеет высокую усадку, низкую жидкотекучесть, склонность к образованию горячих трещин. Припуски на последующую механическую обработку получаются в пределах 4…6 мм, что приводит к уменьшению коэффициента использования металла – много металла уходит в стружку, что приводит к увеличению времени на механическую обработку и удорожанию обработки.
При использовании круглого проката припуски получаются автоматически, и будут на отдельных частях детали очень большими. Коэффициент использования металла 0,6…0,7. В связи с этим также увеличивается время на обработку, повышается износ инструмента, а значит, возрастает себестоимость готовой детали.
Наиболее оптимальный способ получения заготовки – это поперечно-клиновой прокат, который позволяет назначить припуски в пределах 1,5…2,5 мм в зависимости от размеров поверхности. При прокате повышаются механические свойства металла. Метод имеет высокую производительность, что удешевляет заготовку. Коэффициент использования металла 0,9.
При определении обработки отдельных поверхностей и количества переходов исходим из необходимости обеспечения требований к шероховатости поверхности, точности размеров, формы и взаимного расположения, пользуясь таблицами средней экономической точности.
При этом создадим таблицу, которая позволит достаточно просто сформировать технологические операции из отдельных переходов. Для этого начертим эскиз обрабатываемой детали и пронумеруем все обрабатываемые поверхности.
Рисунок 1.3 - Эскиз обрабатываемой детали – вала
Знак “+” в таблице 1.1 ставим, если указанный переход необходим при обработке данной поверхности и знак “- “ если такой переход не нужен.
Таблица 1.1 Состав переходов при обработке поверхностей детали
|
Наименование перехода |
Номера поверхностей |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
1Точение (черновое) |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
2Точение (чистовое) |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
|
3Нарезание резьбы |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
4Шлифование |
- |
- |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
Обработка валов. Согласно типовому техпроцессу обработки вала и учитывая наличие необходимого оборудования для изготовления данной детали и программу выпуска N = 360 шт/см. целесообразно изготавливать вал на различных токарных автоматах, полуавтоматах, токарно-револьверных станках. Обработку будем проводить твердосплавным инструментом марок Т15К6, Т5К10, со скоростью 100 - 120 м/мин методом врезания.
Шлифование целесообразно проводить на кругло-шлифовальных станках с базированием по центровым отверстиям методом врезания.
Для выхода шлифовального круга нам так же необходимо иметь канавки проточенные на поверхностях для шлифования, такую обработку целесообразно проводить на токарных автоматах, полуавтоматах, токарно-револьверных станках оборудованных вертикальным подрезным суппортом.
Операции будут строиться из малого числа простых технологических переходов, то есть технологический процесс разрабатываем по принципу дифференциации операций. Это связано в первую очередь с возможностью отделения сложной и точной чистовой обработки, требующей высокоточных станков, от предварительной черновой обработки, которая может производиться высокопроизводительными способами. Дифференциация в условиях средне - серийного производства является экономически целесообразным построением технологического процесса.
Операция фрезерно-центровальная: на фрезерно-центровальном автомате за один установ можно произвести фрезерование торцов вала и их зацентровку левого торца.
Операция токарная: на токарном автомате производится черновое наружное точение шеек вала проходным резцом.
Операция токарная: на токарном автомате чистовая обработка шеек вала с выдерживанием диаметральных и линейных размеров согласно требованиям чертежа.
Операция токарная: снятие фаски фасочным резцом на токарном автомате.
Операция шлифовальная: шлифование наружных конических поверхностей вала.
Таблица 1.2 - Маршрут технологического процесса
|
Операция |
Припуск, мм |
Точность размеров, мм |
Параметр шероховатости Ra, мкм |
Производитель ность при К=1, шт/ч |
Оборудование |
|
|
Линейных |
Диаметральных |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Подрезка торцев и сверление центровых отверстий |
4 |
0,2 |
0,15 |
20 |
60-120 |
Фрезерно-центрова льный |
|
Черновое точение вала с одной стороны с припуском под чистовое точение |
1-1,5 |
0,1 |
0,1 |
6,3 |
60-100 |
Токарно-револьверный автомат |
|
Черновое точение конической поверхности с припуском под чистовое точение |
1-1,5 |
0,1 |
0,1 |
6,3 |
60-100 |
Токарно-револьверный автомат |
|
Черновое точение конической поверхности с припуском под чистовое точение |
1-1,5 |
0,1 |
0,1 |
6,3 |
60-100 |
Токарно-револьверный автомат |
|
Черновое точение вала с другой стороны с припуском под чистовое точение |
1-1,5 |
0,1 |
0,1 |
6,3 |
60-80 |
Токарно-револьверный автомат |
|
Чистовое точение вала |
0,1 |
h14 |
0,05 |
3,2 |
120-150 |
Токарно-револьверный автомат |
|
Чистовое точение конической поверхности |
0,1 |
h14 |
0,05 |
3,2 |
120-150 |
Токарно-револьверный автомат |
|
Чистовое точение конической поверхности |
0,1 |
h14 |
0,05 |
3,2 |
120-150 |
Токарно-револьверный автомат |
|
Прорезание пазов и фасок |
7,5 |
h14 |
0,2 |
6,3 |
120-150 |
Токарно-револьверный автомат |
|
Шлифование наружной цилиндрической поверхности |
до 0,05 |
h7 |
0,01-0,02 |
0,8-1,25 |
180-250 |
Кругло-шлифовальный врезной |
|
Мойка и сушка |
___ |
___ |
___ |
___ |
800-1200 |
Моечный аппарат |
|
Контроль |
___ |
___ |
___ |
___ |
800-900 |
Контрольный стол |
После разработки структуры операций производим расчет режимов резания для каждого перехода.
