Разработка технологического процесса изготовления корпуса клапана

Аннотация

Дипломный проект студента гр. 08-ЗТМ Рудакова С.И.

Разработка технологического процесса изготовления корпуса клапана АСА8.034.159. ООО Завод «Калининградгазавтоматика», КГТУ, 2014.- 156 с., ДП 52.151001.65.442 ПЗ, 11 чертежей, приложение, 36 источников.

Графический материал объемом листов (11), в том числе, лист сборки заданного узла, лист размерного анализа, листы операционных эскизов, листы наладки и циклов ЧПУ, чертежи приспособлений (кондуктор для сверления отверстия под углом, двухкулачковый патрон), план участка, лист экономической эффективности, стенд испытаний клапана на средний ресурс. В приложении содержатся технологический маршрут обработки корпуса клапана операционные карты с эскизами и карты кодирования информации.

Дипломный проект выполнен в электронном виде: пояснительная записка выполнена в программе Microsoft Word; графическая часть работы (чертежи) в программе Компас - 3D V13.

Введение

Важнейшей задачей, стоящей перед машиностроением, является задача обеспечения быстроменяющегося спроса на продукцию для населения и других отраслей с высоким качеством и получения прибыли. Средством для решения данной задачи является непрерывное совершенствование технологических процессов, внедрение новых экономических технологий.

В настоящее время технологический процесс изготовления корпуса клапана АСА8.034.159 нуждается в доработке. Это обусловлено заменой имеющегося на предприятии оборудования на более современное и оснащенное системой ЧПУ. А так же, постоянным развитием газовой промышленности, возрастает спрос на продукцию выпускаемую заводом ООО «Калининградгазавтоматика», в том числе и на узел ЭПУУ-4, а в месте с этим возрастают требования качества и безопасности изделия. Поэтому, следует признать актуальной разработку нового усовершенствованного варианта технологического процесса изготовления корпуса клапана. Такая разработка является целью данного дипломного проекта.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи:

. Проанализировать действующий технологический процесс.

. Усовершенствовать технологический процесс получения исходной заготовки.

. Усовершенствовать процессы механической обработки и контроля выпускаемого изделия.

. Выполнить технико-экономическую оценку предложенных технологических решений.

1. Служебное назначение и техническая характеристика узла ЭПУУ-4

.1 Назначение

Узел управления ЭПУУ-4 предназначен для дистанционного и местного (ручного) управления переключением проходных пневмо-гидроприводных кранов условным давлением (1,0 - 10,0) МПа.

Узел применяется на объектах добычи, хранения, транспортировки газа.

.2 Техническая характеристика

. Питание узла осуществляется сжатым воздухом или природным газом с давлением (1,0 - 10,0) МПа.

. Выходной сигнал пневматический, дискретный, равный давлению питания.

. Количество пневматических сигналов на выходе - 2 (открытие, закрытие).

. Рабочий диапазон температур - от минус 55 до плюс 50°С.

. Вид взрывозащиты - «Взрывонепроницаемая оболочка» 1ExdllAT3.

. Масса, не более, кг 10.

. Габаритные размеры, не более, мм 290х245х240.

. Степень защиты - IP54 по ГОСТ 14254-96.

.3 Устройство и работа узла ЭПУУ-4

Узел управления состоит из трех электромагнитов 7, установленных во взрывонепроницаемой оболочке. В корпусе 14 установлены три клапана 2. Клапаны связаны каналами, размещенными в плате 1.

Для ручного управления узлом предусмотрен рычаг 4. Корпус 14 закрыт крышкой 6.

Давление воздуха (газа) питания подается к штуцеру с маркировкой «← », штуцер с маркировкой «→ » служит для отвода отработанного газа. Управление узлом осуществляется путем подачи управляющего сигнала на катушку электромагнита. Или нажатием на рычаг 4.

Настройка узла осуществляется следующим образом: толкатель 13 вворачивается до упора в рычаг 4, вентиль трубопровода подачи сигнала на кран перекрывается. Подается рабочее давление газа, производится срабатывание и отпускание рычагом (вручную). Подается напряжение постоянного тока управляющего сигнала. После чего медленно выворачивается толкатель 13 до срабатывания клапана (появление на соответствующем выходе давления, равного давлению питания), затем дополнительно выворачивается толкатель на угол не более 180° и законтривается гайкой 15. После контровки производится повторно срабатывание и отпускание электрическим сигналом дважды и подключается трубопровод к узлу.

При подаче управляющего сигнала на катушки электромагнитов клапана открытия КО, клапана закрытия КЗ или клапана смазки КМ контакт клапана замыкается и рабочий газ поступает в соответствующую полость привода крана.

После снятия управляющего сигнала контакт клапана размыкается, и рабочий газ из полости привода крана сбрасывается в атмосферу через штуцер организованного отвода.

.4 Устройство и работа составных частей ЭПУУ-4

Электромагнит состоит из катушки 11, внутри которой размещен якорь 10. Рычаг 4 через толкатель 5 поддерживает якорь в верхнем положении.

При подаче электрического сигнала на катушку якорь втягивается и через толкатель 5 нажимает на рычаг 4. происходит срабатывание клапана. При снятии электрического сигнала с катушки якорь возвращается в верхнее положение.

Клапан состоит из следующих составных узлов и деталей: заглушек 1, 8; корпусов 2, 11 пружин 3, 14, 18; клапанов 4, 12; фильтра 20, толкателя 15, поршня 9.

Сжатый газ подводится в камеру 21 и через фильтр 20 в канале 19 в камеру 17, прижимая клапан 4 к седлу корпуса 2 и клапан 12 к седлу корпуса 11, предварительно поджатые соответственно пружинами 3 и 18. Камера 7 управляющего цилиндра связана с атмосферой через канал 10, камеру 13, отверстие в толкателе 15, и камеру 16. Камера выхода 5 так же связана с атмосферой через отверстие в поршне 9 и камеру 6.

При нажатии на толкатель 15 он перемещается, сжимая пружину 14, до конусного уплотнения клапана 12. Камера 13 разобщается с камерой 16 и с атмосферой. В следующий момент клапан 12 отходит от седла корпуса 11 и камера 17 сообщается с камерой 13. В момент сообщения камеры 17 с камерой 13 сжатый газ поступает по каналу 10 в камеру 7 управляющего цилиндра. Давление сжатого газа воздействует на поршень, который перемещается в направлении запорного клапана 4. При достижении седла поршня 9 малого уплотнительного кольца запорного клапана 4 седло поршня входит в уплотнительный материал, а конус седла поршня в малый конус запорного клапана 4. Камера выхода 5 разобщается с камерой атмосферы 6. В следующий момент происходит снятие запорного клапана 4 с камерой выхода 5, а поступающий в камеру 5 сжатый газ производит окончательную герметизацию уплотнительного соединения запорного клапана 4 с седлом поршня 9 за счет уплотнительного материала меньшего кольца клапана.

При снятии усилия с толкателя 15 происходит обратный процесс. Толкатель 15 и клапан 12 под действием пружин 18 и 14 соответственно и давления сжатого газа на клапан 12, перемещаются в лево. Клапан 12 садится на седло корпуса 11, разобщая камеру питания с камерой 13. В следующий момент толкатель 15 отходит от конусного уплотнения клапана 12. Камера 13 сообщается с камерой 16 и с атмосферой.

Одновременно с атмосферой через канал 10 сообщается камера 7 управляющего цилиндра. Под действием давления сжатого газа и пружины 3 запорный клапан 4 и поршень 9 начинают перемещаться вниз. При подходе запорного клапана 4 к седлу корпуса 2 седло входит в уплотнительный материал большего кольца запорного клапана, а больший конус запорного клапана в конус седла корпуса. Камера питания 21 разобщается с камерой выхода 5. В следующий момент поршень 9, а следовательно и его седло выходит из конусного зацепления с запорным клапаном 4, за счет действия на буртик поршня давления сжатого газа. Камера выхода 5 сообщается с камерой атмосферы 6. После этого происходит окончательная герметизация запорного клапана 4 за счет уплотнительного материала большого кольца под действием образовавшейся разности давлений в камерах 21 и 5.

.5 Обеспечение взрывозащищенности

Взрывозащищенность узла достигается за счет заключения электрических частей во взрывонепроницаемую оболочку, которая выдерживает давление взрыва и исключает передачу взрыва в окружающую взрывоопасную среду. Прочность каждой взрывонепроницаемой оболочки узла проверяется при ее изготовлении путем гидравлических испытаний ее деталей (оболочки в сборе) избыточным давлением.

2. Определение типа производства

Исходные данные:

Количество операций - 7;

Т_ш.к. на операцию: 010 - 2,16 мин; 020 - 7,45 мин; 030 - 5,1 мин; 040 - 4,71 мин; 050 - 1,25 мин; 060 - 6,44 мин; 070 - 0,6 мин.

Годовой объем выпуска корпуса АСА8.034.159- 10000 шт.

Определим число однотипных операций П_0i , выполняемых на станке в течение месяца при работе в одну смену по формуле:

 (2.1)

где - нормативный коэффициент загрузки станка всеми закрепленными за ним однотипными операциями, принимаю равным ;

- коэффициент загрузки станка одной, заданной для проектирования операцией:

 (2.2)

где К_в - коэффициент выполнения норм, равный 1,3;

Т_ш.к. - штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;

N_M - месячная программа выпуска корпуса при работе в одну смену:

где N_г - годовой объем выпуска корпуса;

F_м - месячный фонд времени работы оборудования в одну смену:

Суммарное число различных операций за месяц по участку из расчета на одного сменного мастера определяется:

 (2.3)

1. 1.

. 2.

. 3.

. 4.

. 5.

. 6.

. 7.  

Число рабочих на один станок, загруженный до при работе в одну смену:

 (2.4)

где Ф = 176 ч. - месячный фонд времени рабочего при 22 рабочих днях, тогда:

 

 

 

 

Число рабочих при работе в одну смену

При  определим К_з.о.- коэффициент закрепления операций:

 (2.5)

Т.к. 1 < К_з.о.< 10, то производство является крупносерийным

3. Разработка технологического процесса сборки клапана

.1 Анализ технических требований

Исходя из служебного назначения сборочной единицы, производим анализ технических требований.

Для обеспечения функциональности сборочной единицы - клапана АСА2.505.016СБ, очевидно следует обеспечить параллельность осей корпуса 9, 10, клапана 4 и толкателя 3. А также корпуса 8, поршня 7 и клапана 5, состоящего из замка 33 и болта 34.

.2 Анализ технологичности конструкции клапана ЭПУУ-4

Задачей анализа технологичности конструкции сборочной единицы является проверка того, как она удовлетворяет требованиям наиболее экономичного технологического процесса сборки при заданном объёме выпуска.

Процесс сборки идёт последовательно, без разборки и повторной сборки, предварительно установленных на сборочную единицу элементов, приводящих к удлинению сборочного цикла.

Технологичность конструкции сборочной единицы обеспечивается за счёт выбора рациональных заготовок, стандартизации средств технологического оснащения производственных процессов, групповой формы организации труда.

Для любой конструкции изделий при крупносерийном производстве должна быть в максимальной степени реализована узловая сборка.

Одной из важнейших характеристик технологичности конструкции сборочной единицы является качественная оценка.

Узловая сборка данной сборочной единицы реализована в максимальной степени. Конструкция является технологичной по следующим соображениям:

. Сборка комплектов фильтр поз.1, рычаг поз.2, толкатель поз.3 и клапаны поз.4 и поз.5 и др. производится параллельно, что позволяет сократить производственный цикл.

. В сборочном узле применяются стандартные резьбовые соединения.

. Применение средств механизации: специальные ключи для закручивания заглушек поз.11 и поз.12, а также применение пневматического устройства для затягивания болтов.

.3 Размерный анализ сборочной единицы

Для выполнения служебного назначения клапана необходимо обеспечить с требуемой точностью соосность клапана и толкателя. Точность этой величины обеспечивается размерной цепью «А».

При выборе метода достижения требуемой точности замыкающего звена в первую очередь следует проверить возможность решения размерной цепи методом полной взаимозаменяемости.

При этом методе должно быть соблюдено условие по следующему уравнению:

 (3.3.1)

Необходимо определить предельное отклонение замыкающего звена по уравнениям:

 (3.3.2)

 (3.3.3)

=30+52+110+63+21+27+45 = 348 мкм.

Допуск замыкающего звена, заданный конструктором и при котором обеспечивается работоспособность узла составляет 355 мкм, следовательно методом достижения точности замыкающего звена сборочной размерной цепи узла клапана выбираем метод полной взаимозаменяемости.

Сущность метода заключается в том, что требуемую точность замыкающего звена размерной цепи достигают на сборке для всех собираемых обьектов.

Таблица 3.3.1 - Результаты расчётов и исходные данные по размерному анализу.

