Розробка пристрою для удосконалення роботи агрегатного верстату

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ДОДАТОК

ВСТУП

Нині кожен обраний спосіб механічної обробки матеріалу зводиться до обмеженого числа методів по заданій ознаці чи критерію (свердління, точіння, фрезерування, стругання, шліфування і т.п.). У якійсь точці цей добір зводиться з рекомендаціями різних довідників, які встановлені ДСТ, що є результатом довгого і кропіткого дослідження різних показників кожного виду обробки, здобутими експериментально, починаючи приблизно з 1933 року, коли було створено експериментально науково-дослідницький інститут металорізних верстатів (ЕНІМВ), який і нині диктує вимоги до конструювання сучасного металорізного устаткування і не тільки.

Коли в нашій державі моральний і фізичний знос устаткування та технологій досягли критичної відмітки, головні задачі вітчизняних конструкторів металорізного устаткування спрямовані на модернізування існуючого базового устаткування (в Україні фактичний вік парку металорізного устаткування більш ніж 35 років) для збільшення продуктивності, збільшення точність і якість виготовлення деталей на робочому спроектованому устаткуванні, а створення нового високопродуктивного устаткування з високою концентрацією виконуючих операцій з мікропроцесорним керуванням і т.п., конструюють лише в робочих кресленнях, тому як ведуча роль верстатобудування належить від галузевої економіки, яка нині знаходиться у жалюгідному стані.

Разом з тим, варто визнати, що головною причиною створеного положення, є відсутність базової обґрунтованої, на досягненнях науки і техніки, єдиної державної стратегії перетворення і випереджального розвитку вітчизняного верстатобудування та усього машинобудування в цілому.

І не тільки із-за цієї причини в Україні стало актуальним впровадження агрегатних верстатів для серійного і дрібносерійного виробництва. Можна також виділити кілька головних переваг, якими володіють ці верстати при їхньому впровадженні й експлуатації у порівнянні зі звичайними верстатами й автоматами: короткі терміни і вартість проектування, тому що проектно-конструкторські роботи зводяться до розробки загального компонування верстата, затискних пристосувань, системи керування і деяких інших елементів; невеликі терміни і вартість виготовлення верстата, тому що в основному верстати монтуються із серійно виготовлених вузлів; висока надійність і скорочення термінів його освоєння, тому що верстат монтується з вузлів, що пройшли перевірку експлуатацією; рентабельність використання складних вузлів, тому що ці вузли можуть застосовуватися повторно до повного використання їхнього терміну служби; порівняльно легкість вбудовування їх в автоматичну лінію і т.п.

У розвинутих країнах Європи розвитку та удосконалюванню парку металорізальних верстатів і автоматів приділяється першорядна увага. Типаж металорізальних верстатів, темпи розвитку верстатобудування, рівень якості випускаючих верстатів, питома вага автоматизованого устаткування, у тому числі з програмним керуванням, мобільність верстатного парку для виготовлення різноманітних виробів, висока ефективність при експлуатації верстатів - усе це багато в чому визначає промисловий потенціал країни і характеризує рівень розвитку її машинобудування.

Усе більший розвиток одержують агрегатні верстати з програмним керуванням, які забезпечують високу мобільність виробництва, точність і продуктивність обробки. Автоматика усе ширше застосовується не тільки для підвищення продуктивності процесу обробки, але і для одержання його високих якісних показників.

Також створюють агрегатні верстати зі спрощеним пристроєм ЧПУ, що дозволяє здійснювати ручне введення програм, їхнє коректування на верстаті і повторне відтворення, створюють агрегатні верстати з ЧПУ з можливістю оснащення їх промисловими маніпуляторами, а також придатних для монтування в автоматизовані ділянки, керовані від ЕОМ, розширюю технологічні можливості агрегатних верстатів за рахунок комплектації їхньою необхідною номенклатурою приналежностей і пристосувань, підвищують надійність і довговічність агрегатних верстатів за рахунок удосконалювання їхніх конструкцій і технології виготовлення, а також, широко застосовують сучасні комплектуючі вироби і матеріали, створюють нові спеціалізовані агрегатні верстати, що відповідають вимогам масового і крупносерійного виробництва.

1 .КОНСТРУКЦІЇ ТА ВИДИ АГРЕГАТНИХ ВЕРСТАТІВ

1.1 Призначення та область застосування агрегатних верстатів

Агрегатними називають багатоінструментальні верстати, зібрані з нормалізованих і частково спеціальних агрегатів. Вони широко застосовуються в крупносерійному і масовому виробництві для обробки в основному корпусних деталей. У серійному виробництві, наприклад, у верстатобудуванні виконання трудомістких розточувальних операцій на агрегатних верстатах також дає великий економічний ефект. На агрегатних верстатах можна виконувати свердління, зенкерування, розточування, фрезерування, нарізування внутрішніх і зовнішніх різьб, накочування різьб, деякі види токарської обробки.

Рис. 1.1 - Приклади компонування агрегатних верстатів: а) вертикальний однобічний однопозиційний; б) похилий однобічний однопозиційний; в) чотирибічний однопозиційний змішаного компонування; г) вертикальний однобічний багатопозиційний.

На однопозиційних верстатах обробка заготовки проводиться при одному її постійному положенні. Агрегатні верстати з багатопозиційними поворотними столами або барабанами призначені для паралельно-послідовної обробки однієї чи одночасно декількох заготовок середніх і малих розмірів. Допоміжний час при цьому скорочується до мінімуму, тому що установка заготовки і зняття деталей на завантажувальній позиції відбувається під час обробки на інших позиціях.

