Реферат: Разработка технологического процесса изготовления детали с применением станков с ЧПУ

Содержание

Введение 3

1. Описание конструкции и назначения детали 3

2. Технологический контроль чертежа детали 4

3. Анализ технологичности конструкции детали 4

4. Выбор способа изготовления заготовки 5

5. Выбор плана обработки детали 6

6. Выбор типа производства и формы организации технологического процесса 8

7. Выбор и расчет припусков на обработку 9

8. Выбор оборудования 10

9. Выбор режущих инструментов 12

10. Выбор приспособлений 14

11. Выбор средств измерений и контроля размеров 16

12. Выбор режимов резания 16

13. Техническое нормирование времени операций 19

14. Выбор средств транспортировки заготовок 19

15. Программирование станка с ЧПУ 21

16. Технико-экономическое обоснование разработанного технологического процесса 25

17. Исследовательская часть 26

18. Разработка автоматизированного склада 29

Список использованных источников 32

Приложение 1. Программа для сверлильного станка с ЧПУ 33

Приложение 2. Программа для фрезерного станка с ЧПУ 33

Введение

Темой курсового проекта является разработка технологического процесса детали с применением станков ЧПУ, разработка средств автоматизации технологического процесса и выполнение исследования на технологическую тему. Тема проекта представляется вполне актуальной. Это подтверждается тем, что проектирование технологии позволяет на практическом уровне, а следовательно, и более глубоко изучить методы машиностроения, познакомиться со станками, инструментами, приспособлениями. Поскольку задание к курсовому проекту включает применение и программирование станка с ЧПУ и использования средства автоматизации, это расширяет сферу познавательности при проектировании до объема, включаемого в курс подготовки инженеров по автоматизации.

Так как хвостовик является распространенной и типичной деталью, для изготовления которой применяются практически все основные виды обработки металла резанием, это так же положительно влияет на учебную функцию курсового проекта.

Данный вид хвостовика используется в производстве подшипников в качестве рабочего приспособления штампа для закрепления инструмента, деталей, для присоединения к нему

других элементов или механизмов.

Подшипник является распространенной и достаточно ответственной деталью машин, механизмов, приборов и других устройств. Высокие требования к изготовлению подшипников по точности, по прочности и по эксплуатационным характеристикам обеспечиваются использованием качественной технологической оснастки и инструмента. Поэтому проектирование и изготовление деталей типа хвостовик и других приспособлений требует серьезной комплексной проработки на всех стадиях процесса производства.

1. Описание конструкции и назначения детали

Деталь, представленная для курсового проектирования — хвостовик, применяющийся для крепления пуансонодержателя. Назначение детали позволяет судить о ее эксплуатационных условиях: вероятно, это высокие ударные нагрузки, предъявляющие требования к упругости и твердости хвостовика, а так же условия параллельности плоскостей крепления и крепежных отверстий.

Хвостовик является телом вращения, имеющим центральной отверстие, отверстия для дополнительного крепления, параллельные оси, центровочный поясок, точное шпоночное отверстие для передачи вращающего момента, фиксирующий выступ для закрепления хвостовика.

Хвостовик имеет наружную резьбу для соединения с пуансонодержателем, вероятно, накидной гайкой.

Наиболее сложными и точными являются следующие поверхности: центровочный поясок, включающий две торцевые и цилиндрическую поверхности, а также канавка и глухое отверстие, с заданным седьмым квалитетом точности, качество изготовления которых будет влиять на точность установки пуаносодержателя. Также важным критерием является параллельность задней плоскости относительно плоскости крепления.

2. Технологический контроль чертежа детали

Чертеж детали содержит две вида. Главный вид показан неоптимально, т.к. точное отверстие на нем отсутствует. Разработчик чертежа скомпенсировал последнее тем, что показал точное отверстие неправильно выполненным местным разрезом. Разрез А-А повернут неудачно. Угловая канавка обозначена неверно. Размеры на чертеже указаны не все (в частности, не дано внешнего радиуса, описывающего выступ для закрепления — мы приняли его равным 25 мм), кроме того, не на всех указаны предельные отклонения, поэтому на эти размеры примем 14 квалитет точности (кроме точного глухого отверстия — для него возьмем седьмой квалитет). Размеры отверстий и валов указаны не по стандартам ISO, т.е. без обозначения посадок.

Технические условия по неуказанным отклонениям не оговорены, не оговорены также требования к термической обработке, которая необходима, так как хвостовик должен эксплуатироваться в условиях сильных ударных воздействий. Указанное биение с данной точностью проконтролировать невозможно.

3. Анализ технологичности конструкции детали

Техническое задание не содержит информации о способе получения заготовки. Видимо, для ее изготовления будет применена свободная ковка. Заготовка более сложной формы (близкой к форме детали) обойдется значительно дороже, кроме того, в этом случае поверхность заготовки будет низкого качества. В техническом задании отсутствует информация о путях упрощения конструкции детали. Желательно при изготовлении детали использовать упрочняющую термообработку до 25-30 единиц HRC.

Заменить хвостовик сборной конструкцией не представляется возможным, т.к. он является ответственной деталью.

