Модернизация одношпиндельного полуавтомата для токарной обработки колец подшипников

Вид работы:

Дипломная (ВКР)
Предмет:

Другое
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

874,46 Кб
Опубликовано:

2017-03-20

Все дипломные работы по другим направлениям

Скачать дипломную работу Читать текст online Заказать дипломную
*Помощь в написании! Посмотреть все дипломные работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Модернизация одношпиндельного полуавтомата для токарной обработки колец подшипников

Содержание

Введение

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи модернизации токарного полуавтомата

2. Конструкторская часть

2.1 Назначение полуавтомата

2.2 Разработка кинематической схемы привода

2.2.1 Разработка кинематической схемы привода

2.2.2 Энерго-кинематический расчет привода

2.2.3 Проектирование клиноременной передачи

2.2.4 Ориентировочный расчет и конструирование вала

2.2.5 Эскизная компоновка приводного вала

2.2.6 Проверка шпоночных соединений

2.2.7 Проверка подшипников качения

2.2.8 Проверочный расчет вала на выносливость

2.3 Разработка пневмопривода зажима заготовки

2.3.1 Расчет и выбор исполнительного пневмодвигателя (ПД)

2.3.2 Составление принципиальной схемы привода

2.3.3 Выбор компрессора

2.3.4 Расчет и выбор пневмоаппаратуры и трубопроводов

2.3.5 Разработка конструкции блока управления

2.3.6 Определение потерь давления в аппаратуре и трубопроводах

2.4 Разработка конструкции автооператора

2.4.1 Назначение автооператора

2.4.2 Описание основных функций и движений автооператора

2.4.3 Описание конструкции автооператора

2.4.4 Работа автооператора

2.5 Расчет и конструирование режущего инструмента

2.5.1 Обзор технологичности детали

2.5.2 Определение основных параметров протяжки

2.5.3 Проверка протяжки на прочность

2.5 4 Технические требования

3. Технологическая часть

3.1 Описание конструкции детали и ее назначение

3.2 Выбор заготовки и способа ее получения

3.3 Расчет припуска на обработку

3.4 Разработка маршрута технологического процесса изготовления детали "Ось"

3.5 Выбор типа и формы организации производства

3.6 Выбор типового оборудования и типовых универсальных приспособлений

3.7 Выбор режущих инструментов

3.8 Выбор режимов резания

3.9 Схемы базирования и закрепления детали. Технологические наладки

3.10 Разработка программы ЧПУ для токарной операции

Заключение

Список использованных источников

Введение

Современный уровень производства на Вологодском подшипниковом заводе требует повышения эффективности функционирования и качества организации производственных систем, обеспечивающих получение более конкурентоспособной продукции при минимальной себестоимости. Как показывает мировой опыт, только автоматизированный производственный комплекс может дать максимальный экономический эффект при его использовании в машиностроительном производстве. Автоматизированное оборудование находит все более широкое применение в машиностроительном производстве.

В настоящее время машиностроение постепенно переходит к технологии без постоянного вмешательства человека, то есть человек не обязан постоянно выполнять производственный, его функции выполняются роботами и станками с ЧПУ. В таких реалиях роль инженера-технолога резко возрастает, он становится основной фигурой на производстве. Именно инженер-технолог разрабатывает и вводит в эксплуатацию новые технологические процессы для станков с ЧПУ, промышленных роботов, робототехнических комплексов, автоматических линий, и т.д. Он занимается проектированием участков и цехов, оснащенные таким оборудованием. От верности его решений зависит как производительность отдельных единиц, так и всего завода в целом.

Чтобы повысить эффективность производства при том же техническом уровне станков и тех же технологических процессах можно за счет улучшение организации производства путем перестановки оборудования по потоку движения деталей, путем организации производственных участков по предметному принципу, что сократит межоперационные маршруты движения деталей и внедрением автоматизированного производства. Все эти мероприятия по увеличению производительности производства не требуют крупных дополнительных вложений, но резко повышают производительность труда, сокращают штучное время, стимулирует снижении стоимость продукции и на этой основе обеспечивают рост прибыли и повышение рентабельности производства.

Цель работы - разработка модернизация токарного автомата и доработка его основных узлов и разработка конструкции автоматической загрузки и выгрузки колец. Таким образом, станок приобретает роль автомата и тем самым имеется возможность встраивания автомата в состав гибкой автоматической линии.

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи модернизации токарного полуавтомата

Модернизация данного полуавтомата сводится к замене ручной загрузки автоматической системой смены заготовки (автооператор). Модернизированный полуавтомат с установленным на нем автооператором предназначен для формирования короткой автоматической линии в токарном производстве. Данная линия предназначена для обработки штучных заготовок (бубликов). В качестве штучных заготовок используется либо нарезанные кольца из трубы или же штучные поковки (штамповки) согласно отработанному технологическому процессу.

Основная цель внедрения современных методов производства - повышение качества и производительности производства, снижение себестоимости, трудоемкости и времени разработки.

"Современный уровень развития электроники, автоматизации и компьютеризации позволяет ученым и инженерам ставить и разрешать задачи создания новых устройств, которые освобождают человека от необходимости следить за производственным процессом и направлять его, то есть заменяют оператора, диспетчера. Управляющие машины могут выполнять самые разнообразные и часто довольно сложные задачи управления производственными процессами. Создание управляющих машин позволяет перейти от автоматизации отдельных станков и агрегатов к комплексной автоматизации конвейеров, цехов, целых заводов" [1].

"Автоматические рабочие машины и системы автоматических машин можно разделить на следующие виды.

Автомат - это машина, на которой все работы неоднократно осуществляются без участия человека, т.е. автоматически.

Если эта машина представляет собой металлорежущий станок, то на ней, как минимум, автоматически выполняются:

токарный автомат модернизация автооператор

1) ввод заготовок в рабочую зону, ориентация их, установка и закрепление;

) все операции по непосредственному воздействию на заготовку, т.е. обработка;

) все вспомогательные движения рабочих органов (холостые перемещения суппортов, столов, салазок, бабок и т.п.);

) снятие обработанных изделий;

) удаление отходов (стружки) из зоны обработки.

При этом человек осуществляет наладку автомата, заполнение заготовками и необходимыми материалами загрузочных устройств, периодический контроль обработки и подналадку, а также смену инструмента при его затуплении. На автоматах отдельных типов контроль обработки, подналадка автомата, а также частично смена инструмента могут также выполняться автоматически.

Полуавтомат отличается от автомата тем, что он автоматически выполняет только один рабочий цикл и для его повторения требуется вмешательство рабочего. Например, металлорежущий полуавтомат не имеет обычно автоматической загрузки, и рабочий должен вначале каждого цикла вручную установить и закрепить заготовку, пустить станок в ход, а иногда и снять обработанное изделие.

Автоматическая линия представляет собой группу станков-автоматов, объединенных общими транспортными устройствами и общим механизмом управления, или одну машину с несколькими рабочими позициями, осуществляющих без участия человека в определенной технологической последовательности, т.е. с последовательным перемещением и перезакреплением полуфабриката на различных рабочих позициях, комплекс операций части производственного процесса, для которой автоматическая линия предназначена" [2].

Одношпиндельные автоматы и полуавтоматы относят по классификации ЭНИМС к первому типу, а многошпиндельные - ко второму типу станков первой (токарной) группы, что находит отражение в обозначении моделей этих станков: 1112, 1Б125, 1Д118, ПОЗА, 1Ш6П, 1А225-6, 1К282, 1А240П-8, 1265М-8, 1283 и т.п.

Первоочередной задачей конструкторской части является модернизация токарного полуавтомата использованием автооператора.

"Токарные автоматы и полуавтоматы классифицируют по ряду признаков: степени универсальности, расположению шпинделей и их числу, виду заготовки и т.д. По виду заготовки разделяют станки, обрабатывающие отдельные заготовки или пруток: патронные (штучная заготовка) и прутковые. Различают одно- и многошпиндельные автоматы, и полуавтоматы с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделя (шпинделей). В ряде случаев используют автоматы или полуавтоматы узкого назначения, например, для обработки шеек коленчатых или распределительных кулачковых валов либо колец подшипников и других поверхностей или деталей. Другие автоматы и полуавтоматы позволяют обрабатывать широкую номенклатуру поверхностей и деталей - это станки-автоматы универсального вида." [2]

По характеру выполняемой работы различают автоматы, выполняющие фасонно-отрезные, фасонно-продольные и токарно-револьверные работы. Фасонно-отрезные автоматы обрабатывают вращающуюся заготовку (пруток) резцами, перемещающимися по радиусу заготовки или касательно к ней, т.е. перпендикулярно к ее оси. Фасонно-продольные автоматы обтачивают вращающуюся и поступательно движущуюся заготовку (пруток) резцами, перемещающимися по ее радиусу. Сочетание этих движений позволяет обрабатывать фасонные детали большой длины. Револьверная обработка вращающейся заготовки (прутка) проводится последовательно рядом инструментов, закрепленных в револьверной головке.

Автооператоры многоцелевых станков бывают однозахватные и двухзахватные. Однозахватный автооператор захватывает инструмент и вытаскивает его из шпинделя, затем поворачивается и вставляет инструмент в свободную ячейку магазина. Магазин, вращаясь, подводит следующий инструмент в зону захвата. Далее действия автооператора, совершаются в обратной последовательности. При двухзахватном автооператоре время смены значительно уменьшается, так как инструменты одновременно захватываются в шпинделе и магазине [2].

В настоящее время на ВПЗ для предварительной лезвийной обработки поверхностей заготовок колец под раскатку для наружных колец подшипника 306 применяются токарные полуавтоматы модели SEL-101. Одинока эти полуавтоматы имеют ряд недостатков:

- ручная загрузка;

- отсутствие механической поштучной выдачи заготовки.

Эти недостатки существенно уменьшают производительность и увеличивают трудоемкость. Поэтому целью дипломного проекта является модернизация полуавтомата (замену ручной загрузки автоматической системой смены заготовки (автооператор). Исходя из поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

. Анализировать состояния вопроса, цели и задачи модернизации токарного полуавтомата;

. Разработать привод главного движения токарного полуавтомата;

. Разработать пневмопривод зажима заготовки токарного полуавтомата;

. Разработать конструкцию автооператора для токарного полуавтомата;

. Рассчитать экономическую эффективность от модернизации

2. Конструкторская часть

2.1 Назначение полуавтомата

Токарный одно-шпиндельный полуавтомат предназначен для предварительной лезвийной обработки поверхности заготовок колец под раскатку для наружных колец подшипника 306. В качестве заготовки на данном автомате используется поковка (штамповка). Техническая характеристика базового исполнения токарного полуавтомата занесена в таблицу 1.

Таблица 1 - Техническая характеристика

Показатель	Единица измерения		Значение показателя
Количество одновременно обрабатываемых заготовок	шт		1;
Частота вращения шпинделя	об/мин		600;
Масса станка	кг		1800;
Количество суппортов	шт		2;
Рабочий ход суппортов
продольного суппорта	мм		23;
поперечного суппорта	мм		11;
Расстояние от оси шпинделя до верхней (базовой - зеркала суппорта) поверхности суппортов	мм		150
Торможение шпинделя двигателем;
Габариты обрабатываемой заготовки,
Внутренний диаметр	мм		40,5
Наружный диаметр	мм		57,8
Высота	мм		21,5
Материал заготовки			Подшипниковая сталь ШХ-15, ШХ15В ГОСТ 801-78
Цикл обработки заготовки	сек		12
Показатель		Единица измерения	Значение показателя
Загрузка / выгрузка деталей			вручную
Показатель	Единица измерения		Значение показателя
Удаление стружки			вручную
Система подачи СОЖ			централизованная
Рабочее давление в пневмосети	МПа (кгс/см2)		0,4…0,6 (4 … 6)
Параметры электродвигателя:
Тип электродвигателя:			4АС132М8ЕУ3
Мощность	кВт		6,0
Частота вращения	об/мин		750
Встроенный электромагнитный тормоз
Масса	кг		93
Торцевое биение посадочной поверхности (под установку цангового патрона) шпиндельного вала, не более	мм		0,01
Радиальное биение посадочной поверхности (под установку цангового патрона) шпиндельного вала, не более	мм		0,01
Параллельность перемещения продольного суппорта на длине 50 мм относительно оси вращения шпинделя, не более	мм		0,02
Перпендикулярность перемещения продольного суппорта на длине 50 мм относительно оси вращения шпинделя, не более	мм		0,02

Одношпиндельный токарный полуавтомат устроен по принципу агрегатных станков, т.е. имеет модульную конструкцию.

Суппорта продольный и поперечный выполнены отдельно каждый в своем корпусе.

Работа полуавтомата. Заготовка вручную устанавливается в цанговый патрон и зажимается. Зажатие заготовки осуществляется от вращающегося пневмоцилиндра, установленного на конце шпиндельного вала.

Далее включается привод главного движения. Включается подача СОЖ.

После этого станок переходит в автоматический режим отработки технологической операции. Первоначально перемещается поперечный суппорт, а установленные в резцедержателе инструменты, осуществляет подрезку торца и снятие фаски на заготовке. Достигнув упора, срабатывает бесконтактный выключатель, команда от которого подается на быстрый отвод и начало перемещения продольного суппорта.

На продольном суппорте закреплены несколько резцов. При перемещении продольного суппорта производится точение наружной (внутренней - зависит от наладки) поверхности и снятие фаски. Достигнув упора, срабатывает бесконтактный выключатель, команда от которого подается в систему управления станка на быстрый отвод продольного суппорта.

После этого шпиндель тормозится. Подача СОЖ прекращается. Далее в ручном режиме производится удаление стружки и смена заготовки.

Рассмотрим более детально работу привода главного движения. Привод состоит из асинхронного электродвигателя с одной частотой вращения вала и клиноременной передачи.