Агрегатний верстат компонується, як вже зазначалось в основному з уніфікованих вузлів, що мають індивідуальні приводи і зв'язані між собою електричною системою керування. Основними уніфікованими вузлами є силові головки, силові столи, шпиндельні вузли, поворотні ділильні столи, станції гідроприводу, базові вузли, станції змазування та ін. Послідовність руху вузлів забезпечується наявними на них упорами і кінцевими перемикачами. Завдяки стандартним приєднувальним розмірам досягається необхідна точність взаємного положення вузлів. Уніфіковані вузли виготовляються декількох габаритів, що дає можливість створювати агрегатні верстати оптимальних розмірів відповідно габаритам оброблюваної деталі. Для обробки дрібних деталей у приладобудуванні існують малогабаритні агрегатні верстати.

Агрегатні верстати мають високу продуктивність, забезпечувану великою концентрацією операцій і оптимальних режимів різання. На агрегатних верстатах обробляються деталі стабільної якості.

Рис. 1.2 - Уніфіковані агрегаті агрегатних верстатів.

У вертикальному агрегатному верстаті (рис. 1.2) уніфіковані: базові деталі (станина 1, стійка 9, бічна станина 20, упорний кутник 11), силові механізми (силовий стіл 8, а у верстатах інших типів силові головки (називається нормалізований вузол, призначений для повідомлення інструментам обертання і рухи подачі. Якщо силова головка працює одним інструментом, його закріплюють у шпинделі самої головки, а якщо обробка ведеться одночасно декількома інструментами, їх закріплюють у шпинделях шпиндельної коробки або насадках); шпиндельні механізми (шпиндельна коробка 14, розточувальна бабка 19, свердлильна бака 10); механізми транспортування (поворотний ділильний стіл 3, двохпозиційний ділильний стіл прямолінійного переміщення 18), механізми головного руху (коробки швидкостей 17 із зубчастими колесами або в інших верстатах з ремінним приводом); гідроустаткування (гідробак 4, насосна установка 5, гідропанель 6), електроустаткування (центральний і налагоджувальний пульт 2, електрошафа силових механізмів 16, електрошафа верстата 7), допоміжні механізми (подовжувач 15, різьбовий копір 13), розточувальна піноль 12). Спеціальні механізми, наприклад пристосування для кріплення заготівель, мають окремі нормалізовані елементи.

Агрегатні верстати проектують як напівавтоматичні, так і автоматичні.

Агрегатним напівавтоматом називається верстат, у якого всі робочі і холості рухи, пов'язані з обробкою, контролем і транспортуванням деталей, виконуються автоматично, а встановлює заготовку на верстат, пускає його і знімає з верстата готову деталь оператор. Агрегатним автоматом називають верстат, у якого всі операції, включаючи завантаження верстата заготовками і зняття обробленої деталі, виконуються автоматично. Оператор при обслуговуванні агрегатних автоматів лише спостерігає за справністю їхніх механізмів, поповнює запас заготовок, а наладчик вчасно змінює інструмент, який втратив свої ріжучі характеристики.

Агрегатні верстати можуть бути спеціальними і спеціалізованими.

Спеціальний агрегатний верстат - це верстат, спроектований для одночасної обробки однієї чи декількох деталей без переналагодження. Спеціалізований агрегатний верстат призначений для послідовної обробки декількох деталей; конструкція такого верстата дозволяє швидко переналагоджувати його з обробки однієї деталі на іншу.

1.2 Аналіз вихідних даних для проектування агрегатного верстата

Технічні вимоги креслення заготовки (див. графічну частину, лист 1) вказують на необхідність одержання (до механічної обробки) незазначених граничних відхилень розмірів: отворів ; валів ; інших , найбільша точність, яку вимагає технолог, це на діаметр та на діаметр .

Заготовку виготовили литтям у піщану форму з алюмінієвого сплаву марки АК5М2 ДСТ153-93, що відрізняється своєю дешевиною, міцністю і відносною пластичністю. Хімічний склад АК5М2: заліза () до 1.3%; кремнію () від 4 до 6%, магнію () і марганцю () від 0.2 до 0.8%, міді () від 1.5 до 3.5%, нікелю () до 1.5%, титана () до 0.2%, цинку () до 1.5 %; твердість по Бріннелю , межа міцності після розтягання , вага заготовки приблизно .

Якість литої поверхні першої бази та позу , отвору , що говорить про доволі якісну штамповку.

Так само маються обмеження по точності форми і взаємного розташування поверхні заготовки: допуск не перпендикулярності відштампованих поверхонь паза (третя база) не більш щодо першої базової поверхні; допуск несиметричності поверхонь пазів відносно один одного не більш .

На агрегатному верстаті свердлять отвори та нарізають різьбу.

Найбільшу точність обробки вимагають внутрішні метричні різьби . Не зазначені граничні відхилення складають: отворів ; валів ; інших .

Так само маються обмеження по точності форми і взаємного розташування поверхні деталі: залежний допуск позиційності оброблених отворів радіуса не більш відносно базової залежної поверхні 2.

Задана шорсткість внутрішніх поверхонь діаметра , і незазначених поверхонь відповідають вимогам, пропонованим до їх точності.

Контроль усіх цих вимог можна здійснити стандартизованим контрольно-вимірювальним інструментом: штангельциркулем , мікрометр, шаблонами і т.п.

На кресленні ми бачимо, що геометричні елементи в конструкції деталі (діаметри, довжини, різьби, радіуси переходів і т.п.) уніфіковані; маються так само зручні базуючи поверхні, які забезпечують можливість сполучення і сталості баз; мається можливість вільного підведення і висновку ріжучого інструмента, при механічній обробці; зручність контролю точності параметрів деталі; відповідає форма дна (і бічних сторін) отвору формі стандартного інструмента (свердла, зенкера, розгорнення і т.п.) для його обробки.

Також, вимогою завдання на проектування верстата ступінь автоматизації був напівавтоматичним. Це означає, що у нього всі робочі і холості рухи, пов'язані з обробкою, контролем і транспортуванням деталей, виконуються автоматично, а встановлює заготовку на верстат, пускає його і знімає з верстата готову деталь оператор.

