Автоматизація шліфувальної операції виготовлення валика

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

МОСКОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ І ІНФОРМАТИКИ

Кафедра: Технологічна інформатика і технологія машинобудування

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ

Студент_____Кудряшов_Д.В. _______

Шіфр____94711______

Группа__9541д-БФ2_

Автоматизація шліфувальної операції виготовлення валика

ВСТУП

Автоматизація виробництва є процес у розвитку машинного виробництва, при якому функції управління і контролю, раніше виконувані людиною, передаються автоматичним керуючим пристроям.

В даний час основним напрямком автоматизації виробництва є створення таких високоінтенсивних технологічних процесів, автоматизація яких за участю людей буде неефективною, а іноді неможливою взагалі, тому що у ряді випадків тільки повна автоматизація гарантує отримання дуже високої продуктивності і високої якості продукції, більш економічне використання фізичної праці, матеріалів і енергії, скорочення періоду часу від виникнення потреби у виробі до отриманні готової продукції, можливість розширення виробництва без збільшення трудових ресурсів, дозволяє повністю виключити або істотно знизити негативний вплив виробничого процесу на людину, оскільки людина замінюється автоматами різного службового призначення, які можуть працювати у важких, шкідливих і небезпечних для здоров'я людини умовах.

Вихідні дані.

Креслення деталі - див 1 аркуш графічної частини проекту;

Деталь - валик;

Довжина - 87 мм;

Діаметр - 26 мм;

Матеріал - сталь 45;

Маса - 0,51 кг;

Вид заготовки - прокат;

Число деталей з заготівлі - 31;

Автоматизируемая операція - шліфувальна;

Обладнання - круглошліфувальний верстат 3М151Ф2;

Річний обсяг випуску - 5000.

Складання маршруту механічної обробки.

Маршрут механічної обробки наведено в таблиці 1.

Таблиця 1.

Визначення типу виробництва.

Розрахуємо такт виробництва:

t пр = Fд / N,

де Fд - річний фонд часу;

N - річний обсяг випуску деталі.

t в = 3945 × 60 / 5000 = 47,3 хв / шт. - Среднесерійное виробництво.

Визначимо Тшт для заданої операції.

Тшт = Те + Твсп,

де Те - основний час на операцію;

Твсп - допоміжний час на операцію;

То = å (L / Sо × nд),

де L - довжина робочого ходу інструменту;

Sо - зворотний подача, мм / об;

nд - частота обертання виробу, об / хв.

So = Sв × Вк,

де Sв - поздовжня подача в частках ширини шліф. кола;

Вк - ширина шліфувального круга, мм.

Обробка проводиться шліфувальним колом прямого профілю на керамічній зв'язці висотою 12 мм за два переходи: попереднє і остаточне шліфування.

Попереднє шліфування:

So = 0,2 × 12 = 2,4 мм / об.

Те = (13 / 2,4 × 60) + (30 / 2,4 × 60) = 0,3 хв.

Тшт1 = 0,3 + 0,3 = 0,6 хв.

Остаточне шліфування:

So = 0,16 × 12 = 1,9 мм / об.

Те = (13 / 1,9 × 80) + (30 / 1,9 × 80) = 0,28 хв.

Тшт2 = 0,28 + 0,3 = 0,58 хв.

Тшт = å Тштi = 0,6 + 0,58 = 1,18 хв.

Кількість деталей, що запускаються у виробництво одночасно:

n = txp × N/253 = 15 × 5000/252 = 296 шт.

Вибір операції для роботизації.

Згідно з завданням на курсовий проект, операцією для роботизації буде шліфувальна (045): шліфування шийки Æ 20js6 (+0.0065) з подшліфовкой торця Æ 26 / Æ 20js, витримуючи розмір 30 остаточно і шліфування шийки Æ 20js6 (+0.0065) з подшліфовкой торця Æ 26 / Æ 20js, витримуючи розмір 13.

Вибір технологічного обладнання.

Враховуючи, що автоматичні лінії в дрібносерійному виробництві нерентабельні через малу коефіцієнта завантаження обладнання, а застосування верстатів з ЧПК істотно зменшує допоміжне і основний час на обробку валика в порівнянні з універсальними верстатами вибираємо кругло-шліфувальний верстат з ЧПУ моделі 3М151Ф2 з самозажімним автоматичним патроном.