Материал для детали (сталь 40) использован недорогой и доступный.

Так как зажимная часть и центровочный поясок являются неизменяемыми частями, контактирующими с другими деталями, то повысить жесткость хвостовика в целом не представляется возможным. Кроме того, жесткость данного хвостовика достаточно высока и повышать ее нет смысла.

Для обработки детали достаточно применения стандартных режущих инструментов.

Все операции по обработке детали могут выполняться на стандартном оборудовании.

4. Выбор способа изготовления заготовки

Для изготовления заготовки возможно применение нескольких методов, для выбора оптимального рассмотрим два метода изготовления заготовки и выберем метод с минимальными затратами:

- Литье в металлические формы;

- Свободная ковка.

Себестоимость детали можно рассчитать следующим способом:

C = A+B = a*m*k1*k2*k3 + b*m^(2/3)*k4*k5*k6*k7*k8. где

A — себестоимость изготовления заготовки

B — себестоимость механической обработки

a — себестоимость изготовления заготовки средней сложности массой 1кг.

для ковки a=0.373 руб/кг

для литья a=1.985 руб/кг

b — себестоимость механической обработки детали средней сложности массой 1 кг

для ковки b=3,73 руб/кг

для литья b=19,85 руб/кг

m — масса заготовки (46,8 кг)

k1 — коэффициент сложности формы (1 для средней сложности)

k2 — стоимость материала (1.5 для углеродистой стали)

k3 — точность изготовления заготовки (1 для средней точности)

k4 — учет обрабатываемости материала (1 для углеродистой стали)

k5 — учет точности размеров заготовки (1 для 14 квалитета)

k6 — учет точности размеров детали (0,26 для 14 квалитета)

k7 — учет степени приближения заготовки по конфигурации (1,5)

Себестоимость поковки равна 45,1 руб.

Себестоимость литой заготовки 240 руб.

Для изготовления заготовки хвостовика целесообразно использовать свободную ковку. Эскиз заготовки представлен на рис.4.1.

5. Выбор плана обработки детали

Технологический процесс обработки детали предусматривает несколько стадий. Если рассматривать данный процесс в укрупненном плане, то необходимо выделить черновую обработку и окончательную (абразивными инструментами). Каждая из этих стадий разбивается на необходимое количество технологических операций.

В описании технологического процесса не указываются такие операции как смазка, упаковка, нанесение специальных покрытий и т.д.

Можно предложить следующий порядок операций:

1. Токарная операция.

2. Токарная операция.

3. Сверлильная операция.

4. Фрезерная операция.

5. Координатно - расточная операция.

6. Термообработка.

7. Плоское шлифование.

8. Круглое шлифование.

9. Слесарная.

К окончательным технологическим операциям следует отнести упаковочную операцию и др.

В соответствии с порядком операций можно предложить следующий технологический маршрут обработки.

План обработки детали Табл. 5.1.

6. Выбор типа производства и формы организации технологического процесса

Согласно ГОСТ 3.1108-74 для выбора типа производства необходимо рассчитать коэффициент закрепления операций, который равен отношению количества операций за последний месяц к количеству явочных мест

Кзо =О/Ря

Но выбор типа производства по этой методике не представляется возможным в виду отсутствия информации о номенклатуре производства.

Для единичных технологических проектов может быть использован другой метод — расчет коэффициента загрузки оборудования (рассчитывается время необходимое для загрузки)

Коб = (tшт.ср*N)/(60*Fq*n*k), где

tшт.ср - средняя норма времени на операции (153,8 мин)

N - годовая программа выпуска (500 шт.)

Fq - годовой действительный фонд времени (4000 часов)

n - коэффициент загрузки каждого рабочего места (0,75)

k - количество рабочих мест (8)

В результате расчета Коб=0,05, т.е. полученное значение соответствует мелкосерийному производству.

В промышленности используются две основные формы организации производства: поточная и групповая. Первое используется в крупносерийном и массовом производстве. В нашем способе целесообразно применить групповую форму организации.

Группирование станочного оборудования и рабочих мест производится либо по видам технологической обработки изделий, либо по виду технологических процессов. При втором способе группировки специализированные участки создаются по конструкторско-технологическому признаку.

В нашем случае воспользуемся группированием станочного оборудования по видам обработки. Он заключается в формировании участков станков одного наименования.

В результате группировки получается шесть участков: токарный, сверлильный, фрезерный, координатно-расточной, шлифовальный и участок термообработки.

7. Выбор и расчет припусков на обработку

Расчет припусков на обработку производится на основе аналитического метода. Учитывая форму заготовки и требования к качеству поверхности для расчета припуска выберем цилиндрическую поверхность.

Величины припусков Zшл. и Zток. рассчитываются, остальные выбираются.

Zi = Rz,i-1 + Ti-1 + Pi-1 + ei, где

Rz,i-1 - высота неровностей поверхности, оставшейся после выполнения предшествующего перехода.

Ti-1 - глубина дефектного слоя.

