Дипломная работа: Разработка технологической схемы механической обработки детали "Обойма"

2.4.5 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

Данный раздел выполняем с использование литературы [12].

Для записи управляющей программы используется карта кодирования информации по ГОСТ 3.1404 – 86 (форма)

Исходными документами при разработке управляющей программы являются рабочий чертёж детали и технологические карты. Важно отметить, что в процессе программирования реализующими этапами являются сбор и упорядочение всей геометрической и технологической информации о детали, заготовки, инструменте, станке с устройством числового программного управления, а так же информации о технологических приёмах используемых при обработке детали. Суммарная информация по отдельным переходам, выполняемым в процессе обработки детали, в соответствии с заданными технологическими параметрами, всё это и составляет управляющую программу.

Управляющую программу рекомендуется составлять таким образом, что бы в кадре записывалась только изменяющаяся по отношению к предыдущему кадру информация. Состав управляющей программы могут входить основная управляющая программа и подпрограммы. Кодируемая строка включает номер кадра, одной или несколько информационных символов. Информационные слова в кадре рекомендуется записывать в определённой последовательности, расположение информации в кадре программы называется форматом кадра управляющей программы. Программное слово кадра состоит из буквы, адреса и несколько цифр, означающих содержание слова.

Пример выполнения программы управления станком приведены далее на карте кодирования информации записью кадра и пояснением его содержания.

2.5 Разработка карты наладки станка с ЧПУ

Карта наладки станка с числовым программным управлением (расчетной технологической карты), предназначена для отражения на плоском чертеже статистическими изображёнными средствами динамики процесса обработки, что бы облегчить его цельное визуальное восприятие и осмысление. А так же уменьшить трудоёмкость наладки станка. Она должна отражать полный состав режущих и вспомогательных инструментов в последовательности их применения: размерные цепи технологической системы СПИЗ. На всех этапах разработки конфигурацию обрабатываемых поверхностей (контуров) с обозначением опорных точек, режимы обработки и словесное изложение планируемых действий. Выбираем схему установки заготовки. Начало системы координат расположенной на торце приспособления. Обработку разбивают по переходам, выбирая необходимые инструменты. Карта наладки должна содержать следующую информацию: расстояние от оси поворотного магазина до базовой плоскости (в продольном) и до оси шпинделя (в поперечном) направлении, то есть координата нулевого положения инструмента, расстановку инструментов в магазине и их обозначение. Вначале выбирают схему установки заготовки. Начало системы координат располагают на торце приспособления. Определяют расположение рабочих органов станка по максимальному вылету инструмента. Выбирают нулевую точку (начало системы координат), для инструмента устанавливаемого в шпиндель - эта точка пересечения торца шпинделя с его осью (0шп). Для каждого перехода определяют опорные точки, которые связывают с режущим лезвием инструмента, траекторию его движения, замыкая размерные цепи.

3. Конструирование

3.1 Режущий инструмент

3.1.1 Описание конструкции

Метчики - предназначены для образования резьбы в отверстиях. По принципу их подразделяют на метчики, образующие профиль резьбы путём снятия стружки, метчики бесстружечные, образующие профиль резьбы без снятия стружки, и метчики с режущими и выглаживающими зубьями, образующие резьбу комбинированным способом (резанием и выдавливанием).

По конструкции и применению, метчики делят на следующие типы:

1) Машинно-ручные, для нарезания резьбы как вручную, так и на станке (ГОСТ 3266-71), с шахматным расположением зубьев, для обработки заготовок из коррозионно-стойких и жаропрочных сталей (ГОСТ 17927-72) и для обработки заготовок из лёгких сплавов (ГОСТ 17928-72), бесстружечные (ГОСТ 18839-73).

2) Машинные, для нарезания на станке метрической резьбы Ø0,25-0,9 мм.

3) Гаечные, для нарезания резьбы в гайках на гайкорезных станках.

4) Конические, для нарезания конических резьб.

5) Метчики для круглой резьбы.

6) Метчики сборной конструкции, нерегулируемые и регулируемые.

7) Специальные комбинированные, (сверло-метчик), ступенчатые.

Конструктивные элементы метчиков - к основным конструктивным элементам метчиков относятся: режущая (заборная) часть, калибрующая часть, хвостовик с элементами крепления, форма зуба и стружечной канавки и их направление, геометрические параметры режущей и калибрующей частей, профили резьбы метчика и его размеры.

Режущая часть предназначена для срезания слоёв металла по всему контуру профиля резьбы. Режущая часть метчика срезает слои металла по генераторной или профильной схеме. В большинстве случаев применяют генераторную схему (машинные, гаечные).

Калибрующая часть служит для окончательного формирования профиля (первым калибрующим витком), направления и подачи метчика под действием сил самозатягивания и является запасом на переточку при заточке метчика по наружной поверхности режущей части.

Хвостовик метчика предназначен для передачи крутящего момента от шпинделя станка. Для передачи этого крутящего момента на хвостовике делают квадрат.

Стружечные канавки служат для размещения стружки и её транспортирования, что обуславливает их направление и форму. Для лучшего удаления стружки, метчики следует делать с винтовыми канавками левого направления. Число стружечных канавок влияет на толщину среза, силу и мощность, затрачиваемые на резание, на объём пространства для размещения стружки, на значение крутящего момента в зависимости от сил трения, на технологичность изготовления метчиков и выбор средств контроля параметров резьбы. Профиль поперечного сечения канавки зависит от числа зубьев (или числа канавок), наружного диаметра метчика, материала заготовки, условий работы, способа подвода СОЖ.

