Наименование

9

0,02

фрезерная

Фрезеровать канавку 1

Фреза концевая

1,2

0,3

-

1500

500

-

15

0,03

Фрезеровать канавку 2

Фреза концевая

1,5

0,3

-

1500

500

-

100

0,2

шлифовальная

Шлифовать пов. 6

Круг СМ1

0,4

-

-

300

6,0

14

24

1,6

Шлифовать торец 14

Круг СМ1

0,4

-

-

300

6,0

18

109

1,6

№

инструмент

1

Комбинированное сверло Ø3

0,02

20

1+0,18

0,0012

2

Спиральное сверло Ø4

0,0385

20

1+0,18

0,0023

3

Спиральное сверло Ø4

0,0385

20

1+0,18

0,0023

4

Спиральное сверло Ø8

0,04

20

1+0,18

0,0024

5

Зенкер комбинированный Ø8

0,04

20

1+0,18

0,0024

6

Комбинированное сверло Ø5

0,015

20

1+0,18

0,0009

7

Комбинированное сверло Ø3

0,02

20

1+0,18

0,0012

8

Комбинированное сверло Ø5

Наименование позиции

Наименование механизма

Время простоя на 100 мин. Работы мин

Время работы j – го нормализованного узла мин

Простои конкретных механизмов мин.

1

2

3

4

5

1. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,02

0,0001

2. Механизм фиксации

0,01

0,02

0,000002

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25

0,02

0,00005

4. Кондукторная втулка

0,03

0,02

0,000006

5.Электрооборудование

1,43

0,02

0,00029

6. Система охлаждения

0,4

0,02

0,00008

7. Транспортер стружки.

0,24

0,02

0,000048

2. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53*2

0,077

0,0008

2. Механизм фиксации

0,01*2

0,077

0,0000154

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25*2

0,077

0,00038

4. Кондукторная втулка

0,03*2

0,077

0,000046

5.Электрооборудование

1,43*2

0,077

0,0022

6. Система охлаждения

0,4*2

0,077

0,0006

7. Транспортер стружки.

0,24*2

0,077

0,00036

3. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,015

0,000079

2. Механизм фиксации

0,01

0,015

0,0000015

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25

0,015

0,000038

4. Кондукторная втулка

0,03

0,015

0,0000045

5.Электрооборудование

1,43

0,015

0,00022

6. Система охлаждения

0,4

0,015

0,00006

7. Транспортер стружки.

0,24

0,015

0,000036

4. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,02

0,0001

2. Механизм фиксации

0,01

0,02

0,000002

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25

0,02

0,00005

4. Кондукторная втулка

0,03

0,02

0,000006

5.Электрооборудование

1,43

0,02

0,00029

6. Система охлаждения

0,4

0,02

0,00008

7. Транспортер стружки.

0,24

0,02

0,000048

5. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,04

0,00021

2. Механизм фиксации

0,01

0,04

0,000004

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25

0,04

0,0001

4. Кондукторная втулка

0,03

0,04

0,000012

5.Электрооборудование

1,43

0,04

0,00057

6. Система охлаждения

0,4

0,04

0,0,00016

7. Транспортер стружки.

0,24

0,04

0,000096

6. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,04

0,00021

2. Механизм фиксации

0,01

0,04

0,000004

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25

0,04

0,0001

4. Кондукторная втулка

0,03

0,04

0,000012

5.Электрооборудование

1,43

0,04

0,00057

6. Система охлаждения

0,4

0,04

0,0,00016

7. Транспортер стружки.

0,24

0,04

0,000096

7. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53*3

0,13

0,0021

2. Механизм фиксации

0,01*3

0,13

0,000039

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25*3

0,13

0,00099

4. Кондукторная втулка

0,03*3

0,13

0,000117

5.Электрооборудование

1,43*3

0,13

0,0057

6. Система охлаждения

0,16*3

0,13

0,0006

7. Транспортер стружки.

0,24*3

0,13

0,0009

8. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,01

0,0000053

2. Механизм фиксации

0,01

0,01

0,000001

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25

0,01

0,000025

4. Кондукторная втулка

0,03

0,01

0,000003

5.Электрооборудование

1,43

0,01

0,00014

6. Система охлаждения

0,4

0,01

0,00004

7. Транспортер стружки.

