[ Автоматизація технологічного процесу обробки деталі ]! | Т О, хв | |
Фрезерування торців Зацентровка торців | 0,25 0,2 | |
I позиція - 0,45 | ||
Чорнова токарна обробка шийок валу № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 № 6 | 0,061 0,129 0,040 0,083 0,070 0,083 | |
II позиція - 0,466 | ||
Чистова токарна обробка шийок валу № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 № 6 | 0,133 0,280 0,087 0,180 0,153 0,180 | |
III позиція - 1,013 | ||
Прорізка канавок Точіння фаски | 0,177 0,06 | |
IV позиція - 0,237 | ||
Нарізання різьблення | 0,6 | |
V позиція - 0,6 |
Мінімальна компонування автоматичної лінії буде складатися з п'яти позицій: одного фрезерно-центровального автомата і чотирьох токарних автоматів. Лімітуючої позицією є чистова обробка шийок валу - 1,013 хв.
Диференціюючи загальний обсяг обробки валу на число позицій (верстатів), можна скоротити тривалість робочих ходів циклу. Переходи, основний час яких перевищує 0,25 хв, необхідно розчленувати на більш дрібні. Максимальне число позицій 10 обмежується неможливістю дроблення фрезерування торців на 2 верстати.
Наведемо технологічну схему обробки при восьми позиційному варіанті (q = 5):
I поз. - 0,45 хв: фрезерування торців, центрування торців;
II поз. - 0,466 хв: чорнове точіння шийок № 1, № 2, № 3, № 4, № 5, № 6
III поз. - 1,013 хв: чистове точіння шийок № 1, № 2, № 3, № 4, № 5, № 6;
IV поз. - 0,237 хв: прорізка канавок і гостріння фасок.;
V поз. - 0,6 хв: нарізування різьби;
Таким чином, для обробки вала навіть при простому побудові однопоточному обробки і жорсткої межагрегатной зв'язком автоматичну лінію можна побудувати по 8 варіантів q = 5 ... 13.
Для вибору варіанта структури автоматичної лінії необхідно розрахувати продуктивність автоматичної лінії по формулі:
, Шт / зміну
де Р = 1 - кількість паралельних ліній,
Т О max - час найбільш тривалої операції,
t X = 0,25 хв - час холостих ходів,
Σ З i = 0,12 хв / шт - очікувані внецікловие втрати,
t e = 0,02 хв / шт-очікувані простої і внецікловие втрати через
відмов пристроїв і механізмів,
n y = 1,2,3,4 - число ділянок,
w - коефіцієнт зростання внеціклових втрат при різних варіантах кількості дільниць.
Визначимо Q АЛ для варіанту q = 5, n y = 1, Т О max = 1,013 хв
шт / см.
Значення продуктивностей для інших структурних варіантів зведемо в таблицю 1.3 і малюнок 1.1.
Таблиця 1.3 - Продуктивності автоматичної лінії
q | Tomax, хв | Qал, шт / зміну | |||
nу = 1 | nу = 2 | nу = 3 | nу = 4 | ||
5 | 1,013 | 323,6682 | |||
6 | 0,6 | 440,367 | 458,0153 | 465,6577 | |
7 | 0,513 | 469,2082 | |||
8 | 0,5 | 466,0194 | 494,8454 | 513,0398 | |
9 | 0,46 | 475,2475 | 525,5091 | ||
10 | 0,45 | 470,5882 | 509,5541 | ||
11 | 0,367 | 501,5674 | |||
12 | 0,333 | 509,0138 | 566,706 | 593,3251 | 606,2137 |
13 | 1,013 | 516,129 |
З завдання необхідна продуктивність автоматичної лінії Q АЛ (min) = 395 шт / см, із збільшенням до Q max = 513,5 шт / см. У даний діапазон потрапляє 2 структурних варіанти:
Малюнок 1.1 Продуктивність автоматичних ліній обробки ступеневої валу при різних структурних варіантах обробки
Малюнок 1.2 Конкуруючі структурні варіанти побудови автоматичної лінії обробки ступеневої валу
2 Розробка автоматичної лінії
2.1 Вибір структурної схеми автоматичної лінії
Визначимо приведені витрати для кожного з варіантів
,
де К i - вартість обладнання для i-го варіанта, €,
З i - річні експлуатаційні витрати для i-го варіанта, €,
Е Н = 0,15 - нормативний коефіцієнт ефективності
,
де С АВТ = 29000 у.о. - Вартість одного верстата автомата,
З НАК = 4000 у.о. - Вартість накопичувача,
З ЗУ = 2000 у.о. - Вартість завантажувального пристрою,
З ТЗ - вартість транспортної системи,
у.о.,
у.о.,
,
де А - амортизаційні відрахування, приймаємо 12% від вартості обладнання,
З Р - витрати на поточний ремонт і межремонтное обслуговування, приймаємо 7% від вартості обладнання,
З ПЛ - річний фонд заробітної плати робітників при двозмінній роботі,
З ІН = 4500 у.о. - Річні витрати на інструмент і електроенергію.