Технічна характеристика:

Найбільші розміри встановлюваної заготівки:

діаметр, мм 200

довжина, мм 700

Найбільший діаметр зовнішнього шліфування, мм 20-180

Найбільша довжина шліфування, мм 650

Висота центрів над столом, мм 125

Найбільше проольное переміщення столу, мм 700

Кут повороту столу, °:

за годинниковою стрілкою 6

проти годинникової стрілки 7

Швидкість автоматичного переміщення столу (безступінчате регулювання), м / хв 0,05-5

Частота обертання, об / хв, шпинделя заготовки з безступінчатим регулюванням 50-500

Конус Морзе шпинделя передньої бабки і пінолі задньої бабки 4, 5

Найбільші розміри шліфувального кола:

зовнішній діаметр, мм 600

висота, мм 80

Переміщення шліфувальної бабки:

найбільше, мм 235

на одну поділку лімба, мм 0,005

за один оборот поштовхової рукоятки, мм 0,001

Частота обертання шпинделя шліфувального круга, об / хв 1590

Швидкість врізний подачі шліфувальної бабки, мм / хв 0,02-1,2

Дискретність програмованого переміщення (цифрової індикації) шліфувальної бабки, мм 0,001 (0,1 столу)

Потужність електродвигуна приводу головного руху, кВт 15,2

Габаритні розміри (з приставним обладнанням):

довжина, мм 5400

ширина, мм 2400

висота, мм 2170

Маса (з приставним обладнанням), кг 6500

Вибір промислового робота.

У серійному виробництві основним засобом подачі і завантаження технологічного устаткування є промисловий робот. Враховуючи призначення робота - для завантаження-вивантаження валика масою 0,51 кг, розміри робочої зони, число ступенів рухливості, точність позиціонування, необхідну продуктивність, вибираємо робот Циклон-5.02, який обладнаний двома руками і модулем зсуву, що дозволяє зменшити час простою верстата за рахунок зменшення часу дії робота.

Технічна характеристика:

Вантажопідйомність сумарна / на одну руку, кг 10 / 5

Число ступенів рухливості (без загарбного пристрою) 6

Число рук / захватних пристроїв на руку 2 / 1

Тип приводу пневматичний

Управління цикловое

Число программірумих координат 3

Спосіб програмування переміщень по упорах

Місткість пам'яті системи (число команд) 30

Похибка позиціонування, мм ± 0,1

Найбільший виліт руки, мм 1500

Лінійні переміщення, мм:

r (при швидкості 0,6 м / с) 600

z (при швидкості 0,3 м / с) 100

Кутові переміщення руки, °:

(При кутовий швидкості 160 ° / с) 180

(При кутовий швидкості 90 ° / с) 180

Маса, кг 780

Вибір завантажувального пристрою.

В якості завантажувального пристрою для подачі заготовок в орієнтованому вигляді в зону захоплення робота застосовуємо бункерное завантажувальний пристрій, воно зображене на першому аркуші графічної частини курсової роботи.

Бункерное завантажувальний пристрій здійснює поштучну видачу заготовок у вертикальному положенні. У початковому стані барабан і кантувач знаходяться у позиції I. Заготівлі завантажуються в накопичувач в орієнтованому вигляді і скочуються потім по похилих напрямних 2 під дією власної ваги. За допомогою пневмоциліндра 5 із кривошипним механізмом барабан повертається в позицію II, де заготівля потрапляє в його паз. При поверненні барабана у вихідну позицію заготівля переноситься на направляючу 4 і скочується по ній до накопичувача, що знаходиться в позиції I. За сигналом датчика 8 кантувач з заготівлею за допомогою пневмоциліндра 6 переводиться в позицію II, що контролюється датчиком 9. У цій позиції заготівля встановлюється вертикально для можливості захоплення її ПР.

Розрахуємо ємність ЗУ. Воно має 10 лотків довжиною по 1450 мм, деталі Æ 26 мм розташовуються впритул.

шт. - Деталей в бункері.

Розрахуємо час безперервної роботи РТК при повному завантаженні деталей у бункері:

ч.

Розрахунок контактних напружень.

