Автоматична система виготовлення отвору в деталі – кутник

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Чернігівський державний технологічний університет

Кафедра технології машинобудування

Курсова робота

Автоматична система виготовлення отвору в деталі - кутник

з дисципліни "Автоматизоване виробництво"

Виконав:

ст. гр. ТМ-011

Ющенко М.М.

Перевірив:

Гора Р.М.

Чернігів 2005

Зміст

1. Умови виконання процесу

1.1 Умови обробки заготовки

1.2 Умови орієнтування деталі

1.3 Вибір технологічних баз

1.4 Обґрунтування вибору обладнання

1.5 Розрахунок режиму обробки

2. Опис процесу

2.1 Схема базування при орієнтації та завантаженні

2.2 Опис процесу базування заготовки при обробці, та видалення після обробки

3. Система сил

3.1 Система сил при орієнтуванні

3.2 Система сил при подачі в зону обробки

3.3 Система сил при базуванні та обробці

3.4 Система сил при видаленні об'єкта з зони обробки

4. Компоновка установки

4.1 Циклограма роботи елементів автоматичної системи

4.2 Опис взаємодії елементів

5. Вимоги до точності

5.1 Розмірні зв'язки, діючі в процесі обробки

5.2 Вимоги до точності орієнтуючих та завантажувальних пристроїв

5.3 Вимоги до точності верстатних пристроїв

6. Технічне завдання на проектування

6.1 Найменування і обдасть застосування

6.2 Обґрунтування для розробки

6.3 Мета і призначення розробки

6.4 Технічні вимоги

6.5 Документація використана при розробці

6.6 Документація що підлягає обробці

Література

Завдання

Процес	Поверхні орієнтування	Орієнтуюче-завантажувальний пристрій	Продуктивність, шт/год
Свердлення	Отвір 10	Магазин лотковий	50

1. Умови виконання процесу

1.1 Умови обробки заготовки

У відповідності до завдання задана продуктивність випуску

П = 50 шт/год = .

Добова продуктивність

,

де F_g = 960 хв - добовий фонд часу роботи обладнання;

_З = 0,95 - коефіцієнт завантаження обладнання;

Т_С - час на виконання операції;

Т_С =

Річна програма випуску

NР=253 QД=253760=192280 шт/рік.

1.2 Умови орієнтування деталі

У відповідності до завдання тип завантажувального пристрою - магазин лотковий - використовується для орієнтації заготовки та подачі орієнтованих заготовок до живильника. Для безумовного забезпечення самопоточного руху заготовок в лотку останній влаштовують під нахилом до горизонту. По лотку заготовки рухаються під дією власної ваги. Правильне орієнтування положення заготовки забезпечується конструкцією лотка і живильника.

1.3 Вибір технологічних баз

Рисунок 1.3 - Теоретична схема базування

Виходячи з форми заготовки - кутник, та умови обробки, при обробці заготовку доцільно встановлювати на площину А, тобто в якості установочної бази використовувати площину, в якості подвійної опори бази використовувати площину Б, в якості опорної бази - площину В.

Точка 1 позбавляє заготовку переміщення вздовж осі z.

Точка 2 позбавляє повороту відносно осі x.

Точка 3 позбавляє повороту відносно осі y.

Точка 4 позбавляє повороту відносно z.

Точка 5 позбавляє заготовку переміщення вздовж осі x.

Точка 5 позбавляє заготовку переміщення вздовж осі y.

Площина А - технологічна основна установочна явна база.

Площина Б - технологічна основна подвійна опорна явна база.

Площина В - технологічна основна опорна явна база.

1.4 Обґрунтування вибору обладнання

Згідно з завданням нам треба просвердлити наскрізний отвір 11 мм в деталі на глибину 10 мм. Матеріал деталі - Ст. 3 ГОСТ 380-88 з межею міцності _В=400 мПа; НВ =140. для свердлення вибрано вертикально - свердлильний верстат 2Н 125Л (І, ст.20, таб. 11). Паспортні данні наведені в таблиці 1.4.1.