0,24

0,01

0,000024

9. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,02

0,0001

2. Механизм фиксации

0,01

0,02

0,000002

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25

0,02

0,00005

4. Кондукторная втулка

0,03

0,02

0,000006

5.Электрооборудование

1,43

0,02

0,00029

6. Система охлаждения

0,4

0,02

0,00008

7. Транспортер стружки.

0,24

0,02

0,000048

10. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,02

0,0001

2. Механизм фиксации

0,01

0,02

0,000002

3. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25

0,02

0,00005

4. Кондукторная втулка

0,03

0,02

0,000006

5.Электрооборудование

1,43

0,02

0,00029

6. Система охлаждения

0,4

0,02

0,00008

7. Транспортер стружки.

0,24

0,02

0,000048

11. Фрезерная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,03

0,00016

2. Механизм фиксации со сложным зажимным приспособлением

0,05

0,03

0,000015

3.Механизм подачи

0,03

0,000072

4. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,18

0,03

0,000054

5.Электрооборудование

0,5

0,03

0,00015

6. Система охлаждения

0,08

0,03

0,000024

7. Транспортер стружки.

0,24

0,03

0,000072

12. Фрезерная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53*3

0,2

0,0033

2. Механизм фиксации со сложным зажимным приспособлением

0,05*3

0,2

0,0003

3. механизм подачи

0,24*3

0,2

0,00144

4. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,1*38

0,2

0,00108

5.Электрооборудование

0,5*3

0,2

0,003

6. Система охлаждения

0,08*3

0,2

0,00048

7. Транспортер стружки.

0,24*3

0,2

0,00144

Наименование позиции

Наименование механизма

Время простоя на 100 мин. Работы мин

Время работы j – го нормализованного узла мин

Простои конкретных механизмов мин.

1

2

3

4

5

1. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,04

0,0002

2. Поворотный стол

0,1

0,04

0,00005

3. Механизм фиксации

0,01*6

0,04

0,00024

4. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25*6

0,04

0,0006

5. Кондукторная втулка

0,03*6

0,04

0,00072

6.Электрооборудование

1,43

0,04

0,00057

7. Система охлаждения

0,4

0,04

0,00016

8. Транспортер стружки.

0,24

0,04

0,000096

2. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,02

0,00011

2. Поворотный стол

0,1

0,02

0,00002

3. Механизм фиксации

0,01*4

0,02

0,0000008

4. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25*4

0,02

0,00020

5. Кондукторная втулка

0,03*4

0,02

0,000024

6.Электрооборудование

1,43

0,02

0,00029

7. Система охлаждения

0,16

0,02

0,00002

8. Транспортер стружки.

0,24

0,02

0,000048

3. Сверлильная

1.Узел подачи и зажатия заготовки

0,53

0,04

0,00011

2. Поворотный стол

0,1

0,04

0,00004

3. Механизм фиксации

0,01*6

0,04

0,000024

4. Самодействующая гидравлическая силовая головка

0,25*6

0,04

0,0006

5. Кондукторная втулка

0,03*6

0,04

0,000072

6.Электрооборудование

1,43

0,04

0,00057

7. Система охлаждения

0,4

0,04

0,00016

8. Транспортер стружки.

0,24

0,04

0,000096

Тогда производительность такой линии будет составлять:

шт./смену

Для увеличения производительности разобьем линию на участки. В этом случае производительность рассчитывается по формуле:

(шт./смену).

Принимаем количество участков равным (W=1), тогда:

шт./смену.

Принимаем количество участков равным (W=1,1), тогда:

шт./смену.

Принимаем количество участков равным (W=1,15), тогда:

шт./смену.

Последняя производительность удовлетворяет требуемой, значит линия делится на три участка. Так как потери по оборудованию в пределах участков должны быть приблизительно равны, то целесообразно накопители установит после 1-го и 4-го станков.

2.3 Выбор транспортно-загрузочной системы

В качестве транспортно – загрузочной системы в данной линии можно применить манипуляторы, закрепленные на подвижных тележках. Для осуществления загрузки в данных условиях удобно воспользоваться портальными манипуляторами, перемещающимися между станками по горизонтальным стойкам.

Для удаления стружки из зоны резания удобно воспользоваться общим конвейером проходящим вдоль всех станков линии.

