Определения количества оборудования
Выбор вида станков, их специализации по числу управляемых координат и определение их количества в составе участка по выпуску деталей заданной номенклатуры осуществляются на основе разработанных технологических процессов на типовые детали по формуле (8):
(8)
где 
– средняя станкоёмкость, приходящаяся на каждый станок, мин;
– средний такт выпуска деталей, мин; 
– число станков по виду оборудования.
Средний такт выпуска деталей определяется по формуле (9):
(9)
где 
– годовой фонд времени оборудования, ч ( 
= 4025 ч);
– коэффициент использования оборудования по машинному времени
( 
= 0,85);
– годовая программа выпуска деталей, шт.
Подставляя значения в формулу (2), получим:
мин.
Результаты определения количества оборудования на каждую операцию технологического процесса сведены в таблицу 2.
Таблица 4 – Количество оборудования на операции ТП
| Наименование операции | Средняя станкоемкость, мин. | Расчетное количество оборудования, шт. | Принятое количество оборудования, шт. |
| Комплексная с ЧПУ | 0,94 |
2.4 Описание панировки участка
Рисунок 12–Фрагмент панировки механического участка
На рисунке 12 изображена планировка цеха механической обработки детали типа «Корпус». План цеха выполнен в масштабе 1:100.
Т.к. годовая программа выпуска деталей не более 130шт, принятое количество оборудования для механической обработки –1шт.
Описание планировки участка состоим в следующем: для достижения кротчайшего пути движения материалов и заготовок, склад расположен в начале цеха, где загрузка и выгрузка осуществляется с помощью мостового крана и гидравлической тележки для последующего размещения на склад.
Перемещение заготовок из склада материалов и заготовок в зону промежуточного склада заготовок 1, осуществляется с помощью мостового крана, где происходит выгрузка из поступившей тары с заготовками, и последующем возвращении тары на склад.
Далее с промежуточного склада, заготовки транспортируются на гидравлической тележке на обрабатывающий центр для механической на обработки.По окончанию механической обработки деталь складируется на межоперационный склад накопитель 2, после чего партия обработанных деталей поступает на моечную машину 7 в таре с помощью консольного крана.
Детали вручную выгружаются из тары на межоперационный склад накопитель 2, далее поступает в моечную машину. После операции–моечная, деталь поступает на КИМ 6, для последующего контроля. По окончанию контроля, деталь поступает в ящик для отправки готовых деталей, и далее перемещается на склад заготовок и материала с помощью мостового крана.
3КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Проектирование станочного приспособления
Проектирование и расчет станочного приспособления
Проектируемое приспособление предназначено для базирования и закрепления заготовки корпусной детали при обработке на ОЦ MCU 630-5X. Деталь базируют по торцу и двум пальцам 7 мм. Заготовку закрепляют двумя пневматическими зажимами, цилиндры которых установлены на плите приспособления. Для фиксации корпуса в заданном положении используются Г образные прихваты с байонетным пазом. Такие прихваты зажимают и разжимают детали и одновременно вращаются вокруг своей оси(направление вращения задается формой направляющего паза), тем самым давая возможность снять деталь. Приспособление базируют на столе станка пальцами.
Для приспособления, используемого на операции … для фрезерования поверхностей необходимо рассчитать силу зажима заготовки. Расчет силы зажима позволит определить параметры пневмоцилиндра.Режимы обработки подача S=0,56 мм/зуб, число оборотов .n=500 об/мин
Рисунок 14– Схема зажима детали
Силы зажима W и сила резания Pдействуют на деталь во взаимно перпендикулярном направлении [9]
(10)
(12) (11)
где f1– коэффициент трения между деталью и установленными зажимными элементами приспособления, f1=0,1.
Р – сила резания;
К – коэффициент запаса.
Величина коэффициента запаса зависит от условий обработки детали.
(12)
где К0 – гарантированный коэффициент запаса при всех случаях обработки, К0=1,5;
К1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности,К1=1,2;
К2 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента, К2=1,6;
К3– коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при обработке прерывистых поверхностей на детали, К3 =1,2;
К4 – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемого приводом приспособления, К4 =1,0;
К5– коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь вокруг оси, К6 =1,0
Кзап=1,5·1,2·1,6·1,2·1,0·1,0=3,456
Определяем осевую силу
5) (13)
где – Ср=22,6
q=0,86
y=0,72
х=0,86
n=1,0
w=0
Kмр=1,7
(14)
Тогда усилие зажима [9]
(15)
Далее определим параметры пневмоцилиндра.
