Процесс обработки детали типа поперечина с использованием многоцелевого станка VERTIMASTER RPGTM 32-60

Анализ существующих технологических решений по повышению изготовления стойки. Разработка технологического процесса механической обработки детали. Анализ существующих систем автоматического контроля. Анализ технологичности конструкции и ее назначение.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 08.09.2014
Размер файла 844,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В настоящее время машиностроительное производство, выпускающее станки сталкивается с рядом проблем, связанных с изготовлением высокотехнологичных изделий, деталей и узлов, обеспечивающих высокую конкурентоспособность. Конкурентоспособность также обеспечивает низкая цена изготавливаемых изделий. С первого взгляда перед машиностроением стоит практически невыполнимая задача, т.к. изготовление точных, надежных станков автоматически обозначает их высокую цену. Но решение есть - применение высокотехнологичного многофункционального оборудования. Это особенно эффективно в условиях серийного производства, каковым и является в настоящее время производство станков.

Внедрение многофункциональных с ЧПУ станков в производство требует вложения значительных средств, но при этом значительно экономятся производственные площади, что уменьшает размеры цеха, а следовательно стоимость аренды земли; значительно уменьшается количество рабочих мест, а также понижается требуемая квалификация рабочих; упрощается технологический маршрут изготовления детали что позволяет сэкономить время и деньги на вспомогательных переходах. Несмотря на высокую цену многофункциональных станков с ЧПУ их применение более выгодно с той стороны, что они заменяют большое количество обычных станков, суммарная стоимость которых будет на много выше.

Повышение машинного времени станков путем устранения потери на переналадку зависит от степени автоматизации комплекса и сложности обрабатываемых заготовок. Объединение станков с ЧПУ в комплексы с автоматизированной транспортной системой спутников позволяет поднять использование машинного времени на 10 - 20 %, с автоматизированным обеспечением инструментом на 40 - 70 %, а комплексная автоматизация всех транспортных работ приводит к двукратному (и более) повышению использования машинного времени станков при обработке деталей малой партии.

Повышение коэффициента сменности при объединении станков с ЧПУ в автоматизированные комплексы достигается путем расширения многостаночного обслуживания, а также выполнения основных подготовительных работ в первую смену и возможности работы в 2-3 смены с небольшим числом операторов.

Уменьшение вложений в оборотные средства при объединении станков в автоматизированные комплексы вследствие сокращения производственного цикла, приводящего к уменьшению не завершенного производства, будет тем значительнее , чем выше эффективность использования оборудования.

Уменьшение числа основных рабочих в производстве является тем источником эффективности, который в настоящее время может служить основным побудителем объединения станков с ЧПУ в автоматизированные комплексы. Комплексная автоматизация всех транспортных работ и управления работой оборудования позволяет перейти к самому широкому многостаночному обслуживанию и в перспективе, по мере роста надежности, к работе «без человека» во второй и третей сменах

1. Анализ существующих технологических решений по повышению изготовления стойки

1.1 Технологические решения

Во время прохождения преддипломной практики было получено задание на дипломный проект для разработки технологического процесса изготовления стойки для многоцелевого станка Vertimaster rpgtm 32-60.

Стойка обрабатывается на 6 станках на разных участках, что требует дополнительных затрат на её транспортировку от станка к станку между операциями.

Базовый технологический процесс ООО «Седин Станко» по изготовлению планшайбы для многоцелевого станка Vertimaster rpgtm 32-60 содержит 6 операций: Продольно-фрезерная, горизонтально-расточная, продольно-строгальная, радиально-сверлильная, продольно-шлифовальная, комплексная на станках с ЧПУ

1.2 Конструкторские решения

По конструктивным решениям мы принимаем контрольное приспособление - автоматического контроля точности отлива заготовки. Производится контроль будит с помощью системы промышленного зрения Prersence PLUS pro.

Собирается металлическая конструкция состоящая из двух опорных систем и двух ферм. Ферма состоит из направляющей, основания, раскосов

Выбранное приспособление повышает производительность труда улучшает условия их работы, повышает качество и объективность работы.

Опишем принцип работы, система автоматического контроля точности отлива(САКТО) устанавливается над заготовкой (стойка станка Vertimaster rpgtm 32-60). Запустив САКТО система автоматически сканирует заготовку камерой PresencePLUS Pro с точностью ±1мм2 на 10 м2 , затем контроллер обрабатывает полученную информацию и передает её на компьютер который в свою очередь сравнивает полученные данные с исходными и выдаёт результат пригодности дальнейшего использования заготовки.

1.3 Организационные вопросы

Организаторскими решениями являются принятые меры по повышению квалификации рабочих, то есть, необходимо обучить рабочих пользованию вновь разработанных приспособлений. Провести инструктаж по использованию заново принятого станка и оборудования.

1.4 Постановка задач разработки

Целью настоящей работы является разработка оптимального технологического процесса механической обработки стойки на многоцелевом станке Vertimaster rpgtm 32-60.

Для оптимизации базового технологического процесса изготовления стойки мы используем многоцелевой станок Vertimaster rpgtm 32-60. Этот станок заменяет горизонтально-расточную, продольно-фрезерную и радиально-сверлильную операции.

За счёт использования многоцелевого станка Vertimaster rpgtm 32-60 и современного режущего инструмента значительно уменьшается длительность технологического процесса изготовления стойки.

2. Технологический раздел

2.1 Служебное назначение изделия

Рисунок 1 Стойка

2.2 Анализ технологичности конструкции

Изделие - стойка (рисунок 1). Стойка - отливка из чугуна хорошего качества коробчатого типа с поперечными стенками и ребрами жесткости. Спереди две направляющие поверхности для поперечины. Деталь изготавливается из серого чугуна СЧ25 литьем, по этому конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. Тем не менее даже при этом формовка должна производится с применением стержней, формирующее внутренние отверстия.

Сзади на стойке устанавливаются 2 пары гидравлических зажимных устройств - по 4 пары на каждой поперечине. Ширина стойки по направляющим призмам поперечины обеспечивает оптимальное распределение нагрузок от масс и усилий резания.