В соответствии с требуемой точностью обработки и шероховатостью поверхностей следует назначать режимы резания: скорость вращения шпинделя, глубину резания, подачу. Общий припуск под всю механическую обработку 2,5 мм на сторону. Припуск под черновую токарную обработку - 2 мм, под чистовую – 0,5 мм.
Для этого сначала выбираем марку материала и геометрические параметры режущего инструмента. Потом определяем глубину резания t, подачу за один оборот S и рассчитываем скорость резания по формуле
где Кv - поправочный коэффициент.
Все рассчитанные параметры заносим в таблицу 1.3.
Таблица 1.3 Параметры режимов резания
|
Операция |
Марка материала инструмента |
Глубина резания t,мм |
Подача S, мм/об |
Минутная подача Sм, мм/мин |
Скорость резания V, м/мин |
Применяемая скорость резания V, м/мин |
Частота вращения шпинделя n, мин-1 |
|
Подрезка торца |
Т5К10 |
2,5 |
0,12 |
1800 |
242 |
235,5 |
650 |
|
Сверление центровых отверстий |
Р6М5 |
3 |
0,08 |
160 |
44,1 |
37,7 |
630 |
|
Черновое точение вала (две стороны) |
Т15К6 |
1,5 |
0,4 |
800 |
172,5 |
150,7 |
630 |
|
Чистовое точение (две стороны) |
Т15К6 |
0,8 |
0,1 |
1250 |
277,8 |
235,5 |
1250 |
|
Параметры шлифования |
Материал |
Припуск |
Скорость круга м/с |
Скорость заготовки м/мин |
Радиальная подача мм/об |
Минутная подача мм/мин |
Частота вращения шпинделя |
|
Шлифование наружной поверхности (врезное) |
Карбид кремния 40НСТ2 |
0,2 |
35 |
30 |
0,002 |
9 |
4500 |
При фрезеровании торцов принимаем подачу S=0,2 мм/об, частоту вращения инструмента (фрезы) n=650 мин-1, глубину равную припуску на торце t=2,5 мм. Длину рабочего хода:
где dТ – наибольший диаметр фрезеруемого торца, мм.
Расчётное время обработки
При черновом точении принимаем следующие режимы: глубина резания t=2 мм, подача S=0,4 мм/об., частота вращения заготовки n=630мин-1. Длину рабочего хода принимаем равной длине шейки вала. Расчётное время обработки:
Остальные режимы резания и время на обработку приведём в технологической карте (таблица 1.4).
Таблица 1.4 Определение оперативного времени
|
Операция |
Длина хода, мм |
Подача, мм/об |
Частота вращения, мин-1 |
Время работы хода, мин |
Время холостого хода, мин |
Суммарное время, мин |
|
Подрезка торца |
20 |
0,2 |
650 |
0,18 |
0,02 |
0,25 |
|
Сверление центровых отверстий |
6 |
0,08 |
650 |
0,12 |
0,02 |
0,14 |
|
Черновое точение с одной стороны |
51 |
0,3 |
630 |
0,27 |
0,14 |
0,41 |
|
Черновое точение конической поверхности |
10 |
0,3 |
630 |
0,05 |
0,14 |
0,19 |
|
Черновое точение конической поверхности |
9 |
0,3 |
630 |
0,05 |
0,14 |
0,19 |
|
Черновое точение с другой стороны |
37 |
0,3 |
630 |
0,20 |
0,14 |
0,34 |
|
Чистовое точение с одной стороны |
51 |
0,1 |
1250 |
0,41 |
0,14 |
0,55 |
|
Чистовое точение конической поверхности |
10 |
0,1 |
1250 |
0,08 |
0,14 |
0,22 |
|
Чистовое точение конической поверхности |
9 |
0,1 |
1250 |
0,07 |
0,14 |
0,21 |
|
Снятие фаски |
2 |
0,1 |
800 |
0,05 |
0,03 |
0,08 |
|
Шлифование наружной поверхности |
33 |
0,002 |
4500 |
3,67 |
0,05 |
0,25 |
Нам необходимо сравнить основное технологическое время наиболее продолжительного перехода с располагаемым временем.