у.о.,
Тоді наведені витрати для першого варіанта
у.о.
При порівнянні всі отримані значення наведених витрат повинні бути скоректовані на однаковий випуск продукції C П i * φ i.
у.о.
Результати обчислення приведених витрат зводимо в табліцу4.
Таблиця 4 - Наведені витрати
q | ny | Q | З ТЗ | K | З | З П | φ 1 | З П | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 1 | 440,367 | 6600 | 192600 | 53574 | 82464 | 1,165 | 96065,4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 2 | 458,015 | 9600 | 199600 | 54904 | 84844 | 1,120 | 95029,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 3 | 465,658 | 12600 | 206600 | 56234 | 87224 | 1,102 | 96091,9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 1 | 466,019 | 7800 | 255800 | 65582 | 103952 | 1,101 | 114431,7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | 1 | 469,208 | 7200 | 224200 | 59578 | 93208 | 1,093 | 101907,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 1 | 470,588 | 9000 | 319000 | 77590 | 125440 | 1,090 | 136745,3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 | 1 | 475,248 | 8400 | 287400
Найбільш оптимальний варіантом є Q АЛ1 = 469,208 шт / см, q = 7, ny = 1, Т Omax = 0,513 хв. Автоматична лінія являє собою групу верстатів, розташованих по ходу технологічного процесу, пов'язаних між собою транспортною системою і мають єдину систему управління. По виду передачі виробів від верстата до верстата приймаємо автоматичну лінію з боковим (фронтальним) транспортуванням. По розташуванню обладнання автоматична лінія незамкнута з жорстким зв'язком. Усі верстати працюють в одному такті. Транспортна система проходить через всі робочі позиції, під час обробки деталі знімаються з транспортера, фіксуються і затискаються на базових поверхнях. 2.2 Вибір та компонування технологічного обладнання Відповідно до розробленого технологічним процесом вибираємо наступне технологічне устаткування автоматичної лінії: Обробка торців та центрування: двосторонній фрезерно-центровальний верстат моделі 6С230 з наступними основними характеристиками: Найбільший діаметр валу 60 мм; Найбільша довга вала 1 6 0 мм; Частота обертання шпинделя 125-1250 хв -1; Потужність електродвигуна 4,2 кВт; Габарити (ДхШхВ) 1400х2160х3200 мм; Маса 4,2 т. Обробка шийок валу, гостріння фасок прорізка канавок: і нарізування різьби, одношпиндельні токарно-револьверний автомат моделі МЕ226С1: Найбільший діаметр валу 60 мм; Найбільша довга валу 200 мм; Частота обертання шпинделя 33-2000 хв -1; Потужність електродвигуна 5,5 кВт; Габарит (ДхШхВ) 2200х1250х1850 мм; Маса 3,2 т. 2.3 Вибір та компонування транспортних засобів Для проектованої автоматичної лінії з паралельною роботою і фронтальним розташуванням обладнання необхідні механічні підйомники, які будуть здійснювати завантаження і вивантаження заготовок і деталей, а так само відвідний конвеєр для переміщення деталей між позиціями. Автоматичні підйомники переривчастої дії широко застосовуються у транспортних системах автоматичних ліній. У процесі транспортування в підйомниках деталі можуть орієнтуватися для завантаження на верстат у певному напрямку. Вибираємо підйомник моделі КК5А. Діаметр транспортуються валів до 80 мм; Найбільша довга валів 160 мм; Тип приводу пневматичний; Регулювання швидкості безступінчасте; Швидкість руху: Каретки 10 м / хв; Касети завантаження / вивантаження 12 м / хв; Габарити (ДхШхВ) 1250х900х1900 мм; Маса 800 кг. Відвідні конвеєри забезпечують безперервне примусове переміщення заготовок або деталей по фронту автоматичної лінії з розподілом їх між паралельно працюючими верстатами і збором оброблених деталей. 2.4 Вибір методів і засобів контролю Найбільші вимоги по точності одержуваного валу пред'являються до діаметрам шийок, а також до геометричної точності циліндричних поверхонь валу. У зв'язку з цим приймаємо як вимірювальної станції КА-60: Контрольовані параметри - зовнішній діаметр, конусність, бочкообразность; Діапазон розмірів контрольованих деталей: По діаметру 5 ... 60 мм; По довжині 100 ... 200 мм; Гранично допустима похибка вимірювань автомата 0,2 мкм; Тип перетворювачів оптикоелектронних; Продуктивність 1500 шт / год; Потужність електродвигуна 2,5 кВт; Габарити (ДхШхВ) 1300х1000х1680 мм. 2.5 Складання циклограми роботи автоматичної лінії Транспортування виробів між робочими позиціями здійснюється відводить конвеєром. Визначимо час на переміщення вироби: с, де l = 800 мм - відстань між двома сусідніми виробами на конвеєрі; V K = 12 м / хв - швидкість руху конвеєра. Час на підведення вироби в робочу позицію, а також затискач і фіксацію приймаємо згідно технічної характеристики автоматичного підйомника t = 4 с. Час швидкого підведення інструмента до оброблюваної поверхні валу: с, де l n = 200 мм - шлях холостого ходу інструменту; V n = 10 м / хв - швидкість швидких переміщень. Час відведення інструменту: с, де l O = 300 мм - шлях пройдений інструментом при відведенні. Складемо циклограму обробки.