Звено	Сущность	Ном. Размер	Т, мкм.	Отклонения		Esi	∆i
				Es	Ei
A1	Отклонение от соосности оси внутренней поверхности поршня А и оси наружней поверхности поршня Б	0	30	30	0	15	+1
A2	Отклонение от соосности оси наружней поверхн. поршня Б и оси внутр. поверхности корпуса В	0	52	52	0	26	+1
A3	Отклонение от соосности оси цилиндрической поверхности корпуса В и конической пов-сти корпуса 8	0	110	110	0	55	+1
A4	Отклонение от соосности оси конической поверхности корпуса 8 и конич. пов-сти клапана 5	0	63	63	0	31,5	+1
А5	Отклонение от соосности оси конической поверхности клапана 5 и внутренней поверхности клапана Г	0	21	21	0	10,5	+1
А6	Отклонение от соосности оси внутренней поверхности клапана Г и внешней поверхности винта Д	0	27	27	0	13,5	+1
А7	Отклонение от соосности оси оси внешней поверхности винта Д и оси центрирующего пояска винта Е	0	45	45	0	22,5	+1
A	Отклонение от соосности оси центрирующего пояска винта Е и внутр. поверхн. поршня А	0	348	348	0	174

Исходные данные для расчета:

Тип производства - крупносерийное;

Метод достижения точности замыкающего звена - полная взаимозаменяемость;

Метод расчета размерной цепи - максимума - минимума;

Требуется решить обратную задачу и достигнуть точность замыкающего звена сборочной размерной цепи узла промежуточного валика методом полной взаимозаменяемости, т.е. по заданным параметрам составляющих звеньев размерной цепи А необходимо определить параметры замыкающего звена (номинальный размер, допуск, координату середины поля допуска и предельные отклонения).

Номинальные размер определяется по формуле:

 (3.3.4)

= 0

Допуск замыкающего звена определяется по формуле (3.3.1)

=30+52+110+63+21+27+45 = 348 мкм.

Координаты середин полей допусков составляющих звеньев и замыкающего звена определяются по формулам:

 (3.3.5)

 (3.3.6)

= 15 мкм,  = 26 мкм, = 55 мкм, = 31,5 мкм, = 10,5 мкм,

 = 13,5 мкм,  = 22,5 мкм

= (15+26+55+31,5+10,5+13,5+22,5) = 174 мкм

Предельные отклонения замыкающего звена определяем по формулам (3.3.2) и (3.3.3)

= 174 +(15+26+55+31,5+10,5+13,5+22,5) =348 мкм.

= 174 - (15+26+55+31,5+10,5+13,5+22,5) = 0 мкм.

Проверка:

Для проверки правильности расчета необходимо, чтобы выполнялось условие:

(3.3.7)

= 348-0

=348 => расчет выполнен верно.

Выводы:

1.      Решение обратной задачи при расчете сборочной единицы размерной цепи А показало, что при заданных параметрах составляющих звеньев размерной цепи точность замыкающего звена обеспечивается методом полной взаимозаменяемости при расчете размерной цепи методом максимума-минимума.

2.      Сборка узла клапана узла управления краном может осуществляться методом полной взаимозаменяемости при обеспечении заданных параметров составляющих звеньев размерной цепи во всей партии узлов.

.4 Технологическая схема обшей сборки клапана

Технологическая схема общей сборки представляет собой схему последовательности присоединения деталей (узлов, подузлов, комплектов) к базовой детали, которой является корпус поз.8. Для уточнения порядка сборки клапана и его сборочных единиц построена циклограмма сборки, в которой проведено техническое нормирование сборочных операций.

Рисунок 3.4.1 - Технологическая схема узловой сборки клапана.

Таблица 3.4.1 - Циклограмма сборки клапана

№	Наименование перехода	Тшт.	№	Наименование перехода	Тшт.
1	Присоед. поршень в сборе (п.7)	0,32	8	Присоед. корпус в сборе (п.10)	0,4
2	Присоед. заглушку в сборе (п.11)	0,80	9	Присоед. пружину (п.16)	0,1
3	Присоед. клапан (п.5)	0,2	10	Присоед. толкатель (п.3)	0,41
4	Присоед. пружину (п.17)	0,1	11	Присоед. рычаг (п.2)	0,2
5	Присоед. заглушку в сборе (п.11)	0,84	12	Присоед. шайбы (п.22)	0,1
6	Присоед. пружину (п.16)	0,1	13	Присоед. винты (п.20)	1,2
7	Присоед. корпус в сборе (п.9)	0,4			5,17

4. Технологический процесс изготовления детали

.1 Служебное назначение корпуса клапана, анализ технических требований

Служебное назначение детали: корпус предназначен для размещения в нем клапана, в заданном положении друг относительно друга, с целью обеспечения выполнения служебного назначения узла. Также для размещения фильтра для очистки газа. По системе отверстий данного корпуса газ подается в нужную камеру, в зависимости от положения клапана.

В качестве материала корпуса используется алюминиевый сплав - дюралюмин Д16Т.

Д16Т - сочетает в себе небольшой удельный вес, высокие механические свойства и хорошие технологические качества.

Химический состав Д16Т:

Cu - 4,3% Mg - 1,5% Mn - 0,6%

 Т - термически обработанный, закаленный и состаренный.

Таблица 4.1.1 Механические свойства Д16Т

Вид поставки:	σ0,2, кг/мм2	σb, кг/мм2	δ, %	HB, кг/мм2
Пруток	38	52,0	15,0	131

Технические условия заданные чертежом:

Несоосность поверхностей Б, В, Г относительно обшей оси не более 0,05 мм. Невыполнение этого условия приведет к перекосу клапана относительно корпусов 9, 10 и толкателя, следовательно узел не сможет работать правильно.

Наибольшую важность для служебного назначения детали имеют следующие поверхности:

Седло клапана - R0,4 мм Т=100 мкм, шероховатость Ra - 1,0 мкм, невыполнение этих требований приведет к неправильной работе клапана, негерметичная посадка приведет к утечке газа.

Внутренняя цилиндрическая поверхность под клапан - Ø18Н11 Т=110 мкм, шероховатость Ra - 2,0 мкм, невыполнение этих требований приведет к заклиниванию клапана.

Внутренняя цилиндрическая поверхность под поршень - Ø28Н9 Т=52 мкм, шероховатость Ra - 0,5 мкм, невыполнение этих требований приведет к заклиниванию или неправильной работе поршня.

На поверхности, имеющие второстепенное значение, назначены менее жесткие требования.

В целом технические условия к корпусу клапана заданные на чертеже позволяют обеспечить требуемую точность и шероховатость поверхностей для выполнения его служебного назначения, поэтому не требуется разработка дополнительных технических требований к детали.

.2 Анализ технологичности конструкции корпуса

Под анализом на технологичность понимается комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции изделия по установленным показателям. Основной задачей отработки конструкции изделия на технологичность является придание изделию такого комплекса свойств, который обеспечивает необходимое качество изделия при оптимальных затратах труда, средств, материалов и времени на технологическую подготовку производства, изготовление и техническое обслуживание и ремонт в конкретных условиях производства и эксплуатации. Для решения этой задачи необходимо рассматривать каждое изделие как объект проектирования, производства и эксплуатации. Как объект проектирования изделие проходит ряд стадий по ГОСТ 2.103-68, которое следует учитывать при обработке на технологичность.

Как объект производства изделия рассматривается с позиций технологической подготовки производства, методов получения заготовок, обработки, сборки, испытания и контроля.

Технологичной конструкцией называется конструкция изделия, значения показателей технологичности которой соответствуют базовым показателям технологичности, т.е. показателям, принятым за исходные при сравнительной оценке технологичности конструкции изделия.

Технологичность конструкции имеет прямую связь с производительностью труда, затратами времени на технологическую подготовку производства, изготовление и ремонт. В данной работе, уменьшено количество операций, соответственно сокращено время на изучение технологической документации рабочими и на изготовление изделия в целом. Всё это повышает экономическую эффективность производства.

Конструктивная форма корпусной детали, обеспечивающая минимальную трудоёмкость обработки должна быть:

А) Форма корпусной детали должна быть максимально приближена к правильной геометрической форме.

Б) Конструкция детали должна обеспечивать возможность обработки поверхностей и торцев за минимальное число проходов.

В) Деталь не должна иметь поверхностей, не перпендикулярных осям поверхностей на выходах резцов.

Г) Необходимо избегать излишнего многообразия размеров и допусков.

Применительно к корпусу, требованиями технологичности которым отвечает данная конструкция, являются:

А) Форма корпуса квадратного сечения (свободная поверхность, не обрабатывается). Все внутренние поверхности цилиндрические.

Б) Конструкция детали обеспечивает возможность обработки поверхностей за минимальное количество проходов.

В) Деталь не имеет поверхностей, которая затрудняет выход резцов при обработке.

С точки зрения механической обработки деталь имеет следующие недостатки:

Миниатюрные размеры седла клапана вызывают трудности в обеспечении требуемой точности и шероховатости во время обработки, при этом геометрия седла должна быть не нарушена.

Обработка отверстия под углом требует применения специальной оснастки.

Значительные трудности вызывает обработка крепежных отверстий, так как требуется точное расположение их друг относительно друга.

Рассчитаем некоторые показатели технологичности конструкции детали:

Важный показатель технологичности конструкции изделия, характеризующий количество материальных ресурсов /5/, необходимых для создания и применения изделия с учетом его конструкторских особенностей - это показатель материалоемкости, который определяют по формуле:

 (4.2.1)

где К - коэффициент использования материала;

М_д- масса детали, кг, М_д = 0,25 кг;

М_з - масса заготовки, кг, М_з = 0,54 кг;

Средняя шероховатость поверхностей:

 (4.2.2)

где Ra_i - шероховатость i-ой поверхности;

k - число поверхностей у детали;

Коэффициент точности обработки детали:

 (4.2.3)

где `А - средний квалитет точности детали,

 (4.2.4)

где n_i - число размеров детали квалитета i.

тогда:

так как 0,91 > 0,8, то изделие технологично.

.3 Выбор заготовки. Экономическое обоснование выбора заготовки

Исходя из конструкции и материала детали (Д16Т), годовой программы 10000 шт. деталей, выбираем тип и способ получения заготовки.

На выбор заготовки влияют следующие показатели: назначение детали, материал, технические условия, объем выпуска и тип производства, тип и конструкция детали, размеры детали, экономичность изготовления заготовки. На основании анализа конструкции детали по чертежу, учебной и справочной литературы выбираем два вида заготовок: заготовка из проката и литье под давлением, и определяем для сравниваемых вариантов величины произведенных затрат.

Заготовка из проката:

 (4.3.1)

где Q - масса заготовки, кг, Q = 0,54 кг;

S - цена 1 кг материала, руб., S =90руб;

q - масса готовой детали, кг, q = 0,25 кг;

S_отх - цена 1 кг отхода материала, руб., S_отх = 4,5 руб;

Заготовка получаемая литьем под давлением:

Материал Д16Т не литейный, поэтому выберем материал для получения заготовки литьем, который будет удовлетворять техническим требования и характеристикам рассматриваемой детали.

АЛ3 - силумин, обладает хорошей жидкотекучестью, отличается малой усадкой, хорошей герметичностью и высокой сопротивляемостью трещинообразованию.

 (4.3.2)

С_з - стоимость в рублях.

S_i - базовая стоимость одной тонны в рублях.

k_Т, k_C, k_о, k_M, k_n - коэффициенты зависят от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёма производства заготовок.

Q - масса заготовки.

q - масса готовой детали, кг.

S_от - цена одной тонны отходов в рублях.

По т.9 /25/ назначаем класс отливки от вида её получения: 5.

По т.10 /25/ назначаем степень коробления элементов отливки - 1-4. Принимаем 3.

По т.11 /25/ назначаем степень точности поверхностей отливки - 3-6. Принимаем 4.

По т.12 /25/ назначаем шероховатость поверхностей отливки - ._в

По т.13 /25/ назначаем класс точности массы отливки 1-7. Принимаем - 6.

Точность отливки 5-3-4-6 ГОСТ 26645-85.

S_i = 38400 руб/т.

k_Т, k_C, k_о, k_M, k_n выбираем исходя из рекомендаций /33/

Q = 0,54 кг

q = 0,25 кг

S_от = 4500 руб/т.

Исходя из стоимости используемого материала, очевидно, что экономически более выгодно использовать в качестве заготовки прокат. К тому же литая заготовка недостаточно удовлетворяет по своим характеристикам требованиям к детали (при литье могут быть поры, несплошности и т.п.). Учитывая это - выбираем заготовку прокат.

Применительно к детали корпус клапана назначаем заготовку пруток квадратного сечения со стороной 40 мм повышенной точности - Пруток Д16Т кв.40П ГОСТ 21488-76. Допуск отклонения размера (сечения) не более 0,62 мм на сторону.

4.4 Выбор технологических баз.

Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность линейных размеров относительного положения поверхностей полученных в процессе обработки, выбор режущих и измерительных инструментов, станочных приспособлений, производительность обработки.

При выборе технологических баз необходимо стремиться к соблюдению принципа единства баз, применяя его не только на операциях механической обработки, но и совмещая технологические, конструкторские и измерительные базы, что позволит наилучшим образом обеспечить заданную на чертеже точность.

