Студент-дипломник ________________________________________

Керівник проекту ________________________________________

ЗМІСТ

УВЕДЕННЯ

1. АНАЛІЗ ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ ВЕРСТАТА

1.1 Короткий огляд конструкцій агрегатних верстатів

1.2 Аналіз креслення оброблюваної деталі і технічних вимог на її обробку

1.3 Попередній вибір елементної бази для проектування верстата

2. РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ОБРОБКИ ДЕТАЛІ НА ВЕРСТАТІ

2.1 План (маршрут) обробки окремих поверхонь

2.2 Попереднє технологічне компонування верстата

2.3 Розрахунок необхідних режимів різання

2.4 Попередня побудова циклограми верстата й оцінка одержуваної продуктивності

3. ВИБІР І РОЗРАХУНОК НАЛАГОДЖЕННЯ УНІФІКОВАНИХ СИЛОВИХ ВУЗЛІВ І ВУЗЛІВ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОСНАЩЕННЯ

3.1 Вибір і обґрунтування типів і компонування силових агрегатів

3.2 Розрахунок налагодження і вибір виконань основних силових вузлів

3.2.1 Налагодження приводів головного руху і приводів подачі

3.2.2 Побудова циклограм роботи силових вузлів

3.2.3 Вибір виконань силових вузлів і оформлення таблиць налагодження

3.3 Проектування і розрахунок шпиндельної насадки

3.3.1 Компонування насадки

3.3.2 Кінематичний і геометричний розрахунок насадки

3.3.3 Перевірочний прочностной розрахунок основних деталей

3.4 Проектування кондукторів

3.4.1 Конструкція кондуктора

3.4.2 Розрахунок пружини кондуктора

3.5 Вибір(проектування) що ріжуть і допоміжних інструментів

4. ВИБІР, НАЛАГОДЖЕННЯ І ПРОЕКТУВАННЯ ТРАНСПОРТНО- БАЗУЮЧИХ ВУЗЛІВ ВЕРСТАТА

4.1 Проектування і розрахунок установочно-затискного пристосування

4.1.1 Обґрунтування схеми базування, закріплення заготівель і конструкції пристосування

4.1.2 Розрахунок надійності закріплення заготівель

4.1.3 Розрахунок погрішності установки заготівель у пристосуванні.

4.1.4 Перевірочний розрахунок елементів пристосування

4.2 Вибір виконання і розрахунок налагодження поворотно-ділильного столу

4.3 Конструкція і розрахунок параметрів монтажного шаблона

5. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ І РОЗРАХУНОК ПРИСТОСУВАННЯ ДЛЯ НАСТРОЮВАННЯ ІНСТРУМЕНТА

6. ДОПОМІЖНІ СИСТЕМИ ВЕРСТАТА

6.1 Система змазування вузлів верстата

6.2 Система охолодження зони різання

6.3 Відвід стружки з верстата (з розрахунком її кількості)

7. СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ВЕРСТАТОМ

7.1 Електроустаткування верстата

7.2 Пневмо- і гідроустаткування

7.3 Режими роботи і керування верстатом, пульт керування

7.4 Уточнення циклограми верстата і його продуктивності

8. КОМПОНУВАННЯ ВЕРСТАТА

8.1 Вибір основних корпусних деталей несущої системи верстата

8.2 Опис компонування верстата

9. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ ВЕРСТАТА..

10. ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

11. ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

УВЕДЕННЯ

Для виготовлення деталей машин і механізмів у масовому і серійному виробництві широко застосовуються спеціальні агрегатні верстати й автоматичні лінії. Основними достоїнствами такого металорізального устаткування є висока продуктивність, низька собівартість виготовлення, порівняно невисока кваліфікація операторів, що працюють на цих верстатах, висока надійність і ремонто-придатність.

На агрегатних верстатах обробляються деталі середніх і малих розмірів і виконуються в основному операції обробки різанням. Іноді зустрічаються найпростіші складальні операції.