Pi-1 - пространственные отклонения,

рассчитываются как произведение удельной кривизны детали на ее длину,

ei - погрешности базирования и закрепления.

После токарной операции Rz=30, T=Rz.

Тогда для шлифования P = 0,06 мкм/мм*247=14.82 мкм, e=40 мкм.

Zшл=30+30+14,82+40=114.82 мкм.

Для горячекованных или штампованных заготовок

Rz+T=600 мкм. P=120, e=120. тогда

Zток=600+120+120=840 мкм.

Допуск на деталь по 14 квалитету  247 dдет=1150 мкм.

Точность заготовки, полученной свободной ковкой, не нормируется;

примем для нее dзаг=1500 мкм.

На токарную операцию по 12 квалитету dток=400 мкм.

В результате суммарный минимальный припуск равен

Zmin=Zшл + dток + Zток = 115 + 400 + 840 = 1355 мкм.

максимальный припуск

Zmax = Zmin + dдет + dзаг = 1355 + 1150 + 1500 = 4005 мкм.

Общий номинальный припуск выберем

Zном = 3мм, что соответствует параметрам заготовок полученных свободной ковкой.

8. Выбор оборудования

Выбор металлорежущих станков для изготовления предложенной детали осуществлен с учетом следующих факторов:

- вид обработки;

- точность обрабатываемой поверхности;

- расположение обрабатываемой поверхности относительно технологических баз;

- габаритные размеры и масса заготовки;

- производительность операции;

- тип производства.

Оборудование Таблица 8.1

9. Выбор режущих инструментов

Выбор режущих инструментов осуществляется в зависимости от метода обработки, формы и размеров обрабатываемой поверхности, ее точности и шероховатости, обрабатываемого материала, заданной производительности и периода стойкости (замены) инструмента.

По возможности используются стандартные инструменты.

Выбранные инструменты сведены в таблицу 9.1

Режущие инструменты Таблица 9.1

10. Выбор приспособлений

Выбор приспособлений осуществлялся по возможности из числа стандартных или из типовых конструкций станочных приспособлений.

Критерием выбора является вид механической обработки, точность обработки поверхности, габаритные размеры и масса заготовки, тип станка, расположение поверхности по отношению к технологическим базам.

10.1. Станочные приспособления

При выборе станочных приспособлений учитывались:

- вид механической обработки;

- модель станка;

- режущие инструменты;

- тип производства.

Станочные приспособления Таблица 10.1

10.2. Выбор инструментальных приспособлений

При выборе инструментальных приспособлений учитывались:

- вид механической обработки;

- конструкция посадочного места станка;

- форма и размеры инструмента (его хвостовика).

Инструментальные приспособления Таблица 10.2

11. Выбор средств измерений и контроля размеров

Выбор средств и измерения и контроля будем производить для наиболее ответственных параметров детали:

— Габаритные размеры

1. Длина 247

2. Диаметр 175

— Диаметр крепежной части 40

— Диаметр центровочного пояска 71

— Диаметр точного отверстия 8

Средства измерения Таблица 11.1

Измерение расположения точного отверстия 8 производится на оптическом столе координатно-расточного станка.

Методика измерений может быть предложена следующая: измерению подвергается, например, каждая десятая деталь партии и если обнаруживается отклонение от допустимых погрешностей изготовления то проверяются все следующие детали, в случае если количество отбраковки превышает среднестатистический уровень производится контроль металлорежущего оборудования.

12. Выбор режимов резания

Режимы резания зависят от обрабатываемого материала, от материала режущей части инструмента, от шероховатости поверхности, от ее конфигурации, от величины припуска на обработку.

Принята следующая последовательность назначения режимов резания: сначала назначают глубину резания, затем задают величину подачи, потом скорость резания, затем скорость вращения шпинделя станка.

Расчетно-аналитическим методом вычислим режимы резания для токарной обработки. Глубина резания назначается в зависимости от вида обработки, т.к. обработка черновая выбираем t = 3 мм. Для черновой обработки выбираем значение подачи s = 0,3 мм/об.

Скорость резания рассчитывается по эмпирической формуле:

Для углеродистой стали Kg=1; sv=600; для резца nv=1,75

Knv — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, равен 0.8 для поковки.

Kiv — коэффициент, учитывающий вид инструментального материала, для ВК8 равен 0.4

T — время износа материала резца, для одноинструментальной обработки 30-60 мин.

Показатели степеней x, y, m и коэффициент Cv выбираем по таблицам; для подачи 0,3 мм/об и наружного продольного точения:

Cv=350; x=0,15; y=0,35; m=0,20.

После расчета получаем значение скорости резания 150 м/мин.

Мы привели пример расчета режима резания по эмпирической формуле. Далее мы будем назначать их, исходя из следующих соображений:

— токарная черновая обработка

V=100 м/мин

S= 0,2  0,4 мм/об

t=3 мм

— токарная чистовая обработка

V=120  150 м/мин

S=0,01  0,05 мм/об

t=1 мм

— сверлильная, фрезерная и координатно-расточная обработка

V=25  30 м/мин

S=0,01*dн

Режимы резания Табл. 12.1.