В данной работе предлагается в качестве основной технологической базы на первой операции использовать наружную поверхность прутка (квадратного сечения), на последующих операциях в качестве баз используются уже обработанные поверхности. Тем самым будет обеспечен принцип последовательности смены баз.

.5 Разработка последовательности обработки поверхностей

Установление последовательности обработки поверхностей тесно связано с выбором технологических и измерительных баз. На первых операциях необходимо обработать поверхности, относительно которых в соответствии со служебным назначением координируются большинство других поверхностей. В дальнейшем, используя эти предварительно обработанные поверхности в качестве технологических баз, обрабатывают другие поверхности. После предварительной наметки последовательности обработки всех поверхностей детали выбирают способы и средства обработки.

Определим необходимые уточнения для изготовления более ответственной поверхности:

Обработка отверстия Æ28Н9^(+0,052), Ra 0,5.

Рассчитаем общие уточнения по каждому параметру качества:

по допуску на диаметр:

 (4.5.1)

где Т_з - допуск на заготовку, мм;

Т_д - допуск на размер детали, мм;

по шероховатости:

 (4.5.2)

где Rz_з - шероховатость заготовки, мкм;z_д - шероховатость детали, мкм;

Анализ общих уточнений по двум параметрам показывает, что наибольшее уточнение дают параметры шероховатости.

Требуемая точность диаметра и шероховатость отверстия могут быть достигнуты при сверлении, черновом и чистовом растачивании, полировании.

При сверлении достигается точность Т_d=0,21 мм и шероховатость Ra=5 что обеспечивает уточнение равное:

При сверлении достигается точность Т_d=0,21 мм и шероховатость Ra=5 что обеспечивает уточнение равное:

При черновом точении достигается точность Т_d=0,13 мм и шероховатость Ra=2.5 что обеспечивает уточнение равное:

При чистовом точении достигается точность Т_d=0,084 мм и шероховатость Ra=1.0 что обеспечивает уточнение равное:

При полировании достигается точность Т_d=0,052 мм и шероховатость Ra=0,5 что обеспечивает уточнение равное:

Общее уточнение:

Следовательно, было достигнуто общее уточнение по шероховатости.

.6 Аналитический расчет припусков и межпереходных размеров

Рассчитаем припуски и межпереходные размеры для обработки наиболее ответственных поверхностей. Заготовка - пруток Д16Т кв.40П ГОСТ 21488-76. Допуск отклонения размера (сечения) не более 0,62 мм на сторону.

Расчет припусков на обработку и промежуточных предельных размеров отверстия Ø28Н9^(+0,052) мм.

Технологический маршрут обработки: сверление, сверление; получистовое и чистовое точение; полирование.

Расчет припусков на обработку отверстия Ø28Н9^(+0,052) мм будем записывать в таблицу 4.6.1.

Двусторонний припуск при обработке равен:

 (4.6.1)

где Rz_i-1 - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h_i-1 -глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;

∆_∑i-1 - суммарные отклонения расположения поверхности;

ε_i - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Используя записанные в таблице 4.6.1 данные, производим расчет минимальных значений припусков:

Таблица 4.6.1-Результаты расчетов

Элементарная поверхность детали и технологический маршрут ее обработки	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск 2Zmin, мкм	Расчетный минимальный размер dp мм	Допуск на изготовление Тd, мкм	Принятые размеры по переходам		Полученные предельные припуски, мкм
	Rz	h	Δ	ε				dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
заготовка	20	40	90	-	-	27,116	250	27,116	26,866	936	1134
сверление	20	40	46	120	420	27,366	210	27,366	27,156	280	290
рассверливание	20	30	31	120	376	27,576	210	27,576	27,366	180	210
черновое растачивание	10	20	24	50	208	27,786	130	27,786	27,656	210	290
чистовое растачивание	5	10	16	50	170	27,916	84	27,916	27,832	130	176
полирование	2	-	-	20	77	28,052	52	28	28,052	136	168

Определим расчетные максимальные размеры d_p, начиная с конечного размера, путем последовательного вычитания расчетного припуска каждого технологического перехода:

Для полирования: 

Для чистового растачивания:

Для чернового растачивания:

Для рассверливания:

Для сверления:

Для заготовки:

Определим  и  для каждого перехода:

Полирование:    

Чистовое растачивание:   

Черновое растачивание:  

Рассверливание:  

Сверление:  

Заготовка:  

Определим 2Z_min и 2Z_max для всех переходов:

Полирование: 

Чистовое растачивание:

Черновое растачивание:

Рассверливание:

Сверление:

Общие припуски 2Z_min0 и 2Z_max0 определяются суммированием промежуточных припусков:

Проверим правильность расчетов:

.7 Разработка технологического маршрута

Рассмотрим 2 варианта технологического маршрута получения корпуса:

-ый - базовый, 2-ой - разработанный.

Таблица 4.7.1 - базовый технологический маршрут.

Номер оп.	Наименование и краткое описание операции.	Станок
010	Отрезная	Дисковый отрезной 8Г663-100
020	Отрезная в размер	Токарный 1А616 (переоборудованный под отрезной + спец приспособление)
030	Токарно-револьверная с ПУ.	Токарно-револьверный 1В340
040	Токарно-револьверная с ПУ.	Токарно -револьверный 1В340
050	Фрезерная с ПУ.	Фрезерно-вертикальный с ЧПУ ГФ2171
060	Сверлильная	Настольно-сверлильный 1М112
070	Гальваническая (Хим. окс. фтор)
080	Токарная	Токарный 1И611П
90	Промывка

Таблица 4.7.2 -разработанный технологический маршрут.

Номер оп.	Наименование и краткое описание операции.	Станок
010	Отрезная	Ленточнопильный SHARK-332
020	Токарная ЧПУ	Токарный с ЧПУ SPINNER TC-52 МС
030	Фрезерная ЧПУ.	Фрезерно-вертикальный с ЧПУ ГФ2171
040	Сверлильная	Настольно-сверлильный 2М112
050	Гальваническая (Хим. окс. фтор)
060	Токарная	Токарно-винторезный 16К20
070	Промывка

Из приведенных вариантов можно сделать следующие выводы:

. В разработанном варианте отрезка прутка ведется на ленточнопильном станке с системой ЧПУ, что в несколько раз производительней. Кроме того, уменьшается расход материала на стружку (ширина отрезного диска на станке 8Г663 равна 7 мм, а ширина пилы на Shark-332 - 0,9мм).

. На второй операции используем токарно-револьверный станок SPINNER TC-52 с системой ЧПУ. Это позволяет выполнить за одну токарную операцию почти всю механическую обработку детали.

.8 Выбор технологического оборудования, его технические характеристики

Выбор технологического оборудования произведен руководствуясь следующим:

. Возможность установки заготовки (приспособления заготовки) на станок.

. Соответствие мощности станка оптимальной мощности резания;

. Диапазоном частот вращения, двойных ходов, подач.

Таблица 4.8.1 - Технические характеристики технологического оборудования.

Наименование операций	Модель станка и его технические характеристики
010. Отрезная	Ленточнопильный SHARK-332 Скорость резания - 40 - 80 м/мин Мощность шпиндельного мотора головки - 1,8 кВт.
020. Токарная ЧПУ	Токарно-револьверный SPINNER TC-52 МС Наибольший диаметр изделия устанавливаемый над станиной - 400 мм. Максимальный диаметр обточки - 280 мм. Револьверная головка - 12 позиций Приводные позиции рев. Головки - 12 шт. Частота вращения шпинделя - max 5000 об/мин Мощность привода главного шпинделя - 4.5 кВт Система ЧПУ - Siemens 840D. Программа управления станком - ShopTorn
030. Фрезерная	Фрезерный консольный вертикальный с ЧПУ модели ГФ2171 Размер рабочей поверхности стола по ГОСТ 165-81, мм: - длина-1600 - ширина-400 Количество ступеней частоты вращения шпинделя-18 Количество Т-образных пазов-3 Ширина Т-образных пазов по ГОСТ 1574-75, мм: - центральных-18Н8 - крайних-18Н12 Расстояние между Т-образными пазами по ГОСТ 6569-75, 100 мм Наибольшее перемещение стола, мм: - продольное (координата Х)-1010 - поперечное (координата У)-400 - вертикальное (установочное) консоли-250 Наибольшее перемещение ползуна, 260 мм (координата Z) Пределы подач, мм/мин: - продольная-1…6000 - поперечная-1…6000 - вертикальная-1…6000 Скорость быстрого перемещения узлов, 7000 мм/мин Дискретное перемещение, 0,01 мм Пределы частоты вращения шпинделя, 50…2500 об/мин Расстояние от оси шпинделя до вертикальных направляющих станины, 500 мм Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм: - наименьшее-250-5 - наибольшее-250+5
040. Сверлильная	Настольно-сверлильный 2М112 Наибольший диаметр сверла - 12мм Наибольшее перемещение шпинделя - 100мм Частота вращения шпинделя - 450 - 4500 об/мин Мощность привода - 0,6 кВт
060. Токарная	Токарно-винторезный 16К20 Наибольший диаметр изделия устанавливаемый над: станиной - 400 мм. суппортом - 220 мм. Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя - 53 мм. Число скоростей шпинделя - 22 Наибольшее перемещение суппорта: продольное - 645-1935мм. поперечное - 300 мм. Частота вращения шпинделя - 12,5 - 1600 об/мин Мощность привода - 11 кВт

.9 Выбор технологической оснастки

Выбор технологической оснастки определяется принятым технологическим оборудованием, материалом заготовки, конструктивными особенностями заготовки. Выбранная оснастка сведена в таблицы.

Таблица 4.9.1 - Режущий инструмент.

Номер операции	Наименование инструмента
010	Пила Lenox LXP 332х27х0.9 2/3
020	1. Резец проходной упорный отогнутый левый с пластиной из твердого сплава ВК8 ГОСТ 18879-73 2. Сверло Ø16 ГОСТ 10903-77 3. Сверло Ø27 ГОСТ 10903-77 4. Резец расточной фирмы “Kennametal”- черновой 5. Резец расточной фирмы “Kennametal”- чистовой 6. Резец канавочный фирмы “Kennametal” 7. Резец специальный для седла 8. Резец резьбовой SANDVIK
030	1. Сверло центровочное Ø 3.15 ГОСТ 14952-75 2. Сверло Ø 8.5 ГОСТ 10902-77 3. Сверло Ø 9 ГОСТ 10902-77 4. Зенкер специальный для предварительной обработки седла 5. Зенкер специальный для чистовой обработки седла 6. Сверло Ø 7.5 ГОСТ 10902-77 7. Сверло Ø 3 ГОСТ 10902-77 8. Сверло Ø 4.2 ГОСТ 10902-77 9. Зенкер специальный Ø 8.5, Ø 12, Ø 15 10. Фреза 125 ГОСТ 22086-76
040	1. Сверло специальное для обработки фаски под  резьбу Ø 6.2-I ГОСТ 10902-77 2. Метчик М5х1 ГОСТ 3266-81 3. Метчик М8х1 ГОСТ 3266-81 4. Сверло Ø 2 ГОСТ 886-77 5. Сверло Ø 1.5-I ГОСТ 886-77
060	1. Оправка 9695-424-01;-02

Таблица 4.9.2 - Приспособления.

Номер операции	Наименование приспособления
020	Цанга
030	Приспособление специальное
040	Кондуктор для сверления отв. Ø 1.5Н12×20° Тиски лекальные. Приспособление для сверления отв. Ø2Н12
060	Патрон цанговый специальный

Таблица 4.9.3 - Мерительный инструмент.

Номер операции	Наименование инструмента
010	ШЦ-III-320÷1000 ГОСТ 166-80
020	ШЦ-I-125 ГОСТ 166-80 ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-80 Специальный штангельциркуль Проб. 20Н11 ГОСТ 14810-69 Проб. 21Н11 ГОСТ 14810-69 Проб. 28±0,02 Проб. М30×1.5 ГОСТ 17756-77 Проб. 18 Н11 ГОСТ 14810-69 Угломер УН-0-180 ГОСТ 5378-66
030	ШЦ-I-125 ГОСТ 166-80 ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-80 Проб. 8.5 Н12 ГОСТ 14810-69 Проб. 9 Н12 ГОСТ 14810-69 Проб. 15 Н11 ГОСТ 14810-69 Проб. 8.5 Н12 ГОСТ 14810-69 Проб. 3 Н2 ГОСТ 14810-69 Проб. 12 Н11 ГОСТ 14810-69 Проб. 15 Н12 ГОСТ 14810-69 Проб. 4.2Н12 ГОСТ 14810-69
040	ШЦ-I-125 ГОСТ 166-80 Пр. М5х1 ГОСТ 17756-72 Пр. М5х1 ГОСТ 17757-72 Пр. М8х1 ГОСТ 17756-72 Пр. М8х1 ГОСТ 17757-72 Пр. 2Н12 Пр. 1.5Н12
060	Образцы шероховатости ГОСТ 9378-75 Лупа ЛПП1-4* ТУ3-3.227-77 Пр. 20Н11 Пр. 28Н9

.10 Расчёт режимов резания

Необходимость расчёта режимов резания определяется проверкой выбранного оборудования на возможность выполнения технологических операций путём сравнения мощностей. Рассчитаем режимы резания для наибольших диаметров обработки на некоторых операциях.