При виборі загарбного пристрої (ЗП) робота враховуємо вимоги надійності захоплення і утримання об'єкта, стабільності базування, неприпустимість пошкодження деталі. Виходячи цих вимог і параметрів заданої деталі, визначаємо, що необхідно центруючий або базується механічне ЗУ командного типу. Вибираємо кліщовий кероване широкодіапазонні центруючий ЗУ з рейковим передавальним механізмом. ЗУ має одну пару поворотних губок (у вигляді призм), тому що ЗУ з двома парами губок може пошкодити відшліфовані поверхні деталі, за які в цьому випадку буде здійснюватися захоплення.

ЗУ зображено на першому аркуші графічної частини курсової роботи. Даний захоплення має одну пару встановлених на осях 2, губок 1, затиск і разжим яких здійснюється за рахунок осьового руху тяги 4 з жорстко пов'язаної з нею зубчастою рейкою 3. Місце з'єднання тяги 4 з гніздом, виконаному у втулці 5 приводу затиску і розтиску схвата, а також байонетне з'єднання 8 хвостовика 6 з головкою шпинделя 7 кисті руки, накидною важіль 9 з різьбленням і гайка 10 уніфіковані.

Виконаємо розрахунок для обраного загарбного пристрою.

Визначимо сили, що діють у місцях контакту заготовки і губок.

а) б)

Розрахуємо силу затиску.

,

де g = 9,81 м/с2 - прискорення вільного падіння;

P = mg = 0,51 × 9,81 = 5 Н;

a, b - розміри захоплення, м;

a1 - відстань від краю затискних губок до центру ваги заготовки (деталі), м;

b1 - ширина зіва захоплення, м;

W - прискорення, що виникає при русі захоплення, м / с 2;

k = 1,7 - коефіцієнт запасу;

d - діаметр заготовки, м.

Н.

Визначимо сили, що діють у місцях контакту заготовки і затискних губок.

,

де a = 70 ° - кут призматичного поглиблення губок;

k = 1,7 - коефіцієнт запасу.

кг.

Розрахуємо напругу в місці захоплення деталі і загарбного пристрої:

,

де Ez, Eg - модуль пружності матеріалу заготовки, Ez = Eg = = 2,1 × 106;

lz - товщина важеля захоплення, мм;

dg - діаметр деталі, мм.

Па.

Порівнюємо отримане значення s з [s д] = 510 Па: [s д]> s, отже конструкція захоплення обрано правильно і дозволяє захопити деталь не пошкоджуючи її поверхні.

Схеми базування.

На рис. 1 представлена ​​схема базування валика на шліфувальному верстаті в центрах, де 1, 2, 3, 4 - прихована подвійна технологічна база, 5 - опорна технологічна база. Оскільки технологічна та вимірювальні бази збігаються похибка базування рівна нулю.

Схема базування валика по зовнішньої циліндричної поверхні в захопленні робота (кліщовий) зображена на рис. 2, де 1, 2, 3, 4 - прихована подвійна напрямна технологічна база, 5 - опорна технологічна база, 6 - прихована опорна технологічна база.

Базування валика на завантажувальному пристрої здійснюється по зовнішній циліндричної поверхні і показано на рис. 3, де 1, 2, 3 - установча технологічна база, 4 - опорна технологічна база.

Схема компонування РТК.

З огляду на кількість і взаємозв'язок основного і допоміжного обладнання розробляємо компонування однопозиційні РТК, що складається з шліфувального верстата 2, обслуговується дворучним ПР 1 з модулем зсуву, бункерного ЗУ, накопичувача 4, системи управління ПР 5 (див. перший лист графічної частини курсової роботи).

Короткі технічні характеристики РТК.

Таблиця 2.

Послідовність переходів, що виконуються на РТК.

Для виконання шліфувальної операції обробки валика на верстаті з ЧПК захватне пристрій (дві руки) ПР, повинні пройти всі позначені точки позиціонування (див. другий лист графічної частини курсової роботи). Зробимо допущення, що положення однієї руки, при яких вона переміщується, тому що знаходиться на загальній підставі з другою рукою, а діє в цей час друга рука, не вважаємо точками позиціонування першої руки.

Наведемо точки позиціонування і нормування переходів в наступній таблиці.

Технологічна карта переходів.

Таблиця 3.

Всього 79,9

Складання циклограми.

