Автоматизация технического процесса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Расчет заготовки коробчатой формы

1.2 Расчет технологических переходов вытяжки

1.3 Расчет сил, необходимых для выполнения технологических операций

1.4 Проектирование штамповой оснастки

2. Конструкторская часть

2.1 Описание и принцип действия подачи

2.2 Определение сил, развиваемых захватным органом

2.3 Определение сил необходимых для разматывания и правки материала

2.4 Определение зависимости перемещения заготовки от радиуса кривошипа

Литература

Введение

Автоматизация по праву считается одним из важнейших направлений технического прогресса. Без автоматизации невозможны высокие темпы дальнейшего роста производительности труда. Прогресс в машиностроении и объективный ход развития производства показывают, что автоматизация производственных процессов в период коммунистического строительства является важной технической, экономической и социальной проблемой.

Техническая необходимость автоматизации обусловлена наличием все увеличивающегося противоречия между ограниченными возможностями оператора и все возрастающими скоростями и силовыми параметрами оборудования. Изыскание путей роста производительности труда, борьба за повышение эффективности производства, за снижение себестоимости приводят к экономической необходимости автоматизации. А так как автоматизация меняет характер труда, сближает физический труд с умственным, повышает культурно-технический уровень трудящихся, то возникает социальная необходимость автоматизации.

Для создания автоматических машин необходимы определенные уровень развития науки и техники и экономические условия. Автоматизация является логическим результатом технического прогресса. История машинной техники насчитывает три основных этапа: первый -- изобретение рабочих машин, на которые было переложено выполнение различных исполнительных функций; второй -- изобретение различных двигательных машин (паровых, электрических и др.), т. е. переход к такому состоянию, когда машина-двигатель приводит в движение технологическую (рабочую) машину; третий -- автоматизация производства.

Различают три стадии автоматизации. На первой стадии автоматизируются все операции (включая и операции управления), необходимые для обеспечения заданной программы работы машины. Однако наблюдение и контроль за работой машины осуществляются оператором, так как для управления машинами на этой стадии автоматизации используются незамкнутые управляющие системы, не обладающие способностью реагировать на отклонения от нормальных условий работы и не могущие ликвидировать последние.

На второй стадии автоматизации используются такие системы управления, которые обеспечивают не только выполнение заданной программы, но и автоматически, без вмешательства оператора, регулируют и поддерживают нормальные условия работы машины. Это становится возможным при применении для управления машин замкнутых систем, т. е. систем с так называемыми обратными связями. Применение устройств обратной связи значительно упрощает работу оператора, оставляя за ним лишь функции первоначальной наладки машины, т. е. задание программы.

На третьей стадии автоматизации ввиду резкого возрастания количества поступаемой информации от различных устройств управления становится неизбежным выполнение системой управления ряда логических операций для определения оптимальных условий работы машины. Системы управления на третьей стадии автоматизации оборудуются, помимо устройств обратной связи, еще и логическими устройствами и устройствами памяти, т. е. счетно-решающими, которые обеспечивают выполнение оптимальной программы, учитывающей реальные внешние и внутренние условия работы машины. Следовательно, на этой стадии автоматизации машины превращаются в самоуправляемые. В них вводится уже не какая-то определенная программа, а числовые значения параметров изделия, выполнение которых обеспечивается автоматически, и выпуск продукции осуществляется с минимальными затратами.

Качественные отличия автоматизации от механизации начинаются тогда, когда автоматизация управления производственными процессами осуществляется при применении устройств обратной связи, т. е. на второй и главным образом на третьей стадиях автоматизации, переход к которым происходит в соответствии с техническим прогрессом в данной отрасли машиностроения.

1. Технологическая часть

1.1 Расчет заготовки коробчатой формы

Материал детали.

Сплавы меди с цинком называются латунями. В латунях содержится до 45% цинка. Латуни по ГОСТу обозначают буквой Л и цифрой, указывающей содержание меди в сплаве. Марка Л62 обозначает латунь, содержащую около 62% меди.

Временное сопротивление разрыву =250…400мПа

Относительное удлинение д=15…35%

Определить размеры заготовки, исходя из условия приближенного равенства площадей заготовки и готовой детали с припуском на обрезку.