Таблиця 1.4.1 - Паспортні данні верстата 2Н 125Л

Найбільший діаметр свердління в сталі, мм	18
Робочі розміри стола, мм	325Ч500
Найбільша відстань від торця шпинделя, мм	700
Конус Морзе шпинделя	№3
Кількість ступенів оборотів шпинделя	9
Частоти обертання шпинделя, об/хв	100;160;200;315;400; 630;800;1150;1440.
Найбільше переміщення шпинделя, мм	200
Подачі, мм/об	0,10;0,15;0,20;0,25;0,30; 0,40;0,50;0,60;0,80.
Потужність електродвигуна, кВт	1,5
Габарити (довжина Ч ширина Ч висота), мм	770Ч2235Ч2235
Маса, кг	620

1.5 Розрахунок режиму обробки

Для свердління отвору D=11 мм приймаємо свердло спіральне з конічним хвостовиком, 11 мм по ГОСТ 10903 - 77 (І, ст. 146 - 147 таб. 42). Довжина свердла L=175 мм, нарізаної частини l=94 мм, хвостовик - конус Морзе № 1.

Матеріал свердла - Сталь Р 6М 5.

Стійкість свердла Т = 45 хв (І, ст. 280 - 281, таб. 30).

При НВ<150 і d = 11 мм рекомендована подача S = 0.3 мм/об (І, ст. 277, таб. 25).

Швидкість різання

,

де загальний поправочний коефіцієнт

,

за таблицею 1 (І), коефіцієнт, що враховує якість оброблюваного матеріалу

По таблиці 2 (І) .

За таблицею 5 (І) поправочний коефіцієнт на стан поверхні деталі .

За таблицею 25 (І) для при глибині отвору l=10 мм<3D=33 мм .

За таблицею 28 (І) для свердла зі сталі Р 6М 5 при S > 0.2 мм/об, приймаємо (робота з охолодженням).

Частота обертання шпинделя, що відповідає знайденій швидкості різання

За паспортом приймаємо .

Дійсна швидкість різання

Хвилинна подача

Визначаємо потужність, що витрачається на різання

.

Кратний момент при свердленні

.

Зусилля

.

Де - коефіцієнт, що враховує умови обробки .

За таблицею 9 (І, ст. 264)

.

За таблицею 32 (І, ст. 281)

для приймаємо ;

для приймаємо .

.

.

.

З виразу ми бачимо, що обробка можлива.

2. Опис процесу

2.1 Схема базування при орієнтації та завантаженні

В лотковий магазин заготовка завантажується в орієнтованому положенні.

Рисунок 2.1.1 - Переріз лоткового магазина

Рисунок 2.1.2 - Схема базування заготовки в магазині

Заготовка зберігає можливість руху вздовж осі х.

2.2 Опис процесу базування заготовки при обробці, та видалення після обробки

Рисунок 2.2.1 - Схема затиску заготовки: 1 - кондуктор; 2 - кронштейн; 3 - рухома губка (живильник);4 - заготовка; 5 - нерухома губка.

При випаданні з лотка на рухому губку пнемолищат (живильник, деталь на живильнику знаходиться в такому ж нахиленому положенні як і в лотку, а при русі живильника в зону обробки займає правильно орієнтоване положення, базуючись на верхню площину живильника).

Затиск заготовки торцями губок, між якими затискається полиця кутника, в якій нема отвору 11 мм (та яка порожня).

В живильнику під отвором, що просвердлюється, вифрезерований канал для виходу свердла і видалення стружки після обробки.

Видалення деталі після обробки відбувається при відведені живильника (розтисканні).



Рисунок 2.2.2 - Схема видалення деталі з зони обробки

При відведенні живильника 3 вправо деталь залишається на ньому і випадає в лоток 4 після натикання на скидач 1, шарнірно закріплений на лотку 2. Лоток 4 відкривається лише при відведені живильника вправо.