2.3 Разработка технологического процесса механической обработки детали

2.3.1 Назначение, конструкция детали

Изделие - стойка. изготавливается из серого чугуна СЧ25 литьем. Стойка - отливка из чугуна хорошего качества коробчатого типа с поперечными стенками и ребрами жесткости. Спереди две направляющие поверхности для поперечины. Сзади на стойке устанавливаются 2 пары гидравлических зажимных устройств - по 4 пары на каждой поперечине. Ширина стойки по направляющим призмам поперечины обеспечивает оптимальное распределение нагрузок от масс и усилий резания.

2.3.2 Анализ технологичности детали

Стойка обеспечивает обработку во всем установленном для станка диапазоне размеров и воспринимает нагрузки от массы поперечины, суппорта, магазина и от усилий обработки. Стойка обеспечивает перемещение поперечины по гидростатическим направляющим призмам в пределах рабочего хода с возможностью бесступенчатого перемещения в пределах установленного хода.

2.3.3 Выбор заготовки

Метод получения заготовок определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Литые заготовки стоек должны обладать высокой износостойкостью и твёрдостью монолитных направляющих, не допустим отбел чугуна в тонких стенах, приводящей к большим напряжениям, короблениям, трещинам. Для получения высококачественных отливок применяют нелегированный чугун оптимизированного состава марок СЧ 20, СЧ 25, СЧ30. Серый

Так для единичного производства и требуемой формы детали целесообразнее всего будет применить чугунные заготовки, получаемые литьём.

Данный метод получения заготовок является универсальным и позволяет получить заготовки формой приближённой к форме детали.

2.3.4 Выбор технологических баз

Установка производится на стол станка поверхностью Б1 вниз.

Рисунок 2. Схема базирования на многооперационном станке VERTIMASTER RPGTM 32-60.

В операциях 015, 020, 025, 030, 035, 040, 055, 075, 080, 085, 090 схема базирования аналогична.

Установка производится на стол станка поверхностью В1 вверх.

Рис. 3. Схема базирования на многооперационном станке VERTIMASTER RPGTM 32-60.

2.3.5 Сравнительный анализ технологических маршрутов изготовления детали

В данной курсовом проекте рассматриваются два технологических маршрута изготовления стойки. В первом используются следующие типы станков: продольно-фрезерный, горизонтально-расточной, радиально-сверлильный, продольно-шлифовальный и продольно-строгальный.

Во втором станки следующего типа: многооперационный VERTIMASTER RPGTM 32-60 и продольно-шлифовальный.

Из анализа технологических маршрутов видно, что второй маршрут значительно выгоднее по ряду факторов: экономия времени на установку детали, сокращение общего числа операций, сокращение энергозатрат, уменьшение числа рабочих, сокращение времени обработки за счёт использования современного режущего инструмента и т. д.

2.3.6 Выбор металлорежущих станков

Станок многооперационный VERTIMASTER RPGTM 32-60.

Наименование параметра

Величина

Наибольший размер обрабатываемой заготовки, мм:

- диаметр при токарной обработке

- диаметр при обработке осевым инструментом

- длина х ширина при обработке в зоне прямоугольного стола

2. Наибольшая высота обрабатываемой заготовки, мм:

Наибольшая масса заготовки при токарной обработке, т.

Наибольшая масса заготовки при продольном фрезеровании

Диаметр планшайбы, мм

Величина продольного перемещения портала, мм

Пределы частоты вращения планшайбы, об/мин:

- при токарной обработке

- при круговом фрезеровании и позиционировании

Наибольшая величина перемещения поперечины, мм

Наибольшая величина перемещения суппорта, мм:

- по оси «X»р

- по оси «Z»

3200

3000

6000х3000

2500

25

40

2800

9200

0,5... 160

0.0004...4

1900

4800

1400

Размеры поперечного сечения ползуна, мм

Мощность главного привода, кВт:

- в режиме длительной работы ( S1 )

Наибольший крутящий момент на планшайбе, кНм:

- в режиме длительной работы ( S1 )

Наибольшее допустимое усилие резания, Кн:

- при токарной обработке

- при фрезеровании

Пределы частоты вращения шпинделя? сверлильно-фрезерного привода в ползуне суппорта, об / мин

Мощность сверлильно-фрезерного привода, кВт

Крутящий момент на шпинделе сверлильно-фрезерного привода при редукции инструментальной головки 1:1, Н*м

Пределы рабочих подач подвижного портала, мм/мин

250 x 210

110 (55x2)

61.9

50

25

5?1600

S1 - 28, S2 - 37

700

0.1...8000

0.1...8000

Продольно-фрезерный станок 6475.

Размеры рабочей поверхности стола:

длина

ширина

5500

1600

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки

9500

Наибольшая масса обрабатываемой заготовки

25000

Частота вращения шпинделя, об/мин

25 - 1250

Число скоростей шпинделя

18

Наибольшие перемещения:

стола продольное

гильз шпинделей

5500

315

Подача , мм/мин:

стола

шпиндельной бабки

5 - 2000

10 - 2000

Расстояние до поверхности стола:

от оси горизонтального шпинделя

от торца вертикального шпинделя

0 - 1050

260 - 1330

Мощность электродвигателя главного движения, кВт

22х2

Габаритные размеры (без ЧПУ):

длина

ширина

высота

13170

4535

5500

Число шпиндельных бабок:

горизонтальных

вертикальных

1

1

Масса, кг.

57700

Горизонтально-расточной станок 217600.

Тип компоновки станка

А

Диаметр выдвижного шпинделя

90

Конус для крепления инструментов в выдвижном шпинделе

Морзе 5

Размеры поворотного стола

1120х1250

Наибольшая масса обрабатываемой заготовки, кг

3000

Наибольшее перемещение:

вертикальное шпиндельной бабки

продольное выдвижного шпинделя

радиального суппорта

планшайбы стола:

продольное

поперечное

1000

710

160

1120

1000

Число скоростей:

шпинделя

планшайбы

22

15

Частота вращения, об/мин:

шпинделя

планшайбы

12,5-1600

8-200

Подача, мм/мин

шпинделя

шпиндельной бабки

стола

радиального суппорта планшайбы

2,2-17600

1,4-11000

1,4-11000

0,88-700

Дискретность задания размеров

0,01

Мощность электродвигателя главного движения, кВт

8,3; 10,2

Габаритные размеры (без ЧПУ):

длина

высота

ширина

5700

3650

3100

Масса, кг.