где Ф - номинальный годовой фонд времени АЛ (при двухсменной работе и продолжительности рабочей недели 41 ч., Ф = 3725ч.);
Q - заданная годовая программа выпуска деталей;
- коэффициент технического использования АЛ (предварительно может быть принят в пределах 0,7 -0,8 и зависит от числа станков АЛ);
tв - вспомогательное время, может быть принято 0,15 - 0,40 мин;
Tа - расчетный такт выпуска.
Так как у нас время затраченное на самый длительный переход не превышает располагаемого времени , то режимы резания и нормы времени оставляем без изменений.
2. Разработка структурной схемы автоматической линии, выбор и компоновка оборудования.
2.1. Выбор структурной схемы автоматической линии.
Автоматические линии представляют собой группу станков, расположенных по ходу технологического процесса, связанных между собой транспортной системой и имеющих единую систему управления. Система управления обеспечивает работу всей линии без непосредственного участия человека.
По типу встроенных станков различают автоматические линии из универсальных, специальных и агрегатных станков автоматов.
По расположению оборудования различают замкнутые и не замкнутые автоматические линии. В замкнутых автоматических линиях автооператор загружает заготовки и снимает с нее готовые изде6лия на одном месте. Это является преимуществом таких линий, недостаток – затрудненный доступ к оборудованию. Любая из перечисленных компоновок АЛ может быть реализована как в виде гибкой, так и в виде жесткой транспортной связи. В зависимости от формы, размеров детали и выполняемой операции может быть применен гравитационный или принудительный способ ее перемещения. В соответствии с делением АЛ по признаку ритмичности выпуска продукции различают два класса - синхронные (жесткие) и несинхронные (гибкие), транспортные системы в свою очередь делятся на два класса: синхронные с жесткой межагрегатной связью и несинхронные с гибкой межагрегатной связью. Синхронные транспортные системы обеспечивают синхронную работу всех технологических и вспомогательных агрегатов, производят в одно и то же время передачу объектов обработки с операции на операцию на всех позициях обработки в соответ ствии с принятым тактом работы. Подобные транспортные систе мы снабжены приводным межоперационным "жестким" транспортом и требуют высокой степени надежности, т.к. отказ в работе любого транспортного устройства приводит к остановке всей транспортной системы. Встраивание параллельно работающего оборудования или создание активных заделов вызывает значи тельные усложнения системы. Несинхронные или гибкие транспортные системы обеспечивают возможность работы агрегатов без синхронизации циклов. Эти системы производят передачу обрабатываемых деталей с позиции на позицию по мере завершения цикла обработки.
В курсовой работе применяем автоматическую линию с гибкой связью, то есть не синхронную. Она состоит из независимо работающих по времени станков с гибкой транспортной связью. Такие линии снабжаются бункерами – накопителями для хранения определенного запаса заготовок, откуда эти заготовки поступают на станки автоматы для обработки. При остановке какого-либо станка автоматическая линия с гибкой связью продолжает работать, питаясь запасом из бункера – накопителя.
На основе определённого времени на обработку составим типовой технологический маршрут.
Таблица 2.1 – Типовой технологический маршрут
|
Операции |
ТО , мин |
|
Фрезерование торцов Зацентровка торцов |
0,25 0,14 |
|
I позиция – 0,39 |
|
|
Черновая токарная обработка №1 №2 №3 №4 |
0,41 0,19 0,19 0,34 |
|
II позиция – 1,13 |
|
|
Чистовая токарная обработка №1 №2 №3 |
0,55 0,22 0,21 |
|
III позиция – 0,98 |
|
|
Точение фасок |
0,08 |
|
IV позиция – 0,08 |
|
|
Шлифование |
0,25 |
|
V позиция – 0,25 |
Минимальная компоновка автоматической линии будет состоять из пяти позиций: одного фрезерно-центровального автомата, трех токарных автоматов и одного кругло-шлифовального станка. Лимитирующей позицией является чистовая обработка всех шеек вала – 1,42 мин.
Дифференцируя общий объём обработки вала на число позиций (станков), можно сократить длительность рабочих ходов цикла. Переходы, основное время которых превышает 0,55 мин, необходимо расчленить на более мелкие. Максимальное число позиций 8 ограничивается невозможностью дробления чистовой обработки шейки 1 на два станка.
Таким образом, для обработки вала даже при простейшем построении однопоточной обработки и жёсткой межагрегатной связью автоматическую линию можно построить по 4 вариантам q=5…8.
Следующий вариант дифференциации получается делением чистовой обработки на две позиции.
Приведём технологическую схему обработки при шести позиционном варианте (q=7):
I поз. – 0,39 мин: фрезерование и центрование торцов;
II поз. – 0,41 мин: черновая токарная обработка поверхности 1;
III поз. – 0,72 мин: черновая токарная обработка остальных поверхностей;
IV поз. – 0,55 мин: чистовое точение поверхности 1;
V поз. – 0,43 мин: чистовое точение остальных шеек вала;
VI поз. – 0,08 мин: снятие фаски;
VII поз. – 0,25 мин: шлифование;
Для выбора варианта структуры автоматической линии необходимо рассчитать производительность автоматической линии по формуле:
, шт/смену
где Р=1 – количество параллельных линий,
ТОmax – время наиболее длительной операции,
tX=0,2 мин – время холостых ходов,
∑Сi=0,12 мин/шт – ожидаемые внецикловые потери,
te=0,02 мин/шт –ожидаемые простои и внецикловые потери из-за
отказов устройств и механизмов,
ny=1,2,3,4 – число участков,
w – коэффициент возрастания внецикловых потерь при
различных вариантах количества участков.