2.4 Расчет экономических показателей

Для наглядности проведем сравнение экономических показателей двух вариантов автоматических линий, рассмотренных в пункте 2.2. приведенные затраты автоматической линии находятся по формуле:

;

где К – стоимость данного варианта АЛ;

Е – нормативный коэффициент капиталовложения (принимаем Е=0,15);

С – себестоимость годового выпуска продукции при данном варианте АЛ.

При расчете данная формула принимает вид:

;

;

где - стоимость основного оборудования;

- стоимость транспортно – загрузочной системы.

Основное оборудование схемы с применением станков дублетов состоит из:

• Вертикально – сверлильные станки - 13шт ×3000у.е.=39000 у.е.

• Вертикально – фрезерные консольные станки –4шт.×5000у.е.=20000у.е.

Общая стоимость основного оборудования составляет: 59000у.е.

Вспомогательное оборудование для данной схемы состоит из:

• Манипуляторы 13шт.×4000у.е.=52000 у.е.

• Транспортер стружки 1 шт. 320 у.е.

Итого, общая стоимость вспомогательного оборудования составляет 52320 у.е

Аналогично рассчитываем стоимость основного оборудования для варианта компоновки АЛ с агрегатными станками:

• Шести - позиционный агрегатно – сверлильный станок 2шт. ×4000у.е.=8000 у.е.

• Четырех - позиционный агрегатно – сверлильный станок 1шт. ×4000у.е.=4000 у.е.

• Вертикально - фрезерные консольные станки 4 шт.× 5000у.е.=20000у.е.

Общая стоимость основного оборудования составляет 32000 у.е.

Определим стоимость вспомогательного оборудования:

• Манипуляторы 6шт.×4000у.е.=32000 у.е.

• Транспортер стружки 1 шт. 320 у.е.

• Силовые головки 16шт.×1200у.е.=19200 у.е.

Стоимость вспомогательного оборудования для данного варианта составляет 51520 у.е.

Как видно из расчетов второй вариант является экономически более целесообразным. Приведенные потери составляют для него:

у.е.

3. Разработка графической части курсового проекта

Одним из важнейших элементов графической части данного курсового проекта является циклограмма работы системы автоматического оборудования, которая строится как графическое отображение последовательности работы основных её структурных элементов. Она строится на основании расчета цикла роботы линии.

Для удобства построения циклограммы сведем окончательный техпроцесс в таблицу 3.1

Таблица 3.1- Порядок выполнения операций на выбранной автоматической линии

Следующим элементом графической части является схематический чертеж самой линии с прилагаемой к нему спецификацией (приложения В и Г).А так же некоторые эскизы наладок ( приложения Д, Е, Ж,З).

4 Общие положения

В общем случае агрегатными станками называют специальные станки, созданные на базе стандартных узлов и агрегатов. Они представляют собой такие конструктивные решения, при которых сочетаются преимущества специального станка (простота, высокая производительность. удобство обслуживания и др.) с возможностью сравнительно легко изменять его технологическое назначение.

Агрегатные станки наиболее часто применяют при сверлении. растачивании, резьбонарезании, а также при фрезеровании и некоторых других методах обработки. На рис. 4.1 показана типичная компоновка агрегатных станков, предназначенных для сверлильно-расточных работ.

Станок включает следующие основные узлы:

1. Станины 1. 4, основания 8, стойки 13, 2.

Вертикальные и горизонтальные основания станины являются стандартными узлами. Некоторые типы стоек наклонных станин выполняют как специальные узлы.

2 Силовые головки 10, которые осуществляют привод шпинделей и возвратно-поступательное перемещение веси головки (или пиноли) по заданному циклу. Силовые головки являются стандартными узлами и при построении на гидравлической основе состоят из ряда нормализованных узлов - гидропанели 6, гидроцилиндра 11, насоса 7 и др.

3. Салазки 3, по которым перемещается силовая головка, стол 12 для установки деталей, пульт управления 9 также являются стандартными узлами.

Рисунок 4.1- Компоновка агрегатных станков из стандартных узлов и деталей

4. Специальные узлы - шпиндельные коробки 5 для привода шпинделей, кондукторные плиты и др.- часто выполняют из стандартных деталей.