Fзаг=17615.4ммІ

- Расчет диаметра условной заготовки

Dз=1.13vВІ+4В(Н-0.43r)-1.72(H+0.33r)=109.1мм

- Расчет длины овальной заготовки

L= Dз+(A-B)=109.1+36=145.1мм

- Расчет ширины овальной заготовки

К==149,8мм

- Расчет радиуса закругления заготовки с узкой стороны

R=0.5K

- Расчет радиуса закругления большой стороны овала

Rа==72.8

- Последовательность расчета при многооперационной вытяжке

()*100=2.2>2

Коэффициент пропорциональности преходов

X==1.6

- Расстояние между переходами

bn=an?10S

bn=4.6

- Радиусы n-1го перехода

Rbn-1=0.5B+bn=26.6

- Размеры n-го перехода

Bn-1=2 Rbn-1=53.2

An-1=A+2bn=89.2

- Радиус n-2го перехода

Rbn-2==35.4

- Расстояние между переходами

bn-1==5.5

an-1=Rbn-2 ­ Rbn-1=8.8

- Размеры n-2го перехода

Bn-2=2Rbn-2=70.8мм

An-2=A+2 (bn+bn-1)=100.2мм

Определение высоты коробки

1) H= (1.05ч1.1)Ho=54мм

2) Hn-1?0.88Hn-1?47.5мм

3) Hn-2?0.86Hn-1?40.8мм

Общая деформация вытяжки прямоугольной коробки

mоб==0.53

mср==0,8

1.2 Расчет технологических переходов вытяжки

Принять однорядное расположение заготовок в полосе.

Лист

Определить величину технологических перемычек.

Величина перемычки между заготовкой и кромкой - 2мм; между заготовками - 1,5мм.

Ширина полосы:

bр=Dз+2b=149.8+4=153.8мм

Номинальная ширина полосы

bн=bр+2?ш+z=153.8-2*0.9+1.2=156.8мм

- Полоса 10x800x1600мм

1) Поперечный раскрой

Число полос из листа

nп===10,2

Число деталей из полосы

nд===5.2

Число деталей из листа

N= nп • nд=53

Коэффициент использования листа

?==

2)Продольный раскрой

Число полос из листа

n'п===5,1

Число деталей из полосы

n'д===10,3

Число деталей из листа

N'= n'п • n'д=53,5

Коэффициент использования листа

?'==

Норма расхода материала

Нм=кг

-Полоса 10x1000x2000мм

1)Поперечный раскрой

Число полос из листа

nп===12,7

Число деталей из полосы

nд===6,6

Число деталей из листа

N= nп • nд=83,8

Коэффициент использования листа

?==

2)Продольный раскрой

Число полос из листа

n'п===6,3

Число деталей из полосы

n'д===13,2

Число деталей из листа

N'= n'п • n'д=83,1

Коэффициент использования листа

?'==

Нм=кг

- Полоса 10x1250x2500мм

1)Поперечный раскрой

Число полос из листа

nп===15,9

Число деталей из полосы

nд===8.2

Число деталей из листа

N= nп • nд=130,3

Коэффициент использования листа

?==

2) Продольный раскрой

Число полос из листа

n'п===7,9

Число деталей из полосы

n'д===16,5

Число деталей из листа

N'= n'п • n'д=130,3

Коэффициент использования листа

?'==0,73

Норма расхода материала

Нм=кг

1.3 Расчет сил, необходимых для выполнения технологических операций

Определение технологических сил и работ является неотъемлемой частью расчетов, необходимых для подбора оборудования, на котором будет производиться штамповка. Основной критерий оборудования ? это номинальное усилие пресса. При определении сил необходимо определить, по какой схеме производится штамповочная операция, поскольку от предлагаемой конструкции штампа часто зависит общая сила штамповки.

1 операция Вырубка заготовки

При вырубке круглой заготовки необходимо учитывать следующие усилия: P_выр? усилие, затрачиваемое на вырубку заготовки пуансоном; Р_прот? усилие, затрачиваемое на проталкивание заготовки пуансоном через отверстие в матрице; Р_тр? усилие, затрачиваемое на трение отхода о пуансон.