13. Техническое нормирование времени операций

Техническое нормирование времени операций можно выполнить расчетно-аналитическим методом. В нашем случае, в мелкосерийном производстве рассчитывается норма штучно-калькуляционного времени

Тшт.к.= То + Тв + Ттех + Торг + Тп + Тп.з.

где То — Основное (машинное) время, вычисляемое как отношение длины рабочего хода инструмента к подаче (в минутах) его перемещения.

Тв — Вспомогательное время, включает в себя продолжительность всех вспомогательных ходов инструмента, включений, переключений станка, установки и снятия заготовки.

Топ = То + Тв — операционное время.

Ттех — Время технического обслуживания

Тмех = 0.06*Топ

Торг — Время организационного обслуживания

Торг= 0.06*Топ

Тоб = Ттех + Торг — время обслуживания.

Тп — Время регламентированных перерывов

Тп = 0.025*Топ

Тп.з. — Подготовительно-заключительное время

Тп.з. = 60 / р = 60 / N * a,

где р - размер партии

N - годовая программа выпуска

a - количество запусков партии в течении года

То = 153,8 мин

Тв = 5 мин

Топ = 158,8 мин

Ттех = 9,5 мин

Торг = 9,5 мин

Тоб = 19 мин

Тп = 4 мин

Тп.з. = 60/100 * 12 = 7,2 мин

В результате получаем

Тшт.к. = Топ + Тоб + Тп + Тп.з. = 189 мин

14. Выбор средств транспортировки заготовок

Для выполнения транспортных и загрузочно-разгрузочных операций используется безрельсовая транспортная тележка — транспортный робот "Электроника НЦТМ-25". Особенностью данного транспортного робота является оснащение его автономным источником питания, микропроцессорным устройством управления, обеспечивающим слежение за трассой в виде светоотражающей полосы и загрузочно-разгрузочным столом, на котором устанавливается тара и сменные спутники. На стойке робота автоматически устанавливается или снимается тара при помощи подъемного загрузочного-разгрузочного стола, смонтированного на тележке. Подъем грузовой платформы осуществляется с помощью выдвижных штырей; высота ее подъема 150 мм. В корпусе автоматической тележки смонтированы электроприводы движения и поворота с питанием от аккумуляторов. Тележка выполнена в виде шасси с двумя ведущими колесами, установленными на поперечной оси в центре шасси и четырьмя опорными колесами спереди и сзади. Фотоэлектрические датчики для слежения за трассой по светоотражающей полосе, нанесенной на полу, расположены с двух сторон в нижней части шасси. В корпусе тележки расположены также датчики контроля за состоянием отдельных узлов. Безопасность эксплуатации обеспечивается механическим отключением привода от дуги, срабатывающего в случае касания ею препятствия.

Информацию о маршруте движения робокара получает на станциях останова, размещенных у склада и оборудования, посредством оптоэлектронной системы обмена информацией без электрического контакта.

Технические характеристики:

Грузоподъемность, кг 500

Скорость движения по светоотражающей полосе, м/с 0,2...0,8

Радиус поворота, мм 500

Погрешность позиционирования, мм:

поперечная +0,5

продольная +20

Удельная потребляемая мощность, Вт/кг 0,12

Длительность работы при двухсменной работе с подзарядом

аккумуляторных батарей, ч 500

Габаритные размеры, мм 2200х700х300

Масса, кг 290

15. Программирование станка с ЧПУ

15.1. Схема наладки токарного станка с ЧПУ

Схема технологической наладки токарного станка с ЧПУ для токарной операции 2 приведена на рис 15.1.

15.2. Перемещения режущих инструментов токарного станка с ЧПУ

Перемещения режущего инструмента приведены в таблице 15.1

Таблица перемещений резцов станка с ЧПУ Таблица 15.1

15.3. Применяемые команды станка с ЧПУ

Остальную информацию по командам можно найти в [ ].

15.4. Программа для токарного станка с ЧПУ

%

N001 T111 S045 M104

N002 G26

N003 G01 F10100 L21

N004 Z-04400 F70000

N005 Z-06100 F10100

N006 Z+06100 F11200

N007 Z-10100 F10100

N008 Z+10100 F11200

N009 Z-12100 F10100

N010 Z+12100 F11200

N011 Z-14100 F10100

N012 Z+14100 F11200

N013 Z-16100 F10100

N014 Z+16100 F11200

N015 Z-18100 F10100

N016 Z+18100 F11200

N017 Z+04400 F70000

N018 G40 F10100 L21

N020 G27 T101 S042

N021 G58 Z+000000 F70000

N022 X+000000

N023 G26

N024 G01 F10200 L31

N025 X-20200 F70000

N026 Z-02700 F11200

N027 X+15900 F10054

N028 Z-07100

N029 X+00600 F10600

N030 Z+07100 F11200

N031 X-01200 F10600

N032 Z-02600 F10054

N033 X+00600 F10600

N034 Z+02600 F11200

...

