2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

КАФЕДРА “ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ ”

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему:

“РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦАНГИ TANLINE ”

2005 г.

Аннотация

УДК 621.91.002(075)

Технологический процесс изготовления цанги Tanline. Дипломный проект - Тольятти, ТГУ, 2005.

В проекте рассмотрены вопросы совершенствования технологического процесса изготовления цанги Tanline.

Предложен способ получения заготовки методом штамповки на КГШП по результатам экономического анализа. Разработан технологический маршрут изготовления детали для среднесерийного производства. Рассчитаны припуски на обработку с помощью размерного анализа техпроцесса. На одной из токарных операций на основе проведенных научных и патентных исследований оптимизированы режимы резания и усовершенствована конструкция сверла. Рассчитаны и спроектированы станочное приспособление, контрольное приспособление. Рассчитан и спроектирован робото-технический комплекс. Спроектирован участок обработки детали и рассчитаны коэффициенты загрузки применяемого оборудования. Соблюдены безопасность и экологичность проекта. Внедрение предлагаемых мероприятий по совершенствованию техпроцесса позволит получить годовой экономический эффект в размере 243 тыс.руб.

Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных

2. Выбор и проектирование заготовки

3. Разработка технологического маршрута. Выбор технологических баз. План изготовления

4. Выбор средств технологического оснащения

5. Проектирование технологических операций

6. Расчет и проектирование станочного приспособления

7. Расчет и проектирование контрольного приспособления

8. Разработка и проектирование автоматизирующих устройств

9. Патентные исследования

10. Научные исследования

11. Расчет и проектирование участка механической обработки

12. Безопасность и экологичность проекта

13. Экономическая эффективность проекта

Заключение

Список литературы

Введение

Цель дипломного проектирования по технологии машиностроения - научится правильно применять теоретические знания, полученные в процессе учебы, использовать свой практический опыт работы на машиностроительных предприятиях для решения профессиональных технологических и конструкторских задач.

Целью данного проекта является снижение трудоемкости изготовления цанги Tanline путем разработки прогрессивного технологического процесса, базирующегося на современных достижениях в области станкостроения, инструментального производства.

К мероприятиям по разработке новых прогрессивных технологических процессов относится и автоматизация, на ее основе проектируется высокопроизводительное технологическое оборудование, осуществляющее рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

Для достижения цели решаются следующие задачи:

1.Расширение, углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний, и применение их для проектирования прогрессивных технологических процессов сборки изделий и изготовления деталей, включая проектирование средств технологического оснащения.

2.Развитие и закрепление навыков ведения самостоятельной творческой инженерной работы.

3.Овладение методикой теоретико-экспериментальных исследований технологических процессов механосборочного производства.

В дипломном проекте должна отображаться экономия затрат труда, материала, энергии. Решение этих вопросов возможно на основе наиболее полного использования возможностей прогрессивного технологического оборудования и оснастки, создания гибких технологий.

1. Анализ исходных данных

1.1 Служебное назначение детали

Цанга Tanline служит для установки и закрепления обрабатываемой детали. Цанга устанавливается в патрон на поверхности 14-18, и крепится к штоку поверхностью 21.

Для приведения цанги в рабочее состояние шток перемещается и цанга, упираясь в патрон поверхностями 10 и 12, зажимает заготовку поверхностями 23 и 27, также посредством силы трения эти поверхности передают заготовке крутящий момент, который передается цанге от патрона посредством поверхности 29.

Цанга работает со средними нагрузками и небольшими изгибающими моментами, но при работе возникают значительные трения и износ поверхностей, поэтому мы рекомендуем термическую обработку на повышение твердости поверхностного слоя

На рис. 1.1 представлен эскиз детали, а в таблице 1.1 классификация ее поверхностей.

Рис 1.1 Эскиз детали

Таблица 1.1

Классификация поверхностей детали

Вид поверхности	Номера поверхностей
Исполнительные поверхности	23, 27, 29
Основные конструкторские базы	10, 12, 14-18
Вспомогательные конструкторские базы	21
Свободные поверхности	остальные

Материал ступицы - сталь 19ХГН по ГОСТ 4543-71, имеющая следующий химический состав: углерода С = 0,17…0,21 %, кремния Si = 0,17…0,37%, хрома Cr = 0,45…0,75%, никеля Ni= 0,7…1,0%, молибдена Мо = 0,2…0,3%. [1].

После термической обработки НRC 59…63, обрабатываемость резанием - хорошая, Кv = 1,0.

Исходя из служебного назначения ступицы при разработке технологического процесса ее изготовления, особое внимание следует уделить исполнительным поверхностям O35,024(пов.23), O31,623(пов.27), и конструкторским базам пов.10, пов.12 и пов.14-18.

1.2 Технологичность конструкции детали

Рабочий чертеж цанги содержит необходимую графическую информацию для полного представления о ее конструкции. Указаны размеры с их отклонениями, проставлена требуемая шероховатость, большинство отклонений от правильных геометрических форм.

Это позволяет нам сделать вывод, что деталь технологична и позволяет применить прогрессивные методы обработки (точение, шлифование и т. д.) с использованием прогрессивного режущего инструмента.

1.3 Выбор типа производства и формы организации технологического процесса

Тип производства зависит от годовой программы выпуска деталей и их трудоемкости. По таблице 4.1 [2] при массе детали до 2 кг ( масса цанги 1,29 кг ) и программе 5000… 10000 деталей в год ( N = 10000 дет/год - проектная ) тип производства - серийное ( среднесерийное ).

Для серийного производства рекомендуется групповая форма организации производства, когда запуск деталей осуществляется партиями [3]:

, (1.1)

где a - периодичность запуска деталей, при запуске раз в месяц а = 24;

F - число рабочих дней в году, F = 276.

n = 10000•24/276 = 870 дет.

С учетом типа производства предполагаем применение универсальных станков и станков с ЧПУ, универсальных и специализированных приспособлений с механизированными силовыми приводами, режущих инструментов, оснащенных сменными многогранными режущими пластинами.

2. Выбор и проектирование заготовки

2.1 Экономическое обоснование метода получения заготовки

Выбор заготовки означает определение рационального метода ее получения, назначение припусков на обработку резанием и выявления комплекса технических требований.

Для получения нашей заготовки можно использовать два метода получения: штамповка на ГКШП и прокат. Выберем тот метод, который дает больший экономический эффект.

Определим затраты на штамповку [3].