На выходной конец вала электродвигателя (I вал) установлен шкив клиноременной передачи. Крутящий момент от электродвигателя клиноременной передачей (быстроходная ступень) передается на промежуточный вал (II вал). На втором конце вала установлен ведущий шкив тихоходной клиноременной передачи, посредством которого крутящий момент передается на шпиндельный вал (III вал).

2.2 Разработка кинематической схемы привода

2.2.1 Разработка кинематической схемы привода

Кинематическая схема привода токарного одно-шпиндельного полуавтомата приведена на рисунке 1. На кинематической схеме приняты следующие обозначения:

I вал - вал электродвигателя;

II вал - промежуточный вал;

III вал - шпиндельный вал;

М - электродвигатель;

Быстроходная ступень - клиноременная передача

ШБ1 - ведущий шкив;

ШБ2 - ведомый шкив;

Тихоходная ступень - клиноременная передача

ШТ1 - ведущий шкив;

ШТ2 - ведомый шкив;

Рисунок 1 - Кинематическая схема привода главного движения

2.2.2 Энерго-кинематический расчет привода

Для определения общего коэффициента полезного действия привода (далее КПД привода) необходимо первоначально выполнить анализ источников потерь мощности, входящих в состав привода кинематических элементов, начиная от электродвигателя до исполнительного органа устройства - бабки изделия [3].

В механических приводах потери мощности возникают во всех типах передач (подшипники, ременная передача, червячная пара, открытая цилиндрическая передача, предохранительная муфта).

Общий КПД рассматриваемого нами привода определяется по формуле (1):

ηо = ηрем2ηп. к3, (1)

где: ηрем - КПД ременной передачи,

ηрем = 0,94 ¸ 0,96.

Принимаем для расчета окончательное значение ηрем = 0,95;

ηп. к. - КПД пары подшипников качения, ηп. к. = 0,99.

Таким образом, подставляя значения в формулу, определяем коэффициент полезного действия привода:

ηо = 0,952**0,993 =0,876

Подбор электродвигателя

Основными критериями подбора электродвигателя является частота вращения вала и требуемая эффективная мощность.

Требуемую мощность электродвигателя определяем по формуле (2):

Nэлтр =, кВт, (2)

где Nэлтр - требуемая мощность электродвигателя, кВт;

Nэф - эффективная мощность, кВт;

hо - коэффициент полезного действия привода.

Согласно техническому заданию эффективная мощность должна быть не менее 4,5 кВт, а частота вращения шпиндельного вала n3 = 235 об/мин.

Подставляя значения величин в формулу, находим требуемую мощность электродвигателя:

Nэлтр= кВт

По справочным таблицам [4] назначаем стандартный трехфазный асинхронный электродвигатель общего применения, снабженный встроенным электромагнитным тормозом: Двигатель асинхронный 4АС132М8ЕУ3 ГОСТ 19523-81 и его данные заносим в таблицу 2.

Таблица 2 - Техническая характеристика электродвигателя 4АС132М8ЕУ3 ГОСТ 19523-81

Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
Мощность	кВт	5,5
Диаметр вала	мм	38
Длина выходного участка вала	мм	80
Масса	кг	93
Частота вращения вала
синхронная	мин-1	750
асинхронная	мин-1	720

Определение общего передаточного числа привода

Передаточное число привода определяем по формуле (3):

, (3)

где nI - частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

nIII - частота вращения шпиндельного вала, об/сек.

Согласно техническому заданию частота вращения шпиндельного вала

nIII = 600 об/мин. Частота вращения вала электродвигателя nI = 720 об/мин.

Таким образом, общее передаточное отношение привода определяется:

3,064

Передаточному числу привода соответствует передаточное число двухступенчатого клиноременного редуктора.

Общее передаточное число привода необходимо разбить по ступеням. Привод представляет собой двухступенчатую клиноременную передачу. Следовательно, общее передаточное число выглядит следующим образом:

, (4)

где Uо - общее передаточное число привода,

UБ - передаточное число быстроходной ступени привода,

UТ - передаточное число тихоходной ступени привода.

Разобьем передаточное число таким образом, чтобы передаточное число быстроходной ступени привода было приблизительно равно передаточному числу тихоходной ступени, т.е. .

Таким образом, получаем следующую зависимость:

Определение максимальной мощности на валах

Максимальную мощность на валах определяем исходя из мощности электродвигателя. Мощность на валах определяется по формуле (5):

Ni = Ni-1 3η, кВт, (5)

где Ni-1 - мощность на предыдущем валу, кВт;

η - коэффициент полезного действия источников потерь.

I вал - вал электродвигателя

NI = Nэл = 5,5 кВт

II вал - промежуточный вал

NII = NI 3ηрем3ηп. к., кВт, (6)

NII = 5,530,9530,99 = 5,173 кВт

III вал - шпиндельный вал

NШ = NII 3ηрем3ηп. к2, кВт, (7)

NII = 5,17330,9530,992 = 4,817 кВт

Определение частот вращения валов

I вал:

nI = nэл = 720 об/мин

II вал:

nII = nI / Uрем, (8)

nII = 720/1,75 = 411,429 об/мин

Ш вал:

nIII = nII / Uрем, (9)

nIII = 411.429/1,75 = 235.102 об/мин

Определяем циклические частоты вращения валов по формуле (10):

, (10)

I вал:

с-1

II вал:

с-1

III вал:

с-1

Определение максимальных крутящих моментов на валах

Максимальный крутящий момент на валу определяется по формуле (11):

, (11)

Определим максимальный крутящий момент на I валу, дальнейший расчет сводим в таблицу 3:

Н´м

Таблица 3 - Основные параметры привода

Номер вала	Мощность на валу, кВт	Частота вращения, об/мин	Частота вращения, рал/сек	Крутящий момент, Н*м
I вал	5,5	720	75,360	72,983
II вал	5,173	411,429	43,063	120,127
III вал	4,817	235,102	24,607	195,755

2.2.3 Проектирование клиноременной передачи

Быстроходная ступень

По номограмме в зависимости от передающего момента и частоты вращения назначаем сечение ремня "В" ("Б”) по ГОСТ 1284.3-96 [6] и заносим в таблицу 4.

Таблица 4 - Параметры клинового ремня сечения В

Наименование показателя	Обозначение показателя	Единица измерения	Значение показателя
расчетная ширина ремня	bр	мм	14
ширина большего основания ремня	b	мм	17
высота ремня	h	мм	10,50
площадь поперечного сечения ремня	А	мм2	138
масса 1-го погонного метра ремня	Q	кг/м	0,18
минимальный расчетный диаметр малого шкива	Dр	мм	125

Определение диаметра ведущего шкива

Диаметр малого шкива назначаем предварительно исходя из расчета:

dБ1 ≈ (3 ¸ 4) 3, мм, (12)

где Тi - вращающий момент на валу, Н3м

Т1= 72,9833103 Н3м

dБ1 = (34) 3мм

Назначаем окончательно шкив диаметром dБ1 = 160 мм.

Расчетное значение диаметра большего шкива определяем по формуле (13), приведенной к виду:

dБ2 = dБ13U3 (1-Еγ), мм, (13)

где Еγ - коэффициент скольжения ремня Еγ = 0,01…0,02;

U - передаточное число передачи;

dБ2 = 16031,753 (1-0,010) = 277,2

Согласно стандартному принимаем: dБ2 = 280 мм

Тогда фактическое передаточное число быстроходной ступени привода будет равно:

UфБ =; Uф=

Предварительный расчет межосевого расстояния

Для предварительного определения межосевого расстояния используются зависимости:

awmin= 0,55´ (dБ1+dБ2) +h, мм, (14)

awmin= 0,55´ (160+280) +10,5 = 252,5 мм

awmax= 2´ (160+280) = 880 мм;

С учетом вышесказанного aw= 252,2 ¸ 880 мм.

Назначаем конструктивно предварительно межосевое расстояние aw = 550 мм.

Выбор стандартной длины ремня

При предварительно выбранном межосевом расстоянии aw расчетная длина ремня определяется по формуле (16):

hp= 2 ´ ap+, мм, (16)

hp = 2 ´ 550 + мм

В соответствии с ГОСТ 1284.1-80 полученное расчетное значение длины округляется до ближайшего числа из ряда стандартных длин ремней. Окончательно принимаем hp= 1800 мм.

При окончательно установленной по ГОСТ 1284.1-80 длине ремня действительное межосевое расстояние будет равно:

aw=, мм, (17)

где = 0,5´p´ (dБ1 + dБ2); у = (dБ2 - dБ1) 2.1

= 0,5´ p ´ (160 + 280) = 691,15, у = (280 - 160) 2 = 14400

aw = = 551,589

Принимаем aw = 552 мм.

Для установки и замены ремней должна быть предусмотрена возможность уменьшения межосевого расстояния на 2%, что составит:

(552´2) /100 = 11 мм.

Наибольшее межосевое расстояние должно быть установлено из расчета длины ремня, увеличенном до 5,5%:

Таким образом, конструкция натяжного устройства должно обеспечить изменение межосевого расстояния, с учетом вышесказанного, в пределах:

aw = 541 ¸ 602 мм

Угол обхвата малого шкива определяется по формуле (18):

a = 180° - 57,3°× (dБ2-dБ1) /aw, (18)

a = 180° - 57,3°× (280-160) /552 = 168,326

Для успешной работы клиноременной передачи рекомендуется принимать [a] ³ 120°.

Для обеспечения высокой долговечности передачи число пробегов клинового ремня должно соответствовать условию

, с-1, (19)

где: V - скорость ремня, вычисленная по формуле (20):

, м/с, (20)

где: hр - окончательная длина ремня по ГОСТ, м;

[i] - допускаемое число пробегов, которое для клиноременной передачи равно 10 … 20.

, м/с

, с-1

Расчетную мощность, передаваемую одним ремнем определяют по следующей зависимости:

Рр = (Ро´Сα´Сh´Сu) /Ср, кВт (21)

где Рр - мощность, передаваемая одним ремнем в условиях типовой передачи, кВт, Ро = 2,0 кВт;

Сα - коэффициент угла обхвата, Сα = 0,99;

Сu - коэффициент передаточного отношения, Сu = 1,12;

Ср - коэффициент динамичности нагрузки и режима работы,

Ср = 1,1 (при 2х сменной работе и спокойной нагрузке, легкий режим);

Сh - коэффициент длины ремня, Сh = 0,98.

Таким образом:

Рр = 2,0´0,99´0,98´1,12/1,1 = 1,976 кВт.

Расчетное число ремней в передаче для обеспечения среднего ресурса эксплуатации по ГОСТ 1284-3-80:

Z = , (22)

где Р1 - мощность на ведущем валу передачи, кВт;

Рр - расчетная мощность, передаваемая одним ремнем;

Сz - коэффициент числа ремней при Z = 0,95.

Таким образом:

Z =

Принимаем Z = 3.

Величина силы предварительного натяжения ветви одного ремня для передач с закрепленными валами вычисляем по формуле (23):

Fo=, Н, (23)

где Р1 - мощность, кВт; V - окружная скорость, м/с; θ - коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил для сечения О,

θ = 0,18 , Fo= Н

Сила, действующая на валы:

F ≈ 2´Fo´Z´sin (α/2), Н, (24)

F ≈ 2´108,845´3´sin (168,326/2) = 649,684 Н

Тихоходная ступень

По номограмме в зависимости от передающего момента и частоты вращения назначаем сечение ремня "В" ("Б”) по ГОСТ 1284.3-96 и заносим в таблицу 5 [6].

Таблица 5 - Параметры клинового ремня сечения В

Наименование показателя	Обозначение показателя	Единица измерения	Значение показателя
расчетная ширина ремня	bр	мм	14
ширина большего основания ремня	b	мм	17
высота ремня	h	мм	10,50
площадь поперечного сечения ремня	А	мм2	138
масса 1-го погонного метра ремня	Q	кг/м	0,18
минимальный расчетный диаметр малого шкива	Dр	мм	125

Определение диаметра ведущего шкива

Диаметр малого шкива назначаем предварительно исходя из расчета:

dТ1 ≈ (3 ¸ 4) 3, мм, (25)

где Тi - вращающий момент на валу, Н3м

Т1= 120,1273103 Н3м

dТ1 = (3¸4) 3 мм

Назначаем окончательно шкив диаметром dТ1 = 160 мм.

Расчетное значение диаметра большего шкива определяем по формуле (26), приведенной к виду:

dТ2 = dТ13U3 (1-Еγ), мм, (26)

где Еγ - коэффициент скольжения ремня Еγ = 0,01…0,02;

U - передаточное число тихоходной ступени привода;

dТ2 = 16031,753 (1-0,010) = 277,2

Согласно стандартному принимаем: dТ2 = 280 мм

Тогда фактическое передаточное число быстроходной ступени привода будет равно:

UфТ =; UфТ =

Назначаем конструктивно предварительно межосевое расстояние тихоходной ступени aw = 550 мм (аналогично величине межосевого расстояния быстроходной ступени). Стандартную длину ремня принимаем такую же, как и для быстроходной ступени. Так как диаметры шкивов и длина ремня для тихоходной и быстроходной ступеней равны, то фактическое межосевое расстояние и угол обхвата меньшего шкива будут такие же, как и в быстроходной ступени.

, с-1, (27)

где: V - скорость ремня, вычисленная по формуле (28):

, м/с, (28)

где: hр - окончательная длина ремня по ГОСТ, м;

[i] - допускаемое число пробегов, которое для клиноременной передачи равно 10 … 20.

, м/с

, с-1

Рассчитаем мощность передаваемая одним:

Рр = (Ро´Сα´Сh´Сu) /Ср, кВт, (29)

где Рр - мощность, передаваемая одним ремнем в условиях типовой передачи, кВт, Ро = 1,5 кВт;

Сα - коэффициент угла обхвата, Сα = 0,99;

Сu - коэффициент передаточного отношения, Сu = 1,12;

Ср - коэффициент динамичности нагрузки и режима работы,

Ср = 1,1 (при 2х сменной работе и спокойной нагрузке, легкий режим);

Сh - коэффициент длины ремня, Сh = 0,98.