Определим QАЛ для варианта q=5, ny=1, ТОmax=1,42:
шт/см.
Значения производительностей для других структурных вариантов сведём в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Производительности автоматической линии
|
q |
Tomax, мин |
Qал, шт/смену |
|||
|
nу=1 |
nу=2 |
nу=3 |
nу=4 |
||
|
5 |
1,13 |
296,3 |
- |
- |
- |
|
6 |
0,98 |
322,1 |
333,6 |
337,6 |
- |
|
7 |
0,72 |
384 |
- |
- |
- |
|
8 |
0,55 |
521,7 |
515 |
- |
509,8 |
Из задания требуемая производительность автоматической линии QАЛ(min)=360 шт/см, с увеличением до Qmax=468 шт/см. В данный диапазон попадает 1 структурный вариант.
Определим приведённые затраты для возможного варианта
,
где Кi – стоимость оборудования для i-го варианта, €,
Сi – годовые эксплуатационные затраты для i-го варианта, €,
ЕН=0,15 – нормативный коэффициент эффективности
,
где САВТ=29000 € - стоимость одного станка автомата,
СНАК=4000 € - стоимость накопителя,
СЗУ=2000 € - стоимость загрузочного устройства,
СТС – стоимость транспортной системы,
€,
€,
,
где А – амортизационные отчисления, принимаем 12% от стоимости
оборудования,
ЗР – затраты на текущий ремонт и межремонтное обслуживание,
принимаем 7% от стоимости оборудования,
ЗПЛ – годовой фонд заработной платы обслуживающих рабочих
при двухсменной работе,
СИН=4500 € – годовые расходы на инструмент и электроэнергию.
€,
Тогда приведённые затраты:
€
2.3.Выбор и компоновка технологического оборудования
Выбор и компоновку технологического оборудования обосновываем на базе разработанного технологического процесса. Для обеспечения различных операций техпроцесса в автоматической линии используем оборудование как специально созданное для работы в автоматических линиях, так и приспособленное либо модернизированное для этих целей. При массовом производстве используем специально оснащенные автоматы. Для размещения примем последовательную схему расположения оборудования стоящего в форме буквы «П» см. рисунок 2.1.на котором изображена схема расположения станков, транспортных потоков заготовок, деталей, уборки стружки. Отображено вспомогательное оборудование и габаритные размеры станков, необходимые для оптимального варианта монтажа автоматической линии.
Выбор технологического оборудования производим по справочной литературе.
1. Двухсторонний фрезерно-центровальный полуавтомат 2А932, исполнение с автоматической сменой деталей.
Технические характеристики:
Диаметр обрабатываемой детали, мм ..……………………………….до 100
Наибольшая длина вала, мм………………………………………..1000(2000)
Частота вращения шпинделя, мин-1……..………………...............180 – 1600
Общая мощность электродвигателей, кВт……………………………………11
Габаритные размеры, мм…………………………...........…….3500-1200-1650
Масса, кг……..………………………………….…………………..…………..3800
2.Токарный многорезцовый копировальный автомат с цикловым программным управлением 1716Ц (класс точности Н),поставляют с автоматическим манипулятором для загрузки-выгрузки деталей.
Технические характеристики:
Диаметр обрабатываемой детали, мм ..……………………………...до 200
Наибольшая длина вала, мм………………………………………..500(1000)
Частота вращения шпинделя, мин-1……..……………….............100 – 2000
Общая мощность электродвигателей, кВт………………………………….22
Габаритные размеры, мм…………………………........ …....2465-1215-1900
Масса, кг……..………………………………….……………………………..4500
3.Токарный многорезцовый копировальный автомат с цикловым программным управлением 1736Ц (класс точности П),поставляют с автоматическим манипулятором для загрузки-выгрузки деталей.