руб/кг, (2.1)

где руб/кг - базовая стоимость одного килограмма штампованных заготовок,

- коэффициент, зависящий от класса точности,

- коэффициент, зависящий от сложности заготовки,

- коэффициент, зависящий от массы заготовки,

- коэффициент, зависящий от марки материала,

- коэффициент, зависящий от объема производства,

Определим затраты на механическую обработку:

руб/кг, (2.2)

где руб/кг - текущие затраты на 1кг стружки,

руб/кг - капитальные затраты на 1кг стружки,

- нормативный коэффициент капитальных вложений.

Заготовку в базовом варианте техпроцесса получали из пруткового проката 60 мм.

Размеры заготовки d x L : 60 х 306

Масса заготовки из пруткового проката

M ₃ = V (2.3)

где - плотность материала;

V - объем прутка;

(2.4)

где R - радиус прутка;

L - длина заготовки;

m_з = 7.85 10^-6 3.14 30² 306= 6,749 кг

коэффициент полезного использования материала:

(2.5)

где - масса детали;

- масса заготовки;

Заготовку в проектном варианте техпроцесса предложено изготовить методом пластического деформирования - штамповка на ГКШП.

Для обоснования проведем ряд расчетов.

Параметры облойной канавки:

толщина полека для облоя:

(2.6)

где - коэффициент равный 0,016;

- площадь поковки в плане.

= 1078 мм

другие значения облойной канавки [4]

Припуски на обработку [4], действительные размеры на заготовку с назначенными допусками по ГОСТ 75.05-89

Таблица 2.1

Размеры штамповки, мм

Номинальный размер детали	Припуск	Размер заготовки	Верхнее отклонение	Нижнее отклонение
53	3,0	59	2,25	- 1,5
49	2,5	54	2,13	- 1,25
46	2,5	51	2,13	- 1,25
38	2,0	42	1,7	- 1,0
34	2,5	39	2,13	- 1,25
33	2,0	37	1,7	- 1,0
21	1,5	24	1,28	- 0,75
301	3,5	308	2,63	- 2,28
19	0,5	20	0,38	- 0,33
80	1,5	92	1,13	- 0,98
272	3,0	278	2,25	- 1,95

Расчет допусков на размеры штамповки, учитывающих недоштамповку, износ ручьев штампа, его сдвиг проводим последующим формулам, и все данные также сводим в таблицу 2.1

для размеров, расположенных в вертикальной плоскости:

- верхнее отклонение , (2.7)

- нижнее отклонение , (2.8)

для размеров, расположенных в горизонтальной плоскости:

- верхнее отклонение , (2.9)

- нижнее отклонение , (2.10)

где П - припуск на размер.

Определение размеров исходной заготовки.

Объем исходной заготовки

(2.11)

где - объем поковки, рассчитываемый по номинальным, горизонтальным и вертикальным размерам чертежа поковки плюс половина положительного допуска;

- объем угара равный 0,5% ;

- объем облоя при штамповке;

= 488300 мм³

= 2442 мм³

(2.12)

где - коэффициент, учитывающий изменение фактической площади сечения получаемого облоя по сравнению с площадью сечения мостика ;

- площадь сечения мостика;

- периметр поковки.

= 13010мм³

V_заг = 488300+2442+13010 = 531700 мм³

Масса исходной заготовки и коэффициент использования материала.

m_з = 7.85 10^-6 531700 = 4,147 кг

Годовая программа выпуска деталей - 10000 шт.

Отрасль - машиностроение.

Затраты на 1 кг стружки:

текущие

капитальные

Затраты на механическую обработку, отнесенные на 1 кг стружки.

(2.13)

где - нормативный коэффициент капитальных вложений, равный 0,1.



Технологическая себестоимость изготовления заготовки.

Определим технологическую себестоимость заготовок по формуле:

, (2.14)

где q - масса детали,

k_им - коэффициент использования материала,

С_заг - затраты на заготовку,

С_мех - стоимость механической обработки, отнесенная к 1кг снимаемой стружки

С_отх - цена 1кг отходов.

Для штампованной заготовки:

(2.15)

где - базовая стоимость 1 кг штампованных заготовок, = 4,15 руб.;

- коэффициент точности =1;

- коэффициент сложности = 0,88;

- коэффициент массы = 1;

- коэффициент материала = 1,27;

- коэффициент серийности, = 1;

руб (2.16)

Для проката:

руб (2.17)

Технологическая себестоимость изготовления детали методом штамповки оказалась ниже.

Экономический эффект при сопоставлении двух способов получения заготовки

(2.18)

где - программа выпуска деталей

Э_э = (20,739 - 19,499) 10000 = 12400 руб.

ВЫВОД: Принимаем метод получения заготовки из штамповки на прессе с выталкивателем, при этом эффект составляет 12400 руб.

3. Разработка технологического маршрута. Выбор технологических баз. План изготовления

3.1 Выбор методов обработки поверхностей вала

Выбор методов обработки поверхностей детали резанием выполним по типовым таблицам обработки [2] и результаты выбора сведем в таблицу 3.1 проекта. Номера поверхностей взяты с технологического чертежа вала (рис.1.1).

Таблица 3.1

Методы обработки поверхностей ступицы

№ пов.	Точность (квал.)	Шероховатость, Ra(мкм)	Методы обработки
1, 9	14	6,3	Фрезерование
2-8, 11, 13, 19-20	12	6,3	Точение
10, 12, 14-18	6	0,32	Точение, шлифование
21	-	6,3	Точение, нарезание резьбы (резцом)
22, 24-26, 28	14	6,3	Сверление, растачивание
23	6	0,2	Сверление, растачивание, шлифование
27	6	0,32	Сверление, растачивание, шлифование
29-33	14	6,3	Фрезерование

Данные методы реализованы при разработке маршрута изготовления детали.

3.2 Разработка технологического маршрута изготовления вала

При разработке маршрута в среднесерийном производстве придерживались следующих правил:

1. Технологические операции разрабатывали по принципу концентрации технологических переходов, т.е. как можно больше поверхностей обрабатывать с одного установа заготовки.

2. Отдавали предпочтение многопозиционным, многорезцовым станкам, станкам с ЧПУ.

3. Старались шире применять режущий инструмент со сменными многогранными пластинами (СМП). Для цельного инструмента (сверл и др.) рекомендуем быстрорежущую сталь Р6М5.

4. Станочные приспособления со сменными установочными элементами и механизированными зажимными устройствами.