Таким образом:

Рр = 1,5´0,99´0,98´1,12/1,1 = 1,482 кВт.

Расчетное число ремней в передаче для обеспечения среднего ресурса эксплуатации по ГОСТ 1284.3-96 [4]:

Z = , (30)

где Р1 - мощность на ведущем валу передачи, кВт;

Рр - расчетная мощность, передаваемая одним ремнем;

Сz - коэффициент числа ремней при Z = 0,95.

Таким образом:

Z =

Принимаем Z = 4.

Величина силы предварительного натяжения ветви одного ремня для передач с закрепленными валами вычисляем по формуле (31):

Fo=, Н, (31)

где

Р1 - мощность, кВт;

V - окружная скорость, м/с;

θ - коэффициент, учитывающий влияние центробежных сил для сечения О,

θ = 0,18

Fo= Н

Сила, действующая на валы:

F ≈ 2´Fo´Z´sin (α/2), Н, (32)

F ≈ 2´102,836´4´sin (168,326/2) = 818,423 Н

2.2.4 Ориентировочный расчет и конструирование вала

Целью данной работы является модернизация привода, т.е. изменение частоты вращения шпиндельного вала. Целью данного раздела является проверка работоспособности (прочности) промежуточного вала.

Данный вал вращается на паре шариковых радиальных подшипников. Консольно на валу установлены шкивы, на одном конце закреплен ведомый шкив быстроходной ступени, а на втором конце - ведущий шкив тихоходной ступени. От осевого перемещения шкивы закреплены болтом посредством торцовой шайбы. На посадочных участках под шкивами предусмотрено шпоночное соединение, посредством которого производится передача крутящего момента. Далее на валу предусмотрено два участка под посадку подшипников качения и упорный буртик. Посадочный диаметр вала под шкивами d1 = 54 к6, под подшипниками d2 = 55 h6, диаметр упорного буртика d3 = 66. Эскиз вала представлен на рисунке 2.

Предварительную проверку проводим проверяя прочность вала на кручение по пониженным допускаемым напряжениям. Расчет проводим по условию прочности на кручение, согласно следующей формуле (33):

, мм, (33)

где: - момент на валу, Нм,

МПа - допускаемые напряжения при кручении;

… 29,033 мм

Минимальный диаметр на данном валу - посадочный диаметр под шкивами d1 = 54 к6. Условие прочности выполняется d1  dmin. Вал удовлетворяет условиям прочности.

Промежуточный вал вращается на паре шариковых радиальных подшипниках. Посадочный диаметр подшипника на вал d2 = 55 h6. В данном узле подшипники качения воспринимают только радиальные нагрузки, от предварительного натяжения ремней и незначительные осевые нагрузки за счет несоосности ручьев шкивов. Осевая нагрузка в данном случае незначительна и, следовательно, ей возможно пренебречь. В данном узле установлены шариковые радиальные подшипники: Подшипник 211 ГОСТ 8338-75, чьи основные параметры заносим в таблице 6 [5].

Таблица 6 - Основные параметры подшипника 211 ГОСТ 8338-75

Наименование показателя	Обозначение показателя	Единица измерения	Значение показателя
посадочный диаметр подшипника на вал	d	мм	55
посадочный диаметр подшипника в корпус	D	мм	100
высота подшипника	Н	мм	21
радиус скругления	R	мм	2,5
динамическая грузоподъемность		кН	43,6
статическая грузоподъемность		кН	25

Рисунок 2 - Эскиз вала

2.2.5 Эскизная компоновка приводного вала

Приводной вал установлен на двух радиальных шариковых подшипниках в корпусе. Консольно с двух сторон вала установлены шкивы клиноременной передачи. Торец каждого шкива упирается в торец внутреннего кольца подшипника. Подшипники упираются в упорный буртик. От осевого перемещения шкивы закреплены с внешней стороны торцовыми шайбами. Шайбы крепятся к валу болтовым соединением. Наружные обоймы подшипников стягиваются торцовыми крышками. Крышки крепятся болтами непосредственно к корпусу промежуточного вала. Предварительный натяг обеспечивается сборкой. На посадочных поверхностях шкивов предусмотрено шпоночное соединение, посредством которого производится передача крутящего момента.

Корпус качается на оси, которая кронштейнами крепится к станине станка. За счет качания промежуточного вала производится натяжка ремней тихоходной ступени (клиноременная передача, соединяющая шпиндельный вал и промежуточный вал) [6].

Фиксация промежуточного вала (натяжка ремней) осуществляется двумя винтами и стопорится гайками. Компоновка приводного вала приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Компоновка вала

2.2.6 Проверка шпоночных соединений

Шпоночные соединения необходимо проверять на смятие. Условие прочности выражено следующей зависимостью:

, Мпа (34)

где: Т - момент на валу, Нмм;

d - диаметр вала, мм;

ℓp = ℓ-b - рабочая длина шпонки, мм;

ℓ - длина шпонки, мм;

b - ширина шпонки, мм;

h - высота шпонки, мм;

t1 - глубина паза вала, мм;

[σ см] = 100 ¸ 120 МПа - допускаемое напряжение на смятие.

На промежуточном валу установлено две шпонки: одна под ведомым шкивом быстроходной ступени, вторая - под ведущим шкивом тихоходной ступени. Проверим шпонку, которая установлена под зубчатым колесом открытой цилиндрической передачи. Шпонка 16´10´50 ГОСТ23360-78 [5].

= 0,33 МПа < [σсм]

Условие прочности выполнено. Данное сечение шпонки выбрано с большим запасом прочности

Условия прочности для шпонки, установленной на выходном валу электродвигателя соблюдаются, т.к. данные элементы привода стандартные.

2.2.7 Проверка подшипников качения

Основные критерии работоспособности подшипников качения - его динамическая и статическая грузоподъемность.

Номинальная долговечность (ресурс) подшипника в миллионах оборотов определяется согласно формуле (35):

, (35)

где: L - номинальная долговечность (ресурс) в миллионах оборотов;

С - динамическая грузоподъемность подшипника по каталогу;

Р - эквивалентная нагрузка;

р - показатель степени: для шарикоподшипников р = 3, для роликоподшипников р = 10/3.

Номинальная долговечность в часах определяется по формуле (36):

, (36)

где: Lh - номинальная долговечность в часах;

n - частота вращения вала.

Эквивалентную нагрузку определяют для подшипников каждой опоры и расчет долговечности необходимо проводить по наиболее нагруженной опоре. Эквивалентная нагрузка на каждую опору определяется как результирующая реакция, возникающая от составляющих действия сил на вал от клиноременной передачи.

Для определения эквивалентной нагрузки необходимо составить расчетную схему сил. Далее для каждой плоскости (горизонтальная и вертикальная плоскости) определить реакции в опорах. Далее найти суммарную реакцию в опорах.

На промежуточный вал действуют две составляющие: сила (Fб) от натяжения ремней быстроходной ступени клиноременной передачи и сила (Fт) от натяжения ремней тихоходной ступени клиноременной передачи.

Силы приложены к валу под различными углами. Расчетная схема вала приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Расчетная схема нагружения промежуточного вала

Для проведения расчета необходимо спроецировать и перенести силы, действующие на вал в одну плоскость (см. рисунок 5). Далее для каждой плоскости составляем расчетную схему и записываем уравнения статики, решая которые определяем реакции для каждой в каждой из опор.

Рисунок 5 - Схема распределения нагрузки на вал

Определим реакции, возникающие в опорах горизонтальной плоскости. Для этого необходимо составить уравнения статики. Расчетная схема для горизонтальной плоскости приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Расчетная схема для горизонтальной плоскости

Промежуточные расчеты приведены в курсовой работе "Расчет и проектирование привода полуавтомата"

Определим реакции, возникающие в опорах вертикальной плоскости. Для этого необходимо составить уравнения статики. Расчетная схема для определения реакций в вертикальной плоскости приведена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Расчетная схема для вертикальной плоскости

Промежуточные расчеты приведены в курсовой работе "Расчет и проектирование привода полуавтомата"

Расчет подшипников ведем по более нагружаемой опоре B согласно следующей формуле (37):

L = (С/Рэ) р, млн/об, (37)

где: L - долговечность

С - динамическая грузоподъёмность

P_э - динамическая нагрузка

L= (43600/1657.584) 3 = 18198.389 млн/об,

Долговечность подшипников в часах

L h=, ч, (38)

где: L_h - долговечность в часах

n - частота вращения вала

L h= ч

Подшипники обеспечивают требуемую долговечность с большим запасом. Подшипники пригодны [4].

2.2.8 Проверочный расчет вала на выносливость

Коэффициент запаса прочности определяется по формуле (39):

S=, (39)

где: Sσ - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

Sτ - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям;

[S] - допускаемый коэффициент запаса прочности [S] =2,5;

Промежуточные расчеты произведены в курсовой работе "Расчет и проектирование привода полуавтомата"

Определим коэффициент запаса вала в сечении 1-1:

прочность вала обеспечена.

Определим коэффициент запаса вала в сечении 2-2:

прочность вала обеспечена.

2.3 Разработка пневмопривода зажима заготовки

2.3.1 Расчет и выбор исполнительного пневмодвигателя (ПД)

Решение этой задачи производится на основании нагрузочных и скоростных параметров привода и кинематической схемы передаточного механизма между выходным звеном ПД с рабочим органом [7].

Данные:

движение рабочего органа поступательное

Задана наибольшая линейная скорость v _M_ах=0,3 м/с

Сила действующая на шток ПД в механизме подачи R_П= 2 кН

Сила в механизме зажима R_З=8 кН

Остальные параметры определяем.

Диаметр поршня определяют, исходя из заданного усилия R. Результирующая сила, преодолеваемая силами давления, равна сумме:

R=R₁+R₂+R₃, кН, (40)

где: R₁ сила вредного сопротивления, кН;

R₂ сила полезного сопротивления, кН;

R₃вес подвижных частей, кН.

На основании параметров привода определяется максимальная скорость и нагрузка на выходном звене ПД. В нашем случае рабочий орган и выходные звено ПД совершает поступательное движение.

Тогда:

v_дмах=v_мах

v _M_ах=0,3 м/с

Диаметр поршня цилиндра механизма подачи (Ц2 и Ц3) определяется:

мм (41)

где: c - безразмерный коэффициент нагрузки, c=0,75;

k_ТР - коэффициент учитывающий трение, k_ТР =0,08;

p_м - магистральное давление, р_М =0,63 МПа =6,3кгс/см².

Подставляя значения получим:

мм

Ближайшее большее стандартное значение D_СТ=80 мм

Диаметр штока определяется по формуле (42):

, мм (42)

где: s_Р - предел прочности материала.

мм

Примем стандартное значение d_ст=10 мм

Диаметр условного прохода присоединительных размеров D_У=6 мм.

Выбираем пневмоцилиндр 1212-080 Владикавказкого опытного завода пневмооборудования ГОСТ 15608-81 [7].

Определим расход во1здуха по формуле (43):

Q=0,785 (D²-d²) s p_M/p_a, м³/с, (43)

где: s - ход поршня, s= 500 мм

p_м и p_a - соответственно давление магистральное и давление атмосферное.

Q=0,785· ( (80·10^-³) ² - (10·10^-³) ²) 0,5·0,63/0,1=0,0156 м³/с (0,935 м³/мин)

Диаметр поршня цилиндра механизма зажима (Ц1) определяется:

, мм (44)

где: c - безразмерный коэффициент нагрузки, c=0,75;

k_ТР - коэффициент учитывающий трение, k_ТР =0,08;

р_М - магистральное давление, р_М =0,63 МПа =6,3кгс/см²;

Подставляя значения получим:

мм

Ближайшее большее стандартное значение D_СТ=160 мм

Диаметр штока определяется по формуле (45):

, мм, (45)

где: s_Р - предел прочности материала.

мм

Примем стандартное значение d_СТ=10 мм

Диаметр условного прохода присоединительных размеров D_У=6 мм.

Выбираем пневмоцилиндр 1222-160 Владикавказкого опытного завода пневмооборудования [7].

Определим расход воздуха по формуле (46):

Q=0,785· (D²-d²) s·p_M/p_a, м³/с (46)

где: s - ход поршня, s= 63 мм

p_M и p_a - соответственно давление магистральное и давление атмосферное

Q=0,785· ( (160*10^-³) ² - (10*10^-³) ²) 0,063·0,63/0,1=0,0079 м³/с

2.3.2 Составление принципиальной схемы привода

Составление принципиальной схемы пневмопривода начинаем от двигателя, т.е. наносим на схему ПД, а затем на его рабочих пневмолиниях регулирующие и направляющие аппараты в соответствии с циклограммой работы привода, способами регулирования скорости и управления торможением. В последнюю очередь изображаем пневмосхему питания, размещаем фильтры, предохранительные клапаны, влагопоглотители, маслораспылители и манометры.

Нужно предусмотреть разгрузку системы в положении "стоп", что достигается выбором соответствующей схемы пневмораспределителя.

Принципиальную схему ПП выполним в соответствии с ГОСТом на правила выполнения пневматических схем и условные графические обозначения их элементов [8].

Способы управления распределителями электромагнитное и от кнопки.

В качестве аппарата дроссельного регулирования скорости применяем гидродроссели.

Описание работы схемы приведено в курсовом проекте "Разработка пневмопривода зажима заготовки"

2.3.3 Выбор компрессора

Компрессор выбираем по расходу воздуха в пневмосистеме.

Максимальный расход воздуха в системе

Q_max=0,0156 м³/с (0,935 м³/мин)

Выбираем компрессорную станцию с водяным охлаждением 135 В-3/8 ГОСТ 28563-90 [8] и заносим основные параметры в таблицу 7.

