Обработка детали (упор правый КИЛ 0109309) в условиях автоматизированного производства

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Технологический раздел

1.1 Назначение детали

Деталь - упор правый КИЛ 0109309 приваривается на балку моста управляемых колес самоходного кормоуборочного комбайна КСК-100А и служит для ограничения поворота моста управляемых колес во избежание столкновения его с рамкой комбайна в процессе движения.

Деталь корпусного типа представляет собой стальную призму с выемкой расположенной вдоль продольной оси. На дне этой выемки, также вдоль продольной оси располагаются два отверстия Ш11Н12 и М10-7Н и паз 11Н14.

Таблица 1.1 - Химический состав стали 35Л ГОСТ 977 - 88 в процентах

C	Si	Mn	S	P
0.32 - 0.4	0.2 - 0.52	0.45 - 0.9	до 0.06	до 0.06

Таблица 1.2 - Механические свойства стали 35Л ГОСТ 977 - 88

Сортамент	Размер	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Отливки	до 100	500	280	15	25	350	Нормализация 860 - 880oC Отпуск 600 - 630oC
Отливки, КТ35, ГОСТ 977-88		540	343	16	20	294	Закалка 860 - 880 ° C, Отпуск 600 - 630 ° C

Назначение - станины прокатных станов и зубчатые колеса, тяги, бегунки, задвижки, балансиры и диафрагмы, катки и валки, кронштейны и другие детали, работающие под действием средних статических и динамических нагрузок.

1.2 Анализ детали с точки зрения обработки её на автоматическом оборудовании

Технологичность конструкции изделия - это совокупность свойств конструкции, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени, при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации, ремонта.

Деталь достаточно жесткая. Достаточно большое количество поверхностей детали не подвергаются механической обработке. Поверхности детали, подлежащие механической обработке, легко доступны и позволяют производить обработку без особых трудностей.

Конструкция детали обеспечивает удобство подвода и отвода режущего инструмента. Отсутствие сложных поверхностей позволяет уменьшить количество станков одной группы и сократить количество перемещений заготовки. Наряду с тактико-техническими требованиями, к конструкции изделия предъявляют технологические и производственные требования. Конструкция изделия должна отвечать такому качеству отдельных его составляющих (материалов, деталей, сборочных компонентов и т. д.) и изделия в целом, при котором обеспечивается возможность автоматизированного его изготовления с наименьшими трудозатратами (трудоемкостью) на всех стадиях производства.

При анализе конструкции по геометрической форме поверхностей необходимо убедится в рациональности выбора их формы и качества с учетом возможности применения высокопроизводительного оборудования и инструмента. Для изготовления детали в качестве заготовки используется отливка, форма которой повторяет наружный контур детали, что значительно сокращает время обработки и расход материала по сравнению с заготовкой из проката. Обрабатываемые поверхности в основном имеют простую форму, поэтому достигается точность и стабильность обработки, возможно применение высокопроизводительного оборудования. Достаточно сложную форму имеет паз, но требуемая форма необходима для выполнения служебного назначения детали.

Такое изделие называют технологичным. Анализ производится по методике.

Параметрами оценки являются:

конфигурация, физико-механические свойства сечения и поверхности, сцепляем ость, абсолютные размеры и их соотношения, показатели симметрии, специфические свойства детали и т.д., т.е. основные свойства детали. Для исследования деталей, сборочных компонентов или изделий в целом характерные свойства дифференцированы на семь ступеней. Каждая ступень качественно характеризует определенную совокупность свойств.

В результате анализа детали были получены следующие данные (в баллах):

I ступень: асимметрия центра тяжести 5000000;

II ступень: не сцепляемая 10000000;

III ступень: толстая, Ферромагнитная 40000;

IV ступень: свойства формы не учитываются, прямая 2000;

V ступень: без оси вращения 200;

VI ступень: центральное отверстие сквозное 20; ступенчатые с асимметричной формой концов 40;

VII ступень: отверстие на образующей поперечное 5; сумма баллов равняется 31, что позволяет отнести изготовление деталей ко 4 категории сложности автоматизации

Деталь из-за отсутствия явных осей симметрии создает сложности при загрузке в подающие устройства станков автоматов.

Количественная оценка технологичности конструкции сводится к определению следующих показателей: коэффициента точности обработки, коэффициента шероховатости обрабатываемых поверхностей и коэффициента использования материала.

Коэффициент точности обработки определяется по формуле:



где: Тср - среднее значение квалитета точности.