Отже, при розгляді деталі на кресленні і проаналізувавши практично всі технічні і технологічні вимоги, пропоновані їй можна сказати, що деталь (фланцева кришка) цілком технологічна. Геометрична форма заготовка визначає можливості й особливості її установки на верстаті, а компонування верстата залежить від форми, розмірів, кількості операцій (переходів), розташування оброблюваних поверхонь і вимог до точності їхньої обробки.

1.3 Допоміжні системи агрегатного верстата

1.3.1 Система змащування вузлів агрегатного верстата

У проектованому агрегатному напівавтоматі передбачається комбінована система мастила - індивідуальне змазування окремих агрегатів поєднується з централізованою імпульсною системою для змазування складових частин, що не мають індивідуальної системи. Індивідуальну систему мастил мають багатошпиндельні коробки, насадки, рухомі кондуктора, ділильні поворотні столи.

Для змазування поворотний - ділильного столу застосовується індивідуальна циркуляційна система, що забезпечує примусову подачу дозованого матеріалу до поверхонь, що труться. Для змазування поверхонь багатошпиндельних коробок рухомих кондукторів, що труться, застосована централізована система, яка забезпечує подачу дозованого змащувального матеріалу.

1.3.2 Система охолодження зони різання та відводу стружки від верстата

Для збільшення працездатності ріжучого інструменту і оберігання від передчасного зносу застосовується змащувально-охолоджуюча рідина (ЗОР). У якості ЗОР в проектованому напівавтоматі для обробки заготовки застосований 5% водний розчин эмульсора «Укрінол-1» по ТУ38-101197. Система охолоджування верстата складається з бака для ЗОР ємкістю 300 літрів, на кришці якого встановлений відцентровий насос П-100м, комунікації, що сполучають насос з водозбірником, закріпленому на станині регулятора, через яке ЗОР подається до інструменту. З комунікації ЗОР подає до інструменту і в колектор. Колектор є розімкнене кільце, розташоване навколо поворотного динамічного столу по кожній робочій позиції до якого приєднується регулятор, що є муфтовим органом з трубкою, що підводить, яка прямує безпосередньо на охолоджуваний інструмент.

ЗОР подається в зону різання вільно - падаючим струменем. Оброблена ЗОР і стружка зливається в кільцевий канал станини верстата. Надалі, скребком, укріпленому на тій, що обертає планшайбе стружка переміщається до отвору в каналі і по похилій поверхні жолоба падає в приймальний лоток, який розташований в баку для ЗОР. Крупна стружка затримується в лотку сіткою.

1.4 Технологічний процес виготовлення деталі

1.4.1 Маршрут обробки деталі

Вивчення технологічних процесів обробки деталей на агрегатних верстатах показало, що існує велика кількість процесів і велика різноманітність компонувань агрегатних верстатів. Це пояснюється не тільки різноманітністю типів і розмірів оброблюваних деталей, що вимагають різної технології виготовлення, але і відсутністю єдиного підходу і рішення тих самих технологічних задач. Різні процеси і компонування верстатів для обробки тих самих деталей забезпечують різну продуктивність устаткування, а іноді і різну точність обробки.

При вивченні креслення, технічних умов на виготовлення деталі, вивченні її призначення, умов роботи у вузлі і технологічність конструкції, призначаємо, нижче вказаний найоптимальніший маршрут обробки деталі.

Операційна станція 1: свердління 4-х отворів під метричну різьбу з утворенням фаски .

Операційна станція 2: свердління наскрізних 4 отворів діаметром під різьбу .

Операційна станція 3: свердління одного отвору під метричну різьбу діаметром з утворенням фаски .

Операційна станція 4: свердління наскрізних 2-а отвори діаметром під різьбу та діаметра .

Операційна станція 5: нарізання метричної різьби в одному отворі .

Операційна станція 6: нарізання метричної різьби в 4-х отворах .

На рис. 1.3 показані які саме отвори виконуються на тій чи іншій операційній станції.

Рис. 1.3 - Деталь «Фланцева кришка» після обробки на агрегатному верстаті.

Таким чином при обробці деталі на верстаті необхідно виконати шість технологічних переходів для отриманням готової деталі.

Проведемо групування вибраних технологічних переходів, та розподілення їх по силовим агрегатам, операційним станціям, робочим позиціям, встановимо послідовність їх виконання та тим самим визначимо попередній варіант технологічного компонування верстата. Технологічне компонування наведемо у вигляді рис. 1.4.

Рис. 1.4 - Схема компоновки та розташування силових вузлів агрегатного верстата: 1, 2, 3, 4 - горизонтальні силові головки; 5, 6 - горизонтально різьбонарізні головки; 7 - позиція встановлення (зняття) заготовки (деталі).

1.5 Розрахунок режимів різання

Розрахунок режимів різання є одним з найбільш відповідальних етапів розробки технологічного процесу обробки деталі на агрегатному верстаті.

Розрахунок режимів різання за допомогою електронної програми: «Розрахунок режимів різання технологічних переходів реалізованих на агрегатних верстатах», версія 1.1, розробник д.т.н., професор кафедри технології машинобудування та металорізальних верстатів Національного технічного університету «ХПІ» Пермяков Александр Анатольевич. Розрахунки режимів різання показані у таблиці 1.1.

Визначаємо довжину робочого ходу інструмента (рис. 1.5):

Рис. 1.5 - Схема визначення довжини робочого ходу свердла, де ; ; .

- операційна станція 1 та 3: .

- операційна станція 2: .

- операційна станція 4: .

- операційна станція 5 та 6: .

Таблиця 1.1 - Режими різання.

Разработчик> Samchuk V.V.