Таблица 7 - Параметры компрессорной станции 135 В-3/8 ГОСТ 28563-90

№ п/п	Наименование показателя	Единица изменения	Значение показателя
1	Производительность	м³/мин	2,7
2	Рабочее давление	атм (МПа)	8 (0,81)
3	Мощность электродвигателя	кВт	28
4	Масса	кг	1270

2.3.4 Расчет и выбор пневмоаппаратуры и трубопроводов

Выбор пневмоаппаратуры производится из справочника литературы по величине расхода и рабочего давления в той линии, где устанавливаем аппарат, номинальные значения расхода и давления должны быть ближайшими большими к расчетным значениям.

Выбираемые аппараты должны соответствовать заданному способу монтажа, в нашем случае стыкового (или резьбового в случае отсутствия подходящих аппаратов стыкового исполнения).

ПР1

Из справочника выбираем пневмораспределитель ПБВ64-14 Московский опытный завод пневмоаппаратов и пневмоавтоматики (таблица 8).

Таблица 8 - Технические характеристики пневмораспределителя ПБВ64-14

№ п/п	Наименование показателя	Обозначение показателя	Единица изменения	Значение показателя
1	Наибольший расход воздуха	м³/мин	0,9
2	Рабочее давление	Р_раб	кгс/см²	2-6
3	Диаметр условного прохода	Д_У	мм	15
4	Управление			электропневматическое

ПР2 и ПР3

Из справочника выбираем пневмораспределитель БВ64-15 Московский опытный завод пневмоаппаратов и пневмоавтоматики (таблица 9).

Таблица 9 - Технические характеристики пневмораспределителя БВ64-15

№ п/пНаименование показателяОбозначение показателяЕдиница измененияЗначение показателя
1	Наибольший расход воздуха	Q_max	м³/мин	1,6
2	Рабочее давление	Р_раб	кгс/см²	2-6
3	Диаметр условного прохода	Д_У	мм	20
4	Управление			электропневматическое

РД - редукционный клапан типа В57-14 Московский опытный завод пневмоаппаратов и пневмоавтоматики.

Q_max = 0,8 м³/мин, Д_У=15 мм

МР - Маслораспылитель типа П-МК06.10 Симферопольского ПО "Пневматика"

Q_НОМ = 1,25 м³/мин, Р_НОМ = 0,63 Мпа

ВО - Фильтр влагоотделительный П-МК01.10 Симферопольского ПО "Пневматика"

Д_У=8 мм, Q_НОМ = 1,25 м³/мин, Р_НОМ = 1,0 Мпа

М - Манометр по ГОСТ 2405-88 предел давления до 1,6 МПа.

Дроссели ДР1 и ДР2

ПГ77-12

Q_МАХ = 20 л/мин, Р_НОМ = 20 Мпа, Д_У=10 мм

Обратные клапаны ОК1 и ОК2

Г51-31

Q_НОМ = 16 л/мин, Р_НОМ = 20 Мпа, Д_У=8 мм

Внутренний диаметр трубопровода определяем по формуле (46):

d=, м, (46)

где Q - максимальный расход воздуха в трубопроводе,

v- рекомендуемая скорость воздуха в трубопроводе,

r₀ и r соответственно плотность воздуха при нормальном атмосферном давлении и давлении в трубопроводе.

Q_max=0,935 м³/мин =0,0156 м³/с

d==0,0175 м или 17,5 мм

Выбираем трубы бесшовные холодно- и теплодеформированные из коррозионно-стойкой стали Труба 19х0,5 - 12Х18Н10Т ГОСТ9941-81

d_ст=dн - 2хδ = 19 - 2.0,5 = 18 мм >17.5 мм

Используем соединение с развальцовкой 2-К1/2’’ по ОСТ 26-17-01-83 [9]

2.3.5 Разработка конструкции блока управления

Пневмоаппаратуру компонуем в виде блока управления на специальной плите.

В нашем случае блок управления состоит из пневмораспределителя ПР1 стыкового исполнения и редукционного клапана КР1 резьбового присоединения.

Аппараты соединены на плите по схеме блока управления [10].

2.3.6 Определение потерь давления в аппаратуре и трубопроводах

Определение местных потерь давления и потерь давления в аппаратах.

Потери давления от прохода воздуха через аппараты а так же местные потери давления рассчитываются по формуле (47)

Δр=51ξu²γ10^-7, МПа (47)

где ξ - коэффициент местного сопротивления.

u - скорость течения воздуха в трубопроводах

γ - удельный вес воздуха

Промежуточные расчёты приведены в курсовом проекте "Разработка пневмопривода зажима заготовки"

Δр=51ξu²γ10^-7=51х134х10²х1,293х10^-7=0,088 Па=0,088х10^-6Мпа

Определение потерь давления в трубопроводах

Потери давления по длине рассчитываются по формуле (48):

, МПа, (48)

где: β-коэффициент трения воздуха о стенки трубопроводов

Промежуточные расчёты приведены в курсовом проекте "Разработка пневмопривода зажима заготовки"

Δр_Σ=Δр+Δр_l=0,088х10^-6+175,4х10^-6=175,488х10^-6 МПа

Отсюда находим р_Нтреб:

р_Нтреб=р_м+ Δр_Σ_., МПа, (49)

р_Нтреб=0,63 +0,00018=0,63018 МПа

,63018<0,81

Условие выполняется, значит выбранный компрессор обеспечивает требуемое давление.

2.4 Разработка конструкции автооператора

2.4.1 Назначение автооператора

Данный автооператор разработан для установки на одно-шпиндельный токарный полуавтомат модели SEL 101. Основные технические характеристики занесены в таблицу 10. Модернизация данного полуавтомата сводится к замене ручной загрузки автоматической системой смены заготовки (автооператор). Модернизированный полуавтомат с установленным на нем автооператором предназначен для формировании короткой автоматической линии в токарном производстве. Данная линия предназначена для обработки штучных заготовок (бубликов). В качестве штучных заготовок используется либо нарезанные кольца из трубы или же штучные поковки (штамповки) согласно отработанному технологическому процессу.

Таблица 10 - Основные технические характеристики станка

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерений	Значение показателя
1	Модель станка		SEL 101
2	Высота оси шпинделя от пола	мм	1090
3	Частота вращения шпинделя	об/мин	250 - 1800
4	Способ регулирования частоты вращения шпинделя		ступенчатое, сменными шкивами клиноременной передачи
5	Полное перемещение продольного суппорта	мм	140
6	Полное перемещение поперечного суппорта	мм	85
7	Рабочее перемещение продольного суппорта	мм	40
8	Рабочее перемещение поперечного суппорта	мм	15
9	Величина отскока инструмента на продольном и поперечном суппортах	мм	0,3 - 1,1
10	Величина рабочей подачи перемещения продольного и поперечного суппортов	мм/ мин	2700
11	Давление воздуха в пневмосети
	минимальное	МПа	0,4
	рабочее	МПа	0,5 - 0,6
12	Теоретическая сила сжатия продольного суппорта при давлении воздуха 0,5 МПа	Н	6200
13	Теоретическая сила сжатия поперечного суппорта при давлении воздуха 0,5 МПа	Н	6200
14	Теоретическое усилие, создаваемое цилиндром зажима заготовки при давлении воздуха 0,5 МПа	Н	1900
15	Перемещение зажимного цилиндра	мм	16
16	Вес станка	кг	1450

Автооператор должен обеспечить загрузку колец параметрами, согласно таблицы 11.

Таблица 11 - Параметры заготовки

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерений	Значение показателя
1	Диаметр внутреннего отверстия	мм	17 - 70
2	Диаметр наружной цилиндрической поверхности	мм	30 - 80
3	Максимальная ширина обрабатываемой детали	мм	40

2.4.2 Описание основных функций и движений автооператора

Автооператор должен включать в себя основные узлы, которые необходимы обеспечить следующие функции:

· формирование небольшого накопления в цепочке входной лоток - цанговый зажим;

· поштучную выдачу предварительно ориентированных колец на позицию загрузки;

· перемещение заготовки и зажим ее на транспортирующей державке;

· перемещение закрепленной и сориентированной заготовки в рабочую зону станка;

· перемещение закрепленной заготовки в предварительно разжатый цанговый токарный патрон

· удаление обработанной заготовки в отводящий лоток.

Основные движения автооператора

Исходя из описанных выше функций основные движения следующие:

· перемещение колец;

· перегрузка их из лотка на державку;

· закрепление (фиксация) заготовки на державке;

· перемещение державки из позиции загрузки в рабочую зону;

· вставка заготовки в раскрытую цангу;

· перемещение державки в исходное положение (позицию загрузки).

2.4.3 Описание конструкции автооператора

Рассмотрим конструкцию лотковой системы автооператора. Ее основные функции следующие:

· Формирование предварительного (первичного) задела заготовок;

· Предварительная ориентация заготовок;

· Разделение и поштучная выдача заготовок в позицию загрузки.

Лотковая система включает в себя следующие основные узлы:

· Лоток загрузки;

· Ориентирующее устройство;

· Отсекатель.

Конструкция лотка загрузки спроектирована таким образом, чтобы была возможность быстрой переналадки с типа на тип колец, параметры которых входят в диапазон обрабатываемых колец.

Конструкция лотка приведена на рисунке 8 лоток загрузки состоит из двух стенок (поз.1 и поз.2). Стенка (поз.2) является несущей. На стенках лотка с внутренней стороны болтами прикреплены накладки (поз.3). Две стенки между собой соединены шпилькой (поз.4) и гайками (поз.5). Таким образом, конструкция лотковой системы позволяет настроить на любую ширину кольца, входящего в диапазон обрабатываемых колец. Варианты настройки ширины лотковой системы приведены на рисунке 9. Накладки (поз.3) служат своего рода опорными поверхностями, по которым заготовки катятся. Лотковая система расположена под углом примерно от десяти до пятнадцати градусов к поверхности установки станка. Данный угол позволяет перемещаться (свободное качение) заготовкам к позиции загрузки.

Рисунок 8 - Конструкция лотковой системы и варианты настройки лотковой системы

Рисунок 9 - Настройка ширины лотковой системы

В конструкции лотковой системы приняты обозначения деталей следующими позициями:

· Поз.1 - стенка лотка;

· Поз.2 - несущая стенка лотка;

· Поз.3 - накладка;

· Поз.4 - шпилька;

· Поз.5 - гайка;

· Поз.6 - рычаг нижний;

· Поз.7 - рычаг верхний;

· Поз.8 - винт упорный нижнего рычага;

· Поз.9 - кронштейн упорных винтов;

· Поз.10 - винт упорный верхнего рычага;

· Поз.11 - пружина;

· Поз.12 - шторка передняя;

· Поз.13 - шторка задняя;

· Поз.14 - отсекатель.

К несущей стенке (поз.2) закреплены два подвижных рычага (поз.6 и поз.7). Плоскость дух рычагов перекрещиваются и образуют тем самым регулируемую призму. Данная призма позволяет совместить центр заготовки с осью цилиндра загрузки, находящегося в позиции загрузки. Нижний рычаг опирается на упорный винт (поз.8), в зависимости от длины которого производится поднастройка положения заготовки относительно центра позиции загрузки. Винт стопорится гайкой. Верхний рычаг (поз.7) плоскостью опирается на упорный винт (поз.10), в зависимости от длины которого производится поднастройка положения заготовки относительно центра позиции загрузки. Винт стопорится гайкой. Верхний рычаг прижимается в процессе поднастройки к упорному винту пружиной (поз.11).

В лотковой системе имеются две детали, которые относятся к сменным и конструкция (некоторые размеры и параметры) индивидуальна для каждой заготовки:

· Деталь (поз.12) - Шторка передняя, которая необходима для направления заготовки в позиции загрузки и придерживает кольцо с лицевой стороны;

· Деталь (поз.13) - Шторка задняя, которая необходима для направления заготовки в позиции загрузки и придерживает кольцо с задней стороны, стороны цилиндра загрузки.

На несущей стенке устанавливается отсекатель (поз.14), который осуществляет отделение одной заготовки от столба колец. Отсекатель выполнен отдельной сборочной единицей, это позволяет использовать его конструкцию в различных узлах, выполняя типичные функции.

Ориентация и формирование столба колец производится автоматически, за счет наклона лотка загрузки.

Отсекатель состоит из двух цилиндров, которые крепятся на кронштейне, датчика наличия кольца (заготовки) и пневмотрубопроводов, для подвода и отвода воздуха.

Цилиндры двустороннего действия, в качестве рабочей среды используется воздух. На концах штоков установлены наконечники, выполненные из пластмассы. Данные наконечники играют роль отсекателей. При подключении пневмоцилинров разводка должна обеспечить следующий режим работы: в исходном состоянии (состояние ожидания) шток ближнего к позиции загрузки цилиндра полностью вытянут, а шток второго цилиндра полностью втянут.

В качестве датчика наличия кольца используется индуктивный бесконтактный датчик.

Конструкция цилиндра загрузки приведена на рисунке 10.

В качестве цилиндра используется пневматический цилиндр двустороннего действия.

В конструкции цилиндра загрузки приняты обозначения укрупненных узлов и деталей следующими позициями:

· Поз.1 - цилиндр пневматический, двустороннего действия;

· Поз.2 - толкатель (деталь сменной оснастки);

· Поз.3 - кольцо стопорное.

Рисунок 10 - Цилиндр загрузки

На штоке цилиндра (поз.1) стопорным колечком (поз.3) закреплен цилиндрический толкатель (поз.2). Толкатель относится к деталям и узлам сменной оснастки. Основные размеры толкателя (кроме присоединительных) зависят от параметров колец и в основном индивидуальны. Материал, из которого выполнен толкатель - фторопласт.