12900

Радиально-сверлильный станок 2690000.

Наибольший условный диаметр сверления в стали

50

Расстояние от оси шпинделя до образующей колонны

375-1600

Расстояние от нижнего торца шпинделя до рабочей поверхности плиты

450-1600

Наибольшее перемещение:

вертикальное, рукава на колонне

горизонтальное, сверлильной головки по рукаву

750

1225

Наибольшее вертикальное перемещение шпинделя

-

Конус Морзе отверстия шпинделя

5

Число скоростей шпинделя

21

Частота вращения шпинделя, об/мин:

20-2000

Число подач шпинделя

12

Подача шпинделя, мм/об

0,056-2,5

Наибольшая сила подачи, МН

20

Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт

5,5

Габаритные размеры:

длина

высота

ширина

2665

1020

3430

Масса, кг.

4700

2.3.7 Определение припусков на механическую обработку

Расчет припусков на механическую обработку произведем расчетно-аналитическим путем. На основании результатов определения припусков расчетно-аналитическим путем для рассчитанной поверхности произведем построение графической схемы расположения общих и межоперационных припусков и допусков. Для удобства расчеты сведем в таблицу, данные которой используем для построения графической схемы и проверки правильности произведенных расчетов.

Технологическая обработка поверхности состоит из четырех переходов:

- строгание черновое

- фрезерование черновое

- фрезерование чистовое

- шлифование предварительное

- шлифование окончательное

Произведем расчет припусков и предельных размеров на технологические переходы при обработке поверхности, на остальные обрабатываемые поверхности назначаем припуски и допуски по таблицам ГОСТ 9567-82.

В таблицу записываем соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска. Так как в данном случае обработка ведется в центрах, погрешность установки в радиальном направлении равна нулю, что имеет значение для рассчитываемого размера. В этом случае эта величина исключается из основной формулы для расчета минимального припуска.

Суммарное значение пространственных отклонений при обтачивании цилиндрических поверхностей заготовки

с = ,

где ссм - отклонение от смещения относительно оси закрепления заготовки, мкм

ссм = 1 мм

скор - отклонение от коробления заготовки, мкм

Принимаем

скор = ?к * 1 = 640*1= 0.64 мм

Подставляем значения в формулу

с = мм

Величину остаточных пространственных отклонений на последующих операциях сост, мкм, определим по формуле

состi = Куi сi ,

Маршрут обработки поверхности

Элементы припуска

Различные величины

Допуски на выполняемые размеры ,мкм

Принятые размеры заготовки по переходам

Наименьший и наибольший припуски

Rz

T

с

е

Припуска Zimax,мкм

Минимального h, мм

Наибольшей

Наименьший

Zimax

Zimin

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Заготовка: Литьё

16 квалитет

80

260

640

-

-

640,484

2200

646,7

640,5

-

-

Точение:

черновое

14 квалитет

50

50

38

90

980

600,583

300

600,9

600,6

5,800

3,900

Чистовое

11 квалитет

30

30

1.54

90

228

600,197

190

600,39

600,20

0,496

0,386

Фрезерование:

Чистовое

9 квалитет

10

15

0

50

151

Шлифование:

Окончательное

6 квалитет

5

15

0

6

75

600,003

19

600,021

600,002

0,120

0,060

где Куi - коэффициент уточнения для различных методов обработки, принимаем согласно

- черновое строгание Куч = 0,06

- чистовое строгание Куч = 0,04

- чистовое фрезерование Куч = 0,02

- шлифование окончательное Куч = 0,01

Подставляем значения в формулу

сост стр чер = 0,06 • 640 = 38

сост стр чис = 0,04 • 38 = 1.54

сост фрез чис = 0,02 • 1.54 = 0,03

сост шл пр = 0,01 • 0,03= 0,0003

Расчет минимальных значений припусков произведем, пользуясь основной формулой

zmin = Rzі­э + hі­э + сі­эi ,

где Rzі­э - высота микронеровностей на предшествующем переходе, мкм

Tі­э - глубина дефектного слоя на предшествующем переходе, мкм

сі­э - суммарные значения пространственных отклонений на предшествующем переходе, мкм

еi - погрешность установки, мкм

при

- черновом строгании = 140

- чистовом строгании = 140

- чистовом фрезеровании = 50

- шлифовании окончательном = 6

Подставляем значения в формулу

под черновое строгание

zmin1 = 80 + 260 + 6000+140 = 6340

под чистовое строгание

zmin2 = 50 + 50 + 300+140 = 540

чистовое фрезерование

zmin3 = 30 + 30 + 12+50 =212

окончательное шлифование

zmin3 = 10 + 15+6=31

Определим наименьший предельный размер для каждого технологического перехода путем прибавления допуска к округленному наименьшему предельному размеру, округляя расчетные размеры увеличением их значений

dmin4 = 640,003+0,06 = 60,062 мм

dmin3 = 60,062 + 0,135 = 60,197 мм

dmin2 = 60,197 + 0,386 = 60,583 мм

dmin1 = 60,583 +3,9 = 64,483 мм

Предельные значения припусков zmax определяем как разность наибольших предельных размеров и zmin - как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов

2zmax4 = 646,7 - 640,9 = 5,8 мм = 5800 мкм

2zmax3 = 600,9 - 600,39 = 0,496 мм = 469 мкм

2zmax2 = 600,39 - 600,141 = 0,246 мм = 246 мкм

2zmax1 = 600,141 - 600,021 = 0,12 мм = 120 мкм

2zmin4 = 604,5 - 600,6 = 3,9 мм = 3900 мкм

2zmin3 = 600,6 - 600,2 = 0,386 мм = 386 мкм

2zmin2 = 600,2 - 600,062 = 0,135 мм = 135 мкм

2zmin1 = 600,062 - 600,002 = 0,06 мм = 60 мкм

Определяем общий номинальный припуск zном, мкм,

zоном = zomin + Вд/2,

где Нз - нижнее отклонение заготовки, мкм

Нд - нижнее отклонение детали, мкм, согласно ГОСТ 9567-82 Вд = 2200 мкм

Подставляем значения в формулу

zоном = 64500+2200/2= 65600

На все остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски принимаем по ГОСТ 9567-82

2.3.8 Определение режимов резания

Черновое точение поверхности.