N099 X-00801 F10600

N100 Z-02600 F10054

N101 X+14901 F70000

N102 Z+05300 F11200

N103 G40 F10200 L31

N201 T102 S043

N202 G26

N203 G01 F10200 L32

N210 X-20000 F70000

N211 Z-02700 F11200

N212 Z-00102 F10013

N214 X+05099

N215 Z-02498

N216 X+10101

N217 X+00300 Z-00150

N218 Z-04350

N219 X+04500 F70000

N220 Z+09800

N221 G40 F10200 L32 M105

N301 T103 S024 M104

N302 G26

N303 G01 F10200 L33

N310 X-04300 F70000

N311 Z-09800 F11200

N312 X-00700 F10003

N313 X+00700 F10600

N314 X+04300 F70000

N315 Z+09800

N320 G40 F10200 L33

N401 T104 S026

N402 G26

N403 G01 F10200 L34

N410 X-15101 F70000

N411 Z-05200 F11200

N412 X-00600 Z-00300 F10006

N413 X+00600 Z+00300

N414 X+15101 F70000

N415 Z+05200

N420 G40 F10200 L34

N501 T105 S023

N502 G26

N503 G10 F10200 L35

N510 Z-005200 F70000

N511 X-004600 F10600

N513 G33 X+000256 Z-004100 D+000200

N514 X+000600 F10600

N515 Z+004100 F11200

N516 X-000660 F10600

N517 G33 X+000256 Z-004100 D+000200

N518 X+000600 F10600

N519 Z+004100 F11200

N520 X-000640 F10600

N521 G33 X+000256 Z-004100 D+000200

N522 X+004700 F70000

N524 Z+009300

N530 G40 F10200 L35

N531 G25 X+999999 F70000

N532 M105

N533 G25 Z+999999

N534 M002

16. Технико-экономическое обоснование разработанного технологического процесса

Любой технологический процесс должен быть минимизирован по затратам. В качестве критерия минимизации используется себестоимость изготовления продукции.

Различают 4 метода расчета себестоимости:

1. Бухгалтерский (укрупненный);

2. Метод калькуляций (прямого расчета);

3. Нормативные;

4. По показателям.

Для нашего технологического процесса выберем бухгалтерский метод. Себестоимость изготовления детали рассчитывается по следующей формуле

С = М+ Tшт.к.*(1+Н/1000),

где М=45,1 у.е. — стоимость заготовки

Тшт.к.=189 мин — штучно-калькуляционное время изготовления детали

Н=2000 % — накладные расходы.

В результате себестоимость изготовления детали составила 612,1 у.е.

17. Исследовательская часть

Точность обработки глубоких отверстий.

Термин глубокое отверстие имеет различное толкование и базируется в основном на разграничении отверстий на глубокие и обычные по отношению длины отверстия к его диаметру

l / d , причем это условное разграничение колеблется от трех до десяти диаметров. Отечественный и зарубежный опыт сверления показывает, что к глубоким следует относить отверстия глубиной более 5*d ,поскольку без использования специальных сверл, подточек невозможно получить отверстие без вывода инструмента для удаления стружки. Существует мнение , что к глубоким должны быть отнесены такие отверстия , изготовление которых связано с необходимостью применения специальных инструментов, оборудования и методов обработки и не может быть рационально осуществлено или вообще осуществлено с помощью инструментов и методов, применяемых для изготовления отверстий нормальной длины.

Для операции глубокого сверления широко используются станки специального назначения ( ОС-401, ОС-402А, ОС-98 и др.), а также универсальные сверлильные , револьверные и токарные станки , модернизированные для сверления глубоких отверстий. Глубокое сверление отверстий диаметром до 20 мм осуществляется на универсальном и специальном оборудовании по различным кинематическим схемам ружейными и спиральными сверлами со специальной заточкой, с различными углами наклона винтовой канавки , а также спиральными сверлами, имеющими разделение рабочей части на режущую и транспортирующую.

В нашем случае деталь( хвостовик ) имеет три глубоких отверстия : 2 отв. 10167 и одно отверстие 20177. Сверление производим по циклу глубокого сверления стандартными спиральными сверлами, т. е. вывод сверла осуществляется после врезания на глубину 3*d, затем — после врезания на глубину 2*d, а потом через каждое значение d. Данная схема обработки решает проблему удаления стружки из зоны резания и подачи СОЖ, однако применение специальных ( например, шнековых ) сверел значительно повысило бы производительность операции глубокого сверления из-за отсутствия необходимости вывода сверла из отверстий .

Итак, основным требованием , предъявляемым к технологическому процессу , является обеспечение высокого качества продукции при высокой производительности труда. При этом наиболее сложным вопросом является обеспечение заданной точности обработки ,зависящей от правильного выбора оборудования, инструмента, режимов резания и других условий.

Понятие точности глубоких отверстий, полученных сверлением , включает : точности диаметрального размера, геометрической формы отверстия в поперечном и продольном сечениях, положения и отклонения оси просверленного отверстия; шероховатость поверхности. Характер и степень влияния многочисленных факторов на точность обработки глубоких отверстий неодинаковы.

Отклонение диаметра отверстия.