Механизм перегрузки колец

Механизм перегрузки колец предназначен для перемещения закрепленной заготовки из позиции загрузки, находящейся в зоне лотковой системы, в предварительно раскрытый цанговый патрон, установленный на посадочной поверхности шпиндельного вала. Конструкция механизма перегрузки приведена на рисунке 11.

Рисунок 11 - Механизм перегрузки колец

В конструкции механизма перегрузки приняты обозначения укрупненных узлов и деталей под следующими позициями:

· Поз.1 - цилиндр пневматический, двустороннего действия;

· Поз.2 - шток пневмоцилиндра;

· Поз.3 - монтажная плита;

· Поз.4 - втулка с байонетным пазом;

· Поз.5 - ось;

· Поз.6 - ролик;

· Поз.7 - кронштейн;

· Поз.8 - державка;

· Поз.9 - упор (верхний);

· Поз.10 - упор (нижний);

· Поз.11 - винт упорный.

Конструкция данного механизма более сложна и включает в себя большее количество элементов, как стандартных, так и индивидуальных.

Механизм перегрузки колец смонтирован на индивидуальной монтажной плите (поз.3), на которую винтами крепятся корпус пневмоцилиндра (поз.1) и байонетное устройство. В корпусе байонетного устройства установлена втулка с байонетным пазом (поз.4), которая от осевого перемещения в корпусе фиксируется стопорным кольцом. В штоке пневмоцилиндра выполнено радиальное отверстие, в которое устанавливается ось (поз.5). На ось (поз.5) установлен ролик (поз.6). Ролик входит в байонетный паз. На выходном участке штока установлен кронштейн (поз.7), в который крепится державка (поз.8) с захватом. От осевого перемещения кронштейн фиксируется стопорным кольцом.

На корпусе байонетного устройства выполнены два шпоночных паза, в которые устанавливаются два упора. Упоры выполнены с конечными выключателями.

Упор, расположенный на верхней поверхности (поз.9), предназначен для настройки и контроля положения заготовки при положении захвата в цанговом патроне.

Упор, расположенный на боковой поверхности (поз.10), предназначен для контроля положения заготовки при положении захвата в позиции загрузки.

Перемещение заготовки до упора цангового патрона регулируется упорным винтом (поз.11).

В штоке выполнен канал (центральное осевое отверстие) для подвода смазочной жидкости к трущимся поверхностям ролика, оси и байонетного паза. В торце штока предусмотрена пресс-масленка, для закладки смазки.

Для закрепления заготовки в момент переноса ее с позиции загрузки в цанговый патрон необходим захват, который осуществляет фиксацию заготовки. Захват необходимо разработать как за наружную, так и за внутреннюю цилиндрическую поверхность. К конструкции захвата предъявляются следующие требования:

· надежность фиксации заготовки;

· простота конструкции;

· допустимые габариты;

· компактность;

· возможность быстрой замены;

· быстрый переход с типа на тип;

· ремонтопригодность;

· зажатая заготовка в захвате должна легко вращаться относительно оси крепления;

· долгосрочное использование;

· наружная форма захвата выполнена таким образом, чтобы предотвратить навивание сливной стружки;

· малая величина погрешности установки (эксцентриситет).

В конструкции захвата за внутреннюю цилиндрическую поверхность, изображенном на рисунке 12, приняты обозначения укрупненных узлов и деталей под следующими позициями:

· Поз.1 - корпус;

· Поз.2 - ось;

· Поз.3 - шариковый радиальный подшипник;

· Поз.4 - стопорное кольцо;

· Поз.5 - гайка;

· Поз.6 - ползун;

· Поз.7 - стопорное кольцо;

· Поз.8 - втулка;

· Поз.9 - заглушка.

Рисунок 12 - Конструкция захвата за ВЦП

На оси (поз.2) установлен шариковый радиальный подшипник (поз.3), на наружное кольцо которого установлено в корпус (поз.1). От осевого перемещения в корпусе подшипник зафиксирован стопорным кольцом (поз.4). Таким образом, корпус относительно неподвижной оси вращается на подшипнике. В корпусе выполнено шесть радиальных сквозных отверстий в которые по посадке скольжения установлены ползуны (поз.6).

В расточку корпуса установлена втулка (поз.8), которая играет роль пружинного элемента. Втулка расположена между двумя заглушками (поз.9) и от осевого перемещения вдоль корпуса фиксируется стопорным кольцом (поз.7). Захват за ВЦП крепится к державке резьбовой частью и контрится стопорной гайкой (поз.5).

В конструкции захвата за наружную цилиндрическую поверхность. изображенная на рисунке 13, приняты обозначения укрупненных узлов и деталей под следующими позициями:

· Поз.1 - корпус;

· Поз.2 - ось;

· Поз.3 - шариковый радиальный подшипник;

· Поз.4 - стопорное кольцо;

· Поз.5 - гайка;

· Поз.6 - ползун;

· Поз.7 - винт стопорный;

· Поз.8 - втулка;

· Поз.9 - крышка.

Рисунок 13 - Конструкция захвата за НЦП

В проточку корпуса установлена втулка (поз.8), которая играет роль пружинного элемента. Втулка расположена в проточке корпуса между корпусом и крышкой (поз.9), которая закрывает ее от механического повреждения. От осевого перемещения вдоль корпуса крышка фиксируется стопорными винтами (поз.7). Захват за ВЦП крепится к державке резьбовой частью и контрится стопорной гайкой (поз.5).

2.4.4 Работа автооператора

Конструкцию основных узлов входящих в автооператор описали. Работа автооператора происходит по следующему циклу.

Заготовки колец катятся по наклонной поверхности накладок лотковой системы до упоров расположенных на штоках цилиндров отсекателя. Таким образом, на направляющих лотковой системы формируется небольшой операционный задел заготовок, которые предварительно сориентированы.

Привод станка работает, в цанговом патроне зажата заготовка. Идет обработка кольца согласно технологическому переходу. Захват располагается в позиции загрузки (напротив центра толкателя цилиндра загрузки).

Шток ближайшего к позиции загрузки пневматического цилиндр отсекателя полностью втянут, шток второго пневмоцилиндра полностью выдвинут. Заготовка кольца находится в позиции загрузки. Центр осей заготовки и центр оси толкателя цилиндра загрузки должны совпадать, подстройку чего необходимо добиться регулировкой положения нижнего и верхнего рычагов. После настройки рычаги стопорятся. Шток пневмоцилиндра загрузки максимально втянут. В данном положении торцовая плоскость толкателя должна совпадать с внутренней плоскостью несущей стенки лотковой системы. Выше сказанное обязательно и настраивается в период наладки перемещением пневматического цилиндра относительно лотка, после чего положение цилиндра жестко фиксируется. Автооператор готов к перегрузке. На захвате зафиксирована заготовка.

После окончания технологической обработки подается команда на отвод суппортов. Одновременно с командой на отвод суппортов в крайнее положения подается команда на смену заготовки. Со стороны упора цангового патрона подается в три точки под давлением воздушная струя, после чего раскрывается цанговый патрон и кольцо вылетает на съемник, установленный на пневмоцилиндре механизма выгрузки колец. После того как кольцо успокоилось на пальце съемника осуществляется перемещение штока цилиндра (втягивание) и кольцо снимается с пальца наклонной щекой лотка выгрузки. Одновременно с перемещением цилиндра выгрузки подается команда на перемещение державки в рабочую зону станка.

Байонетный паз механизма загрузки колец позволяет совместить два перемещения за одно движение штока поршня пневмоцилиндра перегрузки.

После того, как державка с захватом установится напротив цангового патрона (заканчивается наклонный участок байонетного паза), происходит только подача заготовки в цангу. Заготовка в цанговый патрон перемещается до упора, демпфирование осуществляется за счет пневматики. После того, как торец заготовки коснулся упора цангового патрона, цанга закрывается и обжимает заготовку. После этого державка с захватом выводится из рабочей зоны и возвращается в позицию загрузки. Подается команда на выполнение основного технологического перехода - суппорта с установленными в державках резцами перемещаются к заготовке. Одновременно с обработкой производится установка очередной заготовки на захват, тем самым совмещается часть вспомогательного перехода с основным, что позволяет уменьшить время цикла. От системы управления подается команда на перемещение поршня цилиндра загрузки, на конце которого установлен толкатель. Толкатель перемещает кольцо на установленный напротив позиции загрузки захват (либо захват за НЦП, или же захват за ВЦП).

Одновременно подается воздух в бесштоковую полость ближнего к позиции загрузки цилиндра и штоковую полость второго пневмоцилиндра. Поршень ближнего к позиции загрузки цилиндра перемещается в нижнее положение и, установленный, а нем наконечник, отсекает попадание колец в зону загрузки. Поршень второго, дальнего от позиции загрузки цилиндра, перемещается вверх и, установленный, а нем наконечник, пропускает на шаг поток колец.

После того как, толкатель установил заготовку на захват, по истечении определенного времени (задержка времени устанавливается при наладке на конкретный тип колец) срабатывает пневмораспределитель (переключение на реверс). Воздух подается одновременно в штоковую полость пневмоцилиндра загрузки, в штоковую полость ближнего к позиции загрузки цилиндра отсекателя и бесштоковую полость второго, дальнего к позиции загрузки цилиндра отсекателя. При этом толкатель, установленный на штоке пневмоцилиндра загрузки перемещается в исходное положение. Наконечник, установленный на штоке ближнего к позиции загрузки цилиндра отсекателя, поднимается. Одновременно с этим Наконечник, установленный на штоке второго, дальнего к позиции загрузки пневмоцилиндра отсекателя, опускается. Заготовка перемещается по лотку и устанавливается в позицию загрузки. Основной столб колец отсекается и придерживается наконечником второго пневмоцилиндра отсекателя. Далее работа автооператора производится в автоматическом режиме по циклу.

2.5 Расчет и конструирование режущего инструмента

2.5.1 Обзор технологичности детали

В данном разделе проводится разработка круглой протяжки для обработки цилиндрического отверстия ведущего шкива клиноременной передачи. Шкив устанавливается на выходной вал электродвигателя. Данная клиноременная передача является элементом привода главного движения токарного полуавтомата.

В ходе выполнения работы необходимо произвести расчет основных параметров протяжки и оформить конструкторский чертеж.

В качестве материала для изготовления ведущего шкива используется качественная конструкционная сталь - Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

Патрон быстросменный автоматический по ГОСТ 16885-71.

Сталь 45 хорошо обрабатывается лезвийным инструментом.

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости назначаем сульфофрезол.

Длина протягиваемого отверстия l_отв= 84 мм.

После протягивания шероховатость поверхности должна быть не грубее чем Ra 1,25 мкм (согласно требованию конструкторского чертежа). После протягивания необходимо получить отверстие по седьмому квалитету точности с полем допуска Н7. Таким образом, необходимо получить из предварительно обработанного (чернового) отверстия окончательно отверстие Ø 38 Н7 (^+0,025).

2.5.2 Определение основных параметров протяжки

Предварительно в заготовке из Сталь 45 ГОСТ 1050-88 (σ=700 МПа) выполнено центральное отверстие диаметром 36 Н14 мм.

Припуск на диаметр под протягивание определяем по формуле:

A = D - D_о (50)

где: А - припуск на диаметр, мм;

D - окончательный диаметр, мм;

D_о - диаметр предварительно обработанного отверстия, мм.

А = 38 - 36 = 2

Длина протягиваемого отверстия l_пр= 84 мм. Уточняем величину припуска на сторону под протягивание цилиндрических отверстий. Припуск под протягивание отверстия длиной от 50 до 80 мм и диаметром начиная от 30 до 50 мм:

- после сверления отверстия, не менее 1,0 мм;

- после расточки или зенкерования должен быть не менее 0,6 мм.

Окончательно назначаем припуск под протягивание А = 1 мм. Уточняем диаметр предварительного отверстия под протягивание:

D_о = D - А = 38 - 1 = 37 мм.

Определение величины "подъема на зуб”

Следующим действием необходимо подобрать подъем на зуб на сторону S_z. Величину S_z, можно также определить по нормативам режимов резания для протягивания.

При обработке углеродистой конструкционной стали, величина подъема на зуб S_z на сторону круглой протяжки должна находится в пределах

S_z= 0,025 ¸ 0,03 мм.

Принимаем окончательно S_z= 0,03 мм.

Между режущими и калибрующими зубьями делают несколько (два - четыре) зачищающих зубьев с постоянно убывающим подъемом на зуб. Принимаем количество зачищающих зубьев - три. Подъем на зуб распределяем следующим образом:

- первый зуб

1/2×S_z = 1/2×0,03 = 0,015 мм;

- второй зуб

1/3×S_z = 1/3×0,03 = 0,01 мм;

- третий зуб

1/6×S_z = 1/6×0,03 = 0,005 мм.

Профиль, размеры зуба и стружечных канавок между зубьями выбирают по [12, табл.9. с.156] в зависимости от площади слоя металла, снимаемого одним режущим зубом протяжки. Необходимо, чтобы площадь сечения стружечной канавки между зубьями отвечала условию:

, (51)

где: k = 2.5;

F_k - площадь сечения канавки, мм²;

F_c - площадь сечения среза металла, снимаемого одним зубом, мм² и определяемая по формуле:

F_c= l_u×S_z, (52)

где: l_u - длина протягиваемого отверстия.

Определяем площадь сечения среза металла:

F_c= 84×0,03 = 2.52 мм²;

Находим площадь сечения канавки по формуле (53):

F_к= k×F_c, (53)

Пользуясь [12, табл.9, стр.211] для стандартного большего ближайшего значения F_к= 7.0 мм², при прямолинейной форме стружечной канавки зуба принимаем для черновых зубьев:

- шаг протяжки t_ч = 8 мм;

- глубина канавки h_ч = 2,7 мм;

- длина задней поверхности b_ч= 3.5 мм;

- радиус закругления канавки r = 1,5 мм.