Глубина резания при черновом точении t = 3 мм;

Подача S = 0,8 мм/об.

Скорость резания при черновом точении рассчитаем

по эмпирической формуле:

, (1)

где - коэффициент для расчёта скорости резания [3, т. 17];

- поправочный коэффициент;

- период стойкости инструмента;

- глубина резания;

- подача;

- показатель степени [3, т. 17];

- показатель степени [3, т. 17];

- показатель степени [3, т. 17].

Поправочный коэффициент найдём по формуле:

(2)

где - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки [3, т. 3];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности [3, т. 5];

- коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента [3, т. 6].

Подставив в формулу (2) численные значения, найдем поправочный коэффициент :

Подставив в формулу (1) численные значения, найдём скорость резания при черновом точении:

.

Определение числа оборотов шпинделя производим по формуле:

(3)

где - скорость резания, мм/мин;

- обрабатываемый диаметр, мм.

Подставив в формулу (3) численные значения, найдём частота вращения шпинделя мин-1:

Частота вращения шпинделя n принимаем по станочному ряду равное 2400 мин-1.

Определение силы резания. Силу резания, принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Pz, радиальную Рy и осевую Рx ). При точении эти составляющие определяются по формуле:

(4)

где - постоянная для расчёта силы резания [3, т. 22];

- показатель степени [3, т. 22];

- показатель степени [3, т. 22];

- показатель степени [3, т. 22];

Поправочный коэффициент найдём по формуле:

(5)

где - поправочный коэффициент [3, т. 9];

- коэффициент, учитывающий угол в плане ц [3, т. 23];

- коэффициент, учитывающий передний угол г [3, т. 23];

- коэффициент, учитывающий угол наклона главного лезвия л [3, т. 23];

- коэффициент, учитывающий радиус при вершине r [3, т. 23].

Подставив в формулу (5) численные значения, найдем поправочный коэффициент :

Подставив в формулу (4) численные значения, найдем тангенциальную Pz, радиальную Рy и осевую Рx составляющие силы резания:

Мощность резания рассчитываем по формуле:

(6)

где - тангенциальная составляющая силы резания, Н;

- скорость резания, мм/мин

Подставив в формулу (6) численные значения, найдем мощность резания:

Данная операция выполнима т.к. мощность резания менее мощности привода станка.

Чистовое точение поверхности.

Глубина резания при чистовом точении t = 1 мм;

Подача S = 0,6 мм/об.

Определение скорости резания при чистовом точении:

.

Определение числа оборотов шпинделя при чистовом точении:

Частота вращения шпинделя n принимаем по станочному рду равное 450 мин-1.

Определение составляющих силы резания при чистовом точении:

Определение мощности резания:

Данная операция выполнима т.к. мощность резания менее мощности привода станка.

Фрезерование поверхности

Допустимое значение параметров фрезерной обработки подачи и числу оборотов лежат в допустимых пределах [3]

,

,

. (3)

1. Выбираем подачу из диапазона S=0,28, мм/об

Подача на 1 зуб фрезы

Вычислим скорость резания и частота вращения [3]

, (4)

Таблица 1. Данные для расчета

Cv

q

x

y

u

p

m

445

0,2

0,15

0,35

0,2

0

0,32

D

B

t

T

Sz

z

200

200

3

240

0,014

20

,

Подставив численные значения в формулу [3], вычислим скорость резания, м/мин

Частота вращения фрезы вычислим по формуле, об/мин

3. n=420 мин-1

По формуле [3] находим вертикальную составляющую Pz силы резания

,

Таблица 2. Коэффициенты

Cp

x

y

u

q

w

54,5

0,9

0,74

1

1

0

Подставив численные значения в формулу, вычислим Pz, H

Проверим выполнение ограничения 1

Находим мощность резания N по формуле [3]

, (5)

Подставив численные значения в формулу, вычислим N, кВт

Данная операция выполнима т.к. мощность резания менее мощности привода станка.

7. Вычисляем наименьшее время обработки при соответствующих режимах резания

, (6)

где D - диаметр фрезы,

L - длина обрабатываемой поверхности,

S - подача,

V - скорость резания.

Подставив численные значения в формулу, вычислим t0, мин

Черновое точение поверхности.

Глубина резания при черновом точении t = 3 мм;

Подача S = 0,8 мм/об.

Скорость резания при черновом точении рассчитаем

по эмпирической формуле:

, (1)

где - коэффициент для расчёта скорости резания [3, т. 17];

- поправочный коэффициент;

- период стойкости инструмента;

- глубина резания;

- подача;

- показатель степени [3, т. 17];

- показатель степени [3, т. 17];

- показатель степени [3, т. 17].

Поправочный коэффициент найдём по формуле:

(2)

где - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки [3, т. 3];

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности [3, т. 5];

- коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента [3, т. 6].

Подставив в формулу (2) численные значения, найдем поправочный коэффициент :

Подставив в формулу (1) численные значения, найдём скорость резания при черновом точении:

.

Определение числа оборотов шпинделя производим по формуле:

(3)

где - скорость резания, мм/мин;

- обрабатываемый диаметр, мм.

Подставив в формулу (3) численные значения, найдём частота вращения шпинделя мин-1:

Частота вращения шпинделя n принимаем по станочному ряду равное 2400 мин-1.