Операция 020 - токарная с ЧПУ.

Станок SPINNER TC 52 MC - мощность 4,5 кВт.

Режущий инструмент - резец проходной упорный отогнутый левый с пластиной из твердого сплава ВК8 ГОСТ 18879-73. L=70мм; B=16мм; h=16мм;

Глубина резания t = 1.2мм;

Величина подачи на оборот заготовки - S = 0,3 мм/об (стр.266 табл.11 [16]).

Определим скорость резания V, м/мин:

 (4.10.1)

где Т - период стойкости,

C_v - постоянная величина и x_v, y_v, m - показателей степени принимаются по таблице 17 стр.269 [16];

K_v - поправочный коэффициент на скорость резания;

 (4.10.2)

K_mv - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала.

K_nv - коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки.

K_uv - коэффициент учитывающий материал режущей части.

K_mv = 1.2 - табл.4 стр.263 [16].

K_nv = 0.9 - табл.5 стр.263 [16].

K_uv = 2.3 - табл.6 стр.263 [16].

C_v = 328; x = 0,12; y = 0,5; m = 0,28;

T = 60 мин;

Определим частоту вращения шпинделя n, об/мин:

Уточним частоту по паспортным данным станка:

Принимаем n = 2000 об/мин;

Определим фактическую скорость резания V_Ф, м/мин:

Определение величин сил резания:

 (4.10.3)

C_P - постоянная величина и x_P, y_P, n_P - показателей степени принимаются по таблице 22 стр.273 [16];

C_P = 40; x = 1; y = 0,75; n = 0;

K_v - поправочный коэффициент на скорость резания;

 (4.10.4)

Поправочный коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания. Назначаем по табл. 9, 10, 23. [16].

Определение мощности резания:

 (4.10.5)

Рассчитанная мощность резания не превышает мощность резания станка.

N_расч = 2,8 кВт < N_ст = 4,5 кВт.

Операция 030 - Фрезерная с ЧПУ.

Станок - Фрезерно-вертикальный с ЧПУ ГФ2171- мощность7,5 кВт.

Режущий инструмент - сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10902-77 для сверления отв. Ø9Н12.

Глубина резания при сверлении:

Величина подачи при сверлении S = 0,2 мм/об

Определим скорость резания:

 (4.10.6)

где величину постоянной C_v = 40,7 и показатели степени q_v = 0,25; x_v = 0,2; y_v = 0,4; m = 0,125 принимаю по табл.28 стр.278 [16]; по табл.30 стр.279-280 [16] период стойкости T = 25 мин ; K_v - поправочный коэффициент на скорость резания.

Определим K_v :

 (4.10.7)

Частота вращения сверла n:

.

По паспорту принимаем n_ф = 2000 об/мин.

Фактическая скорость резания  :

Крутящий момент на сверле М_кр:

 (4.10.8)

С_м = 0.005; q = 2; y = 0,8 К_р = 2,0

Мощность резания N_p:

 (4.10.9)

Рассчитанная мощность резания не превышает мощность резания станка.

N_расч = 0,83 кВт < N_ст = 7,5 кВт.

Операция 040 - Сверлильная.

Станок - настольно сверлильный 2М112 - мощность 0,6 кВт.

Режущий инструмент - сверло спиральное ГОСТ 886-77 сверлить отв. Ø2Н12.

Глубина резания при сверлении:

Величина подачи при сверлении S = 0,04 мм/об (ручная).

Определим скорость резания:

 (4.10.10)

где величину постоянной C_v = 14,3 и показатели степени q_v = 0,65; y_v = 0,70; m = 0,2 принимаю по табл.28 стр.278 [16]; по табл.30 стр.279-280 [16] период стойкости T = 20 мин ; K_v - поправочный коэффициент на скорость резания.

Определим K_v :

 (4.10.11)

Частота вращения сверла n:

.

По паспорту принимаем n_ф = 2500 об/мин.

Фактическая скорость резания  :

.

Крутящий момент на сверле М_кр:

 (4.10.12)

С_м = 1,0; q = 2; y = 0,8 К_р = 0,7

Мощность резания N_p:

 (4.10.13),

Рассчитанная мощность резания не превышает мощность резания станка.

N_расч = 0,5 кВт < N_ст = 0,6 кВт.

Все остальные режимы резания назначаем по рекомендациям [6], [17].

4.11 Техническое нормирование всех операций технологического процесса изготовления детали

Определим штучное и штучно-калькуляционное время по следующим формулам:

 (4.11.1)

где, t_o - основное технологическое время (мин);

t_в - вспомогательное время (мин);

t_обс - время на обслуживание (мин);

t_отд - время на отдых (мин);

 (4.11.2)

где, L - длина пути инструмента (мм);

i - кол-во проходов;

S - подача (мм);

n - обороты (мин^-1);

t_в, t_обс, t_отд - назначаем по рекомендациям /24/, /17/.

 (4.11.3)

Т_п.з - подготовительно заключительное время.

n - колличество заготовок в обрабатываемой партии.

Все данные заносим в таблицу 4.11.1

Таблица 4.11.1 - техническое нормирование

Наименование и содержание операции	То, мин	Тв, мин	Тобс, мин	Тотд, мин	Тшт, мин	Тп.з, мин	Тшк, мин
010 - Заготовительная	1,7	0,45	-	-	2,15	2,0	2,16
020 - Токарная с ЧПУ	5,14	1,98	2% To	4% To	7,43	20,0	7,45
030 - Фрезерная с ЧПУ	2,11	2,76	2% To	5% To	5,08	20,0	5,1
040 - Сверлильная			1,5% To	7% To	4,7	10,0	4,71
Нарезать резьбу 4отв. М5х1-7Н	1,86	0,28
Нарезать резьбу 2отв. М8х1-7Н	1,16	0,2
Сверлить отв. Ø2Н12	0,25	0,28
Сверлить отв. Ø1.5Н12	0,1	0,28
050-Гальваническая Хим. оксидирование Фтор					0,5	15,0	1,25
060 - Токарная			6% To	7% To	6,4	8,0	6,44
Полировать Ø20Н11	1,59	0,26
Полировать Ø28Н9	2,8	0,28
Полировать седло	0,56	0,26
070 - Промывка					0,5	5,0	0,6

корпус резание токарный

5. Описание системы ЧПУ (020 операция)

.1 Станок SPINNER TC-52 MC

Станок SPINNER TC-52 MC является универсальным токарным станком повышенной точности, отвечающий самым высоким требованиям к геометрии, качеству поверхности и размерной точности обрабатываемых деталей. Это последнее слово европейской научной мысли в области высоких технологий механообрабатывающего оборудования.

Для осевого и шпиндельного привода в TC-52 MC используются цифровые приводные модули, отвечающие всем требованиям к динамике, диапазону регулирования частоты вращения и точности по радиальному биению.

Широкие возможности обработки являются отличительным признаком этой модели. Так, револьверная головка станка позволяет установить до 12 инструментов, кроме того она оснащена приводом, позволяющим производить не только токарную, но и сверлильную, фрезерную обработку, гравирование на торце и на цилиндрической поверхности. При этом важно что обрабатываемая деталь может устанавливаться в строго фиксированном положении и поворачиваться на необходимый угол.

Станок оснащен системой автоматической смазки, удалением стружки и улавливания готовой детали, а также специальным устройством для настройки инструмента на необходимый размер с автоматическим занесением полученных координат в память программного устройства. У него есть накопительный лоток автоматической подачи прутка длинной до 1000 мм, что позволяет вести обработку всей партии деталей практически непрерывно и без участия человека.

Рабочая зона станка во время обработки закрывается герметичной панелью с застекленным окном. Она надежно предохраняет оператора от попадания стружки, а электронную панель от смазочно-охлаждающей жидкости. Кроме того, станок оснащен специальным устройством согласования, которое не дает включаться подвижным органам при осмотре оператором рабочей зоны.

Сфера применения таких станков очень широка, они используются почти во всех отраслях промышленности, где используют детали высокой точности.

Таблица 5.1.1 - Некоторые технические данные станка

Размеры	Длинна х Ширина х Высота	2,1м х 1,35м х 1,8 м
	Общий вес	2,500 кг
	Наибольший диаметр изделия над станиной	400 мм
	Межцентровое расстояние	ок 550мм
	Максимальный диаметр обточки	280 мм
Оси	Максимальное перемещение оси Х	230 мм
	Максимальное перемещение оси Z	640 мм
	Максимальный ускоренный ход оси Х	15 м/мин
	Максимальный ускоренный ход оси Z	22.5 м/мин
Шпиндель	Частота вращения МАХ	5000 об/мин
Револьверная головка	Число позиций	12 шт.
	Приводные позиции	12 шт.

.2 Система ЧПУ-SINUMERIK 810D

Станок оснащен современной системой ЧПУ - SINUMERIK 810D фирмы Siemens с программой управления “Shop Turn”, обслуживание которой несложно, поскольку процесс программирования происходит в диалоговом режиме по принципу - «вопрос - ответ», и оператору необходимо только корректно вводить данные, запрашиваемые программным устройством. При этом можно тут же, на дисплее, просмотреть моделирование процесса обработки детали по заданным параметрам без запуска станка. Это дает возможность избежать ошибок еще на этапе программирования. Устройство программного управления можно переключить и на режим группового управления станками, что может пригодиться, когда необходимо срочно изготовить большое кол-во деталей одного типа.

Программа Shop Turn установленная на станке содержит специальные маски ввода, с помощью которых написание любого кадра программы обработки значительно упрощается. Каждая маска ввода соответствует определенной команде обработки и содержит в себе графическое изображение параметров команды и подробное описание каждого из них.

Измерение режущего инструмента осуществляется автоматически (устройство размерной настройки инструмента). Для этого необходимо предварительно позиционировать инструмент в ручную и затем через маску ввода запросить измерительный цикл.

В маске отображаются данные о актуальном выбранном инструменте, актуальной режущей кромке, а также номер или имя инструмента.

Процесс измерения также можно осуществлять в режиме MDA (через командную строку). В программе управления инструментом задается выбранный инструмент с именем, номером режущей кромки D и радиусом. Затем необходимо повернуть контактный щуп, подвести в ручном режиме инструмент (режущую кромку) на 2-3 мм, И ввести команду:

L801(T_NAME, D_NUMBER, T_HOLDER_ANGLE)_NAME - имя или номер инструмента (пишется в ковычках);

D_NUMBER - номер режущей кромки;

T_HOLDER_ANGLE - прямой (0) или под углом 90° (1) держатель для зажима инструмента.

После этого инструмент наезжает на датчик контактного щупа и затем снова на 5мм назад. Измеренная длинна инструмента вносится в коррекцию инструмента.

Если необходимо запрограммировать программу не с помощью Shop Turn, то можно создать программу G-кода с командами G-кода внутри интерфейса Shop Turn.

Рисунок 5.2.1 - Эскиз наладки

На станке используется правосторонние, прямоугольные (декартовы) системы координат, с осями Х, Y, Z (по DIN 66217)

На станке определяются различные нулевые и опорные точки: нулевая точка станка, точка упора (может совпадать с нулевой точкой детали), нулевая точка детали (нулевая точка программы) и др.

Программа состоит из последовательности NC-кадров. Каждый кадр представляет собой один шаг обработки. В кадре записываются операторы в форме слов (функций G-кода и др.).

Программирование, например по использованию G-функций, М-функций, S-слов, Т-слов, D-слов производится в соответствии со стандартом DIN 66025.

Как любая система ЧПУ эта система имеет ряд особенностей, например характерные для данного типа станков циклы обработки.

Циклы это технологические подпрограммы, с помощью которых может быть осуществлена стандартная реализация определенного процесса обработки.

Наиболее часто встречающиеся циклы: сверления, центровки, глубокого сверления, зенкования и токарные циклы

5.3 Циклы в системе ЧПУ-SINUMERIK 810D

Циклы сверления

Сверление, центровка - CYCLE81

Программирование - CYCLE81(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR)

Рисунок 5.3.1 - CYCLE81

Таблица 5.3.1

RTP	Плоскость отвода (абс.)
RFP	Опорная плоскость (абс.)
SDIS	Безопасное расстояние (вводится без знака)
DP	Конечная глубина сверления (абс.)
DPR	Конечная глубина сверления относительно опорной точки (вводится без знака)

Как правило опорная плоскость (RFP) и плоскость отвода (RTP) имеют различные значения. В цикле мы исходим из того, что плоскость отвода находиться перед опорной плоскостью.

Безопасное расстояние (SDIS) действует относительно опорной плоскости. Направление, в котором действует безопасное расстояние, автоматически определяется циклом.

Конечная глубина сверления может задаваться по выбору абсолютно (DP), или относительно (DPR) к опорной плоскости.

Если вводится значение как для DP так и для DPR, то конечная глубина сверления определяется параметром DPR.