Среднее значение квалитета точности определяется по формуле:

где: Тi - значение квалитета точности i-ой поверхности; ni - количество поверхностей с данным квалитетом точности.

Расчеты по определению коэффициента точности обработки сводим в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Определение коэффициента точности

Ti	ni	Ti?ni
12	1	12
14	8	112
16	5	80
Итого	14	204

Тогда получим:

Деталь технологична по точности, так как Ктч=0,93 > 0,8.

Коэффициент шероховатости обработанных поверхностей определяется по формуле:



где: Шср - среднее значение шероховатости обработанных поверхностей.

Среднее значение шероховатости обработанных поверхностей определяется по формуле:

где: Шi - значение параметра шероховатости i-ой поверхности; ni - количество поверхностей с данной шероховатостью.

Расчеты по определению коэффициента шероховатости обработанных поверхностей сводим в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 - Определение коэффициента шероховатости

Шi	ni	Шi?ni
10	1	10
20	8	160
80	5	400
Итого	14	570

Тогда получим:

Деталь технологична по шероховатости, так как Кш=0,0246< 0,2.

Коэффициент использования материала детали определяется по формуле:



где: q - масса готовой детали, q=1,54 кг; Нр - норма расхода материала, кг.

Норму расхода материала приблизительно можно определить по формуле:

где: Q - масса заготовки, Q=1,67 кг.

Тогда коэффициент использования материала будет равен:

Коэффициент использования материала больше технологичного, который равен 0,70, следовательно, деталь технологична.

В результате выполненного анализа технологичности можно сделать вывод, что деталь достаточна, технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и достаточно проста по конструкции.

1.3 Разработка технологического маршрута обработки детали в условиях автоматизированного производства

В условиях автоматизированного серийного производства для обработки заданной детали целесообразно поменять универсальное оборудование на оборудование с числовым программным управлением. В качестве такого оборудования выбираем:

Вертикально-фрезерные операции - 6Р13Ф3.

Вертикально-сверлильные операции -2Р135Ф2.

Горизонтально-фрезерные операции - BF46.

На первом этапе разработки маршрутный технологический процесс выполняем в виде табличного графа, который позволяет сравнительно легко оформить технологические операции из отдельных переходов.

Рисунок 1.1 Эскиз

Таблица 1.5.- Состав переходов при обработке поверхностей ролика

Наименование перехода	Номера поверхностей
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Точение черновое	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Сверление	+	-	-	+	-	-	-	+	-
Нарезание резьбы	-	-	-	+	-	-	-	-	-
Зенкерование	-	-	-	-	-	-	-	+	-
Цекование	-	-	-	-	+	+	-	-	-
Фрезерование черновое	-	+	+	-	-	-	+	-	+
Фрезерование чистовое	-	-	+	-	-	-	+	-	+

“+” - Данный переход необходим для получения поверхности.

“-“ - Переход не требуется при обработке.

Выбираем маршрут обработки отдельных поверхностей:

- Паз 11Н14 Ra20.

Сверление отверстия до 11Н14мм;

Фрезерование паза 11Н14 на длину 30мм.

- Отверстие Ш11Н12 Ra20:

Сверление до Ш10,5Н14мм;

Зенкерование до Ш11Н12мм;

- Отверстие М10 Ra20:

Сверление до Ш8,5Н14мм;

Зенкерование фаски 1х45?мм;

Нарезание резьбы М10-7Н.

- Поверхности Ш 22h14:

Цековать торец.

- скос 5?:

Двукратное фрезерование на длину 60мм.

- Поверхности 10±0.75:

Фрезерование до 12±1.55мм.

Фрезерование до 11±0.75мм.

Фрезерование до 10±0.75мм.

При проектировании технологического процесса в связи с применением много инструментальных станков с ЧПУ применяем метод концентрации операций, что упрощает производственное планирование т.к. число операций сокращается. Кроме того, уменьшается потребность в производственных площадях, количество оснастки, сокращается длительность производственного цикла и увеличивается производительность труда.