Определение силы резания. Силу резания, принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Pz, радиальную Рy и осевую Рx ). При точении эти составляющие определяются по формуле:

(4)

где - постоянная для расчёта силы резания [3, т. 22];

- показатель степени [3, т. 22];

- показатель степени [3, т. 22];

- показатель степени [3, т. 22];

- поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент найдём по формуле:

(5)

где - поправочный коэффициент [3, т. 9];

- коэффициент, учитывающий угол в плане ц [3, т. 23];

- коэффициент, учитывающий передний угол г [3, т. 23];

- коэффициент, учитывающий угол наклона главного лезвия л [3, т. 23];

- коэффициент, учитывающий радиус при вершине r [3, т. 23].

Подставив в формулу (5) численные значения, найдем поправочный коэффициент :

Подставив в формулу (4) численные значения, найдем тангенциальную Pz, радиальную Рy и осевую Рx составляющие силы резания:

Мощность резания рассчитываем по формуле:

(6)

где - тангенциальная составляющая силы резания, Н;

- скорость резания, мм/мин

Подставив в формулу (6) численные значения, найдем мощность резания:

Данная операция выполнима т.к. мощность резания менее мощности привода станка.

Чистовое точение поверхности.

Глубина резания при чистовом точении t = 1 мм;

Подача S = 0,6 мм/об.

Определение скорости резания при чистовом точении:

.

Определение числа оборотов шпинделя при чистовом точении:

Частота вращения шпинделя n принимаем по станочному рду равное 450 мин-1.

Определение составляющих силы резания при чистовом точении:

Определение мощности резания:

Данная операция выполнима т.к. мощность резания менее мощности привода станка.

Фрезерование поверхности

Допустимое значение параметров фрезерной обработки подачи и числу оборотов лежат в допустимых пределах [3]

,

,

. (3)

2. Выбираем подачу из диапазона S=0,28, мм/об

Подача на 1 зуб фрезы

Вычислим скорость резания и частота вращения [3]

, (4)

Таблица 1. Данные для расчета

Cv

q

x

y

u

p

m

445

0,2

0,15

0,35

0,2

0

0,32

D

B

t

T

Sz

z

200

200

3

240

0,014

20

,

Подставив численные значения в формулу [3], вычислим скорость резания, м/мин

Частота вращения фрезы вычислим по формуле, об/мин

3. n=420 мин-1

4. По формуле [3] находим вертикальную составляющую Pz силы резания

,

Таблица 2. Коэффициенты

Cp

x

y

u

q

w

54,5

0,9

0,74

1

1

0

Подставив численные значения в формулу, вычислим Pz, H

5. Проверим выполнение ограничения 1

6. Находим мощность резания N по формуле [3]

, (5)

Подставив численные значения в формулу, вычислим N, кВт

Данная операция выполнима т.к. мощность резания менее мощности привода станка.

7. Вычисляем наименьшее время обработки при соответствующих режимах резания

, (6)

где D - диаметр фрезы,

L - длина обрабатываемой поверхности,

S - подача,

V - скорость резания.

Подставив численные значения в формулу, вычислим t0, мин

2.3.9 Нормирование технологического процесса

Норма времени - это регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации (ГОСТ 3.1109-82).

Объектом нормирования в данной курсовой работе является технологическая операция точения поверхности на горизонтально-расточном станке в условиях мелкосерийного производства.

Для данного типа производства технически обоснованная норма времени Тш-к определяется как

Тш-к=(Тшп-з)/n

где Тш-к - норма штучно-калькуляционного времени (норма времени);

Тп-з - норма подготовительно-заключительного времени на партию заготовок;

n - число заготовок в обрабатываемой партии;

Тш - норма штучного времени

Тшовобсотд

где Топ - норма основного (технологического) времени;

Тотд - время на личные надобности и дополнительный отдых.

Сумма норм основного времени и неперекрываемого им вспомогательного времени составляет норму оперативного времени Топ

Топов

Определение основного времени.

Основное (машинное) время определяется по формуле:

,

мин

Определим вспомогательное время.

Вспомогательное время определяется как сумма

где - норматив вспомогательного времени на установку и снятие детали;

- норматив вспомогательного времени, связанного с переходом;

- норматив вспомогательного времени на контрольные измерения обработанной поверхности.

мин

мин

Норматив Тиз используется только для определения времени на контрольные измерения после окончания обработки поверхности. Он предусматривает время на выполнение следующих видов работ:

- взятие инструмента;

- установка размера измерения;

- очистка измеряемой поверхности.

мин

Подставим численные значения:

мин

Определение времени на обслуживание рабочего места. Норматив Тобс предусматривает выполнение следующих работ:

- техническое обслуживание рабочего места - смена инструмента вследствие затопления, регулировка и подналадка станка в процессе работы, сметание и периодическая уборка стружки в процессе работы;

- организационное обслуживание рабочего места - осмотр и опробование оборудования, раскладка инструмента в начале и уборка его в конце смены, смазка и чистка станка в течении смены, уборка рабочего места в конце смены.

Определим :

мин

Норматив Тобс определяется в процентах от Топ.

мин

Определение времени на отдых и личные надобности. Норматив Тотд определяется по таблице.

мин

Определение подготовительно-заключительного времени. Норматив Тп-з предусматривает выполнение следующих работ:

- получение на рабочем месте наряда, технической документации и необходимого инструктажа;

- ознакомление с работой и чертежом;

- подготовка рабочего места, наладка оборудования, инструмента, приспособлений;

- пробная обработка детали на станках, работающих при выполнении однопроходных операций инструментом, установленным на размер;

- снятие инструмента и приспособлений после окончания обработки партии деталей.

Норма Тп-з определяется по таблице.

Определим Тш и Тш-к:

мин

мин.

Время на организационное обслуживание рабочего места принимаем 2,4% от оперативного времени.

Подставим численные значения:

мин

Определим техническое время:

Подставим численные значения:

мин.

Полученные нормы времени занесем в таблицу.