Таблица 5.3.2 Пример программирования

N10 G0 G90 F0.08 S2500	Определение технологических значений
N20 D1 T2 Z5 X0	Подвод к плоскости отвода
N30 CYCLE(5, 0, 2, -2)	Вызов цикла с абсолютной конечной глубиной сверления. Безопасное расстояние и не полный список параметров.
N30 CYCLE(5, 2, , -2)	Вызов цикла без безопасного растояяния
N30 CYCLE(5, 0, 2, , 2)	Вызов цикла с относительной конечной глубиной сверления

Сверление, зенкование - CYCLE82

Программирование - CYCLE82(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB)

Отличие этого цикла от предыдущего является дополнительный параметр DTB - время ожидания на конечной глубине сверления (ломание стружки).

Глубокое сверление - CYCLE83

Программирование - CYCLE83(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, FDEP, FDPR, DAM, DTB, DTS, FRF, VARI, _AXN, _MDEP, _VRT, _DTD, _DIS1)

Инструмент осуществляет сверление с запрограммированным числом оборотов шпинделя и скоростью подачи до заданной конечной глубины сверления. При этом глубокое сверление осуществляется посредством многократной пошаговой подачи на глубину, максимальное значение которой может задаваться до достижения конечной глубины сверления. По выбору сверло после каждой подачи на глубину может отводиться для удаления стружки на опорную плоскость + безопасное расстояние или для ломки стружки соответственно на 1мм.

Таблица 5.3.3

RTP	Плоскость отвода (абс.)
RFP	Опорная плоскость (абс.)
SDIS	Безопасное расстояние (вводится без знака)
DP	Конечная глубина сверления (абс.)
DPR	Конечная глубина сверления относительно опорной точки (вводится без знака)
FDEP	Первая глубина сверления (абс.)
FDPR	Первая глубина сверления относительно опорной плоскости (вводится без знака)
DAM	Дегрессия: (вводится без знака) Значения: >0 дегрессия как значение; <0 коэффициент дегрессии; =0 нет дегрессии
DTB	Время ожидания на глубине сверления (ломка стружки) >0 в секундах; <0 в оборотах
DTS	Время ожидания в начальной точке и для удаления стружки >0 в секундах; <0 в оборотах
FRF	Коэффициент подачи для первой глубины сверления (вводится без знака) Диапазон значений 0,001…1
VARI	Режим обработки: 0 - ломка стружки 1 - удаление стружки
_AXN	Ось инструмента: 1, 2, 3. (_AXN=1 плоскость G18- по оси Z)
_MDEP	Минимальная глубина сверления
_VRT	Переменное значение отвода при ломке стружки (VARI=1) >0 значение отвода на величину; =0 Отвод =1мм
_DTD	Время ожидания на конечной глубине сверления >0 в секундах; <0 в оборотах; =0 Значение как DTB
_DIS1	Программируемый упреждающий зазор при повторном погружении в отверстие (при удалении стружки) >0 Действует запрограммированное значение =0 автоматическое вычисление

Глубокое сверление с удалением стружки (VARI=1)

Подвод к выступающей на безопасное расстояние опорной плоскости с G0

Движение до первой глубины сверления с G1, при этом подача получается из запрограммированной при вызове цикла подачи, вычисленной с параметром FRF (коэффициент подачи).

Исполнение времени ожидания на конечной глубине сверления (параметр DTB)

Отвод на выступающую на безопасное расстояние опорную плоскость с G0 для удаления стружки.

Подвод к последней достигнутой глубине сверления, уменьшенной на вычисленный внутри цикла или программируемый упреждающий зазор с G0

Движение до следующей глубины сверления с G1 (Процесс продолжается до достижения конечной глубины сверления)

Отвод на плоскость отвода с G0

Рисунок 5.3.2 - Глубокое сверление с удалением стружки

Глубокое сверление с ломкой стружки (VARI=0)

Подвод к выступающей на безопасное расстояние опорной плоскости с G0

Движение до первой глубины сверления с G1, при этом подача получается из запрограммированной при вызове цикла подачи, вычисленной с параметром FRF (коэффициент подачи).

Исполнение времени ожидания на конечной глубине сверления (параметр DTB)

Отвод на 1мм от актуальной глубины сверления с G1 и запрограм-мированной подачей при вызове цикла

Движение до следующей глубины сверления с G1 и запрограммированной подачей (процесс продолжается до достижения конечной глубины сверления)

Отвод на плоскость отвода с G0

FDEP и DAM

DAM>0 дегрессия как значение

Актуальная глубина вычисляется в цикле следующим образом:

Рисунок 5.3.3 - Глубокое сверление с ломкой стружки

На первом этапе осуществляется перемещение на глубину, спараметрированную через первую глубину сверления, если она не превышает общую глубину сверления.

Начиная со второй глубины сверления ход сверления получается из хода последней глубины, минус значение дегрессии

Следующие ходы сверления соответствуют значению дегрессии, пока остаточная глубина больше двойного значения дегрессии.

Последние два хода делятся и проходятся равномерно.

DAM<0 (-0,001 до -1)

На первом этапе осуществляется перемещение на глубину, спараметрированную через первую глубину сверления, если она не превышает общую глубину сверления.

Начиная со второй глубины сверления ход сверления, получается из хода последней глубины, минус последняя глубина сверления, умноженная на коэффициент дегрессии.

Следующие ходы сверления вычисляются из последнего хода сверления, умноженного на коэффициент дегрессии, пока ход не выйдет за нижнюю границу минимальной глубины сверления.

Последние два хода делятся и проходятся равномерно.

FRF (Коэффициент подачи)

Через этот параметр можно указать коэффициент редукции для актуальной подачи, который учитывается циклом только до первой глубины сверления

_MDEP(минимальная глубина сверления)

При вычислении хода сверления через коэффициент дегрессии может быть определена минимальная глубина сверления. Если вычисленный ход сверления меньше минимальной глубины сверления, то обработка оставшейся глубины осуществляется с ходами, имеющими размер минимальной глубины сверления.

Таблица 5.3.4 Пример программирования

DEF REAL RTP,=5, RFP=0, SDIS=2, DP=-12.8, или (DPR=12.8), FDEP=-5, или (FDPR=5), DAM=-0.2, DTS=2, FRF=1, VARI=1, MDEP=3	Определение параметров
N... G0 G90 F0,08 S1000	Определение технологических параметров
N... D1 T3 Z5 X0	Подвод к плоскости отвлда
N... CYCLE83( RTP, RFP, SDIS, DP, FDEP, DAM, DTS, FRF, VARI, _MDEP)	Вызов цикла с режимом обработки "удаление стружки". Параметры глубины заданы абсолютно.
N...

Токарные циклы

Цикл выточки - CYCLE93

Программирование - CYCLE93(SPD, SPL, WIDG, DIAG, STA1, ANG1, ANG2, RCO1, RCO2, RCI1, RCI2, FAL1, FAL2, IDEP, DTB, VARI)

Таблица 5.3.5

SPD	Начальная точка в поперечной оси (ввод без знака)
SPL	Начальная точка в продольной оси
WIDG	Ширина выточки (ввод без знака)
DIAG	Глубина выточки (ввод без знака)
STA1	Угол между контуром и продольной осью Диапазон 0<=STA1<=180
ANG1	Угол профиля 1: на определенной через стартовую точку стороне выточки (ввод без знака) Диапазон 0<=ANG1<89.999
ANG2	Угол профиля 2: На другой стороне (ввод без знака) 0<=ANG2<89.999
RCO1	Радиус/фаска 1, На определенной через стартовую точку стороне
RCO2	Радиус/фаска 2, снаружи
RCI1	Радиус/фаска 1, внутри: на стороне стартовой точки
RCI2	Радиус/фаска 2, внутри.
FAL1	Чистовой припуск на основании выточки
FAL2	Чистовой припуск на боковых сторонах
IDEP	Глубина подачи (ввод без знака)
DTB	Время ожидания на основании выточки
VARI	Режим обработки Диапазон значений 1…8

Рисунок 5.3.4 - Параметры цикла CYCLE93

Цикл выточки позволяет создавать симметричные и асимметричные выточки для продольной и поперечной обработки на любых прямых элементах контура. Можно изготовить наружные и внутренние выточки.

Подача на глубину (к основанию выточки) и по ширине (от выточки к выточке) распределяется равномерно с наибольшим возможным значением. При врезании под наклоном движение от одной выточки к другой осуществляется по кратчайшему пути, т.е. параллельно конусу, на котором обрабатывается выточка. При этом безопасное расстояние до контура вычисляется внутри цикла.

Рисунок 5.3.5 - последовательность обработки выточки

-ый шаг: Черновая обработка параллельно осям до основания с отдельными шагами подачи. После каждой подачи осуществляется свободный ход для ломки стружки.

-ой шаг: Обработка выточки вертикально к направлению подачи за один или несколько проходов резца. При этом каждый проход резца снова делится в соответствии с глубиной подачи. Начиная со второго прохода резца, вдоль ширины выточки перед отводом осуществляются свободный ход на 1мм соответственно.

-ий шаг: Обработка резанием боковых сторон за один шаг, если в ANG1 или ANG2 запрограммированы углы. Подача вдоль ширины выточки осуществляется в несколько этапов, если ширина боковых сторон больше.

-ый шаг: Обработка резанием чистового припуска параллельно контуру от края до центра выточки. При этом коррекция радиуса инструмента автоматически включается и выключается циклом.

SPD и SPL (начальная точка)

С помощью этих координат определяется начальная точка выточки, из которой в цикле вычисляется форма. Цикл самостоятельно определяет свою стартовую точку, к которой осуществляется подвод вначале. При наружной выточке сначала осуществляется движение подачи в направлении продольной оси, при внутренней выточке - в направлении поперечной оси.

WIDG и DIAG (ширина и глубина выточки)

С помощью этих параметров определяется форма выточки. Если выточка шире активного инструмента, то ширина снимается за несколько шагов. При этом общая ширина распределяется циклом равномерно. Максимальная подача составляет 95% ширины инструмента за вычетом радиусов резцов. Таким образом наложение проходов резца.

STA1 (угол)

С помощью этого параметра программируется угол диагонали, на которой должна быть изготовлена выточка. Угол может иметь значения от 0 до 180 градусов и всегда относиться к продольной оси.

Благодаря задаваемым отдельно углам профиля могут описываться ассиметричные выточки.

RCO1, RCO2 и RCI1, RCI2 (Радиус фаска)

Форма выточки изменяется посредством ввода радиусов/фасок на краю или основании. Радиусы вводятся с положительным знаком, а фаски с отрицательным.

FAL1 и FAL2 (чистовой припуск)

При черновой обработке стружка снимается до этих чистовых припусков. После этого осуществляется параллельный контуру проход резца вдоль конечного контура с тем же инструментом.

IDEP (глубина подачи)

Благодаря программированию глубины подачи, можно разделить параллельный оси подрез на несколько подач на глубину. После каждой подачи инструмент отводится на 1 мм.

DTB (время ожидания)

Время ожидания на основании выточки выбирается таким образом, чтобы мог произойти минимум один оборот шпинделя. Программируется в секундах.

VARI (режим обработки)

С помощью этого параметра выбирается режим обработки выточки. Он может принимать представленные на рисунке 5.3.6 значения.

Рисунок 5.3.6 - режимы обработки VARI

Таблица 5.3.6 Пример программирования

DEF REAL SPD=6, SPL=0, WIDG=3, DIAG=2.4, IDEP=2, DTB=1, VARI=8	Определение параметров с присвоением значений
N… G0 G90 Z10 X6 T4 D1 F0,04 S1500	Определение технологических значений. Начальная точка перед началом цикла
N… CYCLE93(SPD, SPL, WIDG, DIAG, IDEP, DTB VARI)	Вызов цикла
N...

Резьбонарезание CYCLE97

Программирование

CYCLE97 (PIT, MPIT, SPL, FPL, DM1, DM2, APP, HOP, TDEP, FAL, IANG, NSP, NRC, NID, VARI, NUMT,VRT)

Таблица 5.3.7 Параметры

PIT	real	Шаг резьбы как значение (ввод без знака)
MPIT	real	Шаг резьбы как размер резьбы Диапазон значений: 3 (для МЗ) ... 60 (для М60)
SPL	real	Начальная точка резьбы в продольной оси
FPL	real	Конечная точка резьбы в продольной оси
DM1	real	Диаметр резьбы в начальной точке
DM2	real	Диаметр резьбы в конечной точке
APP	real	Входной участок (ввод без знака)
ROP	real	Выходной участок (ввод без знака)
TDEP	real	Глубина резьбы (ввод без знака)
FAL	real	Чистовой припуск (ввод без знака)
IANG	real	Угол подачи Диапазон значений: "+" (для боковой подачи на боковой стороне) "-" (для попеременной боковой подачи)
NSP	real	Смещение стартовой точки для первого захода резьбы (ввод без знака)
NRC	int	Количество черновых проходов (ввод без знака)
NID	int	Количество холостых проходов (ввод без знака)
VARI	int	Определение режима обработки резьбы Диапазон значений: 1 ... 4
NUMT	int	Количество заходов резьбы (ввод без знака)
VRT от ПО	Real 6.2	Переменный путь отвода через начальный диаметр, инкрементныи (ввод без знака)

Функция

С помощью цикла резьбонарезания можно изготовлять цилиндрическую и коническую наружную и внутреннюю резьбу с постоянным шагом с использованием продольной и поперечной обработки. Резьба может быть как одно-, так и многозаходной. У многозаходных резьб отдельные витки резьбы обрабатываются последовательно. Подача осуществляется автоматически, можно выбирать между вариантами постоянной подачи на проход резца или постоянного поперечного сечения резания.