3. Система сил

3.1 Система сил при орієнтуванні

В лотковий магазин заготовки поступають в орієнтованому положенні. При русі заготовок по лотку необхідно забезпечити безумовне виконання само поточного руху заготовок вниз по лотку.

При русі деталей в лотку на неї діє сила власної ваги G і сила тертя

,

де г - кут нахилу лотка відносно горизонту.

Рисунок 3.1.1 - Система сил при орієнтації і подачі заготовки в лотковому магазині.

Сила власної ваги:

Маса заготовки:

;

Густина сталі с=7,8 г/см³.

Об'єм заготовки: .

.

Рисунок 3.1.2 - Схема заготовки до визначення об'єму.

Визначення сили тертя

;

Коефіцієнт тертя ковзання сталь - сталь ;

Кут тертя

.

Для забезпечення самопоточного руху заготовок в лотку необхідний кут нахилу лотка .

Приймаємо .

3.2 Система сил при подачі в зону обробки

Розглянемо умови, за яких заготовка випадає з лотка в живильник(рисунок 3.2.1.).

Заготовка в кінці руху по лотку при відведені живильника вправо здвигається по лотку до упору у вертикальну стінку живильника, але залишається в нахиленому положенні під кутом . При русі живильника вліво силою (заготовка - живильник) воно притискається вертикальною площиною до торця живильника і при відході живильника від лотка встановлюється на живильнику в правильно орієнтованому положенні.

Рисунок 3.2.1 - Система сил при випаданні заготовок з лотка в живильник: 1. - живильник; 2. - заготовка; 3. - лоток.

3.3 Система сил при базуванні та обробці

Система сил при базуванні та обробці (рисунок 3.3.1).

Рисунок 3.3.1. - Система сил при базуванні.

На заготовку діють сили власної ваги G, сила тертя , вічева сила , момент , сила затиску Q.

Сила G мала в порівнянні з та , тому нею знехтуємо.

замінімо парою сил з плечем 0.04 м (ширина заготовки).



З рівняння

Необхідна сила затиску

Коефіцієнт запасу

(З І, ст. 84 - 87) маємо:

- гарантований коефіцієнт запасу;

- коефіцієнт, що враховує стан баз;

- коефіцієнт, що враховує спрацювання свердла;

- коефіцієнт, що враховує ударне навантаження;

- коефіцієнт, що враховує стабільність силового приводу;

- коефіцієнт, що враховує визначеність опорних точок.

.

.

За (І, таб. 17, ст. 91) приймаємо пневмоциліндр діаметром D=40 мм, що забезпечує зусилля затиску при р=0,63 МПа.

3.4 Система сил при видаленні об'єкта з зони обробки

Як показано на рисунку 3.4., при відведенні живильника 1 вправо і натикані деталі на скидач 2 на неї діє сила власної ваги G, сила тертя Fm і зсуваючи сила

Так як , то і при зсуванні деталі з живильника деталь випадає в лоток готової продукції 3, під дією сили G.

Рисунок 3.4 - Система сил при видаленні об'єкта з зони обробки

4. Компоновка установки

Установка для автоматичної обробки деталей (кутників) зібрана на вертикально - свердлильному верстаті 2Н 125Л.

До стола верстата 1 прикріплена плита 7, на якій змонтовані пневмолещата 12 з рухомою губкою (живильник 9) і пневмоциліндр 8.

До корпуса пневмолещат 12 прикріплений на кронштейні 13 кондуктор. До корпуса пневмолещат 12 прикріплений кронштейном 6 кінцевий вимикач 14. Пневморозподілювач 3 і кінцевий вимикач 14прикріплений до верстата 1. До корпусу пневмолещат 12 прикріплені також лотковий магазин 2 і лоток для готових деталей 10, по якому деталі надходять в ящик готової продукції 11.

На шпинделі 5 верстата 1 закріплене кільце 15, що поперемінно входить в контакт з кінцевими вимикачами 4 і 14 та пневморозподілювач 3.