Технологический маршрут обработки цанги представлен в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Технологический маршрут изготовления цанги

№ операции	Наименование операции	Оборудование (тип, модель)	Содержание операции
00	Заготовительная	КГШП	Штамповать заготовку
10	Фрезерно-центровальная	Фрезерно-центровальный станок МР-71М	Фрезеровать торцы 1,9; сверлить центровальное отверстие
20	Токарная	Станок токарный 16К20Ф3	Проход 1: точить поверхности 2-8, 10-20. Проход 2: точить поверхности 10, 12, 14-18. Проход 3: нарезать резьбу 21
30	Токарная	Станок токарный 16К20Ф3	Сверлить поверхности 23-28. Расточить поверхности 22-28
40	Шпоночно-фрезерная	Шпоночно-фрезерный станок 6Д91	Фрезеровать поверхности 29, 31, 33
45	Контрольная	Контрольный стол	Контролировать точность
50	ТО		Цементация поверхностей 1-10, 12, 14-20, 23, 27, 29,34
60	Центродоводочная	Центродоводочный станок 3922	Зачистить центровочное отверстие 34
70	Круглошлифо вальная	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Шлифовать поверхность 10
80	Круглошлифо вальная	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Шлифовать поверхности 10, 14-18
90	Круглошлифо вальная	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Шлифовать поверхности 14-18
100	Круглошлифо вальная	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Шлифовать поверхность 12
110	Круглошлифо вальная	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Шлифовать поверхность 10
115	Контрольная	Контрольный стол	Контролировать точность
120	Слесарная	Рабочий стол	Собрать втулку с патроном
130	Внутришлифо вальная	Внутришлифовальный станок G917	Шлифовать поверхности 23, 27
140	Пазоразрезная	Специальный пазоразрезной станок G714	Разрезать перемычки 32, 34

3.3 Выбор технологических баз

Теоретическая схема базирования выбирается в зависимости от типа детали. Для нашего случая тип детали - вал. Выбирается двойная направляющая база, которая лишает заготовку четырёх степеней свободы и опорная база - упор, лишающий заготовку ещё одной степени свободы. Для обоснования выбранных баз составим таблицу, в которой покажем по операциям, какие базы используются на операциях.

Таблица 3.3

Технологические базы

№ операции	№ опорных точек	Наименование базы	Характер проявления	Реализация	№ обрабатываемых поверхностей	Операционные размеры	Единство баз	Постоянство баз
			явная	скрытая	естественная	искусственная
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
10	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		110 910	И10 К10	+	+
20	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		1020 1120 1220 1320 220 1820 1920 820 2020 3520 3620 3720 3820	2А20 2Л20 2Б20 2М20 Т,Ф20 2В20 2Н20 С20 2Г20 Д20 Р20 П20 У20	+
30	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		2330 2230 2530 2630 2730 2830	2Щ30 ВВ30 ГГ30 2Я30 2Ы30 2Э30	+	+
40	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		2940 3140 3340	НН40 ЛЛ40 ММ40	+	+
60	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +
70	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		1070	2А70	+	+
80	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		1080 1480 1580 1680 1780 1880	2А80 2В80 2В80 2В80 2В80 2В80	+	+
90	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		1490 1590 1690 1790 1890	2В90 2В90 2В90 2В90 2В90	+	+
100	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		12100	2Б100	+	+
110	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		10110	2А110	+	+
130	1-3 4-5 6	У Н О	+ +	+	+ + +		23130 27130	2Щ130 2Ы130	+
140	1-4 5 6	ДН О О	+ +	+	+ + +		30140 32140	Р140 Р140	+

Примечание: в таблице 3.3 двойная направляющая база обозначается буквами ДН, направляющая база обозначается буквой Н, опорная - О, установочная - буквой У.

В качестве черновых технологических баз на первой операции ТП выбираем поверхность 13 (ОКБ) и торец 36, т.к. для обеспечения точности диаметральных размеров и взаимного расположения цилиндрических поверхностей поверхность 13 подходит лучше всех благодаря своим линейным размерам, обеспечивая устойчивое положение заготовки в приспособлении в радиальном направлении. В дальнейшем она будет обработана согласно требованиям чертежа.

Чистовыми базами на токарной операции 20 служат:

скрытая технологическая база - ось пов.1(34), реализуемая при установке заготовки в самоцентрирующее устройство;

явная база - торец 1, реализуемая при его контакте с установочным элементом приспособления.

Базами на токарной операции 30 служат:

скрытая технологическая база - ось пов.14-18, реализуемая при установке заготовки в самоцентрирующее устройство;

явная база - торец 2, реализуемая при его контакте с установочным элементом приспособления.

Чистовыми базами на фрезерной, пазоразрезной и шлифовальных операциях служат:

скрытая технологическая база - ось пов.34

явная база - торец 1, реализуемая при его контакте с установочным элементом приспособления.

Такой выбор баз наряду с точностью изготовления ступицы обеспечивает требования взаимного расположения ее поверхностей.

Условные обозначения принятых черновых и чистовых технологических баз в теоретических схемах базирования на различных операциях ТП изготовления ступицы приведены в плане изготовления.

3.4 Назначение операционных технических требований

Технические требования на обработку детали назначаем по таблицам статистической точности размеров и пространственных отклонений [5], исходя из вида обработки, применяемого оборудования, способа обеспечения точности и длины (диаметра) обработки детали.

Технические требования на изготовление исходной заготовки назначаются по ГОСТ 7505 - 89 (поковки стальные штампованные). Отклонения от соосности (концентричности) для заготовки определим по методике[5].

Удельную изогнутость ск определим в зависимости от среднего диаметра ступицы:

, (3.1)

где di, li - диаметр и длина ступени соответственно;

l - общая длина детали.

dcp = 33,2мм.

Следовательно, ск = 0,7 мкм/мм по приложению 5[5].

Величины изогнутости ?к оси ступицы для различных i-тых участков определяются так:

, (3.2)

где Li - расстояние наиболее удаленной точки i-ой поверхности до измерительной базы;

L - длина детали;

?max - максимальный прогиб оси детали в результате коробления:

?max = ск · L; (3.3)

R - радиус кривизны оси детали:

. (3.4)

Эти величины можно принять как величины отклонений от соосности участков цанги относительно крайней точки измерительной базы заготовки, в качестве которой выбирается ось поверхности заготовки, являющейся черновой технологической базой.

?max = 0,7·305 = 336мкм = 0,214мм.

R= (0,214² + 305²) / (2·0,214)= 118426,23мм.

Расчет соосностей:

Е 10,39 = + 0,214 - 118426 ? 0,19мм.

Е 12,39 = Е 5,14 = + 0,214 - 118426 ? 0,17мм.

Е 14-18,39 = + 0,214 - 118426 ? 0,13мм.

Е 19,39 = + 0,214 - 118426 ? 0,12мм.