Для возможности создания агрегатных станков, производящих обработку деталей, различных по величине, стандартные узлы, будучи одинаковыми по конструкции, выполняют в виде нескольких типоразмеров.

Схема построения различных агрегатных станков и общий вид силовой головки и станка показаны на рис. 4.2.

Одним из основных узлов агрегатного станка являются силовые головки, которые автоматически осуществляют необходимый цикл перемещения инструмента.

Наиболее простой цикл работы головки заключается в быстром подводе инструмента к изделию, рабочей подаче и отходе назад. В ряде случаев этот цикл усложняется, например, за счет выдержки рабочих подач, промежуточных остановок головки и др.

Рисунок 4.2- Схема построении различных угрегдгных станкоп (а); общин вид силовой голопкн ил механической основе (б); одна из компоновок агрегатного станка (в)

5 Описание конструкции и работы станка

В данной работе рассматривается конструкция четырех - позиционного агрегатного станка, предназначенного для сверления отверстий 1, 2, 4, 5 (см. рис.5.1) в детали тапа вал.

Рисунок 5.1- Эскиз детали

Основными элементами данного станка являются: станина, на которую устанавливаются поворотный стол и силовые головки, гидростанция, обеспечивающая работу гидравлических устройств станка (зажимные приспособления для фиксации детали, механизмы поступательного перемещения силовых головок) и электрошкаф, обеспечивающий снабжение электроэнергией всех узлов станка.

Первая позиция станка служит для загрузки и выгрузки заготовок. На этом этапе работы заготовка устанавливается в зажимное приспособление. При срабатывании гидравлического привода происходит зажим и фиксация заготовки. При возврате заготовки в конце обработки в эту позицию происходит разжим зажимного приспособления заготовки.

Во второй позиции при помощи силовой головки осуществляется сверление отверстия 5. В качестве режущего инструмента применяется комбинированное сверло, позволяющее за один переход просверлить отвести с одновременным снятием фаски.

В третьей позиции производится сверление отверстия 1. Силовая головка располагается под углом к оси заготовки и обеспечивает необходимый угол оси отверстия. Обработка осуществляется комбинированным инструментом с одновременным снятием фаски.

В четвертой позиции осуществляется сверление отверстий 4 и 2. На этой позиции одна силовая головка, расположенная под углом к оси заготовки позволяет получить отверстие 4, а наличие второй силовой головки в этой же позиции обеспечивает верность пересечений отверстий 4 и 2.Сверление отверстии 2осуществляется комбинированным сверлом с одновременным снятием фаски. Главной особенностью этого этапа обработки является обеспечение последовательности обработки отверстий, то есть несовпадение их обработки во времени. Этот переход является лимитирующим по машинному времени для данного станка.

Перемещение заготовки из одной позиции в другую осуществляется в результате поворота и последующей фиксации стола.

6 прочностной расчет

При проектировании агрегатного станка обычно выбираются стандартные узлы. Силовые головки подбираются по величине силы резания, возникающей при обработке детали. Таким образом для определения типа силовых головок, применяемых на данном станке проводим расчет сил резания на каждой из операций, выполняемых на станке.

Осевая сила резания при сверлении определяется по формуле:

где - коэффициент;

D – диаметр режущего инструмента;

s – подача;

- коэффициент, учитывающий фактические условия обработки;

- показатели степеней.

Так как обрабатываемый материал – ВЧ 400-15, твердость которого НВ=200 то параметры резания сведем в таблицу 5.1:

Таблица 5.1- параметры резания.

№ отв.	Диаметр отв. мм.	Длина отв. мм	Величина подачи. мм/об
5	Ø8	20	0,20
4	Ø4	15	0,18
2	Ø5	6,5	0,18
1	Ø3	6	0,12

Для таких условий резания:

; ; ; .

Рассчитаем осевые силы при сверлении каждого из отверстий:

1. отверстие Ø8: Н;

2. отверстие Ø4: Н;

1. отверстие Ø5: Н;

2. отверстие Ø3: Н;

Как видно из расчетов, максимальная сила резания возникает при сверлении отверстия №5. В соответствии с рекомендациями [4]

Принимаем силовую головку с выдвижной пинолю модели ГСМ04, мощностью 0,6 кВт, максимальной величиной хода 55 мм и массой 35 кг.