Для получения лучшего качества обработанной поверхности шаг режущих зубьев протяжки делают переменным и определяют придерживаясь следующей рекомендации: от t + (0,2…1) до t - (0,2…1). Принимаем изменение шага от ±0,2 мм. Тогда:

первый смежный шаг:

t_k = 8+0,2 = 8,2 мм,

второй смежный шаг

t_k = 8-0,2 = 7,8 мм.

Основные размеры профиля черновых и зачищающих зубьев в соответствии с рисунком 14.

Рисунок 14 - Основные размеры профиля черновых и зачищающих зубьев

Шаг калибрующих зубьев t_k круглых протяжек принимаем из расчета 0,6¸0,8 шага черновых режущих зубьев. Для данного примера принимаем t_k= 0,8×t_ч = 0,8×7 = 5,6 мм [11].

Пользуясь [13, табл.9, стр.289] при прямолинейной форме стружечной канавки зуба размеры профиля калибрующих зубьев протяжки:

- шаг протяжки t_к = 6 мм;

- глубина канавки h_к = 2,0 мм;

- длина задней поверхности b_ч= 2,5 мм;

- радиус закругления канавки r = 1,0 мм.

Фаска f на калибрующих зубьях плавно увеличивается от первого зуба к последнему с 0,2 до 0,6 мм. Основные размеры профиля калибрующих зубьев в соответствии с рисунком 15.

Рисунок 15 - Основные размеры профиля калибрующих зубьев

Геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев выбираем: γ = 15^о; α = З^о30^/; α_к= 1^о. Число стружкоразделительных канавок и их размеры выбираем [11, табл.11, стр.344]. Предельное отклонение передних углов всех зубьев ±2^о, задних углов режущих зубьев ±30^/; задних углов калибрующих зубьев ±15^/.

Определяем максимальное число одновременно работающих зубьев по формуле (54):

, (54)

где:

l_u_-длина протягиваемого отв.; l_u= 84 мм

t - шаг протяжки; t = 8;

зубьев.

Диаметр первого зуба равен диаметру передней направляющей части протяжки:

D₃= D - А, мм, (55)

где: D - диаметр протягиваемого отв.

А - припуск на обработку

D₃ = 38-1 = 37 мм.

Диаметр каждого последующего зуба увеличиваем на 2×S_z (подъём зуба). На последних трех зачищающих зубьях, предшествующих калибрующим зубьям, подъем на зуб постепенно уменьшается по данным определенным выше.

Диаметр калибрующих зубьев определяем с учетом возможности увеличения диаметра при обработке и уменьшения после.

D_к= D_max_-d, мм, (56)

где: d = 0,005 мм;

D_max - максимальный диаметр обработанного отверстия, мм;

D_к= 38,025 - 0,005 = 38.02 мм.

Определяем количество режущих зубьев по формуле (57):

, (57)

где: А - припуск на обработку

S_z - подъём зуба

Z_p=.

Количество зачищающих зубьев предварительно принимаем - три.

Число калибрующих зубьев зависит от типа протяжки: для цилиндрической протяжки (обработка отверстий седьмого и восьмого квалитетов) необходимо семь - восемь зубьев.

В данном случае назначаем Z_k= 7.

Окончательно принимаем количество зубьев после уточненного расчета, который сводим в таблицу 12.

В ходе окончательного расчета получилось, для того чтобы снять припуск под протягивание необходимо следующее количество зубьев:

- черновые зубья 7;

- зачищающие зубья 3;

- калибрующие зубья 7;

- общее количество зубьев 27.

Длину протяжки от хвостовика до первого зуба принимаем в зависимости от размеров патрона, толщины опорной плиты, приспособления для зажима заготовки, зазора между ними, длины заготовки и других элементов по формуле (58):

L_o= l_b+ l₃+ l_c+ l_n+ l_н, (58)

где: l_b - длина входа хвостовика в патрон, зависящая от конструкций патрона (принимаем l_b= 160 мм);

l₃ - зазор между патроном и стенкой опорной плиты станка, равной 5-20 мм (принимаем l₃= 15мм);

l_c - толщина стенки опорной плиты (принимаем l_c= 65 мм);

l_n - высота выступающей части (l_n= 30 мм);

l_н - длина передней направляющей (с учетом зазора Δ); l_н= 84.

l_o= 160 +15 + 65 + 30 + 84 = 354 мм.

Окончательно длину хвостовика протяжки от торца да первого зуба уточняем при прорисовке и оформлении рабочего чертежа протяжки.

Длину хвостовика надо проверить графически во время вычерчивания рабочего чертежа протяжки. Затем длину l_o следует проверить с учетом длины протягиваемой заготовки согласно [13, табл.13, стр.312]: l_o≥ L_c; так как в нашем случае h^/= l_u= 84 мм, то L_c= 220 + h^/, L_c= 220 + 84 = 304 мм.

Принимаем l_o= 354 мм.

Выбираем конструктивные размеры хвостовой части протяжки, опираясь на справочные материалы. По ГОСТ 4044-70 принимаем хвостовик типа 2, без предохранения от вращения с наклонной опорной поверхностью [14, табл.4, стр.215]; Параметры хвостовика принимаем следующие:

d₁= 36e8; d₂= 28с11; d₄= 36-1 = 35 мм; с = 1,5 мм; l₁= 160 мм; l₂= 32 мм; l₃= 32 мм; l₄= 20 мм; r₁= 0,4 мм; r₂= 1,6 мм; α = 30^о; диаметр передней направляющей d₅ - принимаем равным диаметру предварительного отверстия заготовки с предельным отклонением по е8: d₅= 37 е8; длину переходного конуса конструктивно принимаем l_k= 80 мм; длину передней направляющей до первого зуба - l_напр= l_и+25 = 84+25 = 109 мм. Принимаем l_н= 110 мм.

Таким образом, полная длина хвостовика в соответствии с рисунком 16.

l_o_полн= l₁+l_k+l_напр, мм, (59)

где:

l_{1 -}длина входа хвостовика в патрон

l_k_-длина переходного конуса

l_напр - длина направляющей

l_o_полн = 160+80+110 = 350 мм.

Диаметр задней направляющей протяжки должен быть равен диаметру протянутого отверстия с предельным отклонением по f7, прочие размеры задней направляющей назначаем по таблице 14 [13]: длина задней направляющей l_зн= 35 мм; размер фаски t = 1,5х45°.

Таблица 12 - Основные параметры зубьев протяжки

Определяем предварительно длину протяжки предварительно по формуле (60):

L_o= l_o+l_p_ч+l_зч+l_k_ч+l_зн, мм, (60)

где: l_o= 350 мм;

l_p_ч - длина рабочих (режущих) зубьев.

l_p_ч= t×Z_p= 8×17 = 216 мм;

l_зч - длина зачищающих зубьев;

l_кч - длина калибрующих зубьев;

L_o= 350+216+24+49+35 = 678 мм.

Рисунок 16 - Хвостовик протяжки под быстросменный автоматический патрон

На задней направляющей выполнен хвостовик для патрона, который необходим для перемещения протяжки в исходное направление. Эскиз задней хвостовой части в соответствии с рисунком 17

Рисунок 17 - Эскиз задней направляющей протяжки

2.5.3 Проверка протяжки на прочность

Максимально допустимая главная составляющая силы резания определяется согласно приведенной ниже формуле (61):

P_z_max= 9,81 × С_р× S_z× D × Z_max× K_γ× K_c× K_u. (61)

где: C_p_-эмпирический коэффициент

S_z - подача на зуб

D - диаметр отверстия

Z_max - число зубьев протяжки

Поправочные коэффициенты на измененные условия резания:

K_r= 1 (для γ=15^о);

K_c= 1 (при применении смазочно-охлаждающей жидкости);

K_u= 1 (для зубьев протяжки со стружкоразделительными канавками). Тогда сила резания:

P_z_max= 9,81×700×0,03^0,85×37×12×1×1×1 = 154775,809 Н.

Рассчитываем конструкцию протяжки на разрыв в наиболее опасном сечение, таким сечением является впадина первого зуба. Условие прочности выглядит следующим образом:

, (62)

где:

F - площадь опасного сечения хвостовика;

δ - напряжение в опасном сечении (если площадь опасного сечения хвостовика F_x‹F, то расчет надо вести по F_x);

(63)

где: D₃ - диаметр отверстия

h_ч - высота профиля зуба

мм^2,δ = P_z_max /F (64)

где: P_z - сила резания

F - площадь опасного сечения хвостовика

δ =х10⁶ Па (197 МПа).

Напряжение в опасном сечении δ не должно превышать допускаемого напряжения (для круглых протяжек выполненных из быстрорежущей стали [δ] = 350 МПа). Условия прочности выполняются δ < [δ].

Проверка прочности хвостовика на смятие

Проведем аналогичный расчет для сечения хвостовика (D₂= 28).

δ_см= МПа.

Условие прочности выполняется. Прочность обеспечена.

Рассчитаем хвостовик на смятие. Условие прочности на смятие выглядит следующим образом:

, см, (65)

где: F₁ - опорная площадь замка;

F₁=мм², (66)

F₁=мм².

Откуда допустимое напряжение при смятии:

δ_см= МПа.

Допустимое напряжение на смятие не должно превышать 600 МПа, что выполняется. Для данных условий работы режущую часть протяжки изготавливают из стали Р6M5, а хвостовик из стали 40Х.

2.5 4 Технические требования

Предельные отклонения на основные элементы протяжки и другие технические требования назначаем по ГОСТ 28442-90

Центровые отверстия выполняем по ГОСТ 14034-74, форма В [15].

По приведенному расчету выполняем рабочий чертеж протяжки с указанием основных технических требований.

Материал режущей части протяжки - быстрорежущая сталь Р6М5 или другой марки по ГОСТ 19265-73 [15].

Материал хвостовой части - Сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Твердость:

режущей и задней направляющей части 63….66 HRC_э;

передней направляющей части 61….66 HRC_э;

хвостовой части 43….51 HRC_э.

Центровые отверстия выполнить по форме В, ГОСТ 14034-74.

Протяжка должна удовлетворять техническим требованиям по ГОСТ 9126-76.

Общие допуски по ГОСТ 30893.1-2002: h14, .

Маркировать: диаметр протяжки, квалитет поля допуска отверстия, пределы длин протягивания, марку стали протягиваемого изделия, значение переднего угла, марку стали рабочей части, товарный знак завода-изготовителя (38Н7-50-90-Сталь45 - - Р6М5)

3. Технологическая часть

3.1 Описание конструкции детали и ее назначение

Ось - это важный базовый элемент изделия. У оси имеются основные поверхности, называемые базовыми, на фланце выполнен шпоночный паз и два резьбовых отверстия. Изделие не передает крутящий момент и является опорным элементом при захвате кольца подшипника. Оси всегда имеют поверхности, которые можно разделить на точные (основные), поверхности, на которые устанавливаются остальные детали, и вспомогательные - крепежные и смазочные.

Деталь имеет повышенную конструктивную прочность, так же к ней применяются повышенные геометрические требования к допуску форму и расположение наружных и внутренних поверхностей (позиционны допуск и биение). Ось имеет основные размеры (длина 65 мм, диаметр 46 мм, центральное отверстие диаметром 9 мм), имеются дополнительные поверхности 2 резьбовых отверстиям и шпоночный паз (глубина 6 мм, ширина 5 мм, длина 13 мм).

Чертеж детали выполнен в соответствии ЕСКД, содержит полную информацию для изготовления. Для полного представления конструкции детали информации достаточно. Информация представлена на чертеже в двух проекциях. На местных разрезах вынесены основные размеры канавок под выход шлифовального круга и размеры канавки под установку стопорного кольца.

Допуски, посадки и отклонения соответствуют действительным нормам. Отклонения формы поверхностей детали соответствуют требованиям назначения данного посадочного участка. Отклонения указаны там, где необходимо.

Размеры указаны все, но некоторые не устраивают, так как не достаточно информативны. Шероховатость указана полностью для всей детали.

Технологические условия не достаточны, так как резьбу необходимо предохранить от закалки.

Ось технологична. Материал детали хорошо обрабатывается. Конструкция и материал оптимальны для данной оси, так как изделие работает в условиях знакопеременных нагрузок.

Наиболее сложными в изготовлении является операция нарезания паза. Материал детали - конструкционная сталь сталь 40Х ГОСТ 1050-88, HRC 28-32.

3.2 Выбор заготовки и способа ее получения

Исходные данные необходимые для выбора вида заготовки и способа её получения сведены в таблицу 13.

Таблица 13 - Исходные данные

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1	материал детали		Сталь 40Х ГОСТ 1050-88
2	плотность материала	кг/м³	7820
3	масса детали	кг	0,25
4	годовая программа	шт	5 000

Прокат может применяться в качестве заготовки для непосредственного изготовления деталей либо в качестве исходной заготовки при пластическом формообразовании. Специальный прокат применяется в условиях массового или крупносерийного производства, что в значительной степени снижает припуски и объем механической обработки.

Стоимость заготовок из проката определяем по формуле 67:

S_заг= М+åС_{о. з.,}руб, (67)

где: М - затраты на материал заготовки, руб.;

åС_{о. з -}технологическая себестоимость операций правки, калибрования прутков, разрезки их на штучные заготовки

По данным [17] приведенные затраты, приходящиеся на 1 ч работы оборудования, имеют следующие значения: резка заготовок диаметром до 55 мм на ножницах сортовых модели Н 1834-883; резка заготовок диаметром до 140 мм на ножницах сортовых модели 1838-1629; резка на отрезных станках, работающих дисковыми пилами,-121; правка на автоматах - 200.250 коп. /ч.

Затраты на материал определяются по массе проката, требующегося на изготовление детали, и массе сдаваемой стружки. При этом необходимо учитывать стандартную длину прутков и отходы в результате не кратности длины заготовок этой стандартной длине.