Ці верстати в більшості випадків являють собою невелику по довжині замкнуту автоматичну лінію, у якій оброблювані деталі транспортуються по технологічному циклі в пристосуваннях, установлених на планшайбі поворотного столу.

Розміри і компонування агрегатних верстатів, структура виконуваного технологічного процесу залежать від оброблюваної деталі (кількості, форми, розташування оброблюваних поверхонь, вимог їхньої точності і шорсткості, характеристик оброблюваності матеріалу заготівлі, форми і розмірів заготівлі) і необхідної продуктивності.

Принцип агрегатування, широко використовуваний при створенні спеціального металорізального устаткування, дозволяє, з одного боку, шляхом різних сполучень уніфікованих складальних одиниць і деталей створювати і переналагоджувати агрегатні верстати для обробки різних деталей, з іншого боку - істотно підвищувати серійність виготовлення уніфікованих елементів на базі яких ці верстати компонуються.

У дипломній роботі виконаний технічний проект спеціального агрегатного верстата для обробки деталі "Кришка базова" з алюмінієвого сплаву АЛ9. У деталі необхідно обробити 19 отворів (8 наскрізних отворів 9Н14, 8 глухих різьбових отворів М8-7Н и три східчастих отвори 31Н13/25Н14). Спроектований верстат є 8-ми позиційним верстатом-напівавтоматом, має 7 операційних станцій (робочих позицій), 9 силових агрегатів, число шпинделів дорівнює 41. На верстаті виконуються операції свердління, розсвердливання, зенкування фасок, зенкерування і нарізування різьби в отворах.

Задана продуктивність верстата 80 дет/година, однак по характеру обробки (розмірам і вимогам якості оброблюваних поверхонь), обраному компонуванню верстата розрахункова продуктивність спроектованого верстата значно вище необхідної. Тому в реальних умовах експлуатації верстат буде недовантажений і його можна буде запускати в неповну робочу зміну, а в міру необхідності.

Необхідна точність і шорсткість оброблюваних поверхонь невисокі і цілком задовольняються в спроектованому верстаті.

1. АНАЛІЗ ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ ВЕРСТАТА

1.1 Короткий огляд конструкцій агрегатних верстатів

Агрегатні верстати розрізняються набором уніфікованих вузлів і агрегатів, тобто елементною базою, на основі якої вони проектуються і виготовляються. В даний час існує класифікація [19,20] агрегатних верстатів по габаритах оброблюваних на них деталей. За цією ознакою вони підрозділяються на три групи, що відрізняються розмірами, масою і використовуваними уніфікованими вузлами: малогабаритні і малі агрегатні верстати, оснащені невеликими по розмірах силовими агрегатами потужністю 0.18-0.75 квт; агрегатні верстати середніх розмірів, із силовими вузлами потужністю 1.1 - 3 квт; агрегатні верстати великих розмірів, оснащені гідравлічними чи електромеханічними столами, на яких установлюються шпиндельні вузли різного технологічного призначення.

Малогабаритні верстати і верстати середніх розмірів випускалися Харківським заводом агрегатних верстатів (ХЗАС) на основі силових агрегатів, що випускалися серійно Глухівським заводом агрегатних вузлів (ГЗАУ). Агрегатні верстати великих і середніх розмірів випускалися Мінським заводом автоматичних ліній (МЗАЛ) і Московським станкозаводом ім.Орджонікідзе. Мається значна кількість іноземних фірм, що проектують і випускають агрегатні верстати різних типорозмірів. Це фірми Cross, Exello (США), Рено - Франція, Haberzang, Heller - Німеччина, Olivetti - Італія й інші.