Таблица 1.6 - Маршрутная карта

№ строки	Код	№ операции	Содержание операции
0
1	А	005	Транспортная
2	Б		Автокар, кран-балка
3
4	А	010	Фрезерная с ЧПУ
5	Б		6Р13Ф3
6	Т		приспособление фрезерное, фреза торцевая
7	О		Установить и снять заготовку
8			фрезеровать плоскость 1
9			контроль рабочим, мастером
10
11	А	015	Транспортная
12	Б		кран-балка
13
14	А	020	Фрезерная с ЧПУ
15	Б		6Р13Ф3
16	Т		приспособление фрезерное, фреза торцевая
17	О		Установить и снять заготовку
18			фрезеровать плоскости 1,2 одновременно
19			контроль рабочим, мастером
20
21	А	025	Транспортная
22	Б		кран-балка
23	А	030	Сверлильная с ЧПУ
24	Б		2Р135Ф2
25	Т		кондуктор, комплект сверл, зенкер, зенковка, метчик
26	О		Установить и снять заготовку
27			сверлить отверстие 4
28			сверлить отверстие 3, выдерживая размер Ш10,5+0,43мм, предварительно
29			зенкеровать отверстие3
30			сверлить отверстие 2, выдерживая размер Ш8,5+0,43мм, предварительно
31			зенкеровать фаску 1 в отверстии 2
32			нарезать резьбу М10-7Н в отверстии 2
33			контроль рабочим, мастером
34	А	035	Транспортная
35	Б		кран-балка
36	А	040	Сверлильная с ЧПУ
37	Б		2Р135Ф2
38	Т		тиски пневматические, цековка
39	О		Установить и снять заготовку
40			цековать поверхность 1
41			цековать поверхность 2
42			контроль рабочим, мастером
43	А	045	Транспортная
44	Б		кран-балка
45	А	050	Фрезерная с ЧПУ
46	Б		BF46
47	Т		приспособление фрезерное, фреза дисковая трехсторонняя
48	О		Установить и снять заготовку
49			фрезеровать паз 1
50			контроль рабочим, мастером
51	А	055	Транспортная
52	Б		кран-балка
53	А	60	Контрольная
54	Б		стол отк
55	Т		набор калибров, штангенциркуль
56	О		Контролировать размеры.
57	А	065	Транспортная
58	Б		кран-балка

1.4 Техническое нормирование техпроцесса

Для технического нормирования техпроцесса рассчитаем режимы резания по операциям.

1.4.1 Расчет режимов резания

Режим резания при фрезеровании поверхности 230х60.

Для фрезерования шириной В=60 мм целесообразно применить фрезу диаметром D=80 мм с числом зубьев z=16.

На фрезерных станках настраивается минутная подача SM, мм/мин, т.е. скорость перемещения стола с закрепленной деталью относительно фрезы. Элементы срезаемого слоя, а, следовательно, и физико-механические параметры

процесса фрезерования, зависят от подачи на зуб SZ, т.е. перемещения стола с деталью (мм) за время поворота на 1 зуб. Шероховатость обработанной поверхности зависит от подачи на 1 оборот фрезы, S0, мм./об.

Между этими тремя значениями имеется следующая зависимость:

,

где n - частота вращения, об/мин; z - число зубьев фрезы.

Примем из справочной литературы d=100; Z=16; SZ=0,12 мм/зуб.

Расчетную скорость резания определим по эмпирической формуле:

,

где CV - коэффициент скорости резания, зависящий от материалов режущей части инструмента и заготовки и от условий обработки; Т - расчетная скорость фрезы, мин; m - показатель относительной стойкости; XV - показатель степени влияния глубины резания. YV - показатель степени влияния подачи; nV - показатель степени влияния ширины фрезерования; PV - показатель степени влияния числа зубьев; qV - показатель степени влияния диаметра фрезы на скорость резания; KV - поправочный коэффициент на измененные данные.

Найдем значения этих коэффициентов:

CV=332;

qV=0.2;

XV=0,1;

YV=0.4;

PV=0;

UV=0.2;

m=0.2;

T=180;

D=80;

B=60;

Кv=КMv*Кnv*КUv,

где Кмv - коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала; Кмv=(750/в)1,25=(750/540)1=1,389, Кnv - качество (состояние) заготовки; КUv - материал режущей части инструмента; Кv - главный угол в плане; Кф - форма передней грани инструмента; Кnv=0,8; КUv =0,75;

Тогда подставляем данные значения в формулу.

Получаем:

Кv=1,3890,7510,8=0,83.

Подставим численные значения в формулу:

м/мин.

Подсчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин, по формуле:

, об/мин

где VP - расчетная скорость резания, м/мин; D - диаметр фрезы, мм.

об/мин

Примем nф=1200 об/мин, так как это максимальное число оборотов на станке;

Теперь мы можем определить Vф по формуле:

, м/мин

где D - диаметр фрезы, мм; nф- частота вращения шпинделя, об/мин.

, м/мин

Подсчитаем минутную подачу:

SM=SZ Z nф,

Подставим численные значения в формулу:

мин/мм.

Примем Sфактическую равной:

Sмф=530 мм/об;

Определим фактическую подачу на зуб, мм/зуб.