Величина разбивки отверстия зависит от большого количества факторов. Основными из них являются биение и износ инструмента, состояние материала, глубина сверления. Значительное влияние оказывает также величина зазора между сверлом и кондукторной втулкой. Для повышения точности диаметрального размера рекомендуется уменьшать зазор между сверлом и втулкой и увеличивать ее высоту. Одной из причин разбивки отверстия является несоосность рабочей части сверла и ее хвостовика, приводящая к биению. с увеличением глубины сверления разбивка возрастает, т.к. из-за увеличивающейся длины консоли снижается радиальная жесткость системы сверло — шпиндель.

Динамические погрешности станка также оказывают влияние на разбивку отверстия. Одна из причин возникновения динамических погрешностей — это результирующая радиальных составляющих усилия резания Py , возникающая из-за наличия эксцентриситета и дефектов заточки, когда ₁₂ и длины режущих кромок не равны. Это усилие, приложенное к уголкам режущих лезвий сверла , вызывает разбивку, дефект поверхности и повышенный износ сверла.

Увеличение неравномерности заточки углов в плане сверла с 0,5 до 3 ⁰ ведет к разбивке отверстия более чем на 1 мм. Зависимость разбивки отверстия от неравенства режущих кромок по высоте записывается как :

D = H*tg(  / 2 ),

где H — разность режущих кромок по высоте ;

 — угол при вершине сверла.

Так как на разбивку влияет обратная конусность, увеличивающая зазор между кондукторской втулкой и сверлом, предлагается изготавливать сверла без нее. Разбивка также зависит от режимов резания. С увеличением скоростей резания и подачи разбивка возрастает , причем в большей степени влияет подача. На отклонение диаметра отверстия сказывается также и износ сверла.

Погрешность формы отверстия.

При сверлении отверстий возникают погрешности формы в поперечном и продольном сечениях. Значительное влияние на них оказывает несимметричная заточка режущих лезвий сверла. Основной слой металла при этом снимается одной режущей кромкой , воспринимающей почти всю нагрузку. Зазор между стенкой отверстия и малонагруженной ленточкой сверла возрастает и забивается стружкой, которая смещает сверло. Кроме того , с увеличением глубины сверления ухудшаются условия транспортировки стружки : она пакетируется , создает неуравновешенную радиальную силу. В результате этого возникают вибрации и разбивка отверстия, которая возрастает по мере увеличения глубины сверления.

Погрешности формы возрастают с увеличением диаметра сверления, причем у входа в отверстие обычно наблюдается овальность, в средней его части — неравномерное отклонение от округлости, у выхода — равномерное отклонение от округлости. При глубоком сверлении погрешности формы в поперечном сечении овальные, в продольном — конусообразные.

Погрешность формы отверстия возрастает с увеличением вылета сверла, так как жесткость последнего уменьшается и оно работает в условиях продольного изгиба. При сверлении возможно возникновение трехгранной огранки, связанной с наличием двух режущих лезвий, участвующих в образовании контура отверстия. На погрешности формы отверстия в поперечном сечении влияют также погрешности формы шейки шпинделя станка и опорных подшипников, зазор между опорными шейками шпинделя и подшипниками.

Увод оси отверстия.

Величина увода оси отверстия зависит от статических и динамических погрешностей станка, конструкции и геометрии режущего инструмента, параметров кондукторных втулок, режимов резания и др.

Неперпендикулярность опорной поверхности стола к оси шпинделя приводит к погрешности базировки детали или приспособления относительно вертикальной оси шпинделя. Увод оси отверстия вызывается непараллельностью оси шпинделя направлению перемещения гильзы. Под влиянием осевого усилия возможны деформации узлов станка, нарушающие перпендикулярность оси шпинделя к рабочей поверхности стола, что также вызывает увод оси отверстия.

Большое влияние на величину увода оси отверстия оказывает схема сверления. Увод оси отверстия уменьшается, когда заготовка имеет главное движение( эффект самоцентрирования сверла ). ( Т.е. в нашем случае увод оси отверстия меньше при сверлении на токарном станке).

Увеличение глубины сверления приводит к возрастанию увода, т.к. увеличивается вылет сверла и уменьшается его жесткость. Жесткость сверла понижается также с уменьшением его диаметра. Если относительная длина сверла l/d и осевое усилие больше критических значений, определяемых из условий продольного изгиба, деформации оси сверла неизбежно вызовут его увод. Кроме того, биение рабочей части сверла относительно хвостовика приведет к тому, что осевое усилие приложенное эксцентрично по отношению к оси сверла , вызовет изгиб, а следовательно, увеличится и увод оси отверстия.

Таким образом, при работе сверлом с большим вылетом одним из факторов, определяющих первоначальное направление оси отверстия , является поворот вершины сверла под влиянием продольного изгиба.