Рисунок 15–Расчетная схема для определения параметров зажимного устройства.
Определяемыми параметрами зажимного устройства являются тяговое усилие Q, развиваемое пневмоцилиндром, и его диаметр D.
Уравнение силового замыкания имеет вид [9]:
(16)
С другой стороныпневмоцилиндр должен развить тяговое усилие Q, равное:
,
где qВ – давление воздуха; S- площадь пневмоцилиндра [9]
,
гдеd-диаметр штока.
(19)
Получаем:
, (17)
где qВ=0,4 Мпа – параметр рабочей среды силового привода;
=0,95- коэффициент полезного действия;
i =1- передаточное отношение силового механизма.
При определении диаметра пневмоцилиндраD неизвестен диаметр штока d.
Вначале определим приближенное значение диаметра D, приняв d=0:
Учитывая, что диаметр Dпневмоцилиндра должен увеличится из-за
уменьшения рабочей площади под диаметр штока d, примем стандартное значение диаметра D=125 мм и для него диаметр штока
d=40 мм. Уточняем диаметр пневмоцилиндра:
Расчет показал, что для обеспечения необходимых зажимных усилий необходим пневмоцилиндр диаметром 110 мм. На основании этого принимаем два пневмоцилиндра диаметром 55 мм.
Рисунок 15–фрагмент чертежа станочного приспособления
3.2 Проектирование режущего инструмента
3.2.1 Сверло–цековка.
Исходные данные. Анализ обрабатываемой поверхности
На ОЦMCU630–5Xобрабатывается деталь корпус. Материал детали – алюминиевый сплав II-ОСТ3-4227-79/АК8МД ГОСТ 1583-93- алюминиевый сплав.
Шероховатость обрабатываемой поверхности – Ra12.5 мкм.
Необходимо обработать наружную поверхность на размер 1±0,5 с отверстием (ø7Н14).
Рисунок 16 – Эскиз обрабатываемой поверхности
Для обработки отверстия выбираем комбинированный инструмент сверло-зенковка. Диаметр сверла ø7h8, диаметр зенковки ø22мм. Материал режущей части сверла – быстрорежущая сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73, материал режущих пластин для зенковки – твердый сплавIS20 дляобработки алюминия и легких сплавов, материал корпуса комбинированного инструмента – сталь 40Х ГОСТ 4543-71.
Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла для обработки алюминия и легких сплавов по ГОСТ 19543-74.
Выбираем форму заточки для сверл диаметром от 1 мм до 30 мм –форма типа I.Форма заточки представлена на рисунке 17:
Рисунок 17 – Эскиз заточки режущей части сверла
Угол наклона винтовой канавки =40º
Углы между режущими кромками: 2=130º;
Задний угол =12º-16о
Угол наклона поперечной кромки =50º
Толщину dc сердцевины сверла выбирают в зависимости от диаметра
сверла: принимаем толщину сердцевины у переднего конца сверла равной 0,2D
Тогда dc=0,2×7=1,4 мм
Обратную конусность сверла на 100 мм длины рабочей части принимаем 0,06 мм.
Ширина ленточки fo и высота затылка по спинке Кfo=0,5 мм К=0,4 мм.
Ширина пера В=0,58D=0,58×7=4 мм.
Геометрические элементы профиля фрезы для фрезерования канавки сверла определяем аналитическим методом [4]:
Большой радиус профиля
R0=CRCrCфD (18)
где,
(19)
(20)
(21)
где Dф – диаметр свера
Сф=1
R0=0,428×1×4,9×7=14,6 мм
Меньший радиус профиля
Rk=CkD (25) (22)
где Ск=0,0150,75=0,015400,75=0,238
Rk=0,2387=1,67 мм
Ширина профиля
B=Ro+Rk(2.3) (23)
В=14,6+1,67=16,27 мм.
Выбираем режущую пластину на цековку по каталогу WALTER. Наименьший размер пластин с углом в плане =900l=9,525 мм.
Пластина SNMG090304 из твердого сплава IS20 для обработки алюминия
и мягких сплавов. Эскиз пластины представлен на рисунке 18:
Рисунок 18 – Эскиз пластины для цекованиянаружной поверхности
Расшифровка пластины:
S – форма пластины;
N – задний угол (=00);
М – допуски на пластину;
G – характеристики резания и крепления;
09 – длина режущей кромки;
03 – толщина пластины;
04 – радиус закругления.
Рассчитываем число граней пластины по формуле (24):
 ,
| (24) |
где =900 – главный угол в плане;
1=00 – вспомогательный угол в плане.