Нормирование времени операции

Номер и наименование операции

Основное время

Вспомогательное время

Оперативное время

Время обслуживания

Время на отдых

Штучное время

Подготовительно-заключительное время

Величина партии, штук

Штучно-калькуляционное время

Установка и снятие детали

Управление станком

Измерение деталей

Техническое

Организационное

010

Токарная с ЧПУ

5,15

5

1,72

5

16,84

0,28

0,4

0,84

18,35

22

2

29,35

3. Конструкторский раздел
3.1 Анализ существующих систем автоматического контроля
В процессе разработки систем автоматического контроля и управления одной из важнейших является проблема распознавания образов. Для полностью автоматического управления требуется максимально адекватное распознавание объектов окружающей среды.
С развитием технологии производства компонентов электронно-вычислительной техники и алгоритмов обработки изображений расширяется спектр возможных решений данной проблемы. За последние десятилетия были предложены разнообразные способы распознавания изображений от громоздких и дорогостоящих устройств основанных на телевизионных системах, до современных, с видеодатчиками на приборах с зарядовой связью и обработкой изображения средствами электронно-вычислительной техники.
Один из вариантов решения этой проблемы состоит в преобразовании картинки полученной с выхода видеодатчика устройства управления, каковым может являться матрица или линейка приборов с зарядовой связью, в последовательный, а затем и параллельный цифровой сигнал. Полученный таким образом сигнал можно обрабатывать с помощью любых алгоритмов, время работы которых не вступает в конфликт с требуемыми временными параметрами технологической цепочки в которой работает транспорт-фильтрации однозначных помех, т.е. последовательностей явно не соответствующих текущей картине на входе видеодатчика. Реализация данного этапа обработки может быть произведена различными способами от самых простых, типа компаратора, до сложных фильтров использующих как аппаратные, так и программные средства фильтрации.
Далее отфильтрованный сигнал поступает на следующий блок, задача которого адекватно распознать полученную последовательность и передать команду далее, на блок формирования управляющих сигналов.
В зависимости от условий работы, технологических требований и круга решаемых задач, возможны различные реализации блока распознавания.
Которого будет движение в специально подготовленной среде, строго по заданному маршруту с минимизацией внешних помех на этапе мелкой логике, которая дает ощутимый выигрыш во времени работы всего устройства управления. Однако в данной ситуации нельзя говорить о простой перенастраивоемости системы для работы в других условиях, т.к. это ведет практически к полной замене блока отвечающего за распознавание и формирование управляющих сигналов. Таким образом применение подобных систем имеет смысл только в условиях стационарной, специальным образом подготовленной искусственной среды.
Другим способом реализации блока распознавания будет являться система построенная на основе современных элементов жен широкий спектр решений данной задачи. Приведем некоторые из них. Давно и успешно используется для решения задач среднего уровня сложности при распознавании объектов окружающей среды. Данный подход имеет существенное преимущество по сравнению с предыдущим, т.к. смена внешних условий не ведет к полной замене основных управляющих блоков, распознавания, предназначенного для обработки изображений и выработки управляющих сигналов. Еще один способ решения данной проложенного не на самом транспортном роботе. При данном подходе нет жестких ограничений по размерам блока, вследствие чего можно использовать вычислительные системы любой мощности, однако встает проблема обеспечения постоянной связи между устройством управления на транспортном роботе и удаленном контроллере.
Два предложенных выше метода решения проблем распознавания имеют один существенный недостаток. По сравнению с системами, работающими на мелкой логике гораздо большее время обработки изображения.
Удешевление технологии производства программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) позволило совместить преимущества мелкой логики и программной перенастраиваемости систем. В случае использования ПЛИС в системе распознавания мы получаем время обработки, сравнимое со временем обрасти системы, путем замены кода ПЛИС.
3.2 Разработка конструкции
В данном курсовом проекте разрабатывается система автоматического контроля точности отлива заготовки. Производится контроль будит с помощью системы промышленного зрения Prersence PLUS pro.
Собирается металлическая конструкция состоящая из двух опорных систем и двух ферм. Ферма состоит из направляющей, основания, раскосов и имеет вид показанный на рис. 1
рис. 1 - Ферма.
По бокам к основанию фермы приварены пластины с отверстиями под крепежные болты рис.2
рис. 2 - Крепление фермы.
Собрав ферму на нее одевается каретка с системой промышленного зрения. Далее свариваются боковые стойки(из труб ?100мм и металлических пластин толщенной 10мм) и монтируются колеса рис. 3. Затем вся металлоконструкция собирается воедино и ставится на рельсы с упорами.
рис. 3 - Стойка в сборе
Данная конструкция позволяет быстро и без особых затруднений установить заготовку на плиту, и при этом очень проста в сборке и эксплуатации.
3.3 Система технического зрения
Система технического зрения состоит из лазера LG10A65PU осуществляющего позиционирование всей системы, и камеры PresencePLUS Pro осуществляющей контроль.
Камера PresencePLUS Pro осуществляет автоматический контроль качества. Функционально, камера РР Pro обладает всеми теми специальными программными средствами для анализа контролируемого объекта, которыми оснащены камеры PresencePLUS P4. каждая в отдельности. В процессе работы камера фиксирует изображение и анализирует его с применением тех программных опций, которые выбраны оператором. Камеры РР Pro применяются там. где необходим комплексный анализ объекта, где применения камеры РР Р4 недостаточно.
Непосредственно сама камера РР Pro весит всего 90 грамм и имеет габаритные размеры 32x30x78 mm. В качестве чувствительного элемента применена CCD-матрица (charge-coupled device - прибор с зарядовой связью. ПЗС-матрица). которая способна захватывать 30 изображений в секунду при разрешении - 640x480 пикселей и 256 оттенков камера РР Pro может быть снабжена любой C-mounl линзой от любого производителя. Светофильтры устанавливаются внутри камеры. Среди функциональных возможностей РР Pro - Ethernet последовательный порт, программируемые каналы ввода/вывода, настраиваемые на ввод или вывод, требуемую полярность (PNP или NPN): функциональность (НО или НЗ). Это позволяет передавать данные, измерения, и информацию для систем управления процессом, а также программировать камеру РР Pro. Контроллер позволяет выбрать одну из 12 файлов - инспектирующих программ, хранящихся в памяти контроллера.
Отдельный видеовыход стандарта NTSC, наличие которого опционально и оговаривается отдельно, позволяет подключить монитор и наблюдать процесс в режиме реального времени.
Применение данных опций способно решить широкое число задач, встречаемых как на современных предприятиях, высокопроизводительных технологических линиях, конвейерах, так и на производствах с различными, в т.ч. начальными уровнями автоматизации.
PfresencePLUS Pro, настройка камеры: простой и доступный инструментарий
Настройка инструментальных опций ведется с использованием программного пакета PresencePLUS PC Software, который поставляется в комплекте камерой РР Pro и свободно доступен на сайте www.bannerengJneerJng.com. РР PC Software имеет интуитивно-понятный пользовательский интерфейс, опции которого позволяют настроить инспектирующую программу наиболее качественно. В процессе настройки оператор выбирает любые функции, которыми обладает РР Pro.