,мм/зуб

Подставим численные значения в формулу:

SZ=, мм/зуб

Величину силы резания при фрезеровании определим по эмпирической формуле:

,

где t - глубина фрезерования, мм; Sz - фактическая подача, мм/зуб, B - ширина фрезерования, мм/зуб; Z - число зубьев фрезы; D - диаметр фрезы, мм; nф - фактическая частота вращения фрезы, об/мин;

Принимаем следующие значения этих коэффициентов: t=2; Cp=82.5; Xp=1; Yp=0,75; up=1,1; Wp=0,2; qp=1,3; Z=16; D=80.

Кр - поправочный коэффициент на измененные условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов, вычисляется по формуле:

Kp=KMPKpKpKupKp

Найдем значения этих коэффициентов:

Кр=1; Kp=1.1; Krp=0.93; Kp=1;

;

Kp=0,9311.10.9311=0.95.

Подставим численные значения в формулу:

Н.

Коэффициент мощности станка определяется по формуле:

,

где - мощность приводного электродвигателя, кВт; Nпод - потребная мощность на шпинделе, которая рассчитывается по формуле:

где Nэ - эффективная мощность на резание, определяемая по формуле:

Подставив значения в формулы получим:

кВт

Подставив значения в формулы, получим:

Теперь вычислим коэффициент использования мощности станка

Основное технологическое машинное время t0 ,мин, подсчитаем по формуле:

t0=,

где L - расчетная длинна обработки, мм; i - число проходов; SM - фактическая минутная подача, мм/мин.

Расчетная длина обработки включает длину обработки l, величину врезания l1 и перебег фрезы l2, то есть L=l+l1+l2.

Определим величину врезания:

l1=, l1=мм, l2 примем равный 4 мм, l=230 мм.

После подстановки получили L=314мм.

t0=, мин

На остальные операции расчет режимов резания производим табличным методом, а результаты расчета заносим в таблицу 1.6.

Таблица 1.6 - сводная таблица режимов резания

код	наименование перехода	D, мм	i	Lp.x, мм	t, мм	So, мм/об	Sм, мм/об	V, м/мин	n, мин-1	Pz, кг	To, мин	To, мин
010	Фрезерная с ЧПУ
	фрезеровать плоскость 1	80	1	314	2	0,44	530	301,4	1200	285,90	0,59	0,59
020	Фрезерная с ЧПУ
	фрезеровать плоскости 1,2 одновременно	50	2	127	2	0,51	320	98,9	630	126,21	0,79	0,79
030	Сверлильная с ЧПУ
	сверлить отверстие 4	11	1	20	5,5	0,22	110	17,3	500	92,65	0,18
	сверлить отверстие 3, выдерживая размер Ш10,5+0,43мм, предварительно	10,5	1	20	5,25	0,22	110	16,5	500	88,44	0,18
	зенкеровать отверстие3	11	1	20	0,25	0,22	110	17,3	500	8,42	0,18
	сверлить отверстие 2, выдерживая размер Ш8,5+0,43мм, предварительно	8,5	1	15	4,25	0,22	110	13,3	500	71,59	0,14
	зенкеровать фаску 1 в отверстии 2	10,5	1	4	1	0,50	250	16,5	500	62,36	0,02
	нарезать резьбу М10-7Н в отверстии 2	10	4	15	1,5	1,00	250	7,9	250	78,66	0,24	0,94
040	Сверлильная с ЧПУ
	цековать поверхность 1	24	1	3,5	1,5	0,14	39,2	21,1	280	18,00	0,09
	цековать поверхность 2	24	1	3,5	1,5	0,14	39,2	21,1	280	18,00	0,09	0,179
050	Фрезерная с ЧПУ
	фрезеровать паз 1	150	1	93	11	1,58	63	18,8	40	231,71	1,48	1,48

1.4.2 Техническое нормирование

Под технически обоснованной нормой времени понимается время, необходимое для выполнения заданного объема работы при определенных организационно-технических условиях.

Норма штучно-калькуляционного времени в условиях серийного производства определяется по формуле:

,

где: Тп-з - подготовительно-заключительное время, мин.; n - количество деталей в настроечной партии, n=79 шт.; Тшт - штучное время, мин.

Норма штучного времени:

,

где: То - основное время на операции, мин.; Тв - вспомогательное время, мин; Тоб.от - время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности, мин.

Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы:

где: Ту.с - время на установку и снятие детали, мин.; Тз.о - время на закрепление и открепление детали, мин.; Туп - время на приемы управления станком, мин; Тиз - время на измерение детали, мин; k - коэффициент, для крупносерийного производства k=1,5.

В серийном производстве время на обслуживание рабочего места и отдых определяется в процентах от оперативного времени:

где: Поб.от - затраты времени на отдых и обслуживание рабочего места, %, Топ - оперативное время, мин.

Оперативное время:

Таким образом, для определения нормы штучно-калькуляционного времени получим формулу:

Рассчитаем норму штучного времени на операцию 010 фрезерная с чпу:

Основное время: То=0,59 мин.

Вспомогательное время - время на установку, закрепление и снятие детали (0,16 мин), подвод и отвод инструмента (0,01 мин), включение и выключение станка (0,02 мин), проверку размеров (0,09 мин). Вспомогательное время принимается по нормативам на каждый переход и в том числе на вспомогательные переходы, установку, переустановку и снятие детали; суммируется целиком на операцию.

tв=1,5•мин

Оперативное время:

Топ = То + Тв=0,59+0,42=1,01 мин.

Время обслуживания рабочего места Тоб. состоит из:

а) Ттех.=0,15 мин (время на смену затупившегося инструмента, на регулировку и подналадку станка во время работы, на уборку стружки).

Время на смену инструмента = 0,035 мин. Время на уборку стружки = =0,15 мин.

Стойкость инструмента 180 мин.

.

б) Торг.=0,02 мин берём 2,4% от оперативного времени:

.

Время на отдых и личные надобности Тотд. - принимаем 6% от оперативного времени:

Штучное время на операцию:

Тшт.= 1,01+0,15+0,02+0,05=1,23мин.

Количество деталей в партии для одновременного запуска предварительно определим упрощенным способом по формуле:

где: а - периодичность запуска в днях, принимаем: а=2 дня; 254 - число рабочих дней в году.

Штучно-калькуляционное время:

Тшк=.

Коэффициент загрузки оборудования:

Кз =

Кз =

Аналогично производим расчет технических норм времени по остальным операциям технологического процесса и полученные значения заносим в таблицу 1.7.

Таблица 1.7 - Сводная таблица технических норм времени по операциям в минутах

		То	Тв	Топ	Тоб	Тот	Тшт	Тпз	n,	Тшт.к
Номер	наименование операции		Тус+	Туп	Тиз		Ттех	Торг				шт
			Тзо
010	Фрезерная с ЧПУ	0,59	0,17	0,02	0,09	1,01	0,15	0,02	0,05	1,23	9	237	1,27
020	Фрезерная с ЧПУ	0,79	0,17	0,02	0,09	1,21	0,15	0,03	0,06	1,45	9	237	1,49
030	Сверлильная с ЧПУ	0,94	0,21	0,02	0,36	1,82	0,15	0,04	0,08	2,10	12	237	2,15
040	Сверлильная с ЧПУ	0,18	0,17	0,02	0,18	0,73	0,15	0,02	0,03	0,94	9	237	0,97
050	Фрезерная с ЧПУ	1,48	0,17	0,02	0,09	1,90	0,15	0,05	0,09	2,18	9	237	2,22

1.5 Выбор оборудования, систем управления и инструментообеспечения

На современных машиностроительных производствах применяется автоматизированная обработка деталей, поэтому в качестве рабочего оборудования выбираем станки с ЧПУ - полуавтоматическое оборудование.

Автоматизация технологических процессов в машиностроении обеспечивается применением различных промышленных роботов (ПР). ПР различных конструкций обеспечивают процесс загрузки и разгрузки оборудования, захвата и ориентации обрабатываемой детали относительно технологического оборудования, межоперационного транспортирования, а также применяются для работы в опасных и труднодоступных зонах. В рассматриваемом варианте технологического процесса обработки детали с тактом выпуска r применяется 2x2 токарных станка, шлифовальный станок. Для решения задачи автоматизации такого технологического процесса возможны два варианта выбора ПР:

ПР напольного стационарного действия;

ПР напольного или портального передвижного действия.

Использование ПР напольного стационарного действия возможно для обслуживания до трех станков, однако в этом случае может возникнуть необходимость в применении устройств для транспортировки детали на следующую технологическую операцию. Это зависит прежде всего от быстродействия ПР, а также от габаритов и схемы размещения рабочего оборудования.

Использование ПР напольного или портального передвижного действия целесообразно при обслуживании более трех станков и также зависит от технологических возможностей ПР.