Технические характеристики:
Диаметр обрабатываемой детали, мм ..………………………………..до 320
Наибольшая длина вала, мм………………………………………..1000(1400)
Частота вращения шпинделя, мин-1……..………………...............100 – 2500
Общая мощность электродвигателей, кВт…………………..………….30(37)
Габаритные размеры, мм…………………………........ ……..4840-1845-2200
Масса, кг……..………………………………..….…………….……..………..7500
4. Круглошлифовальный автомат 6С232 (класс точности-В)
Технические характеристики:
Диаметр, мм : обрабатываемой детали………………………….………20-87
шлифуемой поверхности…………………….…………...17-80
Частота вращения шлифовального круга, мин-1………….……3000-10000
Диаметр шлифовального круга, мм…………………………….……..100-200
Скорость обработки, м/с…………………………………...............................60
Мощность электродвигателя привода шлифовального круга, кВт…..3-7,5
Наибольшая суммарная мощность электродвигателей, кВт…………….10
Габаритные размеры, мм…………...……………..................2200-1180-2280
Масса, кг………………………………..……………………..………………..5100
5. Моечный автомат Л49М1Б
Диаметр детали , мм…………………………….……………………..…….6-85
Длина детали , мм……………………………….……………………..…92-200
Установленная мощность , кВт…………………….……………………….0,27
Такт выдачи деталей , с………………………….………………………..….4-6
Габариты, мм……………………………………………….…….1200-700-4600
Масса , кг…………………………………………………………..……………650
2.4 Выбор и компоновка транспортных средств.
Транспортная система – это комплект транспортных средств и загрузочных устройств, обеспечивающий межстаночное и межлинейное транспортирование объекта автоматического производства.
В зависимости от программы выпуска, количества оборудования устанавливаемого для выполнения каждой операции, особенностей детали, технологического процесса, экономических показателей, характеризующих процесс изготовления детали, применяем структурную схему автоматической линии с последовательно работающим оборудованием. Компоновку транспортных средств смотри на рисунке 2.1. В нашем случае принимаем транспортную систему, обеспечивающую возможность работы агрегатов без синхронизации циклов обработки. В зависимости от формы, размеров детали и выполняемых операций применяем гравитационный способ перемещения детали.
Автооператоры производящие загрузку, выгрузку деталей на станки используем стандартизованные, встроенные в металлорежущие станки.
Гибкие лотки управления потоками деталей в гравитационных системах транспортирования.
Материал лотков – пружинистая листовая сталь.
Наименьший радиус изгиба лотков по внутренней стенке – 300 мм.
Угол наклона лотков 10° - 15°
Для уборки стружки предусматриваем скребковый транспортер удаляющий стружку из рабочей зоны станков.
2.5 Выбор метода и средств контроля.
Для контроля и сортировки деталей в автоматических линиях используют жесткие калибры, а также электроконтактные, пневмоэлектроконтактные, электронные и пневмоэлектронные измерительные системы.
Для каждого контролируемого параметра выбор той или иной измерительной системы, а следовательно, и типа преобразователя определяется требуемой точностью, пределами измерения, производительностью и числом групп сортировки.
Жесткие калибры применяют тогда, когда не требуется высо кой точности контроля. Простой в эксплуатации является электроконтактная система автоматического контроля, в состав ко торой входят амплитудные и электроконтактные датчики.
Для контрольных автоматов, встраиваемых в автоматические линии, существенное влияние на их компоновку оказывают транспортная система линии, условия связей с другими агрегатами, требования удобства обслуживания, монтажа, периодических осмотров и ремонта.
Для контроля валов выбираем автомат марки ПБ-250.
Контролируемые параметры: - радиальное биение шеек под подшипники относительно оси вала.
Диапазон размеров контролируемых параметров деталей, мм…..0 - ..250
Предельно допустимая погрешность измерения, мкм…….….…..……….15
Тип преобразователя…………….…………………….пневмомеханотронный
Производительность, шт/ч……………………………………..…………..….720
Мощность электродвигателя, кВт………………..…………….……….…….0,8
Габаритные размеры, мм………………………………………...…500-290-330
2.6. Планировка автоматической линии.
Планировку автоматической линии выполняем в масштабе 1:50. В качестве исходных данных для планировки автоматической линии используем структурную схему, эскизы станков и транспортных устройств, выполненные с учетом выбранных типов и габаритов. При передаче деталей с одной рабочей позиции на другую предусматриваем промежуточные агрегаты (подъемники, накопители).
Выполняя планировку автоматической линии учитываем минимально допустимое расстояние между механизмами, которое разработано с учетом обеспечения удобства обслуживания и соблюдения правил техники безопасности.
Таблица 2.3 Минимально допустимые расстояния между механизмами.
|
Степень подвижности оборудования |
Доступ не нужен |
Доступ нужен |
||
|
Проход имеется |
Проход отсутствует |
Для регулирования |
Для постоянной работы |
|
|
Оба механизма неподвижны |
--- |
--- |
А ≥ 700 мм |
А1≥1100 мм |
|
Один или оба механизма подвижны |
Б ≥ 600 мм |
Б1 ≤ 250 мм |
Б2 ≥ 800 мм |
Б3 ≥ 1200 мм |
2.7 Составление циклограммы автоматической линии.
Циклограмма автоматической линии составляется с целью — наглядного изображения последовательности и времени работы всех механизмов АЛ. Она должна быть построена таким образом, чтобы обеспечить наиболее рациональное сочетание последовательности движений, т.к. от этого зависит производительность АЛ.
Все движения, которые должны совершать механизмы АЛ за один цикл, можно условно разделить на лимитирующие и совмещенные. Лимитирующими называет те движения, сумма которых составляет один цикл работы, а совмещенными - движения, происходящие одновременно с лимитирующими.