4.1 Циклограма роботи елементів автоматичної системи

Тривалість циклу роботи автоматичної системи

Цикл роботи автоматичної системи складається з таких елементів:

1. Подача заготовки в зону обробки і затискання.

При швидкості руху штока пневмоциліндра і величині переміщення штока пневмоциліндра , час подачі і затиску

.

Коефіцієнт затиску 2.0 враховує час наповнення порожнини пневмоциліндра стиснутим повітрям.

Приймаємо

2. Робочий хід свердла вниз .

3. Зупинка свердла в нижньому положенні.

Так як прямий і зворотній хід свердла досягається реверсуванням електродвигуна верстата, то в схему керування роботою електродвигуна вводимо реле часу, що вимикає електродвигун на . Цей час необхідний для зупинки всіх механізмів верстата і для того, щоб зворотному вмиканні в приводі верстата не було динамічних ударів.

4. Зворотній рух шпинделя (вгору) .

5. Зупинка двигуна, вистоювання двигуна, видалення деталі з зони обробки.

Знову вмикається реле часу на . За цей час відбувається роз тискання деталі, її видалення і завантаження в живильник наступної заготовки. Так як величина подачі шпинделя із свердлом однакова при ході шпинделя вгору і вниз, то рівні і час робочого і зворотного ходу шпинделя.

Циклограма роботи елементів автоматичної системи.

4.2 Опис взаємодії елементів

Для приведення в дію АС необхідно завантажити лотковий магазин заготовками, відкрити вентиль на магістралі стиснутого повітря і ввімкнути двигун верстата на пульті керування на зворотній рух, після чого натиснути на кінцевий вимикач КВ 1. Реле часу РЧ замкне ланцюг управління двигуна Д 1 деякий час (5 с)і шпиндель верстата починає рух вгору (свердло обертається в зворотньому напрямі).

Важіль механічної подачі шпинделя верстата весь час стоїть в нижньому положенні. Доходячи до верхнього положення, шпиндель 11 торцем втулки 10 натискає на ролик упора, скріпленого зі штоком пневморозподілювача ПР і переводить шток ПР в верхне положення. Система повітря поступає в ліву порожнину пневмоцеліндра ПЦ, живильник 2 відводиться вправо, з лоткового магазина на нього випадає деталь.

Одночасно упор натискає на шток кінцевого вимикача КВ 1, двигун Д 1 зупиняється. При цьому реле часу РЧ зупиняє двигун на t=5с і вимикає вмикає його в прямому напрямку обертання (за годинниковою стрілкою). Шпиндель 11 іде вниз, втулка відходить від упору і пружина пневмоциліндра ПР переводить його шток в нижнє положення. Стиснуте повітря поступає в праву порожнину пневмоциліндра ПЦ, живильник з заготовкою іде в право і заготовка затискається між живильником 2 і нерухомою губкою пневмолещат 6.

На нерухомій губці 6 закріплений кронштейн до якого прикріплений кільцевий вимикач КВ 2 і кондуктор 8.

Свердло 9 входить в кондуктор 8 і при подальшій подачі свердла 9 вниз відбувається свердлення отвору.

В кінці робочого ходу втулка 10 своїм торцем входить в контакт з кінцевим вимикачем КВ 2 і двигун Д 1 зупиняється, вмикається реле часу РЧ і доки рухомі частини приводу рухаються по інерції до зупинки, двигун Д 1 вимкнутий. Після витримки паузи 5 с. РЧ замикає електронній ланцюг управління електродвигуном і шпиндель з свердлом 9 починає підійматись обертаючись проти руху годинникової стрілки.

В кінці робочого руху втулка 10 натискає на упор пневморозподілювача ПР, переводячи його в верхне положення.

Стиснуте повітря іде в ліву порожнину ПЦ, живильник 3 відходить в право з деталлю. Далі прапорець 4, закріпленний шарнірно до лоткового магазина 3, скидає деталь в лоток 5. В правому крайньому положенні живильника в нього випадає наступна заготовка.