К числу причин , вызывающих увод оси отверстия при глубоком сверлении , относятся также погрешности заточки сверл и , в первую очередь, неодинаковые величины углов между осью сверла и главными режущими кромками. Неравенство этих углов влечет за собой появление резко выраженной разницы в сечениях среза каждой режущей кромки, что приводит к появлению больших неуравновешенных радиальных сил, изгибающих сверло и вызывающих его увод. Однако считается, появление неуравновешенных радиальных сил вызывает только разбивку и не влияет на увод оси, т.к. вектор, определяющий величину и направление радиальной силы, описывает полную окружность за время одного оборота сверла и поэтому не может служить причиной одностороннего увода.

Режимы резания также влияют на величину увода оси отверстия. С увеличением подачи возрастает усилие резания, а следовательно, продольный изгиб сверла и связанный с ним увод оси . По этой же причине увод возрастает и при износе сверла.

Относительно влияния скорости резания на величину увода оси отверстия нет единого мнения. Повышение скорости резания способствует некоторому увеличению динамической жесткости инструмента, снижению сил резания, способствующих уменьшению увода оси отверстия. Уменьшению увода оси отверстий способствует применение кондукторных втулок, важное значение при этом имеет правильный выбор их параметров. В этом вопросе также имеются разногласия. Для уменьшения увода рекомендуется уменьшать зазор между втулкой и сверлом и применять удлиненные втулки. В то же время утверждается , что высота втулки не влияет на увод оси отверстия. В ряде исследований советуют устанавливать втулки вплотную к торцу детали, а в других — на расстоянии (1,5 2 )*d от торца детали с целью обеспечения нормального выхода стружки.

Шероховатость поверхности.

Микронеровности на стенках просверленного отверстия зависят от совокупности рада факторов: физико-механических свойств обрабатываемого материала , режимов резания, смазывающе- охлаждающей жидкости, геометрии и микрогеометрии режущего инструмента и др. Микронеровности при сверлении возникают вследствие нароста, образующегося на режущих лезвиях в местах пересечения заборного конуса сверла с его цилиндрической частью, шероховатости лезвий, защемления обломков сходящей стружки между сверлом и изделием, царапания обработанной поверхности при выводе сверла из отверстия.

Шероховатость обработанной поверхности ухудшается при сверлении без охлаждения, увеличении глубины сверления , а также по мере износа инструмента.

рост высоты микронеровностей наблюдается с увеличением диаметра сверления, что связано с увеличением температуры в зоне резания , наростообразованием на режущих лезвиях.

Важное значение для уменьшения высоты микронеровностей имеет выбор оптимальных значений геометрии сверл. При слишком больших значениях переднего  и заднего  углов сверла происходит выкрашивание режущих кромок и ухудшение чистоты поверхности. Чрезмерно малые значения  и  увеличивают трение, температуру в зоне резания, налипание обрабатываемого материала на поверхность инструмента, что ведет к увеличению высоты микронеровностей.

Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее полно изучены факторы, влияющие на увод оси и отклонение диаметра отверстий, в меньшей степени — на погрешности формы и шероховатость поверхности. По вопросу характера и степени влияния отдельных факторов у исследователей нет единого мнения, а в некоторых случаях они носят противоречивый характер. Ряд утверждений недостаточно обоснован и требует дальнейшего аналитического и экспериментального исследования. Основными факторами , влияющими на точность глубоких отверстий , являются конструкции , диаметр и геометрические параметры инструментов , металлорежущее оборудование и схема сверления , свойства обрабатываемого материала и глубина сверления , режимы резания , использование кондукторных втулок и др.

18. Разработка автоматизированного склада

Общие требования экономической эффективности, предъявляемые к складам как к объектам промышленного и транспортного строительства, приводят к коренной перестройке самого подхода к проектированию и созданию складов. Это вызвано развитием новых тенденций в организации складского хозяйства и значительным прогрессом в технологии складирования грузов и в технических средствах оснащения складов. Один из последних этапов развития складов — автоматизированный склад. Он имеет следующие характеристики технологии, механизации и автоматизации:

1. Технические средства

— погрузки и разгрузки....................................................конвейеры, электропогрузчик,

— транспортирования....................................................электропогрузчики и конвейеры,

— складирования................................................................................высотные стеллажи, автоматизированные краны-штабелеры,

2. Технология и управление...................................................................размещение по раскладке,

перфокарты, пакетный режим ЭВМ

3. Квалификация работников,

образование.........................................................................................среднее техническое

Так как производство мелкосерийное, то будем использовать одностеллажный склад, обслуживаемый напольным краном-штабелером. В качестве загрузочно-разгрузочных устройств будем использовать приемные секции стеллажа, приемные устройства и цепной конвейер и транспортно-перегрузочный робот. В качестве средства транспортирования используем транспортный робот, который был описан в пункте 14.

Ниже приведены технические характеристики используемого оборудования.