-========T==============T=====T=====T=====T=====T=====T====T=

¦ Номер ¦ ¦диам.¦глуб.¦длина¦пода-¦скор.¦час-¦осе-¦мо- ¦мо- ¦вре-¦

+--T--T--+ ¦обра-¦реза-¦реза-¦ ча ¦реза-¦тота¦вая ¦мент¦щ- ¦мя ¦

¦аг¦ин¦пе¦ Наименование ¦ботки¦ ния ¦ ния ¦ ¦ ния ¦вра.¦сила¦кру.¦нос ¦рез.¦

¦ре¦ст¦ре¦ перехода +-----+-----+-----+-----+-----+----+----+----+----+----+

¦га¦ру¦хо¦ ¦ мм ¦ мм ¦ мм ¦мм/ ¦ м/ ¦об/ ¦ Н ¦ Нм ¦квт ¦сек ¦

¦та¦м.¦да¦ ¦ ¦ ¦ ¦ об ¦ мин¦ мин¦ ¦ ¦ ¦ ¦

¦==+==+==+==============+=====+=====+=====+=====+=====+===+====

¦ 1¦ 1¦ 1¦Сверление ¦ 7.0¦ 3.50¦ 7.00¦0.060¦43.10¦1960¦55.0¦0.28¦0.05¦3.60¦

¦ 1¦ 2¦ 1¦Сверление ¦ 7.0¦ 3.50¦ 7.00¦0.060¦43.10¦1960¦55.0¦0.28¦0.05¦3.60¦

¦ 1¦ 3¦ 1¦Сверление ¦ 7.0¦ 3.50¦ 7.00¦0.060¦43.10¦1960¦55.0¦0.28¦0.05¦3.60¦

¦ 1¦ 4¦ 1¦Сверление ¦ 7.0¦ 3.50¦ 7.00¦0.060¦43.10¦1960¦55.0¦0.28¦0.05¦3.60¦

¦ 2¦ 1¦ 1¦Сверление ¦ 3.3¦ 1.65¦ 13.0¦0.058¦21.86¦2110¦47.0¦0.06¦0.02¦6.37¦

¦ 2¦ 2¦ 1¦Сверление ¦ 3.3¦ 1.65¦ 13.0¦0.058¦21.86¦2110¦47.0¦0.06¦0.02¦6.37¦

¦ 2¦ 3¦ 1¦Сверление ¦ 3.3¦ 1.65¦ 13.0¦0.058¦21.86¦2110¦47.0¦0.06¦0.02¦6.37¦

¦ 2¦ 4¦ 1¦Сверление ¦ 3.3¦ 1.65¦ 13.0¦0.058¦21.86¦2110¦47.0¦0.06¦0.02¦6.37¦

¦ 3¦ 1¦ 1¦Сверление ¦ 7.0¦ 3.50¦ 7.0¦0.060¦43.10¦1960¦55.0¦0.28¦0.05¦3.60¦

¦ 4¦ 1¦ 1¦Сверление ¦ 3.3¦ 1.65¦ 21.0¦0.058¦20.40¦2110¦47.0¦0.06¦0.02¦10.3¦

¦ 4¦ 2¦ 1¦Сверление ¦ 4.5¦ 2.25¦ 21.0¦0.085¦26.42¦1870¦75.0¦0.14¦0.04¦8.70¦

¦ 5¦ 1¦ 1¦Резьбонарезани¦ 4.0¦ 0.70¦ 34.0¦0.700¦4.400¦ 350¦ - ¦0.30¦0.01¦8.30¦

¦ 6¦ 2¦ 1¦Резьбонарезани¦ 4.0¦ 0.70¦ 34.0¦0.700¦4.400¦ 350¦ - ¦0.30¦0.01¦8.30¦

¦ 6¦ 1¦ 1¦Резьбонарезани¦ 4.0¦ 0.70¦ 34.0¦0.700¦4.400¦ 350¦ - ¦0.30¦0.01¦8.30¦

¦ 6¦ 2¦ 1¦Резьбонарезани¦ 4.0¦ 0.70¦ 34.0¦0.700¦4.400¦ 350¦ - ¦0.30¦0.01¦8.30¦

¦ 6¦ 2¦ 1¦Резьбонарезани¦ 4.0¦ 0.70¦ 34.0¦0.700¦4.400¦ 350¦ - ¦0.30¦0.01¦8.30¦

L--+--+--+--------------+-----+-----+-----+-----+-----

На четвертому агрегаті корегуємо режими до першого інструмента (свердла). Також деякі елементи режиму були скореговані за порадами керівника проекту та за вказівками сучасної довідникової і навчальної літератури, як вітчизняного так і закордонного видання.

На рис. 1.6 зображено циклограми роботи силових головок, де ШП - швидкий підвід; ШВ - швидкий відвід; РП - робоча подача; - хід інструмента; - реверс; - час.

Рис. 1.6 - Циклограма роботи силових головок.

1.6 Компоновка агрегатного верстата

Круглі станини типу «СА» призначені для компоновки багатопозиційних агрегатних верстатів із силовими головками з висувною піноллю. На станині монтують обертово-ділильний стіл з затискними пристосуваннями.

Основні показники станини СА 2650 (рис. 1.7) верстата: 1 - площина для улаштування приводу столу; 2 - місце кріплення пульта керування; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; обсяг порожнини для охолоджуючої рідини .

Призначаємо обертально-ділильний стол моделі УХ 2036П (підвищеної точності), який призначений для періодичного переміщення оброблюваних заготовок з однієї робочої позиції в іншу і точної фіксації на кожній позиції, який оснащений електромеханічним приводом і являється автоматичним діючим механізмом. Основні параметри якого показані на рис. 1.8.

Рис. 1.7 - Станина агрегатного верстата моделі СА 2650.

Рис. 1.8 - Основні розміри поворотно-ділильного столу: ; ; ; ; ; ; ; ; діаметр планшайби .

На рис. 1.9 показаний: а) конструкторський розріз столу; б) золотник керування притисненням планшайби; в) важільний механізм виводу фіксаторів; г) вузол фіксатора.

Привід повороту складається з електродвигуна 4, клиноплунжерної передачі 3 і черв'ячного редуктора 2.