Расчет режимов резания. Габаритные размеры инструмента
При назначении элементов режимов резания следует учитывать характер обработки, тип инструмента, материал его режущей части, материал заготовки.
Глубина резания при сверлении:
t=D/2=7/2=3,5 мм (25)
Глубина резания при зенковании:
t=(D-d)/2=(20-7)/2=6,5 мм
При l/D до 3 мм подачаS=0,13 [3] для медных и алюминиевых сплавов сплавов.
Скорость резания V=47,5 [2]
Крутящий момент (26):
Мкр=10·КМр·См·D·tx·Sy (26)
Определяем значения составляющих этого уравнения (3]:
CM=0,031, q=0,85, x=0, y=0,8, kp - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки заготовки по формуле (31):
(31)
Крутящий момент при сверлении:
(27)
Крутящий момент при зенковании:
Суммируем крутящий момент при зенкеровании:
Мо=0,16+0,77=0,93Н·м
Осевая сила по формуле (28):
(28)
Значения составляющих уравнения:
Cp=17,2, x=1,0, y=0,4, Kp=0,13
Осевая сила при сверлении:
Осевая сила при зенковании:
Суммарная осевая сила:
Ро=34,6+64,2= Н
Мощность резания рассчитываем по формуле (29):
, (29)
где n– частота вращения инструмента, об/мин
,
где v– скорость резания, м/мин;
D – обрабатываемый диаметр, мм.
Принимаем n=750об/мин
Длину режущей части сверла принимаем l=25 мм, что достаточно
для сверления на длину 15,2 мм и вывода стружки. Длину шейки берем равной 5 мм, длину хвостовика 50 мм, диаметр хвостовика 22f9 для станков с числовым программным управлением. Общая длина комбинированного инструмент L=100 мм.
3.2.2 Зенкер–ступенчатый.
Исходные данные для курсовой работы
На станке с ЧПУ MCU630V-5X обрабатывается деталь корпус. Предлагается использовать инструмент с СМП. Данный инструмент работает на высоких скоростях резания, обладает твердостью и износостойкостью, что позволит улучшить качество поверхности и значительно сократит время на обработку детали.
Материал детали - II-ОСТ3-4227-79/АК8МД ГОСТ 1583-93- алюминиевый сплав. Сплав относится к первой группе с содержанием кремния от 6 до 13%, магния, марганца и других элементов. Данный сплав обладает хорошими литейными, механическими ( 
) и физическими свойствами. Что позволяет отливку лить в кокиль. Плавка может производиться в печных агрегатах любого типа.
Шероховатость обрабатываемой поверхности – Ra5;
Размеры ступенчатого отверстия - ø43,7/ø40,5 мм;
Общая длина обрабатываемых отверстий – 56 мм, глубина выточки – 5+0,48 мм.
Рисунок 19 – Эскиз обрабатываемого отверстия
Выбор типа инструмента и материала режущей части
Для станков с ЧПУ СРФ (сверлильно-фрезерно-расточные) группы применяется инструмент со сменными многогранными пластинами СМП. Для
обработки отверстий ø43,7/ø40,5 мм следует применить ступенчатый зенкер для соблюдения технических требований чертежа (отверстие ø43,7 мм является базой под последующую обработку других поверхностей и биение ø40,5 мм). На современных станках с ЧПУ применяют инструмент с цилиндрическим хвостовиком.
Сменные многогранные пластины выбираем из инструментального каталога фирмы ISKAR. Режущая пластина для диаметра ø40,5 мм и обработки легких сплавов – CCНT060201-AS, твердый сплав IS20, режущая пластина для диаметра ø43,7 мм SCGT09T308 из твердого сплава IS20.
Геометрические параметры твердосплавных пластин и выбор метода закрепления. Расчеты на прочность и жесткость инструмента
Эскиз пластины для ø40,5 представлен на рисунке 20:
Рисунок 20 – Эскиз твердосплавной пластины
Расшифруем пластину:
C – форма пластины (ромб);
С – задний угол (70);
Н – допуски (+_0,18);
Т – специальные характеристики резания и крепления;
06 – длина режущей кромки;
02 – толщина пластины (2,38 мм);
01 – радиус закругления;
Сплав IS20 предназначен для обработки алюминия и других легких металлов и сплавов.
Рассчитываем число граней пластины по формуле (28):
| , (30)
|
где =800 – главный угол в плане;
1=100 – вспомогательный угол в плане.