3.3.1 Инструментарий
Инструментарий - специальные программные функции для анализа контролируемого объекта. Все программы разбиты на 3 группы: LOCATION TOOLS, VISION TOOLS, ANALYSIS TOOLS
VISION TOOLS (инструментальные средства для анализа сформированного камерой изображения):
1. BLOB (Binary Large Object) - разложение изображения объекта на пиксели, черные и белые. Задачи данной опции - счет и измерение площади. Определяет наличие, связность и расположение выделенных деталей. Находит группы связанных светлых или темных пикселей в исследуемой зоне и обозначает их как BLOBs. После того как BLOBs найдены, они могут
2. AVERAGE GRAY SCALE - уровень серого цвета. Опция предназначена для определения присутствия, отсутствия предмета и интенсивность цвета. Определяет среднее число значения шкалы серого цвета по площади анализируемого объекта. Градация [0-255]
3. EDGE - определяет наличие, количество, классификацию и расположение краев и граней исследуемых предметов.
общее число переходов, а значит- краев, а также определено местоположение каждого края.
4. OBJECT- определяет наличие, количество, классификацию, размер и расположение объектов. Определяет края темных и светлых объектов и расположение их центров, считает темные и светлые объекты и измеряет ширину каждого темного
5. PATTERN COUNT - определяет наличие, количество и расположение предварительно обозначенных пятен определенной формы, рисунков в изображении исследуемого объекта.
LOCATION TOOLS (инструментальные средства для определения и компенсации поступательного и вращательного движения):
1. LOCATE - определяет движение и вращение путем определения относительного движения краев и граней.
2. PATTERN FIND - определяет движение и вращение путем определения относительного движения выделенных пятен определенной формы, рисунков.
ANALYSIS TOOLS (инструментальные средства для измерения, оценивания результатов, полученных с использованием VISION TOOLS):
1. MEASURE - измерение дистанции между двумя выделенными точками. Этими точками могут быть края, центроиды (точка, равноудаленная от краев пятна неправильной геометрической формы): центры выделенных рисунков.
2. TEST - оценивание результатов, полученных при использовании любых вышеперечисленных опций и принятие решения о положительном или отрицательном результате или исходе. Также выполняет логическую операцию и активирует соответствующие выходы.
COMMUNICATION TOOL - инструментарий, позволяющий настроить передачу результатов любых перечисленных инструментальных опций через Ethernet или RS232 порт.
Наличие обширного инструментария позволяет настроить конкретную инспектирующую программу наиболее качественно, сохранить ее в виде файла, загрузить ее в камеру, пользуясь Elhernel или RS-232. Эту программу можно выбрать среди 12 различных программ в качестве основной рабочей, подав управляющий сигнал на соответствующие терминалы 16-20.
3.3.2 Характеристики оборудования
Характеристики контроллера
Материал корпуса: сталь
Размеры: 1 58х 1 27x30.9 ММ (Значения измерений не включают длин линз, разъемов и кабелей/
Вес: около 0.55 кг
Пылевлагозащита: IP20
Рабочая температура: 0'.. .+50' С
Максимальная влажность: 90% (без конденсата)
Дисплей, опции: персональный компьютер, видео NTSC
Дискретные входы/выходы:
1 IN - триггер, вход для подключения стробирующего датчика
1 IN - разрешение выбора программы
1 OUT- питание подсветки, строб (TTL)
6 IN/OUT - программируемые сигнальные входы/ выходы
4 IN- номер выбираемой программы
Уровень входных сигналов: NPN - ON : < 3 V; OFF >10 V; PNP- ON: (+V-2)V; OFF<3V
Опции выходных сигналов: дискретные PNP или NPN (по умолчанию), НО (по умолчанию) и Н3: задержка выхода: 0 (по умолчанию) - 10.000 ms, длительность выходного сигнала: постоянно активен (по умолчанию) - импульсы длительностью
1 - 1Q:QQQms. Все опции настраиваются программно.
Коммуникация:
RJ-45- 10 Elhernel
HS232 - DB-9 разъем на лицевой поверхности контроллера
RS232 - на терминальном разъеме
Питание: напряжение - 10-30VDC, ток-650 тА (при 24 dc).
Защита: от перепутывания полюсов и от скачка электрического напряжения
Индикация: 6 светодиодов - триггер, готовность, питание, ошибка, неудачный анализ, подключение Ethernet, передача данных Ethernet
Характеристики камеры
Материал корпуса: сталь
Размеры: 32х 30x78.2мм (Значения измерений не включают длин линз, разъемов и кабелей)
Вес: около 0,09 кг
Пылевлагозащита: ЕС IP20
Рабочая температура: 0'.. .+50' С
Максимальная влажность: 90% (без конденсата]
Производительность: не более 48 кадров в секунду
Размер матрицы сканирования: 4.8хЗ:6 мм: диагональ- 6 мм (1/3" CCD)
Размер изображения: 307.200 (640x480] пикселей
Размер пикселя: 7.4x7.4 мкм
Время экспозиции: от 0,1 до 3600 мкс
Градация шкалы серого цвета: 256 уровней
Максимальная длина кабеля для подключения к контроллеру: 17 м.
3.4 Расчёт фермы
Рисунок 3.1 Типы сопряжений трубчатых стержней в узлах ферм а -- бесфасоночные с фигурной резкой концов труб; 6 -- то же, со сплющенными концами труб; в -- на фасовках; г -- через заводскую деталь (например, шар, сферу и т.п.); д -- стыковые соединения с подкладными кольцами и накладкой; е -- фланцевое соединение на высокопрочных болтах; / -- накладка; 2 -- вставка; 3 -- подкладное кольцо; 4 -- накладки; 5 -- заглушка 6=4..,6
Определяем расчетные изгибающие моменты при L=6 м от равномерно распределенной нагрузки
Мтах в пролете при однопролетной схеме
Мтоаж = ql2/8 = 1988-62/8=-2236 Н-м,
где q=388+1600=1988 Н/м -- собственный вес покрытия и снеговая нагрузка;
Мтах в пролете при однопролетной схеме
Расчетные схемы
Мтах = 0,7ql2 + 0,096рl2 = 0,07-388-З2 + 0,096-1600- З2 = 1626 Н-м;
момент Мтах над средней опорой Мтах-- 1988-32/8 = 2236 Н-м;
от равномерно распределенной нагрузки (q= 1988 Н/м) и сосредоточенного груза F =1000 Н в пролете:
в пролете при однопролетной схеме
Мтах = 0,07<?/2 + 0,096р/2 + 0,203л = 0,07- 388- З2 + + 0,096-1600-3? + 0,203-1000-3 = 2236 Н-м;
в пролете при однопролетной схеме при такой же нагрузке будет (см. рис. 8.15,6)
Мтах = ql2/8 + FIH = 1988-3V8 -j- 1000-3/4 = 2985 Н-м.
Более легкий настил получается при расчете по однопролетной схеме, поэтому при расстоянии между прогонами 3 м может служить доборным элементом. стойка деталь конструкция механический
Требуемый момент сопротивления при Мтах = ==2985 Н-м = 298,5 кН-см будет
Wd = уп. Mmax/Ry Vc = 298/22 = 13,6 см3,
Согласно ГОСТ 14918--80* назначаем настил типа Н-60-845-0,7; Wmin= 14,6 см3; Jx = 62,1 см4; масса 1 м2 g=8,8 кг.
Предельная нагрузка по условиям жесткости при f/i?1/150
qn=384.2,06.10^.62.1(100)=2400
150-5-3003
что больше нормативной расчетной нагрузки qn,max -- = 1540 Н/м.
Расчет трубчатой стропильной фермы. Расчетные узловые нагрузки составляют:
от собственного веса покрытия и фермы
G = gbpll = 603-3-6= 10854 Н= 10,9 кН;
3.4.1Вычисляем относительный прогиб
f/i = (5/384) (qn ls/EJx) = 5-0,0425-6003/384-2,06-10*-1006 = 1/166 > 1/200,
где qn= (415+1000)3 = 4245 Н/м = 0,0425 кН/см; ?=2,06-104 кН/см2, т е условие не удовлетворяется, поэтому назначаем швеллер 200X80X6, f,= 1374 см4, Г*= 137,4 см', g = = 17,6 кг/м: а = M/WX = 2800/1374 = 20,4 кН/см2 (204 МПа) УЧС = 290 МПа.
Проверяем по прогибу f/i = 5-0,0425-6003/384.2,06-104-1374= 1/236< 1/200, условие удовлетворяется.
Расчет трубчатой стропильной фермы. Расчетные узловые нагрузки составляют:
от собственного веса фермы
G -- gbp l-i = 603-3-6= 10854 Н = 10,9 кН;
Р=-р6р/1= 1600-3-6= 28800 Н = 28,8 кН.
Для крайних элементов при 0,5 Ьр узловые нагрузки соответственно равны:
gi = 0,50 = 10,9-0,5 = 5,45 кН; Р1 = 0,5Р = 0,5.28,8= 14,4 кН.
Таблица 3.1 Усилие в элементах фермы