Стол працює наступним чином, що по команді на поворот планшайби 1 вмикається електродвигун 3. Через клиноремінну передачу і редуктор 2 обертання передається на кулачок 4 (рис. 1.9, а) з повідковим пальцем 5, роликом 6 і кулачком 7. За законом, записаному на кулачку 7, переключається золотник 8 (рис. 1.9, б) і відкривається доступ стиснутого повітря у безштокову порожнину циліндра 9, а також у пневмонаправляючі столу. Планшайба «спливає» над корпусом на підшипнику 14. Обертаючи далі, кулачок 4 через важільну систему 15, 16, 17 (рис. 1.9, в) виводить фіксатори 18 і 19 із гнізд 20, 21 планшайби 13. Потім повідковий палець 5 з роликом 6 входить у пази мальтійського механізму, утвореного деталі 22, укріпленої на планшайбі і повертається цілком.

Рис. 1.9 - Загальний вигляд поворотно-ділильного столу.

У момент закінчення повороту планшайби кулачок 4 звільняє важільну систему 15, 16, 17 і пружина 23 (рис. 1.7, в) уводить фіксатори 18 і 19 у гнізда 20 і 21. Повідковий палець 5 з роликом 6 виходить з пазів деталі 22. Конічний фіксатор створює натяг у системі фіксування. Кулачок 7 тепер переключає золотник 8. Подача повітря у пневмонаправляючі припиняються і планшайба лягає на корпус. Пневмоциліндра 9 через важільну систему 10, 11 і тягу 12 притискає планшайбу 13 до корпуса. Притиск планшайби і введення циліндричного фіксатора контролюється мікроперемикачами, що за умови спрацьовування обох дає компонування на відключення двигуна і на початок роботи силових голівок.

Стіл має ручне керування - кнопкою золотника 8 і спеціальним квадратом на важелі 6. Стиснене повітря при цьому повинний додаватися в пневмосистему столу.

Силова головка (рис. 1.10) пильного типу з плоскокулачковим механізмом подачі призначена для свердління, розгортання, торцюванню і нарізання різьби. При оснащенні спеціальними пристосуваннями головка може фрезерувати, обточувати і розточувати торцеві канавки в отворах. Конструкція голівки передбачає можливість багатошпиндельної насадкою, механізмом зворотного ходу, механізмом двосторонньої обробки, фрезерною насадкою та іншими пристроями. У залежності від форми кінця шпинделя головки усіх виконань можуть застосовуватися для одне- і багатошпиндельної обробки. Головка може встановлюватися в горизонтальному, вертикальному і похилому положеннях.

Основні геометричні данні та технічні характеристики силової головки моделі 1УХ4035: потужність електродвигуна ; найбільше переміщення пинолі ; найбільше осьове зусилля ; найбільший діаметр свердлування ; частота обертання шпинделя ; тривалість циклу роботи ; допустимій крутний момент для шпинделя або валу приводного з конусом ; габарити головки із направляючою плитою та вильотом шпинделя - ; електродвигун серії 4А.

Рис. 1.10 - Загальний вигляд силової головки з ремінним приводом.

1.7 Циклограма роботи верстата

Для забезпечення правильної взаємодії агрегатів верстата й необхідної послідовності виконання моментів циклу складається циклограма роботи верстата (табл. 1.2), у якій на осі абсцис відкладається година циклу, у секундах, а по осі ординат - перелік виконавчих механізмів і послідовність виконуваних ними рухів.

Примітка. Циклограма роботи агрегатного верстата (табл. 1.2) скоректована до відповідності технічних характеристик силових агрегатів.

Таблиця 1.2 - Циклограма роботи верстата.

1.8 Розрахунок продуктивності агрегатного верстата

В основному продуктивність агрегатного верстатів задається для того, щоб вмонтувати верстат або в автоматичну лінію, або в технологічний потік. У зв'язку з цим у всіх випадках необхідно після розрахунку режимів різання і машинного часу визначати фактичну продуктивність агрегатного верстата.

Фактична продуктивність спроектованого агрегатного верстата:

, (1.1)

де - задана продуктивність верстата, ; - коефіцієнт використання верстата, , - час циклу агрегатного верста,

, (1.2)

де - максимальний час циклу (роботи) силової головки, ; - час повороту столу, .

Необхідна, вимога , як ми бачимо вигримується.

2. РОЗРАХУНКОВО-КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА

2.1 Розрахунок шпинделя

2.1.1 Визначення геометричних розмірів шпинделя

Електродвигун 4АХ80А4У3 ГОСТ183-74 потужність якого , частота обертання .

Частота обертання шпинделя

, (2.1)

де - частота обертання електродвигуна; та - діаметр першого та відповідно другого шківа, ремінної передачі; - коефіцієнт проковзування ременів.

Розрахунок проводимо для другої операційної станції де виконується свердлування наскрізних 4-х отворів діаметром під різьбу .

Момент різання становить , осьова сила .

Для визначення приблизного значення (коефіцієнт корисної дії) усього приводу приймаємо: - к.к.д. однієї пари зубчастої передачі; - к.к.д. однієї пари підшипників кочення; - к.к.д. ремінної передачі.

Тоді загальний к.к.д. знайдемо за формулою

. (2.2)

Потужність шпинделя

. (2.3)

Тоді крутний моменти на шпінделі з урахування к.к.д. становить

. (2.4)

Міжосьова відстань становить: , нормальний модуль зачеплення призначаємо в відповідності до ДСТ 9563-60 приймаємо .

Визначаємо сумарне число зубців

. (2.5)

Тоді число зубців шестерні

. (2.6)

Та число зубців колеса

. (2.7)

Визначаємо основні розміри зубчастого колеса.

- розділовий діаметр

; (2.8)

- діаметр окружності

; (2.9)

діаметр впадини

; (2.10)

- ширина зубчатого колеса

. (2.11)

Попередній розрахунок діаметра шпинделя проводиться по нижній напрузі. На кручення

, (2.12)

де - допустиме напруження на кручення для вуглецевих сталей.