Время цикла может быть уменьшено путем сокращения длины хода и увеличения скорости перемещения механизмов. Холостым перемещения следует выбирать минимальными при соблюдении двух условий: 1. чтобы режущий инструмент в исходном положении выходил за контуры детали и не мешал ее перемещению. 2. чтобы быстрый подвод был достаточным для освобождения конечных выключателей, контролирующих исходное положение режущего инструмента.
Изобразим циклограмму автоматической линии для вала. Все механизмы на позициях работают независимо и только подают сигналы об окончания зажима. После получения последнего сигнала дается команда на пуск станков. Каждый станок имеет автономную систему управления, которая переключает ее с быстрого подвода на рабочую подачу, а затем и на быстрый отвод. Как только будет сигнал об окончании обработки, включаются механизмы разжима и фиксации, которые освобождают обрабатываемые детали. С обработкой синхронизируется и работа остальных механизмов (механизмы для удаления стружки и др.)
Для разработки циклограммы составим расчетный лист настройки АЛ при обработке изделия.
1. Транспортирования изделия транспортером участка.
ℓ1 = 800мм - шаг транспортера; s1 = 8м/мин – скорость транспортирования изделия.
Время транспортирования изделия
ℓх1 = ℓ1/ s1 = (800 · 60)/8000 = 6с.
2. Зажим и фиксация. На зажим и фиксацию по паспорту автоматической линии уходит 3 с, т.е. tх2 = 3 с.
3. Отвод транспортера в исходное положение tх3 = 6,0 с – по аналогии с первой операцией.
Фрезерно-центровальная операция
4. Быстрый подвод фрезы к изделию
ℓ4 = 25 мм – длина быстрого подвода; s4 = 10,0 м/мин – скорость быстрого подвода.
Время быстрого подвода фрезы
tх4 = ℓ4/s4 = (25 · 60)/10000 = 0,15с.
5. Обработка фрезой
tр5 =12 с.
6. Быстрый отвод фрезы
ℓ6 = 75 мм – длина отвода; s6 = 10,0 м/мин – скорость отвода;
х6 = ℓ6/ s6 = (75х60)/10000 = 0,45 с время отвода.
7. Быстрый подвод сверла к изделию
tх7 = 0,15 с – время быстрого подвода (так же, как у фрезы).
8. Обработка сверлом.
tр8 =8,4 с.
9. Быстрый отвод сверла
ℓ9 = 31 мм – длина отвода; s9 = 10 м/мин – скорость отвода;
tх9 = ℓ9/ s9 = (31х60)/10000 = 0,19 с время отвода.
Черновое точение с одной стороны
10. Быстрый подвод чернового резца к изделию
ℓ10 = 250 мм – длина быстрого подвода; s10 = 10,0 м/мин – скорость быстрого подвода.
Время быстрого подвода чернового резца
tх10 = ℓ10/s10 = (250 · 60)/10000 = 1,5с.
11. Обработка черновым резцом
tр11 =24.6 с.
12. Быстрый отвод чернового резца
ℓ12 = 295 мм – длина отвода; s12 = 10 м/мин – скорость отвода;
tх12 = ℓ12/ s12 = (295х60)/1000 = 1,77 с время отвода.
Черновое точение с другой стороны
13. Быстрый подвод чернового резца к изделию
ℓ13 = 250 мм – длина быстрого подвода; s13 = 10,0 м/мин – скорость быстрого подвода.
Время быстрого подвода чернового резца
tх13 = ℓ4/s13 = (250 · 60)/10000 = 1,5с.
14. Обработка черновым резцом
tр14=43.2 с.
15. Быстрый отвод чернового резца
ℓ15 = 340 мм – длина отвода; s15 = 10 м/мин – скорость отвода;
tх15 = ℓ15/ s15 = (340х60)/1000 = 2,04 с время отвода.
Чистовое точение с одной стороны
16. Быстрый подвод чистового резца к изделию
ℓ16 = 250 мм – длина быстрого подвода; s16 = 10,0 м/мин – скорость быстрого подвода.
Время быстрого подвода чистового резца
tх16 = ℓ16/s16 = (250 · 60)/10000 = 1,5с.
17. Обработка чистовым резцом
tр17 =33 с.
18. Быстрый отвод чистового резца
ℓ18 = 330 мм – длина отвода; s18 = 10 м/мин – скорость отвода;
tх18 = ℓ18/ s18 = (330х60)/1000 = 1,98 с время отвода.
Чистовое точение с другой стороны
19. Быстрый подвод чистового резца к изделию
ℓ19 = 250 мм – длина быстрого подвода; s19 = 10,0 м/мин – скорость быстрого подвода.
Время быстрого подвода чистового резца
tх19 = ℓ19/s19 = (250 · 60)/10000 = 1,5с.
20. Обработка чистовым резцом
tр20 =25.8 с.