Е 20,39 = ?max = 0,214мм ? 0,21 мм.

Технические требования вносим в графу 4 плана изготовления.

4. Выбор средств технологического оснащения

При выборе типа и модели металлорежущих станков будем руководствоваться следующими правилами:

1) Производительность, точность, габариты, мощность станка должны быть минимальными достаточными для того, чтобы обеспечить выполнение требований предъявленных к операции.

2) Станок должен обеспечить максимальную концентрацию переходов на операции в целях уменьшения числа операций, количества оборудования, повышения производительности и точности за счет уменьшения числа перестановок заготовки.

3) В случае недостаточной загрузки станка его технические характеристики должны позволять обрабатывать другие детали, выпускаемые данным цехом, участком.

4) В серийном производстве следует применять преимущественно универсальные станки, револьверные станки, станки с ЧПУ, многоцелевые станки (обрабатывающие центры). На каждом станке в месяц должно выполняться не более 40 операций при смене деталей по определенной закономерности.

При выборе приспособлений будем руководствоваться следующими правилами:

1) Приспособление должно обеспечивать материализацию теоретической схемы базирования на каждой операции с помощью опорных и установочных элементов.

2) Приспособление должно обеспечивать надежные закрепление заготовки обработке.

3) Приспособление должно быть быстродействующим.

4) Зажим заготовки должен осуществляться, как правило, автоматически.

5) Следует отдавать предпочтение стандартным, нормализованным, универсально-сборным приспособлениям, и только при их отсутствии проектировать специальные приспособления.

При выборе РИ будем руководствоваться следующими правилами:

Выбор инструментального материала определяется требованиями, с одной стороны, максимальной стойкости, а с другой минимальной стоимости.

2) Следует отдавать предпочтение стандартным и нормализованным инструментам.

При выборе средств контроля будем руководствоваться следующими правилами:

Точность измерительных инструментов и приспособлений должна быть существенно выше точности измеряемого размера, однако неоправданное повышение точности ведет к резкому удорожанию.

В серийном производстве следует применять инструменты общего назначения: штангенциркули, микрометры, длинномеры и т.д, реже - специального назначения.

Следует отдавать предпочтение стандартным и нормализованным средствам контроля.

Результаты выбора средств технологического оснащения заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Выбор СТО

Операция	Оборудование	Приспособление	РИ	Контроль
1	2	3	4	5
10	Фрезерно-центровальный станок МР-71М	Призмы УСП ГОСТ 12195-66, Зажимной меха- низм УСП Упор УСП	Фреза торцовая 200 ГОСТ 9304-69, Сверло центровочное Р18, тип А 6,3 ГОСТ 14952-80	Штангенциркуль ШЦIII-1000-0,1 ГОСТ 160-80
20	Станок токарный 16К20Ф3	Патрон поводковый, центр передний, центр задний	Резец проходной Т5К6 ГОСТ 18868-73, Резец отрезной Р18 ГОСТ 18868-73	Штангенциркуль ШЦIII-200-0,1 ГОСТ 160-80, Микрометр, ГОСТ6507-67 Шаблон
30	Станок токарный 16К20Ф3	Патрон трехкулачковый самоцентрирующий	Сверло спиральное 20 Р6М5 ГОСТ 10903-77 Резец расточной Т15К6 ГОСТ 18868-73	Штангенциркуль ШЦIII-200-0,1 ГОСТ 160-80, нутромер индикаторный ГОСТ 9244-59
40	Шпоночно-фрезерный станок 6Д91	Автоматическая делительная головка, центр передний, центр задний	Фреза шпоночная Р6М5К6 (Р10-15), специальная	Штангенциркуль ШЦII-250-0,1 ГОСТ 160-80
60	Центродоводочный станок 3922	Приспособление специальное	Шлифовальная головка ГОСТ 2447-82
70	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Патрон поводковый, центр передний, центр задний	Круг шлифовальный ГОСТ 2447-82	Пневмокалибр, мерительные приспособления
80	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Патрон поводковый, центр передний, центр задний	Круг шлифовальный ГОСТ 2447-82	Пневмокалибр, мерительные приспособления
90	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Патрон поводковый, центр передний, центр задний	Круг шлифовальный ГОСТ 2447-82	Пневмокалибр, мерительные приспособления
100	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Патрон поводковый, центр передний, центр задний	Круг шлифовальный ГОСТ 2447-82	Пневмокалибр, мерительные приспособления
110	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Патрон поводковый, центр передний, центр задний	Круг шлифовальный ГОСТ 2447-82	Пневмокалибр, мерительные приспособления
130	Внутришлифовальный станок G917	Патрон цанговый	Круг шлифовальный ГОСТ 2447-82	Пневмокалибр, мерительные приспособления
140	Специальный пазоразрезной станок G714	Автоматическая делительная головка, центр передний, центр задний	Фреза дисковая пазовая ГОСТ 1695-80	Штангенциркуль ШЦII-250-0,1 ГОСТ 160-80

5. Проектирование технологических операций

5.1 Разработка токарной операции (30)

5.1.1 Выбор оборудования

На токарных операциях 20, 30 окончательно принимаем универсальный токарно-винторезный станок модели 16К20Ф3, который в условиях серийного производства позволяет обтачивание наружных контуров деталей типа дисков, валов, обрабатывать осевым инструментом центральное отверстие[6].

Частоты вращения шпинделя n = 12,5…2000 об/мин;

Подачи

продольная: 3 - 1200 мм/мин,

поперечная: 1,5 - 600 мм/мин;

Мощность электродвигателя N = 10 кВт;

Габариты станка - 3360х1710х1750;

Масса станка - 4000кг.

5.1.2 Выбор последовательности переходов (30)

1. Сверлить отверстие o20^+0,05(пов. 23), выдерживая размер 150-^0,35.

2.Расточить поверхности o34,55^+0,05(пов.23), o31,15^+0,05 (пов.27), o32,13^+0,1 (пов.28), o36,58^+0,1 (пов.24), o36,58^+0,1 (пов.26), выдерживая размеры 10-^0,1, 50-^0,1, 70-^0,1, 5-^0,1, 7-^0,1.

5.1.3 Выбор режущего инструмента

Вид и размеры режущего инструмента определим [7]:

Т1 - сверло спиральное нормальной длины O20?100 по ГОСТ 10903 - 77 из стали Р6М5

Т2 - резец расточной с ц=93°±5?,с ромбической пластиной (е = 55°) из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 18868-73

5.1.4 Расчет режимов резания

Переход 1: t= dсв/2= 20/2= 10 мм

S=0,3мм/об - при сверлении стали(НВ255…302) сверлом диаметра O20мм.