Отже

, (2.13)

відповідно до ГОСТ 6636-81 та мінімальним вимога до шпиндельних насадок силових головок, приймаємо .

На рис. 2.1 показано, як свердля вставляється у перехідну втулку 2 та разом з регульованою втулкою закріплюється у шпинделі 4 і закріплюється гвинтами 5.

Рис. 2.1 - Кріплення свердла в шпинделі у перехідній регульованій втулці.

Рис. 2.2 - Перехідна втулка:; ; , конус Морзе 1.

Виходячи з цього призначаємо наступні розміри кінця шпинделя відповідно до ГОСТ13876-87 (рис.2.3): ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Рис. 2.3 - Кінець шпинделя під перехідну регулюємо втулку.

Призначаємо підшипники виходячи з мінімального діаметра шпинделя радіально шариковий легкої серії 102 ГОСТ8338-75 чотири штуки (основні розміри: , ) та упорно-радіальний 8202Н ГОСТ7872-89 штуки (основні розміри: , ).

Укомпонований шпиндельний вузол зображений на рис. 2.4.

Рис. 2.4 - Компоновка шпиндельного вузла.

2.1.2 Визначення сил діючих на шпиндель

Сили діючі в зачепленні:

- окружне зусилля

; (2.14)

- радіальне зусилля

. (2.15)

Схема діючих сил на шпиндель у координатній системі xyz показано на рис. 2.5, без урахування складових сил різання.

Рис. 2.5 - Схема сил діючих на шпиндель.

2.1.3 Розрахунок шпинделя на міцність

Розглядаємо навантаження на шпиндель в вертикальній площині (рис. 2.6, а).

Визначаємо опорні реакції в підшипниках та :

: , звідки маємо

. (2.16)

: , звідки маємо

. (2.17)

Перевірка: :

, . (2.18)

Будуємо епюру вертикальних згинальних моментів (рис. 2.6, б):

Рис. 2.6 - Розрахункові епюри шпинделя.

 . (2.19)

. (2.20)

Розглядаємо навантаження у горизонтальній площині (рис. 2.6, в).

Визначаємо опорні реакції в підшипниках та :

: , звідки маємо

. (2.21)

: звідки маємо

. (2.22)

Перевірка:

: , . (2.23)

Будуємо епюру горизонтальних згинальних моментів (рис. 2.6, г):

. (2.24)

. (2.25)

Будуємо епюру (рис. 2.6, д) сумарного моменту, який становить:

. (2.26)

Будуємо епюру (рис.2.6, ж) приведеного моменту:

. (2.27)

Рівнодіючі реакції підшипників та :

. (2.28)

Уточнюючий розрахунок діаметра шпинделя проводимо у небезпечному перетині, а саме в найбільш високих показниках згинальних та крутних моментах.

Матеріал шпинделя , термообробка - покращення, ; .

Допустимі напруження для шпинделя працюючого в умовах згину та кручення:

, (2.29)

)

де - коефіцієнт режиму навантаження, ; - коефіцієнт запасу міцності по межі витривалості , приймаємо . Визначення коефіцієнтів запасу міцності виконуємо для приблизно небезпечних перерізах шпинделя, приймаючи при цьому, що нормальні напруження змінюються по симетричному циклу, а дотичні по пульсуючому.

Діаметр шпинделя круглого перетину, працюючого в умовах згину та кручення:

. (2.30)

Вже прийнятий діаметр зі шпонкою під зубчасте колесо цілком задовольняє.

Визначаємо осьовий та полярний моменти опору шпинделя у перетині шпонки:

- осьовий

; (2.31)

- полярний

. (2.32)

Амплітуда циклу:

- згинаючих

; (2.33)

- дотичні

. (2.34)

Коефіцієнт запасу міцності по (дотичних) згинаючим напруженням:

, (2.35)

де - межа витримки при симетричному циклі крутіння; - ефективний коефіцієнт концентрації напруги на згин: ; - ефективний коефіцієнт концентрації напруги на кручення: ; - значення масштабного фактора, який залежить від діаметра шпинделя, , ; і - коефіцієнти, показуючи стан межі витривалості при симетричному та пульсуючому циклі відповідно при згині та при крученні, , ; - коефіцієнт враховуючий дію чистоти поверхні ().

Отже

. (2.36)

Коефіцієнт запасу міцності за нормальними напруженнями:

. (2.37)

Дійсний коефіцієнт запасу міцності:

, (2.38)

умова міцності виконується.

2.1.4 Розрахунок шпинделя на пружність

Для більшості шпинделів першорядне значення мають згинальна жорсткості, яка забезпечує вібростійкість шпинделя.

Для визначення прогину кінця шпинделя, скористаємось способом Верещагіна.

Розглядаємо навантаження на шпиндель з боку результуючої сили зубчастої шестерні (рис. 2.7, а), яка становить

. (2.39)

Рівнодіючі реакції підшипників та : .

Будуємо епюру вертикальних згинальних моментів (рис. 2.7, б).

: ; при : ; при : . : . : ; при : ; при : .

Прикладаємо одиничну силу (рис. 2.7, в).

Визначаємо опорні реакції в підшипниках та :

: , звідки маємо

. (2.40)

: , звідки маємо

. (2.41)

Будуємо епюру вертикальних згинальних моментів (рис. 2.7, г).

: ; при : ; при : . : ; при : ; при : .

Відповідно до формули прогин перерізу становить

, (2.42)

Рис. 2.7 - Розрахункові епюри визначення прогину кінця шпинделя.

де , - площі складових фігур, що загалом утворюють епюру згинальних моментів від заданого навантаження (вираховуються за абсолютною величиною), ; ; .

Отже, згин (рис. 2.7, д) на кінці шпинделя з урахуванням тільки складової сили шестерні становить

. (2.43)

Це значення цілком задовольняє, точність обробки.

2.2 Розрахунок зубчастої передачі

2.2.1 Перевірка міцності зубців на згин

Для обох зубчастих коліс приймаємо один матеріал ГОСТ4543-71 з термообробкою - покращення, твердість , границя міцності при розтягуванні .