В качестве заготовки используем прокат сортовой круглый горячекатаный нормальной точности ГОСТ 2590-71 [17]. Диаметр проката назначаем Æ 48 мм. Стандартный прокат поставляется длиной 4 м и 6 м. Размеры заготовки заносим в таблицу 14.

Определим стоимость материала, необходимого на изготовление партии заготовок.

Заготовка нарезается штучно из стандартного проката.

Таблица 14 - Размеры заготовки:

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1	длина заготовки	мм	67
2	диаметр заготовки	мм	48h12
3	толщина полотна пилы	мм	2

Промежуточные расчеты приведены в курсовом проекте "Разработка технологического процесса изготовления детали "Ось”"

Стоимость заготовки из проката составляет

S_пр= 0,16+0,009 = 0,169 = 0,17 руб.

Эскиз заготовки представлен на рисунке 18.

Рисунок 18 - Эскиз заготовки из проката

3.3 Расчет припуска на обработку

Определим припуск на обработку поверхности Æ 20 h6. Шероховатость данной поверхности, согласно конструкторскому чертежу должна быть не грубее чем Ra 0,63. По таблицам экономической точности обработки на металлорежущих станках получения для получения заданной точности обработки и шероховатости обработанной поверхности при обработке наружной цилиндрической поверхности необходимо предусмотреть следующий состав технологических операций:

- обтачивание предварительное;

- обтачивание чистовое;

- шлифование предварительное;

- шлифование чистовое.

При такой последовательности технологических операций точность обработки соответствует 6 квалитету точности, при этом параметр шероховатости (чистоты поверхности) Ra 0,4 мкм.

Таким образом, технологический процесс обработки поверхности Æ 20 h6 состоит из обтачивания предварительного и обтачивания чистового (окончательного) и шлифования предварительного и шлифования окончательного.

Технологический маршрут изготовления данного вала записываем в маршрутные карты [Приложение 2]. Размеры припуском заносятся в операционные карты, а также вынесены на рисунок "Технологические наладки"

3.4 Разработка маршрута технологического процесса изготовления детали "Ось"

Основные операции при изготовлении данной оси следующие:

- токарная;

- вертикально-фрезерная;

вертикально-сверлильная;

шлифовальная.

Токарная операция

Токарная операция выполняется за два установа и включает в себя несколько технологических переходов.

Первый установ

Подрезать торец.

Точить за 5 раз Æ 28 (окончательно в размер) и Æ 24 (с припуском под чистовое точение и предварительное и окончательное шлифование); подрезать торец; снять фаски с учетом припусков.

Точить чистовым Æ 20,6 на длину 46 мм с припуском под предварительное и окончательное шлифование, подрезать торец.

- Точить канавку под стопорное кольцо.

Точить канавку под выход шлифовального круга.

Сверлить отверстие Æ 9 мм на длину 52 мм.

- Отрезать заготовку.

Второй установ

Подрезать торец.

Точить окончательно в размер Æ 46 мм на длину 14 мм.

Рассверлить отверстие с Æ 9 мм до Æ 16 мм на длину 13 мм

Расточить чистовым Æ 19,8 мм на длину 13 мм.

Точить канавку под выход шлифовального круга.

Сверлильная операция

Сверлильная операция включает в себя следующие технологические переходы:

сверление двух сквозных отверстий (в торце) Æ 4,9 мм на глубину l = 14 мм под резьбу М6-7Н;

обработка двух резьбовых отверстий М6-7Н на глубину l = 14 мм.

Фрезерная операция

Фрезеровать паз Æ 5 мм на длину 13 мм.

Шлифовальная операция

Круглошлифовальная операция

Круглошлифовальная операция включает в себя следующие технологические переходы: предварительное и окончательное шлифование цилиндрического участка Æ 20 мм на длину 46 мм с подшлифовкой торца;

Внутришлифовальная операция

Внутришлифовальная операция включает в себя технологический переход - окончательное шлифование цилиндрического отверстия Æ 20 мм на длину 13 мм с подшлифовкой торца;

3.5 Выбор типа и формы организации производства

Необходимо выполнить выбор типа производства по коэффициенту загрузки технологического оборудования. Для серийного производства рассчитать количество деталей в партии. Выбрать форму организации производства.

Выбор типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К_зо,показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течении месяца к числу рабочих мест [17].

Коэффициент закрепления операции получаем по формуле (68):

К_{з. о}= åПо/Rя, (68)

где åПо - суммарное число различных операций;

Rя - явочное число рабочих подразделения.

Так как в задании регламентирована годовая программа выпуска (изготовления), то условие планового периода, равного одному месяцу здесь не применимо.

Порядок расчета коэффициента закрепления операций проводим, опираясь на формулу (69):

m_p= (N×T_шт) / (60×F_д×h_{з. н.),} (69)

где N - годовая программа, шт.; N = 10 000;

T_шт - штучно-калькуляционное время, мин;

F_д - действительный фонд (годовой) рабочего времени, час; Fд = 3987 часа.

h_{з. н} - нормативный коэффициент загрузки оборудования; h_{з. н}= 0,7;

На основании определения расчетного числа станков по каждой операции определяем коэффициент закрепления операций согласно формуле (70):

К_{з. о.}=åО/åР, (70)

где: åО - количество операций выполняемых на рабочем месте

О = h_{з. н.}/h_{з. р.,} (71)

где: åР - установленное число рабочих мест.

Определение основного технологического времени

Выполним нормирование операций, пользуясь приближенными формулами:

Черновая обработка (обтачивание) за один проход:

Т_о = 0,17×d×l×10^-3 мин;

Определим основное время для одного перехода токарной операции предварительного точения Æ 42 мм на длину l = 50 мм;

Т_о = 0,17×42×50×10^-3 = 0,357 мин;

Расчет основного времени для остальных переходов сводим в таблицу 15. Определение штучно-калькуляционного времени.

Штучно-калькуляционное время определяем по формуле (72):

Т_{ш. к.}= φ_к×Т_о, мин (72)

где: φ_к - коэффициент;

φ_к = 1,35 - токарная;

φ_к = 1,51 - фрезерная;

φ_к = 1,55 - кругло шлифовальная.

Расчетные данные заносим в таблицу 15.

Порядок расчета на примере токарной операции:

m_p^I=N×T_{ш. к.}/60×F_д×η_{з. н. (}73)

Т_{ш. к.}= 1,35×1,836 = 2,479 мин

m_p^I=

принимаем р^I= 1 станок, η_{з. ф.}= 0,074

О =

Определяем

К_З.О.=

Тип производства - серийное. Сводим данные в таблицу 16.

Таблица 15 - Определение основного времени

Таблица 16 - Штучно-калькуляционное время на операции

Операция	Т_о, мин.	Т_{ш. к.,} мин.
Токарная - 1 установ	1,311	1,77
Токарная - 2 установ	1,836	2,479
Фрезерная	0,052	0,079
Круглошлифовальная	0,093	0,144

3.6 Выбор типового оборудования и типовых универсальных приспособлений

Токарная операция

Токарная операция выполняется на токарно-винторезном станке с ЧПУ мод.16к20ф3с5 (таблица 17) [18].

Таблица 17 - Техническая характеристика данного станка

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1	наибольший диаметр обрабатываемой детали	мм	400
2	наибольшая длина продольного перемещения	мм	900
3	наибольшая длина поперечного перемещения суппорта	мм	250
4	диапазон скоростей вращения шпинделя	об\мин	12,5 - 2000
5	число скоростей		22
6	наибольшая скорость продольной подачи	мм\мин	1200
	диапазоны скоростей, устанавливаемые вручную	I ряд: 12,5; 18; 25; 35,5; 50; 71; 100; 140; 200
		II ряд: 50; 71; 100; 140; 200; 280; 400; 560; 800;
		III ряд: 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1400; 2000;
7	диапазоны скоростей подач
	продольная	мм\мин	3 - 1200
	поперечная	мм\мин	1,5 - 600
8	скорость быстрого хода
	продольная	мм\мин
	поперечная	мм\мин	2400
9	мощность электродвигателя главного движения	кВт	10

Оснастка: Токарный самоцентрирующий трех кулачковый патрон.

Сверлильная операция

В качестве технологического оборудования назначаем вертикально-сверлильный станок мод.2Р135РФ2 (таблица 18) [18].

Таблица 18 - Основные характеристики станка

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1	Корпус Морзе шпинделя		№ 3
2	Наибольший диаметр сверления по стали	мм	25
3	Количество операций частот вращения шпинделя		12
4	Частота вращения шпинделя	мин^-1	45-2000
5	Величина подачи	мм/об	0,1…0,6
6	Количество ступеней подач		9
7	Мощность электродвигателя	кВт	2,2

Фрезерная операция

Фрезерование производится на фрезерном станке мод.6Д91 (таблица 19). Класс точности станков П. Параметр шероховатости поверхности обработки боковых сторон шпоночных пазов R_z 20, дна паза R_z40 [18].

Таблица 19 - Основные характеристики станка

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1	ширина фрезеруемого паза	мм	6…32
2	наибольшая длина фрезеруемого паза	мм	600
3	наибольшая разбивка паза	мм	1,0
4	частота вращения шпинделя	мин^-1	250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 3150
5	количество поперечных подач фрезерной головки		18
6	поперечная подача фрезерной головки	мм\мин	4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200
7	мощность электродвигателя
	главного движения	кВт	2,2
	привода подач	кВт	1,5

Оснастка: Приспособление на станке (тиски).

Круглошлифовальная операция

Круглошлифовальная операция выполняется на круглошлифовальном станке мод.3Е12 (таблица 20) [18].

Таблица 20 - Основные характеристики станка

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1	Наибольшие размеры обрабатываемой заготовки
	диаметр	мм	200
	длина	мм	500
2	Рекомендуемый диаметр шлифования	мм	60
3	Конус Морзе передней бабки		№4
4	Наибольшие размеры шлиф. круга		350х40х127
5	Диаметр шлиф. круга для внутреннего шлифования	мм	16, 32
6	Частота вращения шпинделя круга	об/мин	1900, 2720
7	Частота вращения шпинделя изделия	об/мин	78 … 780
8	Скорость перемещения стола (бесступ. рег.)	м/мин	0,1 … 5
9	Наибольшее поперечное перемещение шлиф. бабки	мм	230
10	Мощность электродвигателя главного движения	кВт	5,5
11	Габариты станка	мм	2600х1900
12	Категория ремонтной сложности		30

Внутришлифовальная операция

Внутришлифовальная операция выполняется на круглошлифовальном станке мод.3Е12, или возможно применение внутришлифовального станка с горизонтальной осью вращения шпинделя мод.3К225В (таблица 21) [18].

Таблица 21 - Основные характеристики станка

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1	Наибольшие диаметр изделия	мм	200
2	Размеры шлифуемого отверстия
	диаметр	мм	3 … 25
	наибольшая длина	мм	50
3	Наибольший угол поворота бабки изделия	град.	30
4	Наибольшее поперечное перемещение бабки изделия	мм	250
5	Поперечное перемещение шлифовальной бабки
	вперед	мм	40
	назад	мм	10
6	Наибольшие размеры шлифовального круга
	диаметр	мм	20
	высота	мм	32
7	Наибольшее перемещение стола	мм	320
8	Частота вращения шпинделя шлифовального круга (бесступенчатое регулирование)	об/мин	40 000 … 90 000
9	Поперечная подача шлифовального круга, (бесступенчатое регулирование)	мм/мин	0,03 … 0,3
10	Поперечная прерывистая подача шлифовального круга за один ход стола, (бесступенчатое регулирование)	мм	0,002
11	Частота вращения шпинделя изделия (бесступенчатое регулирование)	об/мин	250 … 2000
12	Скорость перемещения стола при шлифовании (бесступенчатое регулирование)	м/мин	1 … 7
13	Общая мощность электродвигателей	кВт	3,76
14	Габариты станка	мм	2225х1775
15	Категория ремонтной сложности		16

Общие данные сводим в таблицу 22

Таблица 22 - Выбор оборудования

Наименование операции	То, мин	Коэф	Тшт, мин	mр	Кол-во станков Р	Коэф закр факт	О	Коэф закр операций
Токарная	1,836	1,35	2,479	0,074	1	0,074	9,458	151,870
Сверлильная	0,069	1,3	0,090	0,003	1	0,003	261,355
Фрезерная	0,052	1,51	0,079	0,002	1	0,002	298,568
Шлифовальная	0,397	1,55	0,615	0,018	1	0,018	38,098
ИТОГО					4		607,480

3.7 Выбор режущих инструментов

В качестве режущего инструмента применяем стандартный режущий инструмент для станков с ЧПУ. Необходим черновой и чистовой резец. [19]

Токарная операция

Раздельное применение необходимо для повышения точности обработки, так как при черновом точении больше глубина резания и, следовательно, повышенный износ режущей кромки.

Все инструменты оснащены пластинками твердого сплава Т15К6.

Проходной упорный левый с шестигранной твердосплавной пластиной ГОСТ 21151-75;

Проходной упорный правый с шестигранной твердосплавной пластиной ГОСТ 21151-75;

Канавочный наружный резец (канавка для выхода) ТУ2-035-558-77;

Сверлильная операция (таблица 23)

Таблица 23 - Режущий инструмент

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателя
1	Сверло специальное
1.1	Диаметр сверла	мм	4,9
1.2	Длина спиральной части сверла	мм	87
1.3	Длина сверла	мм	132
1.4	Материал режущей части		Р6М5
2	Метчик 2640-0053 Н2 ГОСТ 1604-71
2.1	Номинальный размер	мм	М6-6g
2.2	Шаг резьбы	мм	1,0
2.3	Длина резьбовой части	мм	20
2.4	Степень точности		Н2
2.5	Исполнение резьбового участка		правый
2.6	Материал режущей части		Р6М5

Фрезерная операция

Режущий инструмент

Шпоночная фреза Æ 5 мм, из быстрорежущего материала Р6М5.