Элемент

Обозначение стержня

Длина,
см, сило-
вого вектора
по диаг-
рамме

Кремоны

Усилие. кН

при загружении

на 0,5 пролета (по диаграмме)

при полном загруже-

нии силами f=l (по расчету)

сжатие

растяжение

сжатие

растя же- , кие

Верхний

Подобные документы

  • Особенности и преимущества станков с программным управлением. Служебное назначение, анализ материала и технологичности конструкции изготавливаемой детали. Проектный вариант технологического процесса механической обработки детали, наладка станка.

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 19.06.2017

  • Анализ технологичности конструкции детали "вал". Расчет коэффициента использования материала, унификации элементов конструкции. Выбор технологических баз токарных операций. Разработка и обоснование маршрута изготовления детали. Выбор модели станка.

    контрольная работа [55,5 K], добавлен 04.05.2013

  • Разработка технологического процесса механической обработки детали типа корпус. Анализ технологичности конструкции детали, определение типа производства. Выбор и обоснование способа получения заготовки, разработка маршрутной и операционной технологии.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.02.2012

  • Описание и характеристика изготавливаемой детали. Анализ технологичности конструкции детали. Проектирование технологического процесса механической обработки. Разработка управляющей программы. Техническое нормирование операций технологического процесса.

    курсовая работа [490,9 K], добавлен 22.11.2009

  • Анализ служебного назначения детали. Классификация поверхностей, технологичность конструкции детали. Выбор типа производства и формы организации, метода получения заготовки и ее проектирование, технологических баз и методов обработки поверхностей детали.

    курсовая работа [133,3 K], добавлен 12.07.2009

  • Служебное назначение и техническая характеристика шестерни. Анализ технологичности конструкции детали. Разработка технологического процесса обработки детали. Расчет припусков и точности обработки. Проектирование оснастки для изготовления шпоночных пазов.

    курсовая работа [38,0 K], добавлен 16.11.2014

  • Служебное назначение и конструкция детали "Рычаг правый", анализ технологичности конструкции. Выбор метода получения исходной заготовки. Технологический процесс механической обработки детали. Выбор оборудования; станочное приспособление, режим резания.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.04.2016

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.