21. Быстрый отвод чистового резца
ℓ21 = 330 мм – длина отвода; s21 = 10 м/мин – скорость отвода;
tх21 = ℓ21/ s21 = (330х60)/1000 = 1,98 с время отвода.
Обработка фаски
22. Быстрый подвод резца к изделию
tх22 = 1,5 с – время быстрого подвода (так же, как у фрезы).
23. Обработка фасочным резцом
tр23 =4,8 с.
24. Быстрый отвод фасочного резца
ℓ24 = 261 мм – длина отвода; s24 = 10 м/мин – скорость отвода;
tх24 = ℓ24/ s24 = (261х60)/1000 = 1,57 с время отвода.
Шлифование шейки вала
28. Быстрый подвод шлифовального круга к изделию
ℓ28 = 250 мм – длина быстрого подвода; s28 = 10,0 м/мин – скорость быстрого подвода.
Время быстрого подвода шлифовального круга
tх28 = ℓ28/s28 = (250 · 60)/10000 = 1,5с.
29. Обработка шлифовальным кругом.
tр29 =15 с.
30. Быстрый отвод шлифовального круга
ℓ30 = 250 мм – длина отвода; s30 = 10 м/мин – скорость отвода;
tх30 = ℓ30/ s30 = (250х60)/1000 = 1,5 с время отвода.
Все эти данные заносятся в расчетный лист настройки в таблицу 2.4
Таблица 2.3 - Расчетный лист настройки
|
Операция |
ℓ,мм |
s, мм/мин |
n, мин-1 |
tрi, c |
tхi,с |
Время, с |
|
|
от |
до |
||||||
|
Транспортирование изделия |
800 |
8000 |
- |
6 |
- |
0 |
6 |
|
Зажим и фиксация |
- |
- |
- |
3 |
- |
6 |
9 |
|
Отвод транспортера назад |
800 |
80000 |
- |
- |
6 |
9 |
15 |
|
Быстрый подвод фрезы |
25 |
10000 |
- |
- |
0,15 |
9 |
9,15 |
|
Обработка фрезой |
25 |
1800 |
650 |
12 |
- |
9,15 |
21,15 |
|
Быстрый отвод фрезы |
50 |
10000 |
- |
- |
0,45 |
21,15 |
21,6 |
|
Быстрый подвод сверла |
25 |
10000 |
- |
- |
0,15 |
9 |
9,15 |
|
Обработка сверлом |
6 |
160 |
630 |
8,4 |
- |
9,15 |
17,55 |
|
Быстрый отвод сверла |
31 |
10000 |
- |
- |
0,19 |
17,55 |
17,74 |
|
Быстрый подвод черн. резца |
250 |
10000 |
- |
- |
1,5 |
9 |
10,5 |
|
Обработка черн. резцом с 1 стороны |
33 |
800 |
630 |
26,6 |
- |
10,5 |
37,1 |
|
Быстрый отвод черн. резца |
283 |
10000 |
- |
- |
2.04 |
37,1 |
39,14 |
|
Быстрый подвод черн. резца |
250 |
10000 |
- |
- |
1,5 |
9 |
10,5 |
|
Обработка черн. резцом с 2 стороны |
90 |
800 |
630 |
43.2 |
- |
10,5 |
53,7 |
|
Быстрый отвод черн. резца |
340 |
10000 |
- |
- |
2,04 |
53,7 |
55,74 |
|
Быстрый подвод чист. резца |
250 |
10000 |
- |
- |
1,5 |
9 |
10,5 |
|
Обработка чист. резцом с 1 стороны |
33 |
1250 |
1250 |
33 |
- |
10,5 |
43,5 |
|
Быстрый отвод чист. резца |
283 |
10000 |
- |
- |
1,98 |
43,5 |
45,48 |
|
Быстрый подвод чист. резца |
250 |
10000 |
- |
- |
1,5 |
9 |
10,5 |
|
Обработка чист. резцом с 2 стороны |
90 |
1250 |
1250 |
25,8 |
- |
10,5 |
39 |
|
Быстрый отвод чист. резца |
340 |
10000 |
- |
- |
1,98 |
39 |
39,98 |
|
Быстрый подвод фасочного резца |
250 |
10000 |
- |
- |
1,5 |
9 |
10,5 |
|
Обработка фасочн. резцом |
2 |
75 |
630 |
4,8 |
- |
10,5 |
15,3 |
|
Быстрый отвод фасочного резца |
252 |
10000 |
- |
- |
1,57 |
15,3 |
16,87 |
|
Быстрый подвод шлиф. круга |
250 |
10000 |
- |
- |
1,5 |
9 |
10,5 |
|
Обработка шлиф. кругом |
0,05 |
9 |
4500 |
15 |
- |
10,5 |
25,5 |
|
Быстрый отвод шлиф.круга |
250 |
10000 |
- |
- |
1,5 |
25,5 |
27 |
|
Разжим и снятие |
- |
- |
- |
- |
3 |
55,74 |
58,74 |
После составления расчетного листа можно составить циклограмму работы станков.