Правая или левая резьба определяется через направление вращения шпинделя, программируемое перед вызовом цикла. Процентовка подачи и шпинделя не действуют в кадрах перемещения с резьбой.

Условием использования этого цикла является шпиндель с регулируемым числом оборотов с системой измерения.

Выполнение

Достигнутая позиция перед началом цикла:

Исходной позицией является любая позиция, из которой без столкновений можно достичь начальной точки резьбы + входной участок.

Цикл создает следующий процесс движения:

· подвод к вычисленной внутри цикла стартовой точке в начале входного участка для первого захода резьбы с GO

· подача для черновой обработки в соответствии с установленным в VARI режимом подачи.

· повторение резьбонарезания в соответствии с запрограммированным количеством черновых проходов

Рисунок 5.3.7

·   следующий проход резца с G33 снимает чистовой припуск

·   этот проход резца повторяется в соответствии с количеством холостых проходов

·   для каждого следующего захода резьбы весь процесс движения повторяется

Объяснение параметров

PIT и MPIT (значение и размер резьбы)

Шаг резьбы это параллельное оси значение и задается без знака. Для изготовления метрической цилиндрической резьбы также существует возможность задачи шага резьбы через параметр MPIT как размера резьбы (МЗ до М60). Оба параметра должны использоваться по выбору. Если они содержать взаимоисключающие значения, то цикл создает ошибку 61001 "Неправильный шаг резьбы" и отменяется.

DM1 и DМ2 (диаметр)

С помощью этого параметра определяется диаметр резьбы в начальной и конечной точке резьбы.

Связь SPL, FPL, APP и ROP (начальная-, конечная точки, входной и выходной участки)

Запрограммированная начальная точка (SPL) или конечная точка (FPL) представляют собой оригинальную исходную точку резьбы. Используемая в цикле стартовая точка это смещенная на входной участок АРР вперед начальная точка, а конечная точка соответственно это смещенная на выходной участок ROP назад запрограммированная конечная точка. В поперечной оси определенная циклом стартовая точка всегда лежит в 1 мм над запрограммированным диаметром резьбы. Эта плоскость отвода автоматически создается внутри СЧПУ.

Связь TDEP, FAL, NRC и NID (глубина резьбы, чистовой припуск, количество проходов резца)

Запрограммированный чистовой припуск действует параллельно оси и вычитается из заданной глубины резьбы TDEP, а остаток разбивается на черновые проходы.

Цикл самостоятельно вычисляет отдельные актуальные глубины подачи в зависимости от параметра VARI.

При разбивке обрабатываемой глубины резьбы на подачи с постоянным поперечным сечением резания усилие резания остается постоянным на всех черновых проходах. В этом случае подача осуществляется с различными значениями для глубины подачи.

Вторым вариантом является деление общей глубины резьбы на постоянные глубины подачи. При этом поперечное сечение резания увеличивается с каждым проходом резца, но при маленьких значениях для глубины резьбы эта технология создает лучшие условия резания. Чистовой припуск FAL снимается после черновой обработки за один проход резца. После этого выполняются запрограммированные в параметре NID холостые проходы.

LANG (угол подачи)

С помощью параметра IANG определяется угол, под которым осуществляется подача в резьбе. Если подача должна осуществляться под прямым углом к направлению резания в резьбе, то значение этого параметра устанавливается на ноль. Т.е. параметр может быть опущен и в списке параметров, т.к. в этом случае осуществляется автоматическое присвоение нуля. Если подача должна осуществляться вдоль боковых сторон, то абсолютное значение этого параметра может составлять максимум половину угла профиля инструмента.

Знак этого параметра определяет выполнение этой подачи. При положительном значении подача всегда осуществляется на одной и той же боковой стороне, при отрицательном значении - попеременно на каждой из боковых сторон.

Режим подачи с попеременными боковыми сторонами возможен только для цилиндрической резьбы. Если же значение IANG является отрицательным и у конической резьбы, то цикл выполняет боковую подачу вдоль одной боковой стороны

Рисунок 5.3.8

HSP (смещение стартовой точки)

В этом параметре можно запрограммировать угловое значение, определяющее исходную точку при врезании первого захода резьбы на периметре токарной детали. Здесь речь идет о смещении стартовой точки. Параметр может принимать значения между 0.0001 и +359.9999 градусами. Если смещение стартовой точки не указано или параметр пропущен в списке параметров, то первый заход резьбы автоматически начинается на метке нуля градусов.

VARI (режим обработки)

С помощью параметра VARI устанавливается, будет ли обработка осуществляться снаружи или внутри, и с какой технологией подачи должна осуществляться черновая обработка. Параметр VARI может принимать значения между 1 и 4 со следующими значениями:

Таблица 5.3.8

Значение	Снаружи/внутри	Пост. подача/пост. поперечное сечение резания
1	снаружи	постоянная подача
2	внутри	постоянная подача
3	снаружи	постоянное поперечное сечение резания
4	внутри	постоянное поперечное сечение резания

Если для параметра VARI запрограммировано другое значение, то цикл отменяется после создания ошибки 61002 "Неправильно определен режим обработки".

NUMT (количество заходов)

Заходы резьбы равномерно распределяются по периметру токарной детали, первый заход резьбы определяется параметром NSP. Если должна быть изготовлена многозаходная резьбы с неравномерным распределением заходов резьбы на периметре, то цикл вызывается для каждого захода резьбы при программировании соответствующего смещения стартовой точки

6. Описание системы ЧПУ (030 операция)

.1 Общие сведения

Многооперационные станки (МС), или «обрабатывающие центры», предназначены для комплексной обработки деталей инструментами различных видов по программе ЧПУ с автоматической сменой инструментов (АСИ). Большинство этих станков используется для обработки с разных сторон сложных корпусных деталей, плит, кронштейнов и других деталей, имеющих большое число отверстий.

Согласно статистическим данным, корпусные детали составляют более половины всей номенклатуры обрабатываемых деталей. Их обработку целесообразно производить на многооперационных станках с ЧПУ, производительность которых в 3...8 раз выше, чем универсальных станков. Это достигается за счет сокращения вспомогательного времени и увеличения доли машинного времени до 60...75 % в общей длительности цикла обработки, что примерно в 2 раза больше, чем на универсальных станках. К снижению вспомогательного времени приводит повышение уровня автоматизации и скоростей холостых ходов до 15...20 м/мин, подналадка инструментов вне станка, исключение контрольных операций и т. д.

Точность обработки повышается в результате исключения перебазирования деталей и обработки связанных между собой поверхностей с жесткими допусками положения от одной базы. Сокращается производственный цикл, высвобождаются площади. Повышается мобильность производства при переходе от обработки деталей одного вида к деталям другого вида, что особенно важно для мелкосерийного производства. Благодаря уменьшению числа обслуживаемых станков, контрольных операций высвобождается рабочая сила, сокращается внутрицеховой транспорт.

Основным направлением развития многооперационных станков является обеспечение полной обработки сложных корпусных деталей, включая точную финишную обработку за одну установку. При этом номенклатура сходных деталей может быть расширена, если методы обработки и инструмент допускают возможность получения требуемых элементарных поверхностей. Для этого станок снабжается набором инструмента (до 100-120 штук), размещаемого в которых в целью расширения их технологических возможностей, помимо смены режущих инструментов, осуществляется замена шпиндельных блоков (торцевые и лобовые головки). Зажим обрабатываемых деталей производится как вручную, так и автоматически. Централизованное складирование заготовок, их транспортировка и установка на спутниках обычно осуществляются вне станка. В последнее время находят применение устройства, встроенные в станок или связанные с ним и обеспечивающие смену обрабатываемых деталей. Так, на многооперационных станках для обработки корпусных деталей широко используются двух- и многоместные загрузочные столы, которые дают возможность во время обработки детали установить следующую в непосредственной близости от рабочей зоны. Компоновка и конструктивное исполнение двухместных загрузочных устройств для автоматической смены заготовок могут варьироваться.

Многоместные устройства для автоматической смены заготовок выполняют еще дополнительно функцию накопителей, позволяя создавать задел заготовок для обеспечения бесперебойной работы станка в течение одной- двух смен. При этом станок частично превращается в автономный технологический модуль.

Выпускаемые в стране многооперационные станки чаще всего по своей компоновке напоминают один _;из типов универсальных станков, на базе которых они создаются. В связи с этим по характеру преобладающих переходов в процессе обработки необходимо различать сверлильно-фрезерно-расточные, расточно-фрезерно-сверлильные и фрезерно-сверлильно-расточные многооперационные станки.

Сверлильно-фрезерно-расточные станки изготавливались на базе сверлильных станков с вертикальным перемещением шпиндельной бабки, имеющей компактный привод главного движения от электродвигателя постоянного тока. Станки такого типа, как правило, оснащаются крестовыми столами, перемещающимися взаимно перпендикулярно к горизонтальной плоскости. Их целесообразно использовать при обработке корпусных деталей, преимущественно требующих выполнения сверлильных операций (сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы и т. д.) и фрезерования.

.2 Станок многоцелевой консольный вертикально-фрезерный станок модели ГФ2171

Консольный вертикально-фрезерный станок с ЧПУ и устройством автоматической смены инструмента предназначен для многооперационной обработки деталей сложной конфигурации. На нем можно производить фрезерование, сверление, зенкерование, развертывание и растачивание точных отверстий, в том числе координатных,

Станок оснащен следяще-регулируемыми приводами подач. Устройство ЧПУ типа 2С42 обеспечивает управление перемещениями рабочих органов станка по трем координатным осям: продольным (ось X) и поперечным (ось У) перемещениями стола, вертикальным перемещением ползуна шпиндельной головки (ось Z).

Станок состоит из следующих основных узлов: станины, консоли, стола и салазок, коробки скоростей с механизмом их переключения, шпиндельной головки, инструментального магазина с автооператором.

Основным базовым узлом, на котором монтируются узлы и механизмы станка, является станина. Спереди она имеет вертикальные направляющие, по которым перемещается консоль. С левой ее стороны установлена коробка скоростей. На привалочной плоскости горловины станины закреплена шпиндельная головка. Сама станина установлена на основании и прикреплена к нему болтами.

Коробка скоростей служит для сообщения шпинделю главного вращательного движения. Она обеспечивает получение 18 частот вращения шпинделя и позволяет выбирать за счет гидравлического механизма переключения требуемую частоту без последовательного прохождения промежуточных ступеней.

Механизм смены режущих инструментов выполнен в виде отдельного узла и устанавливается с правой стороны станины. Устройство состоит из автооператора и инструментального магазина барабанного типа на 12 инструментов. Выбор инструмента производится в любой последовательности. Автооператор, имеющий 2 захвата, производит его подачу из магазина в шпиндель и обратно. Шпиндельная головка включает салазки, редуктор и ползун со шпинделем. Привод вертикального перемещения ползуна со шпинделем состоит из электродвигателя постоянного тока (ПБВ112 ГУЗ), редуктора привода шпиндельной головки и передачи винт - гайка качения с шагом Я = 5 мм. Шпиндельный узел станка оснащен гидравлическими механизмами закрепления инструмента и ориентации шпинделя, используемыми при смене инструмента.

Стол станка получает перемещение в двух взаимно перпендикулярных направлениях от высокомоментных электродвигателей постоянного тока через одноступенчатые редукторы (t=0,5) и передачи винт -гайка качения с шагом Р=10 мм. На правой стороне корпуса консоли установлен нерегулируемый электродвигатель 4A90LA, который через червячную пару и винтовую передачу обеспечивает вертикальное установочное перемещение консоли.

Таблица 6.2.1 - Некоторые технические данные станка

Длинна х Ширина х Высота	3,68м х 4,17м х 3,15м
Общий вес	5900 кг
Размер рабочей поверхности стола	1600мм х 400мм
Наибольшее перемещение ползуна	250мм
Частота вращения щпинделя	40…2000мин¯¹
Мощность привода главного движения	7,5кВт
Скорость быстрого перемещения стола и ползуна	4800мм/мин
Рабочая подача стола и ползуна	3…4800мм/мин
Наибольшая масса обрабатываемой детали	400кг
Наибольший диаметр торцевой фрезы	125мм
Вместимость магазина	12 шт.
Наибольшая масса инструмента в магазине	15кг.