Відмінною рисою агрегатних верстатів у порівнянні з іншими видами металорізального устаткування є те, що в процесі обробки деталь нерухома, а всі робочі і допоміжні рухи роблять різальні інструменти. Це вносить певні обмеження на їхнє компонування і технологічні можливості. По компонуванню і характеру позиционирования оброблюваних деталей агрегатні верстати поділяються на наступні групи [19,20]:

А) стаціонарні чи однопозиційні. У цих верстатах деталь не транспортується, тобто має місце одна операційна станція, на якій може бути встановлено кілька силових агрегатів, що виконують обробку однієї деталі одночасно. При значному часі обробки стаціонарне пристосування виконують багатомісним для забезпечення заданої продуктивності шляхом одночасної обробки декількох деталей;

Б) багатопозиційні агрегатні верстати з поворотним ділильним столом, планшайба якого з установленими на ній затискними пристосуваннями з оброблюваними деталями обертається навколо вертикальної осі. Верстати з поворотним столом застосовуються для багатобічної обробки невеликих заготівель. Завантаження заготівлі і розвантаження обробленої деталі виконуються під час обробки на робочих позиціях, число таких позицій може досягати 12.

По характері розташування пристосувань з оброблюваними деталями й операційними станціями з різальними інструментами верстати цього типу можуть мати три різновиди компонування:

1) периферійні, у яких затискні пристосування з заготівлями розташовані по периферії планшайби поворотного столу і транспортуються (позиционуються) між операційними станціями з блоками різальних інструментів таким чином, що кожна операційна станція(блок інструментів) обробляє заготівлю в одній робочій позиції. При такім компонуванні обробка у всіх робочих позиціях виконується одночасно і готова деталь знімається після кожного повороту планшайби на одну позицію. Застосовують такі компонування у випадку наявності багатоперехідної обробки поверхонь і вимозі високої продуктивності;

2) центральні, у яких одне затискне пристосування з однією оброблюваною деталлю розташовано в центрі планшайби поворотного столу і позиционується навколо своєї осі симетрії щодо операційних станцій, розташованих навколо поворотного столу. Такі компонування застосовують при обробці набору регулярних поверхонь в оброблюваній деталі, тобто однакових, рівномірно-розташованих навколо осі деталі на визначеному радіусі. Готова деталь при цьому знімається за один повний оборот планшайби поворотного столу;

3) з кільцевим столом і центральною колоною, на гранях якої встановлюються силові агрегати. Таке компонування дозволяє забезпечити більш високу концетрацию операцій, обробку деталі з більшого числа сторін. Однак, цей вид компонування є менш технологичным у виготовленні й експлуатації, тому що утруднений доступ до силових агрегатів і різальних інструментів, розташованим на центральній колоні усередині планшайби кільцевого столу.

По характері взаємодії блоків інструментів силових агрегатів з робочими позиціями компонування типу Б можуть бути двох різновидів: а) з індивідуальними операційними станціями(силовими агрегатами) на кожній позиції (див. мал.1.1);

б) із загальними силовими агрегатами (чи одним силовим агрегатом) на кілька робочих позицій чи відразу на всі позиції. Останній варіант, коли один вертикально розташований силовий агрегат з багатошпиндельною коробкою і різальними інструментами в її шпинделях виконує обробку у всіх робочих позиціях, називають компонуванням, що накриває. Таке компонування характерне для великих агрегатних верстатів виробництва МЗАЛ і Московського станкозаводу.

Мал. 1.1. Верстат моделі ХА963 для обробки корпусу масляного насосу

Мал. 1.2. Верстат з периферійною багатопозиційною компоновкою типу що накриває

Мал. 1.3. Центроколонний п'ятипозиційний верстат моделі 1АМ156 для обробки отворів у крестовині кардана

Мал. 1.4. Пятипозиційний верстат з горизонтальною віссю обертання поворотного столу моделі АМ152

Мал. 1.5. Двобічний верстат з трьохпозиційним столом фірми Хілле

На мал.1.1 приведений приклад верстата з компонуванням типу Б1а, на мал.1.2 - типу Б1б, на мал.1.3 - типу Б3;