Далі упор замикає контакт КВ 1, двигун Д 1 зупиняється, заводиться РЧ на 5 с, потім двигун вмикається в прямому напрямку і шпиндель іде в низ, втулка 10 відходить від ПР, шток ПЦ пружиною переводиться вниз, стиснуте повітря поступає в праву половину ПЦ, живильник 2 іде вліво і відсуває своїм корпусом наступну заготовку в лотку 3.

Заготовка затискається і цикл повторюється заново.

5. Вимоги до точності

5.1 Розмірні зв'язки, діючі в процесі обробки

Рисунок 5.1 - Розмірні зв'язки

Згідно із завданням необхідно просвердлити отвір 10 мм з забезпеченням співвісності отвору з віссю симетрії деталі, необхідною замикаючою ланкою являється АД - неспівпадання площини симетрії отвору та зовнішнього контуру деталі.

А1 - неспівпадання площин симетрії оброблюваної деталі та площини симетрії зовнішньої поверхні губок лещат.

А2 - неспівпадання площини симетрії губки та направляючої.

А3 - неспівпадання площини симетрії направляючої та площини симетрії шпонки, яка орієнтує лещата на столі.

А5 - відстань від вертикальної направляючої до середини столу.

А 6 - відстань від вертикальної до осі свердла.

А7 - биття свердла в торцевому напрямі.

5.2 Вимоги до точності орієнтуючих та завантажувальних пристроїв

Розміри поперечного перерізу лоткового магазину повинно забезпечувати вільне пересування заготовок по лотку.

Для цього необхідно, щоб зазори між заготовкою і стінками лотка. За (ст. 240,ІІ) внутрішні розміри перерізу лотка (рисунок 5.2.1).

Товщину стінок приймаємо 2 мм.

Рисунок 5.2.1 - Визначення поперечного перерізу лоткового магазина

5.3 Вимоги до точності верстатних пристроїв

При ширині деталі 40 h14=40-62 мм допуск на ширину деталі Тd=0.62 мм.

Допуск симетричності отвору:

.

Допустима похибка верстатного пристрою:

;

- коефіцієнт, що враховує можливе відхилення від нормального розподілу окремих складових - похибка базування заготовки в пристрої;

, для серійного виробництва;

, похибка затискання;

Похибка установки пристрою на верстаті:

;

Довжина оброблюваної деталі ;

Максимальний зазор між шпонкою і пазом в столі по , - відстань між зовнішніми торцями шпонок;

.

Похибка, яка виникає в наслідок спрацювання установочних елементів пристрою:

;

- коефіцієнт, що враховує тип і матеріал установочних елементів;

- річна програма випуску;

- між ремонтний період;

.

Похибка встановлення та зміщення ріжучого інструмента, що виникає в наслідок неточності виготовлення елементів пристрою, що направляють ріжучий інструмент. В нашому випадку рівні величини максимального зазору між свердлом і отвором в кондукторі .

;

;

-похибка обробки з умов економії точності;

6. Технічне завдання на проектування

6.1 Найменування і обдасть застосування

Найменування розробки "Автоматична система виготовлення отвору 10 мм в деталі - кутник".

Розробка застосовується в металообробних цехах машинобудівних підприємств при крупносерійному виробництві.

6.2 Обґрунтування для розробки

Обґрунтуванням для розробки є завдання на виконання розрахунково-графічної роботи з дисципліни "Автоматизація виробничих процесів в машинобудуванні", виконана згідно заданого варіанту.

6.3 Мета і призначення розробки

Метою розробки являється: необхідність зменшення трудомісткості деталей, необхідність підвищення продуктивності праці при покращенні її умов, та необхідність вивільнення кваліфікованої робочої сили для виконання більш складних робіт.

Функціональне призначення автоматичної системи.

Функції верстатного пристрою визначаються змістом і умовами обробки.