Усилие операции: P_оп = P_выр + Р_прот + Р_тр.

Усилие вырубки заготовки:

,

k=(1,1…1,3) - коэффициент, учитывающий притупление режущих кромок, неравномерность зазора, неравномерность толщины и другие факторы.

(Н/мм²) - напряжение среза,

(кН).

Усилие проталкивания заготовок в матрицу штампа:

,

k_прот = 0,04…0,06 - коэффициент усилия проталкивания

n=4 - количество заготовок в матрице

(кН).

Усилие трения отхода (полосы) о пуансон штампа:

,

k_тр = 0,04…0,06 - коэффициент усилия трения.

(кН).

Усилие операции:

(кН).

Работа деформации, совершаемая при выполнении данной операции:

,

x =(0,6…0,5) ? коэффициент зависящий от рода и толщины материала [5] табл.7, стр.22.

h_p =2,5 (мм) - рабочий ход пуансона.

(кДж).

2 операция 1-я вытяжка

Вытяжка деталей может производиться как с прижимом, так и без прижима фланца. Для вытяжки мелких деталей обычно используется пресс простого действия с буферным устройством, обеспечивающим усилие прижима и последующий съем полуфабриката с пуансона.

Поэтому при 1-й вытяжке заготовки необходимо учитывать следующие усилия: ? усилие, затрачиваемое на вытяжку заготовки; ? усилие, создаваемое буферным устройством пресса для прижима фланца заготовки и съёма полуфабриката с пуансона.

Усилие операции: .

Усилие вытяжки:

,

k₁ = 0,75 ? эмпирический коэффициент для определения усилия вытяжки.

(кН).

Усилие, создаваемое буферным устройством пресса:

q = 2,0Н/мм² ? давление прижима для стали 08кп при s>0,5(мм).

(кН).

Работа деформации, совершаемая при выполнении данной операции:

,

С = ? эмпирический коэффициент для определения работы деформации.

Н₁ =40,8 (мм) ? глубина первой вытяжки.

(кДж).

3 операция 2-я вытяжка

При 2-й вытяжке заготовки необходимо учитывать следующие усилия: ? усилие, затрачиваемое на вытяжку заготовки; ? усилие, создаваемое буферным устройством пресса для съёма полуфабриката с пуансона.

Усилие операции: .

Усилие вытяжки:

,

k = 0,77 ? эмпирический коэффициент для определения усилия вытяжки.

(кН).

Усилие, создаваемое буферным устройством пресса:

(кН).

(кН).

Работа деформации, совершаемая при выполнении данной операции:

,

С = ? эмпирический коэффициент для определения работы деформации

Н₂ = 47,5 мм ? глубина второй вытяжки.

(кДж).

4 операция 3-я вытяжка

При 3-й вытяжке заготовки необходимо учитывать следующие усилия: ? усилие, затрачиваемое на вытяжку заготовки; ? усилие, создаваемое буферным устройством пресса для съёма полуфабриката с пуансона.

Усилие операции: .

Усилие вытяжки: ,

k = 0,77 ? эмпирический коэффициент для определения усилия вытяжки.

(кН).

Усилие, создаваемое буферным устройством пресса:

(кН).

(кН).

Работа деформации, совершаемая при выполнении данной операции:

,

С = ? эмпирический коэффициент для определения работы деформации [3] стр. 222,

Н₃ = 50 (мм) ? глубина третьей вытяжки.

(кДж).

7 операция Обрезка фланца

При обрезке фланца заготовки необходимо учитывать следующие усилия: ? усилие, затрачиваемое на обрезку фланца заготовки; Р_тр ? усилие, затрачиваемое на трение отхода о пуансон; ? усилие, необходимое для разрезания отхода ножами; Р_прот? усилие, затрачиваемое на трение детали о матрицу.

Усилие операции: .

Усилие обрезки фланца:

,

k=(1,1…1,3) - коэффициент, учитывающий притупление режущих кромок, неравномерность зазора, неравномерность толщины и другие факторы.

(кН).

Усилие трения отхода о пуансон:

,

k_тр = 0,04…0,06 - коэффициент усилия трения.

n = 4 - количество отходов, находящихся на пуансоне.