В) компонування з багатопозиційним поворотним барабаном, що обертається навколо горизонтальної осі (багатопозиційні барабанного типу). Обробка в них можлива одночасно з двох протилежних сторін. Силові агрегати розташовуються по торцях поворотного барабана. Приклад верстата з таким компонуванням приведений на мал.1.4;

Г) багато- чи однопозиційні верстати з прямолінійним поступальним рухом позиционирования. Такі агрегатні верстати застосовуються для обробки (за кілька проходів) великогабаритних деталей, а також для виконання повторюваних операцій. При такім компонуванні верстата зручно виконувати двосторонню обробку. Прямолінійний поступальний рух столу використовується для введення заготівлі в зону обробки і висновку обробленої деталі. На мал.1.5 приведений приклад верстата з прямолінійним рухом позиціонування фірми Хилле. Верстат має 3 позиції, з яких 2 робочі й одна завантажувально-розвантажувальна.

При проектуванні і виробництві агрегатних верстатів використовуються уніфіковані функціональні вузли єдиної гами, що поділяються на чотири основні групи: силові, шпиндельні(вузли технологічного оснащення силових вузлів), базові і транспортні. Крім цього, функціональна структура[19] агрегатних верстатів містить у собі систему керування (электро-, гидро- і пневмооборудование), систему змазування рухливих елементів, систему охолодження зони різання і систему відводу стружки. У випадку автоматизації у верстаті компонуються також вузли завантаження-вивантаження оброблюваних деталей і контролю оброблюваних поверхонь. Обов'язково проектується і поставляється з верстатом пристрій для настроювання різальних інструментів після їхнього переточування.

Силові агрегати компонуються на основі силових вузлів двох типів: силових голівок і силових столів, на які встановлюються шпиндельні вузли технологічного оснащення. Силові голівки реалізують у своїй конструкції всі рухи різальних інструментів - головне (звичайно обертальне) і циклові рухи - рух подачі і допоміжні (швидкий відвід, підведення, вистій і т.д.). Силові столи реалізують (забезпечують) тільки циклові рухи.

По використовуваному виді енергії силові вузли можуть бути электро-механичними, гідравлічними, пневматичними і комбінованими. Электро-механичні силові голівки по конструкції механізму подач бувають: пинольного типу з плоско-кулачковим чи барабанно-кулачковим приводом, із гвинтовим приводним механізмом рухливого корпуса голівки й інші.

Для виконання конкретних типів технологічних операцій силові вузли оснащуються спеціальними шпиндельними вузлами (начіпними пристосуваннями). На платформу силових столів установлюються шпиндельні (свердлильні, фрезерні, розточувальні й інші) бабки чи багатошпиндельні коробки. Силові голівки оснащуються такого ж типу пристосуваннями, що називають насадками, тому що в голівці вже мається шпиндель чи приводний вал, що одержує обертання від одного з приводом подачі двигуна.

В агрегатних верстатах середнього типорозміру, що випускалися ХЗАС, яким буде і проектований верстат, застосовують силові агрегати на основі плоскокулачкової пинольної силової голівки У1Х4035 і електромеханічних силових столів із гвинтовим приводом УЕ4530.

Силова голівка пинольного типу з плоскокулачковым механізмом подачі використовується для свердління, зенкерування, розгортання, торцування і нарізування різьблення. При оснащенні спеціальними пристосуваннями за допомогою голівки можна виконати фрезерування, обточування і розточування кільцевих канавок в отворах. Передбачено можливість оснащення голівки багатошпиндельною насадкою, механізмом зворотного ходу, механізмом двосторонньої обробки, фрезерною насадкою й іншими пристроями. Голівка може встановлюватися в горизонтальному, вертикальному чи похилому положенні.