В рассматриваемом варианте технологического процесса необходимо применение ПР напольного или портального действия. Для обеспечения необходимого быстродействия и пропускной способности может понадобиться система транспортирования деталей между операциями. Наиболее простыми и универсальными системами транспортирования являются лотки. В рассматриваемой задаче лотки можно применить непосредственно перед первой операцией и в конце, когда деталь поступает на склад или другую технологическую линию.

Для обслуживания всего технологического оборудования цеха заранее подготовленными инструментами служит система инструментообеспечения.

Система инструментообеспечения выполняет следующие основные функции:

- хранение инструментов, а также их составных элементов на складе;

- перемещение инструментов внутри системы инструментообеспечения;

- настройка инструментов;

- сборка и демонтаж рабочих инструментов;

- контроль положения и перемещения инструментов;

- контроль состояния режущих кромок инструментов.

- восстановление инструментов.

В рассматриваемой задаче технологическое оборудование не имеет системы автоматической замены инструмента, когда вышедший из строя инструмент заменяется роботом из резерва инструментов. Возможны три способа замены инструментов: 1 - по отказам, 2 - смешанный, 3 - смешанно-групповой. В рассматриваемом варианте технологического процесса не предусмотрена автоматическая замена инструмента, то целесообразно применять второй и третий способы замены инструмента, а именно: второй - когда через заданный промежуток времени заменяют каждый инструмент; третий - когда через заданный промежуток времени заменяют группу инструментов имеющих одинаковую стойкость.

Для нашего производственного участка при построении системы инструментообеспечения можно принять за основу систему централизованного обеспечения технологического оборудования комплектами заранее настроенных инструментов в соответствии с производственной программой выпуска. Для нашего технологического процесса система инструментообеспечения может быть представлена следующей схемой:

Обеспечение автоматизированного режима работы производственной системы предусматривает необходимость разработки средств для сбора, передачи и обработки информации, а также программного обеспечения. Для выбора технических средств управления производством, а именно: устройств по вводу-выводу, устройств подготовки информации, процессоров и т.д. необходимо исходить из времени преобразования информации, вместимости устройств, системы счисления, адресности, а также экономических показателей (стоимость, дефицитность и др.).

Рисунок 1.2 Схема использования инструмента в производстве

Технические средства необходимо выбирать с учетом сравнения требований, необходимых для решения данной задачи управления и возможностями технических средств, выпускаемых промышленностью.

С учетом информационной мощности производства, используя схему информационных потоков, осуществляют подбор вычислительных средств. Современные ЭВМ позволяют успешно и с минимальными затратами реализовать автоматизированный режим работы производственной схемы.

Для нашего участка были выбраны следующие станки:

Таблица 1.8 - Сверлильный станок с чпу 2Р135Ф2

Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр сверления, мм	35
Наибольший диаметр нарезаемой резьбы	М24
Число инструментов	5
Число частот вращения шпинделя:
общее	12
по программе	12
Частота вращения шпинделя, мин-1	31,5-1400
Число подач по оси Z,	18
Рабочая подача по оси 2, мм/мин	10-500
Скорость быстрого перемещения по осям координат, мм/мин:
Х' У'	3800
Z	3850
Рабочая поверхность стола, мм	400X630
Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр сверления, мм	35
Наибольший диаметр нарезаемой резьбы	М24
Число инструментов	5
Число частот вращения шпинделя:
общее	12
по программе	12
Частота вращения шпинделя, мин-1	31,5-1400
Число подач по оси Z,	18
Рабочая подача по оси 2, мм/мин	10-500
Скорость быстрого перемещения по осям координат, мм/мин:
Х' У'	3800
Z	3850
Рабочая поверхность стола, мм	400X630
Техническая характеристика станка
Наибольший диаметр сверления, мм	35
Наибольший диаметр нарезаемой резьбы	М24
Число инструментов	5
Число частот вращения шпинделя:
общее	12

Таблица 1.9 - Фрезерный станок с чпу 6Р13Ф3

Технические характеристики
Год выпуска
Размеры рабочей поверхности стола, мм	400х1600
Наибольшее перемещение стола (продольное), мм:	1000
Наибольшее перемещение стола (поперечное), мм:	400
Наибольшее перемещение стола (вертикальное), мм:	420
Расстояние от оси горизонтального (торца вертикального) шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	70-500
Пределы частот вращения основного шпинделя, мин-1:	31,5-1600
Предел подачи (продольной), мм/мин:	12,5-1600
Предел подачи (поперечной), мм/мин:	12,5-1600
Предел подачи (вертикальной), мм/мин:	4,1-530
Мощность электродвигателя главного движения, квт:	11
Мощность электродвигателя привода подач, квт:	3
Масса обрабатываемых деталей c приспособлением, кг	300
Габариты, мм	2570х2252х2430
Масса, кг	4300