Перевірка міцності зубців на згин повинна задовольняти умову

, (2.44)

де - коефіцієнт підвищення міцності на згин прямих зубців, ; - модуль відповідного колеса; - розрахункове окружне зусилля на відповідному зачеплені коліс, , де ; - ширина відповідних коліс; - коефіцієнти форми зубців відповідних коліс, для не коригованого зачеплення, який залежить від їх кількості: ; - допустиме граничне напруження згину при однобічній дії навантаження

, (2.45)

де - коефіцієнт запасу міцності, приймаємо для покращених поковок, ; - ефективний коефіцієнт концентрації напружень у коня зубця, ; - коефіцієнт режиму навантаження, ; - межа витривалості при симетричному циклі вигину за формулою

. (2.46)

Порівняльна оцінка міцності на вигин колеса

. (2.47)

Розрахункова окружне зусилля

. (2.48)

Розрахункове напруження згину у небезпечному перетині зуба шестерні:

, (2.49)

Отже, умова міцності виконується.

2.3 Розрахунок шпонкового з'єднання

Шпонки призматичні звичайні з закругленими торцями. Розмір перетинів шпонок та пазів прийнято по ГОСТ 8788-81. Матеріал шпонок - сталь 45 (нормалізована). Шпонка ГОСТ 8789-81.

Основним критерієм працездатності шпонкових з'єднань є міцність. Шпонки вибирають за таблицями ДСТів у залежності від діаметра валу, а потім з'єднання перевіряють на міцність. Розміри шпонок і пазів в ДСТах підібрані так, що міцність їх на зріз та згин забезпечується, якщо виконуються умова міцності на зминання, тому основний розрахунок шпонкових з'єднань - розрахунок на зминання. Умова міцності для призматичної шпонки:

, (2.50)

де - розрахунковий момент , , - коефіцієнт запасу проти зношування; - діаметр валу: - висота шпонки; - глибина паза вала (рис. 2.8); - розрахункова довжина шпонки (рис. 2.9): , де - ширина шпонки; - допустиме напруження на зминання: при сталевій маточині та спокійному навантажені .

Рис. 2.8 - Розрахункова схема з'єднання призматичною шпонкою.

Розрахункова довжина шпонки:

. (2.51)

Довжина шпонки

, (2.52)

приймаємо .

Рис. 2.9 - Ескіз призматичної шпонки.

Тоді

, (2.53)

умова міцності виконується.

2.4 Затискне пристосування

2.4.1 Вибір схеми та визначення похибки базування

Заготовка «Фланцева кришка» при базуванні позбавляється шести степів свободи.

Установча база 1 позбавляє трьох ступенів волі; напрямна 2 позбавляє двох ступенів і обертова позбавляє один ступінь волі заготовки.

При такій схемі базування на кожній операції буде своя максимальна похибка, тому на прикладі покажемо один варіант розрахунку похибки базування відносно отвору (рис. 2.10).

Рис. 2.10 - Розрахункова схема визначення похибки базування для одного отвору.

Відповідно до схеми, розраховуємо похибку базування :

- найбільше граничне розмір паз

; (2.54)

- найменший діаметр пальця

. (2.55)

Тоді похибка

. . (2.56)

Отже .

2.4.2 Визначення зусилля затиску

На рис. 2.11 вказана схема затиску заготовки.

Рис. 2.11 - Схема затиску заготовки.

Механізм затиску складається з корпусу 1, трьох плунжерів 2, клина 3, кут нахилу якого становить , пружна 4.

Визначення зусиль затиску виконується при рішенні задач статики на рівновагу тіла.

Стосовно до кожного виду потенційно можливого розкріплення складаються рівняння статичної рівноваги:

та , (2.57)

де і - сумарні моменти і зусилля прагнучі зірвати деталь з пристосування; і - сумарні моменти і зусилля протидіючі зірвати деталь з пристосування.

Стосовно до розрахунку зусиль затиску в пристосуваннях ці рівняння приймають вигляд:

та , (2.58)

де - коефіцієнт запасу, гарантуючий надійність закріплення за рахунок врахування ряду факторів,

, (2.59)

де - граничний коефіцієнт запасу, для звичайних умов роботи приймають ; - враховує можливість підвищення сил різання за рахунок нерівномірного знаття припуску, для чистової обробки ; - враховує можливість підвищення сили різання при затупленні кромок ріжучого інструменту та залежить від виду обробки, матеріалу заготовки та складових сил різання ; - враховуючий можливість підвищення сили різання в умовах ударного характеру, в умовах плавному різання ; - враховує постійність затискного зусилля, для гідравлічного приводу; - характеризує зручність роботи, ; - враховує визначеність розрахункової схеми, .

Для розрахунку приймаємо шосту операційну станцію на якій виникають найбільші зусилля при різанні (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 - Максимальні зусилля різання.

Разработчик> Samchuk V.V.

Сумарний момент прагнучий зірвати деталь з пристосування становить:

. (2.60)

Визначаємо сумарну силу різання:

. (2.61)

Так як в нашому пристосування три плунжери, то необхідно щоб зусилля затиску було розподілене рівномірно,

. (2.62)

У пристосуванні використовується гідроциліндр двосторонньої дії. Затиск деталі виконується при подачі мастила у швидко штокову порожнину.

В цьому випадку зусилля на штоку визначається за формулою

, . (2.63)

Звідси діаметр гідроциліндра становить

, (2.64)

де - тиск стислого мастила, ; - к.п.д. пристрою, .

Приймаємо відповідно до стандартного гідроциліндра .

3. МЕТОДИЧНА ЧАСТИНА

Необхідною умовою нормального функціонування усього обладнання агрегатного верстата та нормальному протіканню технологічних процесів, яке розглядається у спеціальній частині, є своєчасне і якісне проведення експлуатаційних робіт, що входить до професійних обов'язків робітника за фахом «Наладчик агрегатних верстатів» 4-го розряду. Тому в методичній частині дипломного проекту розроблена програма підготовки цього фахівця, у рамках теми «Технологічний процес обробки деталей на агрегатних верстатах» курсу «Спеціальна технологія».