(кН).

Для удаления отходов в штампе используются два обрезных ножа, которые производят разделение кольцевой части отходов на две половины. Это усилие учитывается при суммарном подсчете как .

Усилие разрезания отхода:

(кН),

n_Н = 2- количество ножей для разрезки отходов,

l_H = 6 мм- ширина разрезаемого отхода.

Усилие трения детали о матрицу:

,

k_прот = 0,04…0,06 - коэффициент усилия проталкивания.

(кН).

(кН).

Работа деформации, совершаемая при выполнении данной операции:

(кДж),

С = ? эмпирический коэффициент для определения работы деформации

h_p = 2,5 (мм) ? рабочий ход матрицы.

Проектирование штамповой оснастки.

Величина радиуса закругления матрицы и пуансона зависит в основном от коэффициента вытяжки, толщины материала и его марки.

Среднее значение радиуса закругления матрицы можно определить по формуле:

,

заготовка вытяжка штамповой оснастка

где D - диаметр заготовки;

d - диаметр детали;

s - толщина материала;

k - коэффициент, зависящий от толщины материала.

мм;

В случае увеличения коэффициента вытяжки радиус матрицы можно уменьшить.

Принимаем мм.

В некоторых случаях радиус пуансона на первых операциях можно принять равным радиусу матрицы, если он незначительно меньше допустимого.

На последующих операциях радиусы приближают к размерам, указанным на чертеже.

Размеры рабочих элементов инструмента должны соответствовать чертежу штампуемой детали с учётом допусков на её изготовление.

Для того чтобы вся партия деталей, получаемых в штампе, укладывалась в заданные допуски, необходимо строить исполнительные размеры инструмента с учётом направления износа его во время эксплуатации.

1 операция Вырубка заготовки

На этой операции основным инструментом, определяющим размер заготовки при вырубке, является матрица, а размер пуансона рассчитывается с учетом технологического зазора.

= 0,5 мм - допуск на заготовку

Размер матрицы составляет:



D_H = 149,8 мм - номинальный размер вырубаемой заготовки

_М = 0,12- допуск на изготовление матрицы

мм

Исполнительный размер пуансона

2·z = 0,125 мм - двухсторонний технологический зазор резания.

_п = 0,12 мм - допуск на изготовление пуансона

мм

2 операция 1-я вытяжка

На этой операции основным инструментом является пуансон, а размер матрицы рассчитывается с учетом технологического зазора.

D_H = 123,4 мм - номинальный размер детали

= 0,3 мм - допуск на изготовление детали

_п = 0,06 мм - допуск на изготовление пуансона

мм

Размер матрицы определяется по формуле:

_М = 0,06 - допуск на изготовление матрицы

z = s++2a=2,5+0,17+20,015=2,7 мм

- допуск на толщину материала

а - прибавка

мм

3-я операция 2-я вытяжка

На этой операции основным инструментом является пуансон, а размер матрицы рассчитывается с учетом технологического зазора.



D_H = 114,2 мм - номинальный размер детали

= 0,2 мм - допуск на изготовление детали

_п = 0,022 мм - допуск на изготовление пуансона

мм

Размер матрицы определяется по формуле:

_М = 0,03 - допуск на изготовление матрицы

z = s++2a=2,5+0,17+20,015=2,7 мм

- допуск на толщину материала

а - прибавка

мм

4-я операция 3-я вытяжка

На этой операции основным инструментом является пуансон, а размер матрицы рассчитывается с учетом технологического зазора.



D_H = 111 мм - номинальный размер детали

= 0,2 мм - допуск на изготовление детали

_п = 0,02 мм - допуск на изготовление пуансона

мм

Размер матрицы определяется по формуле:

_М = 0,03 - допуск на изготовление матрицы

z = s++2a =2,5+0,17+20,015=2,7 мм

- допуск на толщину материала

а - прибавка

мм

5-я операция Обрезка фланца

При обрезке основным рабочим инструментом является матрица, а размеры пуансона определяются с учетом технологического зазора.

= 0,4 мм - допуск на заготовку

Размер матрицы составляет:

D_H = 105 мм - номинальный размер вырубаемой заготовки

_М = 0,08- допуск на изготовление матрицы

мм

Исполнительный размер пуансона

2·z = 0,0625*2=0,125 мм - двухсторонний технологический зазор резания[4].