Таблица 1.10 - Фрезерный станок с чпу BF46

Технические характеристики
Электропитание
Двигатель	2,2 кВт 220 В ~50 Гц
Параметры инструмента
Максимальный диаметр сверления в чугуне, мм	45
Максимальный диаметр сверления в стали, мм	38
Максимальный диаметр торцевой фрезы, мм	80
Максимальный диаметр концевой фрезы, мм	32
Вылет оси шпинделя, мм	260
Конец шпинделя
Конец шпинделя	ISO 40 (DIN 2080)
(МК 4 под заказ)
Перемещение пиноли, мм	115
Зажимная штанга	М16
Фрезерная головка
Поворот	+/- 90°
Приводной механизм	3-ступенчатый, бесступ. регулирование
Перемещение по оси Z, мм	541
Число оборотов
Нижний диапазон, об/мин	65 - 650
Средний диапазон, об/мин	150 - 1500
Верхний диапазон, об/мин	330 - 3300
Координатный стол
Размер стола, мм	850 х 240
Перемещение по оси X, мм	500
Перемещение по оси Y, мм	250
Размер Т-образных пазов, мм	18
Расстояние между пазами, мм	80
Габаритные размеры
Длина, мм	1230
Ширина, мм	950
Высота, мм	1520
Масса станка, кг	480

1.6 Расчет синхронизации загрузки оборудования

Синхронизация загрузки оборудования заключается в расчете необходимой дневной партии деталей запускаемых в производство, при которой не будет наблюдаться простоя оборудования по времени.

Суточная производительность поточной линии:

где: Fс - суточный фонд времени работы оборудования, Fс=476 мин.; Тср - средняя трудоемкость основных операций, мин.; з - коэффициент загрузки оборудования, з=0,8.

Средняя трудоемкость операций:

Тогда суточная производительность поточной линии составит:

Заданный суточный выпуск изделий:

Из проведенных расчетов видно, что суточная производительность поточной линии гораздо выше суточного выпуска изделий, что говорит о загрузке поточной линии менее чем на 50%, поэтому принимаем групповую форму организации производства.

При групповой форме организации производства запуск изделий производится партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства.

Принимаем период запуска равным 6 дням, тогда определим количество деталей в партии для одновременного запуска n, шт., по формуле:

, шт

Принимаем 119 деталей.

1.7 Разработка принципиальных схем автоматических линий по обработке деталей

Автоматическая линия - это система машин, комплекс основного и вспомогательного оборудования, автоматически выполняющего в определенной технологической последовательности и с заданным тактом весь процесс изготовления или переработки продукта производства или части его. Обычно различают автоматические линии для выполнения обработки различных видов (например, резание, термообработка, штамповка и т. д.). Как правило, автоматические линии компонуют на базе агрегатных станков, соединенных транспортной системой принудительного перемещения заготовок. Кроме того, они могут компоноваться из универсальных, специализированных и специальных станков.

Структурная компоновка автоматической линии зависит от объема производства и характера технологического процесса. Существуют линии параллельного и последовательного действия, однопоточные, многопоточные, смешанные (рис. 1.3).

Рис.1.3 Структурные компоновки автоматических линий: а - однопоточная последовательного действия; б - однопоточная параллельного действия; в - многопоточная; г - смешанная; 1 -- рабочие агрегаты; 2 - транспортные распределительные устройства

Линии параллельного действия применяют тогда, когда на одной операции необходимо применить несколько станков для соблюдения такта линии. Перемещение обрабатываемых заготовок с одной рабочей позиции на другую осуществляется жесткой или гибкой системой транспортирования, штангами или спутниками. Кроме автоматических линий с принудительным перемещением обрабатываемых заготовок, существуют также линии челночного типа с отдельно смонтированным карусельным столом, на котором размещены два зажимных устройства: одно - для загрузки и разгрузки, а другое - рабочее.

На обычных автоматических линиях не всегда можно выполнять все операции изготовления конкретной детали. В этих случаях окончательную обработку проводят на отдельно установленном оборудовании вне линии, что влечет дополнительные затраты труда. Поэтому применение комплексных автоматических линий позволяет выполнять на них не только механическую обработку, но и обработку другими методами. Для бесперебойной работы автоматических линий в их состав включают: накопители заделов, питающие заготовками соответствующие участки линии при выходе из строя отдельных станков или их переналадке; моечные машины; кантователи для освобождения от стружки; стенды для хранения и настройки инструмента и др.