V= (Cv? D^q/ T^m• S^y)• Kv = (9,8·20^0,4 / 50^0,2·0,3^0,5)·1,02 = 25,3м/мин

n= 1000•V/ р•d= 1000• 25,3/ 3,14•23= 405об/мин,

по станку n_ст= 400об/мин, Vф= 25м/мин, Sм= 120мм/мин.

Переход 2: t=1,1мм

S=0,3мм/об - при растачивании стали 19ХГН, диаметром отверстия до o38мм и глубине резания до 3мм.

V= (Cv / T^m•t^x· S^y)• Kv , (5.1)

V=(340 / 60^0,2·1,1^0,15·0,3^0,45)·1,02=137м/мин

nст = 1250об/мин, Vф= 137м/мин, Sм= 375мм/мин.

Мощность резания при точении рассчитывают по формуле[6]:

, (5.2)

где P_Z - тангенциальная составляющая силы резания, равная:

. (5.3)

Примечание: на операции используется СОЖ Афтокат Ф-40 или ВЕЛС1, ВЕЛС 1М(4…5%).

5.1.5 Расчет норм времени

Установить, закрепить, снять заготовку - Твс =0,65мин [3].

Основное время перехода 1:

То = lр.х/Sм = 152/120 =1,27 мин.

Переход 2:

То = lр.х/Sм = 183,57/ 375=0,49 мин.

Основное время на операции: То^опер = 1,76 мин.

Суммарная длина холостых ходов по всем переходам составляет 110 мм, ускоренная подача на станке Sуск = 300 мм/мин, Твс = 110/300 = 0,33 мин.

Время на техническое обслуживание и отдых будет составлять

Тт.о + Тот = 0,07•( То+ Твс ) = 0,07•( 1,76 + 0,65) = 0,17мин.

Штучно-калькуляционное время будет равно (Тп.з = 40мин, n = 870 шт/месяц, Тшт = 2,36 мин):

Тш.к = Тп.з /n + Тшт = 40/870 + 2,36= 0,05+ 2,36 = 2,41мин.

При проектировании средств автоматизации вспомогательное время будет уменьшено вследствие применения робото-технического комплекса для загрузки-выгрузки заготовок (аналогично операции 20), также произведем оптимизацию режимов сверления после усовершенствования сверла. Результаты расчетов представлены на чертеже наладки и в операционной карте (см. приложение к проекту).

Режимы резания и нормы времени на остальные операции определим по методике [3], где основное технологическое время То и штучное время Тшт определяется в зависимости от вида обработки, диаметра и длины обработки и коэффициента цк (в зависимости от вида станка: для токарных - 2,14; для шлифовальных - 2,1), и сведем в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Режимы резания и нормы времени базового варианта

Операция	Переход (позиция)	Глубина t, мм	Скорость V,м/мин	Подача S,мм/об	Частота n, об/мин	Основное время То, мин	Штучное время ТШТ, мин	Штуч.-калькул. время ТШТ-К, мин
1	2	3	4	5	6	7	8	9
10 Фрезерно-центровальная	1 2	2 2,5	38 42	0,6 0,4	250 400	2,41	2,59	2,68
20 Токарная	1 2 3	2,5 0,4 1	42 67 42,7	0,8 0,3 0,2	250 400 400	4,11	4,68	4,76 *3,48
30 Токарная	1 2	- 3,75	25 137	0,3 0,25	400 1250	1,76	2,36	2,41 *2,09
40 Шпоночно-фрезерная	1 2 3	- - -	5 5 5	250 (мм/мин)	250	4,28	5,39	5,48
45 Контрольная	-	-	-	-	-	0,75	1,15	1,2
60 Центродоводочная	1	0,05	7	0,005	400	0,15	0,51	0,55
Круглошлифо вальная	1	0,3	251	0,005	400	0,19	0,35	0,39
80 Круглошлифо вальная	1	0,3	251	0,005	400	0,19	0,35	0,39
90 Круглошлифо вальная	1	0,1	251	0,005	400	0,75	1,26	1,3
100 Круглошлифо вальная	1	0,18	251	0,005	400	0,9	1,38	1,43
110 Круглошлифо вальная	1	0,1	251	0,005	400	0,75	1,26	1,3
115 Контрольная	-	-	-	-	-	0,75	1,15	1,2
120 Слесарная	-	-	-	-	-	0,8	1,2	1,25
130 Внутришлифо вальная	1 2	0,6 1,5	352 352	0,286 0,286	3500 3500	1,2	1,91	1,96
140 Пазоразрезная	1 2	- -	37,8	250 (мм/мин)	250	3,2	3,62	3,68
* - изменения в проектном варианте

6. Проектирование оправки на шпоночно-фрезерную операцию

Оправки разделяются на жесткие и разжимные. Важнейшей характеристикой при выборе того или другого типа оправок является точность обработки. Ее показателем обычно служит отклонение от соосности, возникающее при обработке наружной поверхности относительно базовой. При выборе оправки также играет роль жесткость заготовки, потому что при закреплении на оправке она деформируется. Это приводит к различным отклонениям формы обработанных поверхностей.

Цилиндрические оправки (рис.6.1) для установки деталей с гарантированным зазором обеспечивают стабильное положение детали вдоль оси. Поэтому такие оправки можно применять при работе на настроенных станках, для обработки длинных деталей, когда предъявляются повышенные требования к продольным размерам. С помощью данных оправок не достигается точность центрирования, однако они имеют преимущества при многоместной обработке.

Цилиндрическая оправка с гарантированным зазором

Рис. 6.1.

Исходные данные:

М_кр -- передаваемый крутящий момент или крутящий момент от сил резания, Н · мм;

l₃ -- базовая длина заготовки, мм;

D -- диаметр обработанной заготовки, мм;

d -- диаметр базового отверстия заготовки, мм;

Т d -- поле допуска базового отверстия, мм;

е -- допускаемое отклонение от соосности обработанной и базовой поверхностей заготовки, мм.

1) Гарантированный зазор для установки оправки на деталь:

(6.1)

где е_оп - отклонение от соосности базовой поверхности оправки (рекомендуется в пределах 3-й степени точности);

Т_d.оп - допуск на диаметр базовой поверхности оправки (рекомендуется h6);

_из - допустимый износ базовой поверхности оправки (рекомендуется 0,01…0,02 мм);

Приближенно _ГАР0,02 мм.

2) Номинальный диаметр базовой поверхности оправки:

(6.2)

3) Длина базовой поверхности оправки:

(6.3)

где n - число одновременно обрабатываемых деталей.