Рисунок 2.1 – Циклограмма работы концевых выключателей
На основе циклограммы составляем логические функции описсывающие работу выходных элементов на основе входных:
На горизонтально фрезерном станке производится цикл фрезерования.
Рисунок 3.1 – Схема обработки паза Т-образной фрезой.
Вращение шпинделя осуществляется от индивидуального привода – двигателя постоянного тока М. Привод подач также имеет три индивидуальных двигателя постоянного тока для движения суппорта вдоль каждой из осей.
Согласно заданию можно составить словесное описание процесса обработки:
- по разрешающему сигналу кнопки пуска включаются двигатели М1 и М3 и осуществляется быстрый обратный подвод инструмента вдоль осей X и Z;
- срабатывает датчик перемещения а1 и движение вдоль осей X и Z прекращается и осуществляется вспомогательный прямой ход по оси Z и включается двигатель М;
- при срабатывании датчика а2 вспомогательный прямой ход по оси Z прекращается, и включается рабочий прямой ход вдоль оси Z;
- при срабатывании датчика а3 рабочий прямой ход вдоль оси Z прекращается и включается вспомогательный ход по осям X и Z;
- в конце вспомогательного хода по осям X и Z срабатывает датчик а4 и процесс обработки прекращается, отключаются все приводы – конец цикла.
Для реализации данного процесса необходимо управление четырьмя двигателями в замкнутой последовательности. В схеме необходимо предусмотреть реверс двигателей М1, М2, М3 и регулирование скорости двигателей М1 и М3. Снижение скорости вращения двигателей осуществляется путём включения в цепь якоря дополнительного сопротивления.
При срабатывании конечные выключатели (датчики перемещений) формируют входные сигналы устройства управления, обозначим их «а», на выходе устройства управления формируются выходные управляющие сигналы «Х,У,Z».
Составим циклограмму работы.
Рисунок 3.2 – Циклограмма работы автомата.
РЦ – сигнал разрешения цикла;
КнП – кнопка “Пуск”;
С – элемент памяти;
а0 - сигнал датчика в точке О;
а1 - сигнал датчика в точке 1;
а2 - сигнал датчика в точке 2;
а3 - сигнал датчика в точке 3;
а4 - сигнал датчика в точке 4;
-Х1 – сигнал на включение обратного быстрого хода по координате Х;
-Z1 – сигнал на включение обратного быстрого хода по координате Z;
Z – сигнал на включение прямого рабочего хода по координате Z;
Х1 – сигнал на включение прямого быстрого хода по координате Х;
Z1 – сигнал на включение обратного быстрого хода по координате Z.
На основе циклограммы составляем логические функции:
Включение в функцию Y4 управляющего сигнала Y5 необходимо для того, что бы при останове шпинделя по непредвиденным причинам произошло выключение рабочих подач.
3.2 Разработка принципиальной схемы электроавтоматики станка автомата
Определим параметры источника питания, который включает стабилизатор напряжения, трансформатор, выпрямитель и С-фильтр:
Ток нагрузки:
мА (3.2)
где IR1=IВЫХ=2,5 мА - ток на выходе логического устройства;
IK=ICP=7 мА - ток срабатывания реле К;
Прямой ток диодов для мостовой схемы:
мА (3.3)
Максимальное обратное напряжение диода:
В (3.4)
где UН=UП=9В - напряжение на нагрузке.
По каталогу выбираем диоды RVD1SR35.
Рисунок 3.3 - Схема источника питания
Действующее напряжение вторичной обмотки:
В (3.5)
Коэффициент трансформации:
(3.6)
Параметры С-фильтра выбираем исходя из допустимого коэффициента пульсации для С-фильтра КП=1,5%:
; (3.7)
где т=1 - число фаз;
fC=50 Гц - частота тока;
Ом (3.8)
Тогда: мкФ
Рабочее напряжение конденсатора:
В (3.9)
Принимаем конденсатор 10мкФх10В.
Определим параметры каскада транзисторного усилителя. Исходные данные: напряжение питания 9 В, ток коллектора равный току срабатывания реле 7мА, сопротивление цепи коллектора равное сопротивлению катушки реле 9600 Ом, напряжение UБЭ=1 В (для кремниевых транзисторов UБЭ=0,6…1,1 В), статический коэффициент передачи тока СТ=80 (50…250). Глубина отрицательной обратной связи задаётся коэффициентом обратной связи 1<FI<2, принимаем FI=1,5.
Сопротивление цепи эмиттера:
Ом (3.10)
Напряжение между коллектором и эмиттером:
В (3.11)
По каталогу выбираем транзистор 2SC2001K.
Делитель напряжения включает два сопротивления, причём R1=R+RУ. Задаём ток делителя:
А (3.12)
Принимаем Iд=0,004А=4 мА.
Ом (3.13)
Ом (3.14)
Ом (3.15)
где RУ= 2000 Ом - сопротивление логического устройства.
Резисторы R и R2 выбираем подстроечные.
В качестве исполнительного устройства принимаем двигатели постоянного тока 4ПФ132S.