Як транспортний пристрій для періодичного переміщення встановлених у пристосуваннях оброблюваних деталей з однієї позиції на іншу з точною фіксацією (позиціонуванням) їх на кожній позиції, в агрегатних верстатах з компонуванням типу Б1 і Б2 застосовують поворотно-ділильні столи, що розрізняють-ся конструкцією привода повороту планшайби і її діаметром. Як привод повороту використовуються электро- і гидро-механічні приводи з зубцюватими, черв'ячни-ми і мальтійськими механізмами реалізації періодичних рухів. В агрегатних верстатах виробництва ХЗАС застосовують електромеханічні поворотні столи з мальтійським механізмом повороту внутрішнього зачеплення. Число позицій планшайби цих столів складає 2 - 12. Ці столи випускають з діаметром планшайби 500, 630 і 800 мм.

До уніфікованих базових вузлів і деталей агрегатних верстатів відносяться корпусні деталі несущої системи: станини, стійки, підкладки й інші. Елементи (вузли і деталі) інших функціональних систем агрегатних верстатів (затискних пристосувань, систем змазування, охолодження, відводу стружки й інших) є частково уніфікованими чи створюються на основі документації типових проектів цих вузлів.

1.2 Аналіз оброблюваної деталі і технічних вимог на її обробку

Заготівлею для оброблюваної деталі "Кришка базова" креслення МШ50.7090203.10К-01 служить частково механічно оброблений виливок з алюмінієвого сплаву АЛ-9 із твердістю поверхні НВ90 і межею міцності 250 мпа. Маса заготівлі 1.12 кг.

За геометричною формою оброблювана деталь відноситься до корпусних деталей коробчастої форми. Габаритні розміри LxBxН = 146x89x56 мм. У заготівлі мається(пролита) фігурна порожнина з боку площини 146х89.

У деталі "Кришка базова" необхідно обробити 3 групи поверхонь:

1) 8 глухих різьбових отворів М8-7Н с фасками 1х45о, розташованих по сторонах прямокутника 126х26 з боку площини заготівлі 146х56. Відстань між осями отворів 26 мм по меншій стороні прямокутника і 42 мм по більшій. Глибина отворів 19.5 мм, а глибина різьблення - 13 мм;

2) 8 наскрізних отворів 9Н14(+0.36), розташованих перпендикулярно площини 146х89. Довжина отворів уздовж їхньої осі дорівнює 42 мм. Осі цих отворів також розташовані по сторонах прямокутника 126х50 (два ряди по 4 отвори з відстанями між ними 42 мм);

3) 3 східчасті отвори 31Н13/25Н14. Глибина отворів 31 дорівнює 21 мм, а отвору 25Н14 - наскрізні і виходять у внутрішню порожнину заготівлі.

Загальна кількість оброблюваних отворів (осей обробки) дорівнює 19, число елементарних поверхонь дорівнює 33, число сторін обробки дорівнює 2.

Деталь є технологичною з погляду обробки її на агрегатному верстаті, має зручну для установки і закріплення форму зовнішніх поверхонь. Необхідна точність поверхонь (JT13-14) і їхня шорсткість (Rz80), а також точність розташування осей отворів ( 0.2) дозволяє обробляти їх за одне встановлення на агрегатному верстаті нормальної точності.

1.3 Попередній вибір елементної бази для проектування верстата

На підставі виконаного аналізу креслення оброблюваної на проектованому верстаті деталі, виходячи з розмірів оброблюваних поверхонь, припусків на обробку і розмірів самої заготівлі, а також виходячи з існуючого набору конструкцій і компонувань агрегатних верстатів, вибираємо попередньо елементну базу для проектування агрегатного верстата для обробки заданої деталі на задану продуктивність.

Елементна база для проектування і виготовлення агрегатного верстата містить у собі сукупність уніфікованих вузлів і деталей, до яких відносяться силові і транспортні агрегати, вузли технологічного оснащення, корпусні деталі й інші уніфіковані елементи. Як силові агрегати проектованого верстата приймаємо електромеханічну силову голівку пинольного типу з плоско-кулачковым приводом У1Х4035 з умовним діаметром свердління 25 мм. Як вузли технологічного оснащення силових вузлів будемо застосовувати багатошпиндельні насадки і кондуктори.