.

4) Наружные диаметры опорного буртика и нажимной шайбы:

(6.4)

.

5) Ширина нажимной шайбы:

(6.5)

.

6) Гарантированный крутящий момент, передаваемый оправкой:

(6.6)

где k - коэффициент запаса, принимается приближенный k2,5.

.

7) Требуемое усилие зажима детали:

(6.7)

где f - коэффициент трения, принимается равным 0,16…0,2.

Следовательно, необходимое усилие Р нужно приложить на каждый прижимной винт оправки.

7. Расчет и проектирование контрольного приспособления

Для контроля радиального биения наружного диаметра применяем биениемер.

Т. к. биение необходимо измерить относительно базового отверстия, то для закрепления цанги в контрольном приспособлении применяем мембранную оправку.

Произведем расчет усилия для сжатия кулачков.

7.1 Расчет осевого усилия для разжима кулачков

7.1.1 Для сжатия кулачков патрона в размер , действующее на мембрану осевое усилие должно составить:

	(7.1)

где К(Р) =1,1 - коэффициент ужесточения мембраны ее кулачками;

S, a, c, b - соответственно толщина, рабочий радиус, радиус центрального окна, радиус расположения кулачков мембраны;

а = 54; S = 3; b = 0,4 a = 32; c = 0.18a = 10

L = 24 - плечо кулачка;

dк = 54 - диаметр наружной поверхности кулачков;

dк min = 51,5 - диаметр кулачков, позволяющий установить наименьшую заготовку в партии.

=8870 Н

7.1.2 С учетом коэффициента полезного действия з = 0,7…0,8 усилие на штоке составляет:

= Н	(7.2)

7.1.3 Вычислим наибольшее напряжение уmax

= 517 Н	(7.3)

где К(у) = 0,7

7.2 Усилие закрепления заготовки одним кулачком оправки

	(7.4)

где dз = диаметр базы заготовки, мм;

функция

Н

7.3 Описание конструкции и принцип работы приспособления

Приспособление предназначено для измерения радиального биения на наружном диаметре шейки шпинделя относительно базового отверстия.

Приспособление содержит основание 11, мембранную оправку, плавающий центр и измерительную головку ИПП874.

Мембранная оправка содержит корпус 4, к которому винтами 15 крепится мембрана с кулачками 5. Через центральное резьбовое отверстие корпуса проходит шток 6, на шток с наружной стороны мембраны устанавливается шайба 20 и гайка 21, а также ручка 12, которая фиксируется на штоке с помощью штифта 19. Мембранная оправка устанавливается в переднюю бабку 2 с запрессованным подшипником 3 с минимальным зазором. И спереди и сзади для установки оправки к корпусу винтами 14 привинчиваются шайбы 9.

По направляющим основания перемещаются передняя бабка с мембранной оправкой, задняя бабка 7 с установленным в ней плавающим центром 8, и измерительная головка 1, смонтированная на колонке 10.

Приспособление работает следующим образом.

Цанга устанавливают точно на кулачки 5 мембранной оправки и поджимают плавающим центром 8. Оправка с цангой должна свободно от руки поворачиваться, при этом необходимо следить за тем, чтобы не было качки. Сжатие оправки производится ручкой при помощи ручки 12, которая при проворачивании выкручивает шток 6, а шток, в свою очередь, прогибает мембрану и кулачки сходятся. Наконечник с шариком подводится к поверхности шейки шпинделя и занимает определенное радиальное положение, которое фиксируется чувствительной головкой.

Наибольшее колебание показаний чувствительной головки при расположении наконечника во всех впадинах колеса характеризует величину биения.

Чтобы шарик соприкасался с профилем шейки проверяемого колеса, его диаметр должен быть равен

	(7.5)

где = 0 - смещение исходного контура.

Тогда, D = 1,680*2+0 = 3,36 мм

8. Разработка и проектирование автоматизирующих устройств

Промышленные роботы, обеспечивая автоматизацию отдельных процессов и операций, связывают их в системы автоматически работающих производственных машин-автоматов, достаточно эффективных как в массовом, так и в мелкосерийном производствах.

Применение промышленных роботов улучшает использование производственных фондов, повышая рентабельность и фондоотдачу производства.

Важной особенностью промышленных роботов является не только высокая степень универсальности большинства из них, но и способность быстро переналаживаться на выполнение новых операций или иной работы, что особенно важно в условиях современного гибкого производства, для которого характерны большая номенклатура и частая смена выпускаемых изделий.

8.1 Разработка теоретических схем базирования, крепления заготовок в захватном устройстве и на транспортере-накопителе

Разработаем теоретические схемы базирования, крепления заготовок в захватном устройстве и на транспортере-накопителе. Будем руководствоваться принципами постоянства и единства технологических и измерительных баз, а также совмещение технологических баз с конструкторскими. Для разработки теоретических схем базирования, крепления заготовок в захватном устройстве и на транспортере-накопителе будем пользоваться рекомендациями [8], [9]. Данные по разработке теоретических схем базирования, крепления заготовок занесем в таблицу 8.1.

Таблица 8.1

Теоретические схемы базирования, крепления заготовки в захватном устройстве и на транспортере-накопителе.

Операция 10
Теоретические схемы базирования и крепления заготовки в захватном устройстве
На станок	На транспортер-накопитель
Теоретические схемы базирования заготовки на транспортере-накопителе
До обработки	После обработки
Операция 20
Теоретические схемы базирования и крепления заготовки в захватном устройстве
На станок	На транспортер-накопитель
Теоретические схемы базирования заготовки на транспортере-накопителе
До обработки	После обработки

8.2 Разработка наладок при обработке заготовок на токарном оборудовании

На основе разработанных технологических процессов и теоретических схем базирования заготовок на станке разработаем наладки при обработке заготовок (см. приложение). При разработке наладок будем руководствоваться рекомендациями [10], [11].

Учитывая конструктивные параметры и технические требования обрабатываемых деталей, и теоретические схемы базирования, из таблиц [11] выберем тип станка и тип токарного трехкулачкового механизированного патрона. В нашем случае для токарной операции подходят токарно-винторезный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3 и патрон токарного механизированного типа ПЗКП-315.Ф8.95. Выбранный нами станок обеспечивает требуемые режимы резания и точность обработки. Патрон типа ПЗКП-315.Ф8.95 обеспечивает центрирование заготовок самоустанавливающимися кулачками и дополнительно самоустановку кулачков по заготовке при обработке ее в центрах. Зажим и разжим заготовок в патроне производится от гидравлического привода, устанавливаемого на заднем конце шпинделя станка.