_п = 0,08 мм - допуск на изготовление пуансона

мм

2. Конструкторская часть

2.1 Описание и принцип действия подачи

Выбор оборудования

Чтобы осуществить ту или иную технологическую операцию, необходимо выбрать пресс, учитывающий следующие факторы:

1. Номинальную силу пресса.

2. Размеры штампового пространства.

3. Величина хода ползуна пресса.

4. Приспособленность пресса к данной технологической операции.

5. Приспособленность к применению специальных средств механизации и автоматизации.

На практике прессы назначают с некоторым превышением его силы по отношению к расчетной силе операции. Для разделительных операций, исходя из практических данных, коэффициент запаса k, для одиночных включений должен быть не меньше 1,2…1,3 и при работе в автоматическом режиме 1,5…1,7. Те же коэффициенты запаса используются и при выполнении формообразующих операций. При работе с «жестким ударом» номинальная сила оборудования должна превышать расчетную силу на 50% при единичных включениях и на 100% - при автоматическом режиме работы.

Учитывая вышесказанное, выбираем для штамповки деталей на технологической операции пресс усилием 630 кН модели КД2126 (для 1 и 2 операции) и усилием 1000 кН модели К2330Б (для последующих операций).

Основным критерием для выбора прессов явились номинальное усилие, габариты, занимаемые штампами и максимальный ход ползуна пресса.

Габариты штампов определяются в ходе проектирования исходя из конструктивных соображений.

2.2 Определение сил, развиваемых захватным органом

Pp.з.=Pз.(1/k_тр Zp +a_max /g)

Где k_{тр =0.1- коэффициент трения}

Zp = 1- число пар трения

g=9.8 м/c² - ускорение силы тяжести

Pз = Рраз.+ Рпр.

где Рпр.-усилие правки

Рраз.- тяговое усилие

2.3 Определение сил необходимых для разматывания и правки материала

Рраз=Pp+ Pин;

где Pр- тянущее усилие

Рин - усилие инерции

Ми + Мтр = P_ph

Ми=1.1 s S²b/4 Мтр= kтр G /2cos ц Dвн/2

Pр=( 1.1 s S²b/4 + kтр G /2cos ц Dвн/2)h = 60.5 кг

Pин=J_p ?_max /4

J_p = G/8g (D_H²+D_BH²) - момент инерции разматывающего рулона

G - исходная сила тяжести

?_max = 2a_max/ D_H

a_max = RW²(cos б + л cos2 б )

R - радиус кривошипа

W = р n / 30 - угловая скорость

n- число ходов ползуна в минуту

л = R/L = 0.5

L = 1635мм - длина шатуна

Где б - угол поворота главного вала

a_max = R (р n / 30)² (cos б + л cos2 б ) = 7.8 м/c²

Рин = ( G/8g (D_H²+D_BH²) 2a_max/ D_H ) / h = 3.08 кг

Рраз=Pp+ Pин = 63.58

Рпр = 1.1 _s S²b / 2 (r + s/2);

где r - радиус правильных валков

Рпр = 1.3

P₃ = Рраз.+ Рпр. = 64.88

P_p.3 = Pз.(1/k_тр Zp +a_max /g) = 107 кг

2.4 Определение зависимости перемещения заготовки от радиуса кривошипа

ц = h3 / R - угол поворота ролика подачи;

где h = 151.3 - ход подачи, R - радиус кривошипа

ц = h3 / R = 0.35 рад

Oпределяем угол поворота от радиуса кривошипа

R = d/4 ( ц3 + цo)

Где d - диаметр делительной окружности d = 150 мм

цo = 0.14 рад - угол заклинивания обгонной муфты

R = d/4 ( ц3 + цo) = 18 мм

Литература

1.Скворцов Г.Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки. Подготовительные работы. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. -М.: Машиностроение, 1988.

2.Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка/ Под общ. ред. Л.И. Рудмана.-М.: Машиностроение, 1988.

3.Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке.-Л.: Машиностроение, 1979.

Размещено на Allbest.ru

...