У загальному випадку час циклу робіт РТК дорівнює сумі часу роботи верстата і ПР.

Тц = ton + tnp,

де ton - неповне оперативний час;

tïð - безперервний час роботи ПР;

Тц = 1,18 + 0,34 = 1,52 хв.

Після побудови паралельно-послідовною циклограми (див. другий лист графічної частини курсової роботи) скорегуємо час циклу, тому що частина ходів робота виконується паралельно обробці заготовки:

Тц = Тц заг - tnp пар = 1,52 - 0,19 = 1,33 хв.

Система автоматичного контролю РТК.

При виборі системи автоматичного контролю враховуємо, що вона повинна забезпечувати необхідну точність вимірювання, отже, одноконтактні САК не підходять, тому що мають велику сумарну похибку. Більш точні трьохконтактні САК установки і настройки вручну на контрольований розмір. Вибираємо двоконтактну систему автоматичного контролю.

Вимірювальна система БВ-4100, що комплектуються двоконтактну настільною індуктивного скобою БВ-3152, зображеної на листі 2 графічної частини курсової роботи, широко застосовується для управління автоматичним циклом шліфування валів з поперечного чи поздовжнього подачами на центрових круглошліфувальних верстатах.

Після установки валу на центрах верстата перед початком чорнового шліфування скоба підводиться до деталі, що шліфується гідравлічним пристроєм. У процесі шліфування шток індуктивного перетворювача 13 сприймає переміщення вимірювальних кареток 2 скоби. Вихідний сигнал перетворювача, пропорційний зміни розміру деталі, що шліфується, після посилення електронною схемою перетвориться в аналоговий сигнал для показує приладу і в дискретні команди для виконавчих органів верстата. При отриманні заданого розміру шлифуемого валу дається команда на прискорений відвід шліфувального круга і вимірювальної скоби у вихідне положення.

Заходи безпеки при роботі на РТК.

Безпека РТК забезпечується його раціональним плануванням; безпекою та безаварійної роботою технологічного устаткування РТК за допомогою спеціальних пристроїв з контактними, силовими, індукційні, светолокаціоннимі датчиками.

Планування РТК даної курсової роботи передбачає зручний і безпечний доступ обслуговуючого персоналу до ПР, основного й допоміжного обладнання, нормальні умови освітленості, светолокаціонние датчики (стійки) для визначення місця розташування людини в зоні робочого простору, що дають сигнал гальмування і виключення робота, якщо він перебуває в цій зоні. Органи управління та аварійного блокування розміщені на загальному пульті управління РТК.

Висновки.

Використання РТК значно зменшує час виготовлення деталі, збільшує продуктивність, за рахунок скорочення основного і допоміжного часу на обробку.

Застосування РТК забезпечує високу якість продукції, більш економічне використання фізичної праці, матеріалів і енергії, скорочення періоду часу від виникнення потреби у виробі до отриманні готової продукції, можливість розширення виробництва без збільшення трудових ресурсів, дозволяє повністю виключити або істотно знизити негативний вплив виробничого процесу на людину , оскільки людина замінюється автоматами різного службового призначення, які можуть працювати у важких, шкідливих і небезпечних для здоров'я людини умовах.

Література

Обробка металів різанням. Довідник технолога. Під загальною ред. А.А. Панова. М.: Машинобудування, 1988. - 736 с.

Султан-заде Н.М., Албагачіев А.Ю. та ін Методичний посібник для виконання курсової роботи з "Основ автоматизації виробничих процесів". МГАПІ, 1999. - 39 с.

Козирєв Ю.Г. Промислові роботи. Довідник. М.: Машинобудування, 1988. - 392 с.

Султан-заде Н.М. Конспект лекцій з курсу "Основи проектування автоматизованих виробничих процесів". МГАПІ, 1999. - 94 с.

Промислові роботи в машинобудуванні. Альбом схем і креслень. Під ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машинобудування, 1987. - 140 с.

Довідник технолога-машинобудівника. У 2-х т. Під ред. А. Г. Косилової і Р. К. Мещерякова. - 4-е вид., Перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1985. - 656 с.

Бєлоусов А.П., Дащенко А.І. Основи автоматизації виробництва в машинобудуванні. М.: Вища школа, 1982. -352 С.