Пристрій виконує такі функції:

1. функція накопичення і поштучної подачі заготовок в зону обробки;

2. функція живильника і відсікача;

3. функція автоматичної обробки;

4. функція автоматичного видалення деталі після обробки.

Лотковий магазин виконує функцію накопичення орієнтованих заготовок до живильника з використанням самопоточного руху деталей в магазині.

Живильник виконує також ще й функцію відсікача. Верстатний пристрій (автоматизовані пневмолещата) виконує функцію силового приводу при затиску заготовки. Корпус пристрою забезпечує точність відносного розташування механізмів пристрою, як в статичному так і динамічному режимі.

6.4 Технічні вимоги

Тип виробництва - крупносерійне з річною програмою випуску 192280 шт/рік.

Вимоги до конструкції: автоматична система монтується на вертикально - свердлильному верстаті.

В склад автоматичної системи входить:

1. Лотковий магазин (прикріплений до корпусу лещат і на стійці, закріплений на підлозі).

2. Лещата пневматичні автоматичні. Встановлюються на столі верстата на плиті на шпонках і кріпляться до стола 2-ма болтами.

3. Лоток для видалення деталей кріпиться до корпуса лещат.

4. Ящик для готових деталей встановлюється на підлозі під лотком.

5. Елементи керування (пневморозподілювач, кінцеві вимикачі) кріпляться до корпусу пневмолещат і до бабки верстата.

Регулювання роботи автоматичною системою проводиться кріпильними болтами.

Показники призначення:

При виготовлені отвору 10 мм витрачається потужність , К.К. Д. установки

.

Установка повинна забезпечити продуктивність П = 50 шт/год, з необхідною точністю положення отвору .

Вимоги до надійності і технологічності рівне уніфікації і стандартизації, безпеки, естетичній і ергономічній вимогам.

Автоматична система повинна забезпечувати безвідмовну роботу з необхідною точністю протягом 10000 год оперативного часу.

В конструкції автоматичної системи слід максимально використовувати уніфіковані і стандартні вузли і деталі.

При роботі автоматичної системи повинні бути забезпечені вимоги техніки безпеки і охорони праці.

До зовнішнього вигляду автоматичної системи пред'являються такі вимоги:

1. Відсутність гострих кутів і кромок на зовнішніх поверхнях;

2. Відсутність тріщин, механічних пошкоджень та слідів корозії на поверхнях деталей пристрою.

3. Пристрій слід пофарбувати кольором основного технологічного обладнання.

Заготовка представляє собою кутник з висотою полиць 40 і 50 мм довжиною 40 мм, товщина полиць 10 мм. Закруглення відсутні.

Маса заготовки 0,250 кг.

Матеріал заготовки Ст 3 ГОСТ 380-80.

Межа міцності .

Автоматична система експлуатується при температурі навколишнього середовища 202С, відносній вологості повітря 705% та атмосферному тиску 750 мм рт. ст.. Агресивне середовище відсутнє.

Роботу автоматичної системи обслуговує один верстатник ІІІ-го розряду. металообробка машинобудування верстат

Додаткові вимоги:

Характеристика верстата, ріжучий інструмент, режими різання, штучний час приведені в пунктах 1.4 і 1.5 пояснювальної записки.

6.5 Документація використана при розробці

При розробці використана технічна література, перелік якої приведений в кінці пояснювальної записки.

6.6 Документація що підлягає обробці

Обробці підлягає розрахунково-пояснювальна записка з необхідними розрахунками, графіками, рисунками, кресленнями в обсязі і змісті, регламентованими методичними вказівками.

Література

1. С.Г. Бондаренко "Розмірні розрахунки механоскладального виробництва". Київ, 1993.

2. Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова "Справочник технолога машиностроителя" том 2. М. Машиностроение, 1985.

3. Под. ред. А.Н. Малова "Справочник металлиста" том 5. М. Машиностроение, 1978.

4. Под. ред. В.Д. Мягкова "Допуски и посадки" Справочник. Часть 1. М. Машиностроение, 1978.

Размещено на Allbest.ru

...