Кран-штабелер СА-ТСС-0,16

Грузоподъемность, кг..........................................................................160

Высота H стеллажа, мм......................................................................4000

Габаритные размеры тары, мм

длина l......................................................................................600

ширина b..................................................................................400

Расстояние от рельсового пути до нижнего

рабочего положения грузозахватного органа, мм..............................450

Скорость, м/с

передвижения крана-штабелера...............................................1,0

подъема грузозахватного органа.............................................0,2

выдвижения грузозахватного органа.....................................0,25

Суммарная мощность электродвигателей, кВт.....................................4,0

Цепной конвейер КЦ-0,16

Масса (брутто) тары, кг........................................................................160

Габаритные размеры тары, мм

длина l.......................................................................................600

ширина b..................................................................................400

Длина конвейера, мм............................................................................600

Расстояние H от пола до несущей плоскости

механизма, мм.......................................................................................450

Скорость перемещения тары, м/с.........................................................0,25

Приемные секции стеллажа ПСС-0,16

Масса (брутто) тары, кг........................................................................160

Габаритные размеры тары, мм

длина l.......................................................................................600

ширина b..................................................................................400

Расстояние H от пола до несущей плоскости

механизма, мм.......................................................................................450

Скорость перемещения тары, м/с.........................................................0,25

Число позиций накопления, шт.................................................................1

Приемное устройство ПУ-0,16

Масса (брутто) тары, кг........................................................................160

Габаритные размеры тары, мм

длина l.......................................................................................600

ширина b..................................................................................400

Расстояние H от пола до несущей плоскости

механизма, мм.......................................................................................450

Скорость перемещения тары, м/с.........................................................0,25

Число позиций накопления, шт................................................................2

Стеллаж СТ-0,16

Масса (брутто) тары, кг........................................................................160

Габаритные размеры тары, мм

длина l.......................................................................................600

ширина b...................................................................................400

Расстояние H, мм.................................................................................3400

Длина L, мм.......................................................................................10200

Транспортно-перегрузочный робот (напольный) СМТК-150

Масса (брутто) тары, кг........................................................................160

Габаритные размеры тары, мм

длина l.......................................................................................600

ширина b...................................................................................400

Скорость перемещения тары, м/с.........................................................0,33

Точность позиционирования, мм...........................................................+5

Тара для автоматизированного склада

Для транспортирования хвостовиков разработана специальная тара (паллета). Она представлена на рис. 18.1.

Примем высоту ячеек стеллажа равной 340 мм. Тогда емкость склада равна

(3400/340)*(10200/600)=10*17=170 ячеек. При учете, что в одной ячейке хранится 3 детали (вместимость паллеты), то емкость склада равна 510 деталей, т.е. разгрузку готовых деталей со склада и загрузку склада заготовками можно производить раз в год.

Компоновка разработанного автоматизированного склада представлена на рис. 18.2.

1. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для машиностроительных специальностей вузов. — 4-е изд., переработанное и дополненное — Мн.: Высш. школа,1983. — 256 с.

2.Обработка металлов резанием: Справочник технолога. Под общ. ред. А.А. Панова. — М.: Машиностроение, 1988. — 736 с.

3. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / А.А. Гусев и др. — М.: Машиностроение, 1986. — 480 с.

4. Дунаев П.Ф. и др. Допуски и посадки. Обоснование выбора: Учебное пособие для студентов машиностроительных вузов. — М.: Высш. шк., 1984. — 112 с.

5. Обработка деталей на токарном станке с ЧПУ. Методические указания к лабораторным работам. — Вологда.

6. Обработка деталей на сверлильном станке с ЧПУ. Методические указания к лабораторным работам. — Вологда.

7. Обработка деталей на фрезерном станке с ЧПУ. Методические указания к лабораторным работам. — Вологда.

8. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы. В 14 кн.: кн. 4. Волкевич Л.И., Усов Б.А. Транспортно-накопительные системы ГПС. Практ. пособие/Под ред. Б.И. Черпакова. — М.: Высш. шк., 1989. — 112 с.

9. Маликов О.Б. Склады гибких автоматических производств. — Л.: Машиностроение, 1986. — 187 с.

10. Рачков М.Ю. Оборудование и основы построения ГАП. — М.: Высшая школа, 1991.

Приложение 1. Программа для сверлильного станка с ЧПУ

%

N001 T01 S11 F11 X+000000 Y+00000

N002 M03 L01

N003 G83 R+008198 Z+25398 M08

N004 Z-05200 X+010000

N005 G93 R+008198 Z+25398

N006 T02 X+000000 Y+00000

N007 M03 L02 X+009773 Y+04773

N008 G91 R+023198 Z+24798

N00P>

N002 M03 L01

N003 G83 R+008198 Z+25398 M08

N004 Z-05200 X+010000

N005 G93 R+008198 Z+25398

N006 T02 X+000000 Y+00000

N007 M03 L02 X+009773 Y+04773

N008 G91 R+023198 Z+24798

N009 M09

N010 M02

%

N001 G17

N002 M43

M003 S75 T01

N004 G01 Z-006000 F0712 M03 L401

N005 X-001100 M08 L002 F0660

N006 X-002500 F0610

N007 G03 J-003000 X-003000 Y-003000 L002

N008 I+003000 X+003000 Y-003000 L002

N009 G01 X+002500

N010 G50 X+001100 F0660 M09 L002

N011 G04 L000

N012 G01 Y+006000 F0715 M05

N013 G40 Z+006000 L401

N014 M02

Sheet 1: Табл перем инстр

Sheet 2: Опер техн карта