Существуют автоматических линий, на которых транспортирование заготовок выполняют манипуляторы. В машиностроении нашли широкое применение автоматические роторные линии для получения заготовок штамповкой, вытяжкой, прессованием, а также для сборки и контроля. Автоматические линии получили широкое распространение на заводах автомобильной, подшипниковой и электротехнической промышленности, тракторного и сельскохозяйственного машин строения, приборостроения и при производстве товаров народно потребления как серийного, так и массового производства.

При разработке структуры автоматического производственного комплекса необходимо знать потребное количество основного и вспомогательного оборудования для обеспечения заданной программы выпуска деталей.

Определить количество основного оборудования, включаемого в автоматический комплекс, можно исходя из среднего такта выпуска деталей на комплекс.

В серийном производстве пооперационное расчётное количество станков определяется по формуле:

,

где УТШТ-К - суммарное штучно-калькуляционное время по всем операциям, выполняемым на станке данной модели, мин; N - годовой объём выпуска детали, шт; FД - действительный годовой фонд производственного времени работы оборудования, час (определяется индивидуально для каждой модели оборудования в зависимости от категории его ремонтной сложности.

Расчётное количество оборудования округляют до целого числа всегда в большую сторону.

Коэффициент загрузки оборудования рассчитывается по формуле:

,

где Сп - принятое количество станков данной модели.

Для технологического процесса:

Для операции 010:

, %

Для операции 020:

, %

Для операции 030:

, %

Для операции 040:

, %

Для операции 050:

, %

В рассматриваемом варианте технологического процесса с учетом времени обработки детали целесообразно предложить вид однопоточной параллельно-последовательной автоматической линии.

Рис. 1.4 Схема смешанной автоматической линии параллельно-последовательного действия: 1 - транспортные распределительные устройства; 2 - фрезерный на операции 010; 3 - фрезерный на операции 020; 4 - сверлильный на операции 030; 5 - сверлильный на операции 040; 6 - фрезерный на операции 050

Поскольку время выпуска готовой детали на операциях при принятом числе оборудования примерно одинаково для всех операций то можно создать жесткую автоматическую линию с определенным тактом выпуска. Можно предложить следующие варианты автоматической линии:

- применить ПР напольного стационарного исполнения, который будет обслуживать два станка;

- применить ПР напольного передвижного исполнения, который будет обслуживать четыре токарных станка и один ПР, который обслуживает шлифовальный и фрезерный станки;

- применить ПР напольного стационарного исполнения, который будет обслуживать три станка.

1.8 Составление циклограммы работы

С учётом технологии изготовления деталей вычерчиваем временную циклограмму работы комплекса. Циклограмма отражает работу каждой единицы оборудования: станков, роботов, накопителей, транспортных устройств, склада за полный цикл работы комплекса.

По циклограмме определяются коэффициенты загрузки основного и вспомогательного оборудования.

Коэффициент использования оборудования:

где: Спр - принятое число рабочих мест.; Сп -принятое число единиц оборудования на операции.

.

коэффициент загрузки оборудования:

где: То - основное время работы оборудования, мин.; Тц - время цикла работы оборудования, мин.

Рисунок 1.5 Загрузка оборудования по времени

2. Конструкторский раздел

2.1 Патентная проработка средств механизации и автоматизации

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологической оснастке для автоматизированного производства. Цель изобретения увеличение точности позиционирования режущего инструмента и уменьшения трудовых затрат рабочего персонала.

За счет подачи сжатого воздуха во внутренние полости пневмоцилиндра происходит смещение штока.

Меняя давления сжатого воздуха можно обеспечить требуемое усилие зажима детали. Приспособление отличается надежностью и простотой при использовании и ремонте.

2.2 Приспособление для разрезки деталей

Назначение и описание работы приспособления.

Приспособление предназначено для фрезерования деталей на станках с автоматическим программным управлением. Приспособление состоит из сварного корпуса 1, к которому крепятся следующие основные элементы: привод зажимного механизма, зажимной механизм и установочные элементы. Приспособление состоит из корпуса 1, на котором при помощи винтов 27 крепится крышка цилиндр 54. Ложемент 17,18 служащим для установки, обрабатываемой детали. На корпусе 1 установлен кронштейн 3 с установленным на нем рычагом 7, служащий для ограничения свободы заготовки в приспособлении. В корпусе 1 на штифте 42 устанавливается ролик 15. Над роликом 15 заводится клин 21. В ползушке 14 устанавли...