Шлифовальная операция

Круглошлифовальная операция

Режущий инструмент:

Абразивный круг прямоугольного профиля:

Круг ПП 350х40х76 15А 50 СМ2 10К ГОСТ 2424-83

Внутришлифовальная операция

Режущий инструмент:

Абразивный круг прямоугольного профиля:

Круг ПВ 16х25х6 15А 40 СМ2 10К ГОСТ 2424-83

Мерительный инструмент

Настроенный на размер микрометр.

Возможно применение скобы рычажной (СРП 0-100 ТУ 2-044-366-82).

Прибор для измерения параметров шероховатости поверхности (профилометр цеховой с отсчетом цифровым и индуктивным преобразователем).

Калибр пробка, либо микрометрический нутромер, прибор для измерения параметров шероховатости поверхности (профилометр цеховой с отсчетом цифровым и индуктивным преобразователем) [15].

3.8 Выбор режимов резания

Режимы резания сводим в таблицу 24, 25, 26, 27, 28.

После определения режимов резания уточняем основное время исходя из формулы (74)

, мин (74)

Таблица 24 - Режимы резания для токарной операции

Адрес инс-та	Наименование тех. перехода	Диаметр, мм.		Глубина резания, мм.	Длина обработки, мм.	Подача S, мм/мин	n_ст, об/мин.	V, м/мин
		до	после
Т 101	Точить предварительное, снятие фасок, подрезка торца	48	42	3	50	400	800	105
		42	36	3	50	400	800	90,4
		36	30	3	50	500	1000	94,2
		30	24	3	45	700	1400	105,5
		30	28	1	6	500	1000	87,9
Т102	Чистовое точ. подрезка торца	24	20,6	1,7	46	500	2000	129,3
Т103	Точение канавки под стопорное кольцо	20,6	18,6	1	1,4	154	1400	81,7
Т104	Точение канавки под выход	20,6	19,5	0,55	2	154	1400	85,7
Т105	Рассверливание отв.	9	16	3,5	13	113,6	710	35,6
Т106	Отрезка	48	-	24	2	355	710	105
Токарная операция
Т101	Подрезка торца	48	0	48	1	355	710	102,5
Т101	Точить предварительно	48	46	1	14	355	710	102,5
Т104	Сверлить отв.	9	16	3,5	13	113,6	710	35,6
Т105	Растачивать чистов.	16	19,8	1,9	13	280	2000	128,7
Т106	Точить канавки под выход шлиф. круга	19,8	20,5	0,35	2	154	1400	90,1

Таблица 25 - Режимы резания для круглошлифовальной операции

Круглошлифовальная операция	Тип. оборуд.	Диаметр, мм.		Глубина резания, мм.	Длина обработки, мм.	Частота вращения		S_кр, дв. х/мин.	V, м/сек	Т_о, мин.
		до	после			круга, об/мин.	загот., об/мин.
Предварительно шлифовать	3Е12	20,6	20,2	0,2	46	1900	750	30	34	0,8
Окончательно шлифовать		20,2	20,0	0,1	46	1900	750	30	34	0,6

Таблица 26 - Режимы резания для внутришлифовальной операции

Внутришлифовальная операция

Тип. оборуд.

Диаметр, мм.

Глубина резания, мм.

Длина обработки, мм.

Частота вращения

S_кр, дв. х/мин.

V, м/сек

Т_о, мин.

до

после

круга, об/мин.

загот., об/мин.

Окончательно шлифовать

3К225В

17,8

18,0

0,1

1900

750

0,8

Таблица 27 - Режимы резания для фрезерной операции

Фрезерная операция

Тип. оборуд.

Материал режущей части

Глубина резания, мм.

Длина обработки, мм.

Подача, S

n_ст, об/мин.

V, м/мин.

Т_о, мин.

мм/зуб

мм/об.

Фрезеровать паз

6Д91

Р6М5

1 в 6 заходов

0,31

1,55

1000

15,700

0,8

Таблица 28 - Режимы резания для вертикально-сверлильной операции

Вертикально-сверлильная операция	Тип. оборуд.	Режущий инструмент	V, м/мин.	n, мин^-1	S, мм/об.	Т_о, мин
Сверлить 2 отв. последовательно Ø5 мм.	2Р135РФ2	Сверло ГОСТ 10903-77	10	1000	0,05	3,6
Зенковать последовательно 2 фаски 1´45˚		Зенковка ГОСТ 14953-80	10	150	0,,1	0,7
Нарезать резьбу М6-7Н		Метчик ГОСТ 19930-72	2,3	120	-	4,2

3.9 Схемы базирования и закрепления детали. Технологические наладки

Токарная операция

Токарная операция производится на токарном станке в центрах. Базирование заготовки - в токарном трех кулачковом самоцентрирующем патроне консольно.

Фрезерная операция

При фрезеровании паза заготовка закрепляется в приспособлении станка в вертикальном положении и базируется двумя подвижными призмами по наружной цилиндрической поверхности.

Сверлильная операция

При сверлении и обработке резьбового отверстия заготовка закрепляется в приспособлении на столе станка в вертикальном положении. На данной операции заготовка зажимается двумя подвижными призмами по наружной цилиндрической поверхности.

Шлифовальная операция

Круглошлифовальная операция

Шлифование, как предварительное, так и чистовое - окончательное производится в патроне кругло шлифовального станка. Операция производится за два перехода

Внутришлифовальная операция

Шлифование чистовое - окончательное производится в патроне внутришлифовального станка

Наладки вынесены на рисунок "Технологические наладки"

3.10 Разработка программы ЧПУ для токарной операции

Общие сведения

В качестве операции назначаем токарную - наиболее трудоемкая и составляет основную долю затрат при изготовлении. Токарную операцию выполнять на токарном станке модели 16К20ФЗС5 (стойка ЧПУ типа Н22-1М).

"Токарный станок модели 16К20ФЗС5 предназначен для обработки в замкнутом автоматическом цикле (кроме загрузки - выгрузки и переключения ступеней привода главного движения).

Станок оснащен 6-ти позиционной револьверной головкой с горизонтальной осью вращения, установленной на суппорте. Привод подачи суппорта - гидравлический с бесступенчатым регулированием. Задняя бабка имеет жесткую конструкцию и перемещается пиноль от гидравлического привода.

При обработке детали производится 2 токарные операции, каждая из которых осуществляется на отдельном токарном станке, чтобы исключить переналадку при обработке отдельной партии деталей." [2]

В качестве языка программирования в современных системах используется международный код ISO 7 бит.

Комментарии к расшифровке команд, использованных в программе см. приложение 5

Токарная операция

Схема перемещений инструментов на приведена на рисунке 19.

Рисунок 19 - Схема технологических наладок

Текст программы для станка с ЧПУ см. приложение 6.

Заключение

Результатом работы - является модернизация токарного полуавтомата, доработка его основных узлов и разработка конструкции автоматической загрузки и выгрузки колец. Таким образом, станок приобретает роль автомата и тем самым имеется возможность встраивания автомата в состав гибкой автоматической линии.

В ходе выполнения дипломного проекта был спроектирован и рассчитан привод главного движения. По курсу гидропривод и гидропневмоавтоматика была проведена модернизация пневмопривода поперечной, продольной, подачи и механизма зажима станка. Разработана конструкция автооператора, позволяющая автоматизировать процесс замены заготовок. Был спроектирован и рассчитан специальный режущий инструмент - протяжка для обработки цилиндрического отверстия ведущего шкива клиноременной передачи. Данная клиноременная передача является элементом привода главного движения токарного автомата. Проведены все необходимые расчеты подтверждающие прочность. Разработан технологический процесс лезвийной обработки изготовления детали типа "ось", входящая в конструкцию автооператора, с применением станков с ЧПУ, выбран режущий инструмент и технологическое оборудование необходимое для изготовления детали с оформлением комплекта технологической документации.

Список использованных источников

1. Корсаков, В.С. Автоматизация производственных процессов. Учебник для вузов / В.С. Корсаков - М.: Высшая школа, 1978. - 295с.

2. Григорьев, Н.С. Автоматизация процессов в машиностроении / Н.С. Григорьев. - Вологда: ВПИ, 2000. - 264 c.

. Полетаев, В.П. Методические указания к курсовому проекту. Энергокинематический расчет привода на ЭВМ / В.П. Полетаев, А.А. Усов. - Вологда: ВПИ, 1987. - 25с.

. Чернавский, С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов - 2-е издание / С.А. Чернавский, К.Н. Боков. - М.: Машиностроение, 2014. - 412 с.

. Полетаев, В.П. Методические указания к курсовому проекту. Детали машин и подъемно-транспортные устройства. Часть I: расчет зубчатых и червячных передач / В.П. Полетаев, А.А. Усов. - Вологда: ВПИ, 1985. - 57с.

. Анурьев, В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: в 3т - 8-е издание / В.И. Анурьев - Машиностроение, 2001. - 864с.

. Колпаков, В.Н. Методические указания к выполнению курсового проекта. Гидропривод и гидропневмоавтоматика станочного оборудования ч.1. Статический расчет и конструирование гидропривода / В.Н. Колпаков - Вологда: ВоГУ, 2016. - 15 с.

. Герц, В.Н. Системы и элементы пневмоприводов в машиностроении: Справочник / Герц В.Н. - М.: Машиностроение, 1981. - 563 c.

. Свешников, В.К. Станочные гидроприводы: Справочник / В.К. Свешников, А.А. Усов. - М.: Машиностроение, 2008. - 640 с.

. Бавельский, М. Д Гидропневмоавтоматика деревообрабатывающего оборудования / М.Д. Бавельский, С.И. Девятов. - М.: Лесная промышленность, 1978. - 453 c.

. Нефедов, Н.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту/ Н.А. Нефедов - М.: Машиностроение, 1990. - 448с.

. Сахаров, Г.Н. Металлорежущие инструменты / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой. - М.: Машиностроение, 1989. - 328с.

. Драгун, А.П. Режущий инструмент / А.П. Драгун. - СПб: Лениздат, 1986. - 271с.

. Алексеев, Г.А. Конструирование инструмента / Г.А. Алексеев, В.А. Аршинов, Р.М. Кричевская. - М.: Машиностроение, 1979. - 384 с.

. Малов, А.Н. Справочник технолога - машиностроителя / А.Н. Малов. - М.: Машиностроение, 1973. - 695 с.

. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А.Ф. Горбацевич. - М.: Выcш. школа, 1983. - 256 с.

. Косиловой, А. Г Справочник технолога-машиностроителя / А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986. - 694 с.

. Орлов, П.Н. Краткий справочник металлиста. / П.Н. Орлов. - М.: Машиностроение, 1986. - 960 с.

. Монахова, Г.А. Обработка металлов резанием: Справочник / Г.А. Монахова. - М.: Машиностроение, 1974. - 600 с.

. Копосова, Т.Б. Организация производства и менеджмент в промышленности. Рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов всех форм обучения / Т.Б. Копосова, О.А. Грибанова. - Вологда: ВоГТУ, 2014. - 19с.

. Смирнов, С.В. Управление машиностроительным предприятием. Учебник для машиностроительных специальностей вузов / С.В. Смирнов, С.Н. Ефимушкин / под ред. С.Г. Пуртова, С.В. Смирнова. - М.: Высш. шк., 1989. - 240с.

. Ипатов, М.И. Организация и планирование машиностроительного производства. Учебник для машиностроительных специальностей вузов / М.И. Ипатов, М.К. Захаров, К.А. Грачев / под ред.М.И. Ипатова. - М.: Высш. шк., 1988. - 367с.

. Кожекин, Г.Я. Организация производства: учеб. пособие / Г.Я. Кожекин, Л.М. Синица. - Минск: ИВЦ Минфина, 2006. - 521с.

Модернизация одношпиндельного полуавтомата для токарной обработки колец подшипников

Модернизация одношпиндельного полуавтомата для токарной обработки колец подшипников

Введение

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи модернизации токарного полуавтомата

2. Конструкторская часть

2.1 Назначение полуавтомата

2.2 Разработка кинематической схемы привода

2.2.1 Разработка кинематической схемы привода

2.2.2 Энерго-кинематический расчет привода

2.2.3 Проектирование клиноременной передачи

2.2.4 Ориентировочный расчет и конструирование вала

2.2.5 Эскизная компоновка приводного вала

2.2.6 Проверка шпоночных соединений

2.2.7 Проверка подшипников качения

2.2.8 Проверочный расчет вала на выносливость

2.3 Разработка пневмопривода зажима заготовки

2.3.1 Расчет и выбор исполнительного пневмодвигателя (ПД)

2.3.2 Составление принципиальной схемы привода

2.3.3 Выбор компрессора

2.3.4 Расчет и выбор пневмоаппаратуры и трубопроводов

2.3.5 Разработка конструкции блока управления

2.3.6 Определение потерь давления в аппаратуре и трубопроводах

2.4 Разработка конструкции автооператора

2.4.1 Назначение автооператора

2.4.2 Описание основных функций и движений автооператора

2.4.3 Описание конструкции автооператора

2.4.4 Работа автооператора

2.5 Расчет и конструирование режущего инструмента

2.5.1 Обзор технологичности детали

2.5.2 Определение основных параметров протяжки

3. Технологическая часть

3.1 Описание конструкции детали и ее назначение

3.2 Выбор заготовки и способа ее получения

3.3 Расчет припуска на обработку

3.4 Разработка маршрута технологического процесса изготовления детали "Ось"

3.5 Выбор типа и формы организации производства

3.6 Выбор типового оборудования и типовых универсальных приспособлений

3.7 Выбор режущих инструментов

3.8 Выбор режимов резания

3.9 Схемы базирования и закрепления детали. Технологические наладки

3.10 Разработка программы ЧПУ для токарной операции

Заключение

Список использованных источников

Похожие работы на - Модернизация одношпиндельного полуавтомата для токарной обработки колец подшипников