Малюнок 1 - Циклограма автоматичної лінії 3 Побудова системи управління електроприводом металообробного верстата На фрезерному верстаті відбувається цикл обробки Т-образного паза Т-подібної фрезою. Обертання шпинделя здійснюється від індивідуального приводу - двигуна постійного струму М1. Привід подач також має два індивідуальних двигуна постійного струму для руху столу уздовж кожної з осей.
Малюнок 3.1 - Типовий цикл фрезерування паза прямого кінцевий фрезою Згідно з завданням можна скласти словесний опис процесу обробки: - За дозволяючим сигналом включаються двигуни М2 і М3 і здійснюється допоміжний хід уздовж осей X і Z у зворотному напрямку; - Спрацьовує датчик переміщення SP 1 і рух уздовж осей X і Z припиняється, включається допоміжне пряме переміщення по осі Z; - При спрацьовуванні датчика SP 2 рух уздовж осі Z припиняється, включається обертання шпинделя (двигун М1) і робочий хід по осі X в прямому напрямку; - При спрацьовуванні датчика SP 3 відключається робочий хід по осі X, а включається допоміжний хід уздовж осей X і Z у зворотному напрямку; - При спрацьовуванні датчика SP 4 відключається переміщення по осях X і Z у зворотному напрямку і вимикається обертання шпинделя. Щоб реалізувати цей цикл обробки необхідно управління трьома двигунами в замкнутій послідовності. У схемі необхідно передбачити реверс двигунів М2 і М3, а також регулювання швидкості двигуна М2. Зниження швидкості обертання двигуна будемо здійснювати шляхом включення в ланцюг якоря додаткового опору. Складемо циклограму роботи автомата (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 - Циклограма роботи автомата Складемо логічні функції:
У схемі управління необхідно передбачити елементи пам'яті, так як кінцеві вимикачі формують короткочасний імпульс. Визначимо параметри джерела живлення, який включає стабілізатор напруги, трансформатор, випрямляч і С-фільтр: Струм навантаження мА де I R1 = I ВИХІД = 1 мА - струм на виході логічного пристрою; I K = I CP = 60 мА - струм спрацювання реле К; Прямий струм діодів для мостової схеми: мА Максимальна зворотна напруга діода: У де U Н = U П = 10 В - напруга на навантаженні. За каталогом вибираємо діоди RVD 1 SR 35
Малюнок 3.1 - Схема джерела живлення Чинне напруга вторинної обмотки: У Коефіцієнт трансформації:
Параметри С-фільтра вибираємо виходячи з допустимого коефіцієнта пульсації для С-фільтра До П = 0, 1%
де m = 1 - число фаз; f C = 50 Гц - частота струму; Ом мкФ Робоча напруга конденсатора: У Приймаються конденсатор 75 мкФх1 5 В. Визначимо параметри каскаду транзисторного підсилювача. Вихідні дані: напруга живлення 9 В, струм колектора дорівнює струму спрацювання реле 60 мА, опір ланцюга колектора рівний опору котушки реле 115 Ом, напруга U БЕ = 1 В (для кремнієвих транзисторів U БЕ = 0,6 ... 1,1 В), статичний коефіцієнт передачі струму β СТ = 80 (50 ... 250). Глибина негативного зворотного зв'язку задається коефіцієнтом зворотного зв'язку 1 <F I <2, приймаємо F I = 1,5. Опір кола емітера: Ом Напруга між колектором і емітером: У За каталогом вибираємо транзистор 2SC2001K Дільник напруги включає два опори, причому R 1 = R + R У. Задаємо струм дільника: А приймаємо I д = 0,004 А = 4 мА Ом
Ом де R у = 1 15 Ом - опір логічного пристрою. Резистори R і R2 вибираємо подстроєчниє. В якості виконавчого пристрою приймаємо двигуни постійного струму 4ПФ132S. Список літератури 1 Автоматичні лінії в машинобудуванні. Довідник в 3-х томах. / Под ред. Волочевіча Л.І. М.: Машинобудування 1984. 2 Довідник технолога-машинобудівника в 2-х томах. / Под ред. А. Г. Косилової, Р. К. Мещерякова. М.: Машинобудування 1985. 3 Комишний Н.І. Автоматизація завантаження верстатів. М.: Машинобудування 1977. 4 Корсаков В.С. Автоматизація виробничих процесів. М.: Вища школа 1978. Будь ласка, не зберігайте тестовий текст. |