На наладке покажем вид в плане и вид сбоку детали в патроне на станке, захватное устройство относительно детали, а также реализацию теоретической схемы базирования и закрепления на токарном станке с обозначением опорных центров, прижимов патрона и губок захватного устройства. Проставим основные размеры детали и размеры, определяющие координатное положение губок захватного устройства.

8.3 Расчет и проектирование транспортера-накопителя и разработка наладок размещения на нем заготовок

На основе конструктивных параметров обрабатываемой детали, техпроцесса обработки и выбранного токарного станка с ЧПУ по материалам [10] выберем модель и типоразмер тактового транспортера-накопителя. Учитывая конструктивные параметры обрабатываемой заготовки целесообразно выбрать пластины с размерами 350?350 с грузоподъемностью 20 кг. Учитывая такт обработки деталей и возможность непрерывной работы транспортера-накопителя без смены на нем деталей оператором в течение одного часа, выбираем транспортер-накопитель с 12 пластинами. На основе этих данных выбираем модель тактового транспортера-накопителя - СТ 350. Технические характеристики занесем в таблицу 8.2.

Таблица 8.2

Технические характеристики транспортера-накопителя

Модель тактового транспортера-накопителя	Габаритные размеры транспортера-накопителя	Число пластин	Грузоподъемность одной пластины, кг	Размеры пластины
	L	B	H			А?Б	l?b
СТ 350	3350	950	850	12	20	350?382	350?350

Разработаем базирующие и установочные регулируемые и нерегулируемые элементы на пластине для размещения и базирования заготовок и деталей. Учитывая серийность производства и возможность быстрой переналадки на изготовление других деталей, будем использовать в качестве установочного нерегулируемого элемента базовую плиту, по Т-образным пазам которой будут перемещаться базирующие призмы. Привод, перемещающий призмы - механический - винт-гайка. Такое приспособление обеспечивает размещение обработанных деталей и их заготовок, а также возможность предварительной регулировки и переналадки.

8.4 Выбор промышленного робота для использования в РТК токарной операции

Мы принимаем, что автоматизация операции загрузки и смены обрабатываемых деталей обеспечивается применением промышленного робота в составе РТК. На основе анализа технологического процесса, конструктивных параметров деталей, разработанных схем наладок выберем промышленный робот. В нашем случае будет удобным использовать промышленный робот СМ160Ф2.05.01 [10]. Данный робот обладает всеми нужными для автоматизации операций параметрами и функциями. Выбранный нами робот обладает пятью степенями свободы, что позволяет осуществлять захват заготовки в любом месте максимально приближенным к центру тяжести заготовки, т.е. является широко применимым, что позволяет использовать его в среднесерийном производстве с нередкой сменой ассортимента выпускаемых деталей. Данный робот имеет возможность обслуживать несколько станков, что приемлемо для серийного производства, где штучное время немалое, и оно будет обеспечивать возможность многостаночного обслуживания роботом. Грузоподъемность робота позволяет перемещать детали до 160 кг. Наличие двух рук робота дает возможность сократить время обслуживания практически в два раза. Также робот обладает достаточно высокой точностью позиционирования, большим диапазоном и высокой скоростью перемещений, как угловых, так и линейных. Технические характеристики робота занесем в таблицу 8.3

Таблица 8.3

Технические характеристики робота СМ160Ф2.05.01

Техническая характеристика	Численное значение
Грузоподъемность суммарная/ на одну руку, кг	320/160
Число рук/ захватов на руку	2/1
Число степеней подвижности	5
Тип привода	Гидравлический
Система управления	Позиционная
Число программируемых координат	3
Способ программирования перемещений	Обучение
Погрешность позиционирования, мм	±0,5
Наибольший вылет руки, мм	1800
Линейные перемещения/ скорость перемещений мм, мм/с: Горизонтальные Вертикальные	8900/0,8 970/0,3
Угловые перемещения/ скорость перемещений, …?, ?/с	60/15
Масса, кг	6500

8.5 Расчет захватного устройства и разработка конструкции его размещения на руке промышленного робота

Необходимо произвести расчет захватного устройства. Вследствие того, что заготовки до и после обработки на станке имеют разные массы и конфигурации, расчет необходимо производить для каждого этапа обработки, что является трудоемким и длительным процессом. Поэтому в данном случае мы произведем расчет для заготовок, которые еще не прошли токарную обработку (которые загружают с транспортера накопителя), но все неточности и погрешности мы учтем при введении коэффициента, учитывающего увеличение нагрузки Кд.

Расчет захватного устройства произведем в четыре этапа, используя данные [10], [12].

1. Произведем расчет и реакций в губках.

Определим точку центра тяжести для каждой заготовки по формуле:

, (8.1)

гдес_i - точка центра тяжести простой фигуры,

m_i - масса простой фигуры,

n - количество простых фигур, на которые разбита заготовка.

Данные занесем в таблицу 8.4.

Определим точки приложения сил и реакции в губках для каждой детали (Рис.8.1):

точки приложения сил и реакции в губках



Рис.8.1

Рассчитаем нагрузки и реакции в губках по формулам:

, (8.2)

гдеl - ширина губок,

с - расстояние от центра тяжести заготовки до ближайшей реакции,

Q - вес заготовки (mg).

Данные занесем в таблицу 8.4.

2. Рассчитаем силы воздействия губок на деталь.

Составим схему сил, действующих на деталь (Рис.8.2)

Схема действующих на деталь сил

Рис.8.2

Рассчитаем силы воздействия губок на деталь по формуле:

, (8.3)

гдец_i - угол между проекцией на плоскость и силой N_i,

k_тр=0,14 - коэффициент трения между губками и заготовкой.

Данные занесем в таблицу 8.4.

3. Рассчитаем усилия привода.

Определим моменты и силы привода захватного устройства (Рис.8.3).

Схема захватного устройства

Рис.8.3

, (8.4)

гдез=0,95 - КПД,

в=8? - угол клина,

с=1?10' - приведенный угол трения на подшипниках качения,

k - количество губок захватного устройства,

М_k - момент сил на губке,

, (8.5)

гдеa_i, c_i, - конструктивные параметры захватного устройства.

Для исключения потери жесткости крепления детали в захватном устройстве от влияния динамических нагрузок усилие на приводе увеличим, умножая на коэффициент К_д=4. Данные занесем в таблицу 8.4.