Форма, кількість, розташування і вимоги якості оброблюваних поверхонь дозволяють зробити висновок про необхідність многопереходной обробки, тому верстат повинний бути багатопозиційним. Для позиціонування пристосувань із заготівлями (як транспортний пристрій) застосовуємо електромеханічний поворотний ділильний стіл з мальтійським механізмом повороту і діаметром планшайби 800 мм моделі УХ2036.

На підставі обраного набору типів основних уніфікованих вузлів і деталей робимо висновок, що проектований верстат буде відноситися до верстатів середнього типорозміру класу ХА(напівавтомат), що випускалися Харківським заводом агрегатних верстатів (ХЗАС).

2. РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ОБРОБКИ ДЕТАЛІ НА ВЕРСТАТІ

2.1 План (маршрут) обробки окремих поверхонь

Виходячи з вимог точності і шорсткості оброблюваних поверхонь призначаємо наступні набори технологічних переходів по кожній групі однакових поверхонь (див. таблицю 2.1).

Таблиця 2.1. Маршрут обробки поверхонь деталі

У такий спосіб на верстаті необхідно виконати 8 різних технологічних переходів: три по першій групі поверхонь (8 отворів М8-7Н), два переходи по 2-й (8 отворів 9Н14) і три по 3-й (трьох східчастих отворів 25Н14/ 31Н13 з обробкою дна отворів 31Н13).

2.2 Попереднє технологічне компонування верстата

Визначаємо попередній варіант технологічного компонування верстата шляхом групування намічених технологічних переходів, тобто розподілу їх по інструментальних шпинделях (комбінованим інструментам), силовим агрегатам, робочим позиціям (операційним станціям). При цьому виходимо з принципів побудови технологічних компонувань агрегатних верстатів середнього типорозміру, елементна база яких прийнята за основу для проектованого верстата[19].

Структура технологічного компонування верстата приведена в таблиці 2.2, а схема компонування на мал.2.1.

У розробленому варіанті компонування верстат буде мати 7 операційних станцій (робітників позицій). В другій і п'ятій позиціях установлюємо по двох силових агрегату (по одному вертикально для обробки 8-ми отв. 9Н14 і по одному горизонтально), а на інших позиціях по одному агрегаті (горизонтально). Усього на верстаті буде 9 силових агрегатів. Число груп інструментів (різних і/чи встановлюваних у різних операційних станціях) дорівнює 9 (у кожнім силовому агрегаті по одній групі інструментів). При цьому 2 групи інструментів виконуємо комбінованими. Це східчасті свердли для свердління 8-ми отворів 6.7 під різьблення М8-7Н и зенкування в них фасок 1х45о.

Загальне число інструментів (і, відповідно, шпинделів для їхньої установки) дорівнює 41, число різних технологічних переходів дорівнює 11 (на 2 більше числа груп інструментів).

Затискні пристосування з оброблюваними заготівлями встановлюємо по периферії планшайби поворотного столу, змонтованого в центрі круглої станини верстата. Загальне число позицій поворотного столу дорівнює 8 (7 робочих і одна завантажувальна). На кожній позиції буде встановлюватися й оброблятися по одній деталі за одну установку.

Таблиця 2.2. Структура технологічного компонування агрегатного верстата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мал. 2.1. Схема компонування верстата

Розроблене технологічне компонування верстата є базою для подальшого його проектування і виконання розрахунків (режимів різання, вибору виконань і параметрів налагодження уніфікованих вузлів, розрахунку і конструювання оригінальних вузлів).

2.3 Розрахунок необхідних режимів різання

2.3.1 Підготовка вихідних даних для розрахунку на ЕОМ

Розрахунок режимів різання виробляється по програмі, розробленої на кафедрі технології машинобудування і металорізальних верстатів НТУ “ХПІ”[12].

Таблиця 2.3. Загальні дані по верстаті