Поворотный стол выбирается по величине действующей на него нагрузки, которая в данном случае состоит из веса заготовок во всех позициях, веса зажимных приспособлений, установленных на столе, и сил резания, возникающих в процессе обработки. Масса одной заготовки составляет 0,4 кг, масса одного зажимного приспособления 1 кг тогда общая сила, действующая на стол в процессе обработки, будет:

Н

В соответствии с [5] принимаем четырехпозиционный стол модели СД400, для которого диаметр планшайбы равен 400мм, а грузоподъемность 120 кг.

Руководствуясь тем же источником, по диаметру планшайбы стола принимаем стандартную станину модели СА1320.

Электрошкаф принимаем стандартный с минимальными габаритами модели УМ8324-1.03 и гидростанцию модели УМ7411-1,01.

Для соблюдения точности обработки, деталь обрабатывается на данном танке без переустановки. Поэтому существуют два варианта схемы компоновки данного станка: когда деталь закреплена горизонтально, и когда деталь закреплена вертикально. В обоих этих случаях применяется одно и то же приспособление для закрепления. Как при вертикальном, так и при горизонтальном закреплении заготовки часть силовых головок станка будут расположены вертикально, а часть – горизонтально. Различие заключается в том, что при горизонтально способе закрепление заготовки силы резания могут вызвать отжатие фиксирующего патрона, что может привести к снижению точности обработки. В этом случае более целесообразно применить конструкцию станка с вертикально закрепленной заготовкой.

В общем виде компоновка станка представлена на рис. 6.1

Рисунок 6.1- Компоновка агрегатного станка

Силовые головки на данном станке расположены и вертикально и горизонтально. Такая компоновка удобна там, что все операции над деталью проводятся без переустановки, а значит в течение всего процесса обработки соблюдается правило постоянства баз и точность обработки повышается.

7. оптимизация процессов резания

При использовании станков – автоматов значительную роль играет выбор режимов резания, о которых зависит производительность обработки. Обычно считается, что ограничивающим фактором при назначении режимов резания является стойкость инструмента. В теории резания обычно дается эмпирическая формула для ее определения. Но поскольку целью массового производства является достижение требуемой производительности, часто применяется интенсификация режимов резания. Стойкость инструмента при этом снижается, но эти дополнительные расходы компенсируются функционированием самого процесса производства.

Для оптимизации режимов резания за исходную скорость резания в данном случае можно принять скорость из базового техпроцесса. Последующие скорости можно получить увеличивая базовую скорость в x раз. Для данного станка лимитирующей является скорость при сверлении отв. Ø8, значит именно эту скорость нужно повышать для повышения производительности всего станка. Ориентируясь на выводы приведенные в [6] для нахождения максимального коэффициента повышения скорости применяем следующую формулу:

;

где К_о – технологическая производительность (К_о=1/t_р);

С_о – потери времени по инструменту;

m – показатель степени при значении скорости резания, выбирается в зависимости от материала режущего инструмента (в данном случае m=8).

Для данной операции:

Таким образом видно, что для повышения производительности базовую скорость, при необходимости, максимально можно повысить в 1,9 раз. При дальнейшем увеличении скорости производительность будет снижаться.

Вывод

В данном курсовом проекте была выбрана и обоснована структура автоматической линии и проведен экономический расчет ее эффективности. Также была разработана компоновка четырех позиционного агрегатно – сверлильного станка и проведена оптимизация его режимов резания.

Список использованной литературы

1. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т2/ Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова 4-е изд-. М.: Машиностроение, 1985.-496с.

2. Методические указания по выполнению курсовых рапоспо дисциплине «Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов» №774.Сост.:Л.П. Калофатова, А. Д. Молчанов Донецк ДонНТУ 2003. 47с.

3. Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник/ И.С. Бляхеров, Г. М. Варьяш, А.А. Иванов и др. ; Под общ. ред. И. А. Клусова. –М.: Машиностроение, 1990-400с.

4. Тарзиманов Г.А. Проектировании металлорежущих станков. М.: машиностроение 1972

5. Нормализованные узлы и детали агрегатных станков и автоматических линий. Каталог – справочник М.: Науч.-исслед. Ин-т информации по машиностроению 1972г

6. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных поцессов.-М.: Машиностроение, 1987. -288с.