.3 Система ЧПУ- класса CNC 2С42

.3.1 Общие положения

В состав большинства отечественных и зарубежных устройств ЧПУ класса CNC ходят микро-ЭВМ общепромышленного назначения. Все устройства имеют большой объем памяти. Тенденция к обеспечению свободы программирования проявляется в организации гибкого хранения ПрО, для чего предусматривается значительная емкость памяти ОЗУ. Проблема энергозависимости памяти решается либо выбором элементной базы, либо использованием автономного питания (аккумуляторы, батареи и т. д.). Для всех систем характерна ориентация на многокоординатное управление и связь с объектом по большому числу двухпозиционных и аналоговых входов-выходов. Применяемые микроЭВМ оперируют в основном 16-разрядными словами. Однако в последнее время для устройств ЧПУ используются специализированные микроЭВМ повышенной разрядности (до 32 разрядов и более), что позволяет использовать прямую адресацию, наиболее удобную при программировании.

.3.2 Устройство ЧПУ 2С42

Как и большинство устройств класса CNC, устройство ЧПУ 2С42 имеет несколько модификаций, отличающихся объемом станочного интерфейса, а также объемом и организацией ЗУ для программного обеспечения и ОЗУ. Все УЧПУ этого класса имеют общий набор субблоков, из которых комплектуются аппаратные средства для любой модели или модификации. В устройстве 2С42 все субблоки, ФСУ, вентиляторы, пульт управления, дисплей и блоки питания размещаются в общем шкафу. При необходимости пульт управления и дисплей могут быть установлены непосредственно на станке.

Структура устройства ЧПУ мод. 2С42 соответствует рисунку. Основные его аппаратные средства можно представить в виде функционально законченных блоков, каждый из которых присоединен к магистрали. Основным блоком является одноплатная микроЭВМ «Электроника 60М», содержащая процессор и ОЗУ с объемом памяти 16 К байт, построенное на элементах динамической памяти.

Магистраль «Электроника 60М» используется для подключения всех блоков УЧПУ и делает их доступными для обмена информацией с процессором. При этом обеспечиваются три типа обмена данными: программный, в режиме прерывания программы и в режиме прямого доступа к памяти (ПДП). Последний является самым быстрым способом передачи данных между памятью и внешними блоками.

Процессор ЭВМ «Электроника 60М» управляет распределением продолжительности использования магистрали различными блоками и выполняет все необходимые арифметико-логические операции по обработке информации. «Электроника 60М» и ее магистраль обслуживают адресное поле, содержащее 32 К. адресов (К=1024), из них 28 К используются в качестве адресов ЗУ и векторов прерывания, а 4 К отводятся остальным блокам.

Интерфейс ввода-вывода УЧПУ мод. 2С42 содержит блоки пульта, дисплея, ФСУ, связи с ЭВМ верхнего уровня, связи с перфоратором. Блок пульта включает панель с клавиатурой, разбитой на три группы; клавиши латинского алфавита и знаков, входящих в УП (%, /, :); клавиши цифр, знаков +, -; клавиши знаков, используемых при редактировании УП. Здесь же расположены клавиши выбора режимов работы. К этому же блоку относятся панели корректоров подачи и частоты вращения шпинделя со своим субблоком.

Блок дисплея имеет электронно-лучевую трубку, на экране которой может высвечиваться 8 или 16 строк по 32 символа в каждой в зависимости от их размера. Блок ФСУ обеспечивает соответствующий режим управления (старт, стоп), позволяет вводить информацию с перфоленты длиной до 150 м со скоростью 200±30 строк в секунду. Блок связи с ЭВМ верхнего уровня выполнен в виде одного интерфейсного субблока, схема которого определяется типом канала, связывающего УЧПУ с ЭВМ. Блок связи с перфоратором также состоит из одного субблока и рассчитан на подключение перфоратора мод. ПЛ-150.

Степень реализации приведенных характеристик УЧПУ в большой степени определяется программным обеспечением, поэтому они характеризуют не столько конкретную модель, сколько версию заложенного в него ПО.

Устройство ЧПУ 2С42 используется чаще всего для управления многооперационными станками сверлильно-фрезерно-расточной группы.

Рисунок 6.3.2.1- Структурная схема УЧПУ 2С42

6.3.3 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

Операция 30 (установ Б) - Вертикально-фрезерная, обработка корпуса. Применяется устройство ЧПУ модели 2С42.

Техническая характеристика УЧПУ 2С42.

Устройство ЧПУ модели 2С42 применяется для управления многооперационными станками сверлильно-фрезерно-расточной группы при выполнении следующих технологических операций:

фрезерование;

сверление;

зенкерование;

развертывание;

растачивание точных отверстий;

Таблица 6.3.1 Техническая характеристика контурно-позиционного устройства ЧПУ модели 2С42

Общее число управляемых координат	8
Число одновременно управляемых координат	2
Тип привода	шаговый
Программоноситель	перфолента (8 дорожек)
Кодирование	код ISO 7 bit
Задание размеров в программе в абсолютных размерах и приращениях
Интерполяция	линейная и круговая
Коррекция	имеется
Смещение "нуля станка"	имеется
Скорость быстрого перемещения	15000 мм/мин

При переходе от рабочих подач к скорости быстрого хода УЧПУ обеспечивает автоматический разгон и торможение.

Формат УЧПУ:

N… G… X… Y… Z… Н… S… T… M… L…

) N - номер кадра. Отводится при десятичных разряда, незначащие нули указываются обязательно.

) G - подготовительные функции, определяющие режим работы отдельных блоков и устройств ЧПУ и непосредственно на станок не выдаются. Для УЧПУ Н21М используются следующие подготовительные функции:

G10 - линейная интерполяция (длинные размеры);

G01 - линейная интерполяция (нормальные размеры);

G54 - линейная сдвиг по координатам Х, Y, Z и в плоскостях XY, ZX и YZ соответственно;

G91 - размер в приращениях. Отсчёт перемещений относительно предыдущей запрограммированной точки.

G81 - постоянные циклы;

G80 - отмена постоянного цикла заданного одной из функций;

G90 - абсолютный размер. Отсчёт перемещений в абсолютной системе координат с началом в нулевой точке системы ЧПУ;

G53 - отмена линейного сдвига, заданного одной из функцией G54-G59;

G43 - коррекция диаметра или радиуса инструмента соответственно положительная и отрицательная.

G49 - коррекция диаметра или радиуса инструмента при прямолинейном формообразовании.

Функции G01, G10, G11, G02, G20, G21, G03, G30, G31 относятся к одной группе. Каждая заданная из этих функций в каком-либо кадре, будет действовать и в последующих кадрах до тех пор, пока в кадре не будет указана какая-либо другая функция из данной группы.

) X, Y, Z, U, P Программирование перемещений. Позиционирование (перемещение по прямой на быстром ходу) задается в кадре подготовительной функцией G00(G0) и координатами конечной точки перемещения под соответствующими адресами в абсолютных размерах (G90) или приращениях (G91).Для задания линейно интерполяции(перемещения по прямой с запрограммированной скоростью) в кадре должны быть указаны: подготовительная функция G01(G1); координаты конечной точки интерполяции под соответствующими адресами, заданные в абсолютных размерах(G90) или в приращениях(G90); скорость подачи под адресом F.

) F5 - программирование подач. Подача программируется адресом F и пятью разрядами. Подача может быть задана как отдельными координатами, так и совместно с другой технологической информацией. Заданная подача сохраняется во всех последующих кадрах до тех пор, пока не будет введено её новое значение. Первая десятичная цифра после F является кодом диапазона подач: 1 - первый диапазон рабочих подач от 1 до 1200 м/мин; 2 - от 0,05 до 60 мм/мин; 7 - быстрый ход. Остальные четыре разряда используются для задания величины подачи в мм/мин. В третий диапазон F70000 кодируется скорость быстрых перемещений: по оси X-2400 мм/мин, по оси Z-4800 мм/мин. Быстрый ход F70000 вводится в одном кадре по одной оси. Рекомендуется при холостых перемещения менее 20 мм программировать не быстрый ход, а рабочую подачу: по оси OX - 600 мм/мин (F10600), по оси Z - 1200 мм/мин (F11200).

) S3 - программирование частоты вращения шпинделя.

Таблица 6.3.2 Кодирование частоты вращения шпинделя

код	S011	S012	S013	S014	S015	S016	S017	S018	S019
мин-1	45	52	70	90	115	140	170	215	270
код	S021	S022	S023	S024	S025	S026	S027	S028	S019
мин-1	340	425	530	600	830	1030	1250	1600	2000

6) T3 - кодирование смены инструмента.

Поскольку данный станок оснащен магазином на 12 инструментов и в каждой позиции может находиться какой-либо инструмент, то, по сути, кодируется не инструмент, а номер позиции.

Т001 - инструмент из 1-ой позиции; Т002 - инструмент из 2-й позиции и т.д.

) М3 - программирование вспомогательных функций.

М000, М100 - останов по программе, означает останов без потери информации в регистрах УЧПУ. Происходит останов шпинделя, подачи, отключение охлаждения (т.е. отменяются функции М003, М004, М014);

М002, М102 - конец программы;

М003, М103 - вращение шпинделя по часовой стрелке. Функция отменяет действие функций М002, М004, М005

М004, М104 - вращение шпинделя против часовой стрелки. Отменяет действие функций М002, М003, М005

М005, М105 - останов шпинделя. Отменяет М003, М004, М014. Функция выполняется после осуществления перемещений, заданных в данном кадре и действует в последующих кадрах до ввода отменяющей её функции.

М008, М108 - включение охлаждения;

М009, М109 - отключение охлаждения;

Первая цифра, следующая за адресом М, может принимать значение 0 или 1. Если ставится "0", то это означает, что выполнение заданной команды начинается вместе с обработкой геометрической информации. Если первая цифра "1", то обработка следующего кадра начинается только после получения "ответа" от станка о выполнении заданной по адресу М команды.

) L2 - коррекция перемещений.

Коррекция задается в соответствующем кадре адресом L и двухзначным числом, например, L15. Первая цифра принимает всего три значения 1, 2, 3, которые означают:

- коррекция размеров по оси X;

- по оси Z;

- одновременная коррекция по осям OX и OZ.

Вторая цифра - номер корректора на стойке УЧПУ. Перед вводом коррекции в программе должен быть установлен режим линейной интерполяции (G01, G10, G11). В том кадре, где задана коррекция, происходит алгебраическое сложение величины перемещения вдоль соответствующей оси с величиной, предварительно набранной на корректоре, номер которого был указан в кадре по адресу L.

7. Разработка стенда для испытаний клапана АСА2.505.016 на работоспособность и средний ресурс работы

.1 Назначение

.1Комплекс предназначен для и приёмо-сдаточных испытаний клапана АСА2.505.016 узла управления ЭПУУ-4 в соответствии с требованиями технических условий.

.2 Комплекс предназначен для использования в качестве нестандартизованного испытательного технологического оборудования в пределах завода.

.2 Техническая характеристика

.1 Управляющее напряжение постоянного токапри испытаниях для номинального напряжения 110В,

не менее, В -110

.2Ток отпускания при испытаниях для номинального напряжения: не менее, мА- 20

.3. Количество узлов управления, подключаемых к комплексу одновременно, не более, шт. -1

.4 Время подачи напряжения на электромагнит за каждый цикл испытаний (время такта) для: не менее, сек.-2

.5 Ток срабатывания защиты блока питания : в пределах, А- 0,7 ... 1,0

.6 Испытательное напряжение цепи 220 В, 50 Гц. относительно корпуса, не менее, кВ 0.2

.7 Электрическое сопротивление изоляции цепи 220 В, 50 Гц относительно корпуса, не менее, МОм- 20

.8 Мощность, потребляемая от сети 220 В, 50 Гц, не более, Вт- 500

.9 Габаритные размеры, не более, мм. :

длина- 350

ширина- 260

высота- 470

.10 Масса - не более 7 кг

.3 Устройство и работа

Компоновка комплекса показана на сборочном чертеже. Возможны другие варианты расстановки блоков.

.1Блок питания на 110 (на чертеже не показан) и обеспечивает напряжение срабатывания, не менее номинального в режиме испытаний. Схемы блока содержат два стабилизатора напряжения, включенных последовательно. В первом стабилизаторе предусмотрена быстродействующая защита от перегрузок и коротких замыканий. Выбор тока производится переключателем.

.2 Схемы постов содержат генератор тактовых импульсов, пусковое реле, узел сброса, счетчик циклов с индикацией и усилители, включающие герконовые реле, способные коммутировать электромагниты . На лицевой панели  поста управления расположены цифровые индикаторы счетчика циклов,  кнопки пуска и остановки испытаний. На задней панели расположены два разъёма. Один для подключения к блоку питания. Второй для подачи управляющих сигналов на электромагнит.

.3 Блок питания обеспечивает питанием логическую и релейную части поста. Схема блока содержит два стабилизатора напряжения. Тумблер «Р_вх» включает питание коммутатора давления, не входящего в состав комплекса и подающиего входное давление на испытываемый клапан.

В состав комплекса входит устройство подготовки сжатого воздуха высокого давления( 160 кгс/см²), которое уменьшает давление сети (200 кгс/см² ) до рабочего давления испытаний.

. Порядок работы.

.1 Стенд должен быть размещен на поверхности стола или на полке позади и выше места размещения клапана, подлежащего испытаниям, с целью обеспечения доступа к органам управления и обзора элементов индикации.