Эскиз пластины для ø43,7 представлен на рисунке 21
Рисунок 21 – Эскиз пластины
Расшифруем пластину:
S – форма пластины (квадрат);
С – задний угол (70);
G- допуски (+-0,025);
Т – специальные характеристики крепления;
09 – длина пластины;
Т3 – толщина пластины (3,97 мм);
08 – диаметр отверстия.
Твердый сплав пластины так же IS20.
Рассчитываем число граней пластины по формуле (28):
| ,
|
где =900 – главный угол в плане;
1=00 – вспомогательный угол в плане.
При назначении элементов режимов резания следует учитывать характер обработки, тип инструмента, материал его режущей части, материал заготовки.
Глубина резания при зенкеровании ø43,7
t=1,6 мм
Глубина резания при зенкеровании ø40,5
t=2 мм
Подача S=1,6-2,0 [2] для медных и алюминиевых сплавов сплавов
Скорость резания V=31,3 [2]
Крутящий момент:
Мкр=10·КМр·См·D·tx·Sy (31)
Определяем значения составляющих этого уравнения [2]
CM=0,031, q=0,85, x=0, y=0,8, kp - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки заготовки.
(32)
Крутящий момент при зенкеровании ø40,5 мм:
Крутящий момент при зенкеровании ø43,7 мм:
Суммируем крутящий момент при зенкеровании:
Мо=5,11+4,62=9,73 Н·м
Осевая сила:
(33)
Значения составляющих уравнения [2]
Cp=17,2, x=1,0, y=0,4, Kp=0,13
Осевая сила при зенкеровании ø40,5 мм:
Осевая сила при зенкеровании ø43,7 мм:
Суммарная осевая сила:
Ро=59+47,2=106,2 Н
Мощность резания:
, (34)
где n– частота вращения инструмента, об/мин
,
где v– скорость резания, м/мин;
D – обрабатываемый диаметр, мм.
Принимаем n=250 об/мин
Выбираем способ крепления пластины винтом - это наиболее широко применяемая схема, она более технологична и проста по сравнению с другими. Обеспечивает поджим к базовым поверхностям, т.е. точнее позиционирование пластины в гнезде корпуса.
Пластина базируется в корпусе зенкера по двум сторонам закрепляется через центральное отверстие.
Рисунок 22 – Схема базирования и закрепления СМП
В соответствии вышеприведенной схеме базирования и закрепления выбираем способ крепления пластины винтом с эксцентриком.
Рисунок 23 – Узел крепления пластины в корпусе зенкера
Компановка ступенчатого зенкера:
Выбираем габаритные размеры комбинированного зенкера. Длина обрабатываемого отверстия ø40,5 мм – 51 мм, принимаем длину режущей части зенкера для ø40,5 – 55 мм. Длина отверстия ø43,7 мм составляет l=5 мм и длина пластины 9 мм. Шейка между диаметрами 10 мм. Общая длина режущей части зенкера l1=110 мм. Принимаем длину цилиндрического хвостовика ø50h9
l2=90 мм. Общая длина зенкера L=200 мм.
3.3 Описание работы контрольного приспособления
Для контроля допуска на плоскостность, межосевого расстояния заданных в чертеже детали «Корпус» целесообразно использованиеКИМ серии ECLIPSE, производства Carl Zeiss.
Рисунок 24 – КИМ Carl Zeiss
Технические данные КИМCarl ZeissECLIPSE
Таблица 4
| Диапазон измерений (в мм) | ||
| X | Y | Z |
| 500 – 700 | ||
| 700 – 1000 | 500 – 660 | |
| 1200 – 1500 – 2000 | ||
| 1500 – 2200 – 3000 | ||
| Погрешность: MPEE = от 1,5 + L/333 мкм |
Найдем значение точности для детали корпус:
(35)
Точность измерений координатной машины удовлетворяет требованиям заложенным в чертежах детали корпус.
Фирма Carl Zeiss является одним из ведущих мировых производителей и разработчиков координатно-измерительных машин и технологий. Продукция фирмы Carl Zeiss используется практически во всех отраслях по всему миру.
Координатно-измерительная машина Carl Zeissпредлагает следующие преимущества:
первоклассная точность и превосходные динамические характеристики;
возможность применения широкой номенклатуры контактных и бесконтактных датчиков для разнообразных приложений;
полностью алюминиевая, особо жесткая, рамная конструкция;
шкалы высокого разрешения;
конструктивная система температурной компенсации марки ECLIPSE (16 °C – 26 °C);
Координатно-измерительная машина Carl ZeissECLIPSEможет применяться с различными измерительными щупами и разными конфигурациями программного обеспечения.
Рисунок 25– щуп