4. Определим конструктивные параметры привода и захватного устройства в целом. В зависимости от сил зажима детали губками и силы привода, полученных в результате расчетов, назначаем конструктивные параметры захватного устройства с приводом. Определим диаметр поршня и диаметр штока. Данные занесем в таблицу 8.4.

Крепление захватного устройства к руке робота будет происходить посредством резьбового соединения М24.

Таблица 8.4

Параметры захватного устройства

Точка центра тяжести, мм	115,88
Вес заготовки, Н	46,4
Реакции в губках, Н	23,2
Сила воздействия губок, Н	18,38
Момент сил на губке, Нмм	2823
Сила привода, Н	67,88
Диаметр поршня, мм	40
Диаметр штока, мм	20

8.6 Компоновка средств автоматизации загрузки и транспортной системы совместно с используемым токарным оборудованием

На основе полученных результатов, используя [11], [12], подготавливаем общий вид робототехнического комплекса.

На чертеже общего вида покажем вид в плане РТК, а также дополнительно виды и сечения для пояснения чертежа (см. приложение). Транспортер-накопитель размещаем перед станком слева так, чтоб ось заготовки, находившейся на транспортере-накопителе и ожидавшей обработки, была параллельна оси обрабатываемой заготовки. Промышленный робот размещаем перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки. Это дает нам следующие преимущества. Благодаря такой компоновке, занимаемая площадь оборудованием уменьшается (компактное расположение), а также увеличивается количество технологического оборудования, которое может обслужить промышленный робот, если оно будет компоноваться аналогично. Вследствие параллельности осей обрабатываемой и ожидающей обработки заготовок, исключаются лишние движения, которые необходимо совершить роботу, чтоб придать вновь обрабатываемой заготовки требуемое положение в пространстве. А это упрощает программу робота и ее изготовление. Также при такой компоновке обеспечиваются условия соблюдения техники безопасности, удобства обслуживания и эксплуатации оборудования, т.е. доступность оператора и наладчика узлов станка и средств автоматизации загрузки в период наладки и обслуживания оборудования. Данное компоновочное исполнение средств автоматизации загрузки в РТК удовлетворяет требованиям выполнения операций, каждой установки и каждого технологического перехода в отдельности в соответствии с технологическим процессом обработки детали.

8.7 Разработка циклограмм работы оборудования, входящего в РТК

Разработаем циклограмму работы оборудования, входящего в РТК, принимая последовательность выполнения основных и вспомогательных операций в цикле обработки деталей (см. таблицу 8.5). Для определения времени протекания этапа цикла будем использовать следующую формулу:

t=S/V, (8.6)

гдеS - путь, который проходит определенный элемент,

V - скорость прохождения данного пути.

Перед началом обработки деталей в автоматическом цикле на станке токарь вручную устанавливает заготовку в патрон и включает его систему ЧПУ, обработанную деталь забирает захватом II, вторую заготовку в захват I токарь устанавливает вручную.

Таблица 8.5.

Циклограмма работы оборудования

Вид движения	Время, с
Транспортирование заготовки в захвате II в зону обработки	1,62
Опускание захвата I робота	2,33
Зажатие обработанной заготовки губками захвата I и ее раскрепление	3,07
Поднятие захвата I робота	2,33
Горизонтальное перемещение руки для совмещения оси необработанной заготовки в захвате II с осью патрона	2,0
Опускание захвата II робота	2,33
Установка и закрепление заготовки на станке	3,67
Поднятие захвата II робота	2,33
Обработка детали. Одновременно с этим происходит перемещение робота к транспортеру-накопителю, установка обработанной заготовки на транспортер-накопитель, перемещение тактового стола на шаг и захват роботом очередной заготовки.	t
Общее время цикла	19,68+tшт

При последующем движении робота по порталу от стола к станку после его остановки и автоматический цикл в описанной последовательности повторяется

Данная циклограмма соответствует токарной обработке как на 20, так и на 30 операции.

9. Патентные исследования

Задача раздела - на базе патентного поиска предложить прогрессивное техническое решение (ТР) в целях усовершенствования технологической операции и сделать вывод о возможности его использования.

9.1 Обоснование необходимости патентных исследований

В качестве объекта усовершенствования операции 30 Токарной как технологической системы примем применяемый в базовом техпроцессе режущий инструмент - сверло спиральное. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечь в основу усовершенствованного объекта, можно в результате патентного исследования достигнутого уровня вида техники «Сверла». Использовать усовершенствованный объект можно только в том случае, если он обладает патентной чистотой в странах, где предполагается его использование. Установить, обладает ли усовершенствованный объект патентной чистотой, можно в результате его патентной экспертизы.

Для решения этих задач проведем исследования достигнутого уровня вида техники «Сверла» и экспертизу патентной чистоты усовершенствованного объекта.

На базовом предприятии на операции 30 Токарной применяют сверло спиральное по ГОСТу 10903-77.

Сверло предназначено для обработки отверстия O20 по 12 квалитету точности с шероховатостью R_a=6,3мкм.

Сверло спиральное, рис.9.1, изготовленное из быстрорежущей стали Р6М5, содержит режущую часть 1, шейку 2, хвостовик 3 и лапку 4.

Сверло спиральное работает следующим образом: хвостовиком 3 оно базируется и закрепляется в револьверной головке токарного станка и от нее получает главное движение резания. С помощью этого движения сверло своими режущими кромками обрабатывает отверстие заготовки.

Эскиз сверла

2

Рис. 9.1

9.2 Исследование достигнутого уровня вида техники «Сверла»

Главными недостатками применяемого сверла являются:

- малая износостойкость;

- большие температуры при сверлении;

- большие погрешности формы и расположения получаемых отверстий;

- неточность и большая шероховатость получаемых отверстий.

Причинами этих недостатков являются неоптимальность конструкции данного режущего инструмента и невозможность попадания СОЖ непосредственно в зону резания.

Цель исследования достигнутого уровня вида техники «Сверла» - усовершенствование исследуемого спирального сверла и нахождение таких прогрессивных ТР, которые могли бы устранить недостатки, указанные выше, путем устранения их причин.

9.2.1 Составление регламента поиска№1

Регламент поиска определяет перечень исследуемых технических решений (ИТР), их рубрику по Международной классификации изобретений (МКИ) и индекс Универсальной десятичной классификации (УДК), страны поиска, его ретроспективность (глубину), перечень источников информации, по которым предполагается провести поиск.

Сверло характеризуется конструктивными признаками - наличием элементов, их формой, материалом, размерами, взаимным расположением и взаимосвязью. Это существенные признаки при исследовании данного инструмента. Признаки способа и вещества отсутствуют. Следовательно, данный инструмент рассматриваем как устройство.