.2 Электрические и пневматические соединения комплекса произвести в соответствии со схемой, представленной на чертеже ДП52.151001.65.442.08 СБ

.3 Проверить наличие и надежность заземления блоков питания. Сетевой шнур блока питания подключить к розетке 220 В. Убедиться в отключенном положении тумблера сети.

.4 Предварительно убедиться в отключенном положении тумблеров «Р_вх.». Включить сетевой тумблер блока питания. При этом должна зажечься лампа «сеть» блока и индикатор наличия напряжения 110 В блока питания . На посту испытаний индикаторы счетчиков циклов должны показывать нули.

.5 После выполнения всего вышеперечисленного тумблер поста переводятся в положение «вкл». Нажатием кнопки «пуск» начинаются испытания клапана. При этом электромагнит с установленной частотой, не более 2 раз в секунду, нажимает на рычаг срабатывания клапана. При отжатии воздух выходит через выходное отверстие. Количество циклов испытаний определяется техническими условиями на узел ЭПУУ-4. Количество отработанных циклов указывается цифровым индикатором.

.6 При возникновении неисправности в процессе испытаний (отсутствие давления на входе а также несрабатывание геркона) испытания останавливаются. Испытания нужно отключить кнопкой «стоп» и, после устранения причины отказа, запустить вновь.

.7 По окончании работы тумблер сети установить в отключенное положение и отключить комплекс от розетки сети.

8. Проектирование технологической оснастки

Необходимо спроектировать и рассчитать приспособление для токарной операции при обработке седла, Ø20Н11 и Ø28Н9 на токарно-винторезном станке модели 16К20.

При обработке заготовки в двухкулачковом патроне под действием составляющей силы резания Р_z возможен поворот заготовки в патроне который предотвращается силой зажима Р.

.1 Силовой расчёт приспособления

На токарной операции для зажима корпуса на станке 16К20 используем цанговый патрон. Заготовка базируется по торцу и наружному диаметру. Зажим происходит от пневмопривода, четырьмя лепестками цанги. Для силового расчета воспользуемся рекомендациями /10/,/29/.

Рассчитаем осевое усилие необходимое для зажима детати в двухкулачковом патроне.

В патронах с рычажным перемещением кулачков сила на штоке механизированного привода патрона

 (8.1.1)

где К₁ - коэффициент, учитывающий дополнительные силы трения в патроне, К₁ = 1,05 - 1,2;- вылет кулачка от середины его опоры в пазу патрона до центра приложения силы зажима W_{0 ,} мм

μ₁ - коэффициент трения между направляющей поверхностью кулачка и пазом корпуса патрона, μ₁ = 0,15÷0,2;- длина направляющей части кулачка, соприкасающаяся с пазом корпуса пртрона, мм

l₁ и l - длины короткого и длинного плеч двуплечего рычага, мм;

W_с - суммарная сила зажима в двухкулачковом патроне.

_с =КР_zR₀/fR₁ (8.1.2)

Где К - 1,3÷1,6 - коэффициент запаса;

Р_z - сила резания, 670 Н₀ - радиус обработанной части детали, мм.

R - радиус зажатой кулачками части детали, мм;- коэффициент трения(сцепления) между рабочей поверхностью кулачков и обрабатываемой деталью. При гладкой поверхности f = 0.2;

Суммарная сила зажима в двухкулачковом патроне:

Сила зажима детали одним кулачком:

W₀ = W_с/n ( 8.1.3)

Где n - число кулачков в патроне, n = 2

W₀ = 1759 Н

Осевая сила на штоке пневмоцилиндра:

Принимая давление в пневмосети р = 0,5 МПа, определяем диаметр пневмоцилиндра:

 (8.1.4)

где T_k - сила трения зависящая от твердости уплотняющего кольца и его относительного сжатия σ (опеделяется по графику на рис.16 стр. 202 /10/);

d_n - диаметр штока (плунжера); d_n = 0,2D_ц.

Решая полученное квадратное уравнение, получаем диаметр пневмоцилиндра

Принимаем D_ц = 100 мм., d_n = 20 мм.

.2 Точностной расчёт приспособления

Приспособление для обработки заготовок является звеном системы СПИЗ. От точности его изготовления и установки на станке, износостойкости установочных элементов и жёсткости в значительной мере зависит точность обработки заготовок.

Погрешность изготовления приспособления определяем по упрощенной формуле:

 (8.2.1)

В цанговом патроне обрабатывается седло, отверстие Ø20Н11 и Ø28Н9 на токарно-винторезном станке 16К20.

Определим параметры для расчета приспособления на точность при выполнении наиболее точной поверхности - Ø28Н9.

Все значения выбираем по рекомендациям из /9/.

Погрешность базирования _б = 0 по табл. 1.1

Погрешность закрепления: Для нашего случая - заготовка с чисто обработанной поверхностью Ø40мм. _з = 0,07 мм; по табл. 1.2;

Погрешность установки приспособления на станке _y = 0, так как осуществляется надежный контакт между конической поверхностью стакана цанги и конуса на шпинделе станка.

Погрешность от перекоса (смещения) инструмента. _н = 0, так как в приспособлении отсутствуют направляющие элементы.

Погрешность от изнашивания установочных элементов ε_и;

Изнашивание лепестков цанги не влияет на базирование заготовки: ε_и=0;

Экономическая точность обработки для принятых условий (ε = 52мкм) по табл.1.7 - 7 квалитет, ε=0,021 мм;

Значение k_Т1 можно не учитывать, так как ε_б = 0;

k_T - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения; k_T = 1…1,2; принимаю k_T = 1,1;

k_T2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления k_T2 = 0,6…0,8; принимаю k_Т2 = 0,6;

Таким образом погрешность приспособления равна ε_пр = 18мкм.

.3 Точностной расчет кондуктора

Рассчитаем погрешность изготовления кондуктора для сверления отверстия под углом используемого на сверлильной операции.

Сверлится отверстие Ø1,5Н12 мм, на глубину 0,75мм, под углом 20° , с межцентровым расстоянием 19,5±0,1мм.

Расчёт на точность кондукторов выполняется по формуле:

 (8.3.1)

где δ - односторонний допуск δ = 0,1 мм;

∑s - сумма максимальных радиальных зазоров;

∑e - сумма эксцентриситетов втулок;

∑ε_П - сумма погрешностей от перекоса инструментов;

В этом случае полученная погрешность изготовления приспособления будет являться допуском расстоянием между осью отверстия и базовой поверхностью,

Сумма максимальных радиальных зазоров определяется из выражения:

 (8.3.2)

где S₁ и S₂ - максимальные радиальные зазоры соответственно между сменными и постоянными втулками; ₃ и S₄ - максимальные зазоры соответственно между втулками и инструментом₁ = S₂ = 0, т.к. в данном кондукторе не используются втулки.₃ = S₄ = 0,022 мм;

Сумма эксцентриситетов определяется из выражения:

 (8.3.3)

где e₁ и e₂ - допуски соосности сменных втулок; e₃ и e₄ - допуски соосности постоянных втулок. Обычно используется e₁=e₂=e₃=e₄=0,005 мм.

В нашем случае e₁ и e₂ = 0; e₃ = e₄ = 0,005мм;

Сумма погрешностей от перекоса инструмента:

 (8.3.4)

где l - длина направляющего элемента; l = 15мм

S - односторонний максимальный радиальный зазор между втулкой и инструментом; S = 0,03мм;

m - зазор между кондуктором и заготовкой; m = 2,2мм;

Таким образом погрешность приспособления равна _пр = 67мкм

9. Проектирование участка механической обработки корпуса клапана

.1 Размеры здания и компоновка цеха

При разработке компоновочного плана механического цеха прежде всего нужно стремиться к такому расположению производственных отделений и участков, при котором обеспечивается кратчайший, по возможности прямолинейный (без петель и возвратов), путь движения основных технологических грузопотоков от места поступления в цех заготовок и материалов до места выхода из него готовых изделий.

При планировке учитывают все факторы, которые оказывают влияние на работающих. Основные из них следующие: доступ к рабочим позициям (местам); удобство работы рабочего и доставки заготовок к месту работы; близость комнат для курения и туалетов, раздевалок, душей и столовых; хорошее освещение, достаточный обмен воздуха; удобное расположение автоматов или фонтанчиков для питья, телефонов и т. д. В качестве противопожарных мероприятий следует обеспечить: удобное расположение противопожарного инвентаря, наличие свободных проходов для быстрого вывода работающих и проездов для пожарных машин, все двери должны открываться наружу.

Планировку оборудования следует производить с учетом размещения санитарно-технических и энергетических служб. Магистральные водопроводы, трубопроводы, водостоки, канализацию, силовую подводку к станкам (если ее делают в бетонном полу), систему освещения, разводку сжатого воздуха, размещение отопительных приборов, удаление отходов производства - все это проектируют так, чтобы эти коммуникации не проходили в зоне работы транспортной системы и не представляли опасности для работающих, оборудования и материалов.

На планировке изображают и указывают: сечение колонн с фундаментами; магистральные проезды; наружные и внутренние стены; окна, ворота и двери как наружные, так и внутренние; основное и вспомогательное оборудование; месторасположение работающих; подвалы, каналы, шахты и антресоли; верстаки, рабочие столы, подставки; места для хранения инструмента; места для складирования заготовок и готовой продукции; транспортные устройства: площадки для контроля; места для мастеров; ширину пролетов; шаг колонн; общую ширину цеха; длину пролетов и всего цеха; ширину продольных и поперечных проходов или проездов; ширину и длину каждого вспомогательного отделения; расстояние от станков до колонн и между станками и рабочими местами; габаритные размеры крупных станков; нумерацию оборудования с ее расшифровкой в спецификации; названия всех производственных отделений и участков; средства защиты работающих.

Важным при проектировании является выбор строительных параметров здания - сетки колонн и высоты пролета. Сетку колонн (ширину L пролета и шаг t) и высоту Н пролета (расстояние от пола до нижней части несущей конструкции здания) для производственного здания механосборочного цеха выбирают из 1812 м; 2412 м или 3612 и табл. 4.1. Высота пролетов выбирается исходя из норм 6; 7,2; 8,4 м для бескрановых и 10,8; 12,6 м для крановых зданий.

Для корпуса бытовых и административно - служебных помещений принимается сетка колон 6x6 м. Высота этажа 3,3 м.

Для движения автопогрузчиков, грузовых автомобилей и уборочных машин в цехах создают магистральные проезды шириной не менее 4,0 м.

Длину станочных участков и линий из соображения пожарной безопасности принимают в пределах 35 - 50 м, а между ними предусматривают магистральные (пожарные) проезды шириной 4,5 - 5,5 м. По известной производственной площади участков с учетом продольного и поперечных магистральных проездов определяют габаритные размеры и ориентировочную площадь цеха [2].

9.2 Выбор варианта расположения оборудования на участке механической обработки

Расположение станков на участках и линиях механической обработки определяется организационной формой производственного процесса, длиной станочных участков, числом станков, видом межоперационного транспорта, способом удаления стружки и другими факторами.

Относительно транспортного средства возможны варианты продольного, поперечного, углового и кольцевого размещения станков . Фронтальное продольное размещение станков по отношению к транспортному средству или проезду обеспечивает наиболее благоприятные условия для механизации и автоматизации межоперационного транспортирования и обслуживания рабочих мест. При поперечном расположении условия обслуживания станка оператором ухудшаются в связи с его удалением от роликового конвейера или конвейера. Однако при использовании для автоматической загрузки станков манипуляторов или промышленных роботов портального типа это противоречие разрешается, и при этом варианте обеспечивается компактность планировки, т. е. лучшее использование производственной площади. Расположение станков под углом к проезду применяют для расточных, продольно-строгальных, продольно-фрезерных станков, прутковых автоматов, револьверных и других станков, длина которых значительно превышает их ширину.

 

а)                  б)             в)                         г)

Рис. 6.2 - Варианты размещения станков относительно транспортных средств: а - продольное; б - поперечное; в - угловое; г - кольцевое

Прутковые автоматы при этом размещают обычно загрузочным устройством к проезду для облегчения установки прутков.

Кольцевое размещение станков благоприятно для многостаночного обслуживания, но создает трудности для использования межоперационного транспорта и инженерных коммуникаций.

Выбор того или иного варианта определяется также способом удаления стружки от станков. При использовании автоматизированных систем уборки стружки необходимо учитывать взаимное расположение станочных и цеховых стружкоуборочных конвейеров.

В зависимости от длины технологического потока и длины станочного участка применяют однорядное или многорядное размещение станков. При этом для обеспечения прямоточности зону заготовок (начало линий) располагают со стороны одного проезда, а конец линии противоположной стороны в направлении дальнейшего перемещения деталей на сборку.

При размещении оборудования в соответствии с выбранным вариантом необходимо обеспечить установленные нормами расстояния между оборудованием при различных вариантах их размещения, а также ширину проездов.

.3 Размеры здания и компоновочного цеха

Сетку колонн выбираем по рекомендациям 12×18 м, высоту принимаем равной 6м.

Ширина магистрального проезда - 4 м, ширина проходов - 1,4 м. Площадь участка

механической обработки корпуса клапана - 360 м².