Сучасна система освіти України включає систему загальної середньої освіти і професійної освіти. У свою чергу система професійної освіти складається із професійно-технічної, вищої та перманентної (післядипломної) освіти. При цьому кожному освітньо-кваліфікаційному рівню відповідають певні типи навчальних закладів.

У нашому випадку виходячи з основної характеристики професії (Основна діяльність виконується відносно загального алгоритму з однозначним набором відомих операцій у рамках вузлів чи окремих елементів технологічного процесу), можна стверджувати, що для отримання освітньо-кваліфікаційного рівня - кваліфікований робітник; освітнього рівня - професійно-технічна освіта, за професією: «Наладчик агрегатних верстатів» кваліфікації 4-го розряду необхідно пройти курс навчання у професійно-технічних навчальних закладах - ПТУ, центрах професійної освіти, ВПУ, ВТУ, а прискорену професійну підготовку - в учбово-виробничих комбінатах (УВК), центрах та ін. навчальних закладах або безпосередньо на виробництві.

Діяльність - активна взаємодія з навколишньою дійсністю, у ході якого людина виступає як суб'єкт, що цілеспрямовано впливає на об'єкт і задовольняючий у такий спосіб свої потреби.

Отже, у рамках своєї діяльності наладчик агрегатних верстатів виконує технологічну та організаційну види діяльності (організація праці на робочому місці, дотримання норм технологічного процесу, норм, методів і прийомів безпечного ведення налагоджувальних робіт).

Аналіз професійної діяльності фахівця виражена у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 - Аналіз професійної діяльності фахівця.

Для виконання трудових процесів вказаних у таблиці 3.1 необхідно сформувати у майбутнього фахівця професійні знання та вміння, перелік яких проведений у таблиці 3.2.

Знання - результати процесу пізнання дійсності, що відбивають її у свідомості людини у виді представлень, понять, суджень, гіпотез, теорій, і т.п.

Уміння - освоєний суб'єктом спосіб виконання дії, забезпечувані сукупністю придбаних знань і навичок.

Навички - дія, сформована шляхом повторення, що характеризується високим ступенем освоєння і відсутністю заелементної свідомої регуляції і контролю.

Таблиця 3.2 - Кваліфікаційні вимоги до фахівця.

Вивчення теми: «Технологічний процес обробки деталей на агрегатних верстатах» передбачено дисципліною «Спеціальна технологія».

Набір тем для теоретичної підготовки фахівця за спеціальністю: «Наладчик агрегатних верстатів» 4-го розряду:

- Вступ.

- Гігієна праці, виробнича санітарія і профілактика травматизму.

- Загальні відомості про обробку металів різанням.

- Відомості про механізми, машинах та деталях машин.

- Токарні верстати та роботи, виконувані на них.

- Фрезерні верстати та роботи, виконувані на них.

- Свердлувальні верстати та роботи, виконувані на них.

- Шліфувальні верстати та роботи, виконувані на них.

- Відомості про опір матеріалів.

- Основи різання металів.

- Збірні та ремонтні роботи.

- Загальні відомості про автоматичні лінії.

- Типові механізми та пристрої металорізних верстатів.

- Основи пневмомеханічні та гідромеханічні приводів.

- Електроустаткування металорізних верстатів та автоматичних ліній.

- Агрегатні верстати.

- Технологічний процес обробки деталей на агрегатних верстатах.

- Охорона праці, електробезпека та пожежна безпека на промисловості.

- Автомати та напівавтомати.

- Спеціальне технологічне не металорізальне устаткування.

- Транспортні пристрої.

- Конструкції автоматичних ліній.

- Технологія обробки, інструмент та управління автоматичними лініями.

У результаті вивчення дисципліни «Спеціальна технологія» учень повинен представляти основні і допоміжні процеси технічної експлуатації агрегатного верстата, розуміти сутність, порядок, правила і способи налагодження агрегатних верстатів і верстатів, які входять до складу автоматичних ліній, застосовувати технічну документацію.

Для того щоб спроектувати дидактичний матеріал, необхідно спираючись на стратегічні і тактичні цілі навчання, сформулювати оперативні цілі, відповідно до них підібрати учбово- і науково-технічну літературу з необхідною інформацією по темі.

Оперативна ціль навчання повинна бути сформульована у формі знань та умінь, які необхідно сформувати у майбутнього фахівця в ході вивчення теми.

У процесі навчання відбувається планомірне формування знань, умінь, навичок, а також необхідних особливостей особистості учня. Основою такої планомірної передачі знань служить чітко виражена ціль. Вона повинна бути виражена через дії, згруповані по рівнях засвоєння теми, кожний з який має визначені характеристики: умови, результат, критерії оцінки.

Відповідно теорії В.П. Беспалько існує чотири рівні засвоєння навчального матеріалу - 1-й рівень: учень не тільки сприймає інформацію, але і у нього формується загальне представлення про об'єкт діяльності, з'являється пізнавальний інтерес. Для цього рівня характерно рішення простіших задач на знаходження якого-небудь об'єкту у ряду інших, впізнання на слух, по зображенню заданих елементів. 2-й рівень: характеризує алгоритмічну діяльність по пам'яті або здатність відтворювати і використовувати наявну інформацію для рішення задач по заданому алгоритму. 3-й рівень: характеризує етап продуктивної діяльності. На цьому рівні орієнтована основа діяльності засвоєна таким чином, що формовані дії ідеалізуються, і учень здатний виконувати їх у розумі. 4-й рівень: характеризує продуктивну дію, що виконується шляхом самостійного конструювання нової орієнтованої основи діяльності. На цьому рівні здобувається нова інформація, і цей рівень характеризує дослідницьку діяльність.