В общем случае форма поперечного сечения канавки должна обеспечить: достаточное пространство для размещения стружки, достаточную прочность зуба и метчика в целом. оптимальные геометрические параметры, отсутствие среза стружки при выворачивании.

3.1.2 Расчёт исполнительных размеров.

Расчёт проводим по методике [10]

Исходные данные:

Резьба М5-7Н; D=5мм; P=0,8мм; α=60°; l=13мм;

Характер резьбы - сквозная;

Обрабатываемый материал - Сталь 40Х;

Тип метчика - машинный;

1. Выбор инструментального материала: Рабочая часть - Сталь Р6М5, HRC 63 ... 66; Хвостовик - Сталь 40Х HRC 40 ... 42;

2. Выбор числа зубьев. Z=3

3. Выбор формы и размеров стружечной канавки: Dc = 2,25; r=3,25; r1=0,625;

4. Определение длинны заборной части: a=0,20мм; tgφ=0,2; φ=37°; dсв=5-0,8=4,2мм; l1=3мм;

5. Определение длинны рабочей и калибрующей частей и обратной конусности: l3=16мм; l2=13мм; Обратная конусность = 0,05 ... 0,08мм.

6. Определение размеров хвостовика: lk=6мм; D2=4,5мм; r=4,5мм; S=4мм; h=7мм;

7. Расчёт общей длинны метчика: L=15+3+14+1,5+20=53,5, < 58 Принимаем L=58мм по ГОСТ 3266 lхв=56мм;

8. Выбор геометрических параметров: γ=8°; α=4°;

K= π ∙tg α/z; (53)

K=3,14∙8∙0,2/3=1,67 ≈ 1

9. Выбор степени точности метчика: Н3

10. Определение размеров профиля резьбы: ГОСТ 17039-71 d=5,093; d2=5,131; d1=4,286;

P=0,8 +0,010 a/2=30°+25';

11. Назначение технических требований: Шероховатость профиля резьбы, передней и задней поверхности - Rz 3,2; Шероховатость хвостовика Ra 1,6; Допуск заднего угла ±2°; Биение профиля относительно оси 0,02 мм;

3.2 Приспособление для установки заготовки

Расчёты выполняем по методике [1].

3.2.1 Описание конструкции

Для обработки плоскостей и паза в детали «Фланец» ) №9А719.540.403 применяется фрезерное приспособление. Приспособление устанавливается на столе станка нижней плоскостью корпуса, фиксируется и закрепляется с помощью болтов в Т-образные пазы стола станка. Для более точной фиксации приспособления на столе станка на корпусе приспособления имеется фиксатор, ширина которого равна ширине паза. Базовой деталью приспособления является корпус, на котором монтируются установочно-зажимные элементы, а так же вспомогательные детали и механизмы.

Базирование детали в приспособлении осуществляется по диметру 70е8 и торцу. Для базирования детали по диаметру используется кольцо, выполняющее роль сменной наладки. Это кольцо необходимо, так как данное приспособление используется для установки аналогичных деталей, но имеющих несколько иной диаметр, по которому происходит базирование. Зажим детали в приспособлении с помощью прихватов. Всего прихватов имеющихся в приспособлении четыре, но одновременно из них работают только два, так как специфика обработки не позволяет использовать сразу четыре прихвата. При этом наличие четырех прихватов также необходимо, так как при выполнении операции происходит смена прихватов.

Установочной базой в детали является торец Ø110/Ø70, направляющей базой является Ø70. Таким образом деталь лишается 5-ти степеней свободы. Шестой степени свободы деталь лишается при работе инструмента.

3.2.2 Расчёт на точность

Se < T (54)

где, Se - суммарная погрешность обработки

Т - величина допуска выполняемого размера при обработке заготовки в операции

В общем случае суммарная погрешность, учитывающая наиболее значительные погрешность может быть представлена:

Se = Ey+Eo+En (55)

где, Ey - погрешность установки заготовки

Eo - погрешность обработки заготовки

En - погрешность положения заготовки

При проявлении погрешностей в различных плоскостях системы координат Eу равно:

Ey =√ Eб²+Eз²+Eпр² (56)

где, Eб - погрешность базирования

Eз - погрешность закрепления

Eпр - погрешность приспособления

Погрешность положения En определяется по формуле:

En = √ Eпр²+Eус²+Eи² (57)

где, = Eпр - погрешность изготовления приспособления в направлении допуска

Eус - погрешность установки приспособления на столе

Eи - погрешность положения заготовки из-за износа установленных элементов приспособления.

Eус = 0,03 мм

Eи = U (58)

U = Uo·K1·K2·K3·K4·(N/No) (59)

где, U - износ установочных элементов

Uo - средний износ установочных элементов

Uo,K1,K2,K3,K4 - коэффициенты, учитывающие влияние, условий обработки и числа заготовок

N - число установок заготовок на данной операции

Uo = 0,04 мм

K1 = 0,97

K2 = 1,25

K3 = 0,94

K4 = 2,8

No = 100000; N = 4500;

U= 0,04·1,25·0,94·0,97·2,8·(4500/100000) = 0,005 мм

Еu = 0,005

Погрешность от смещения инструмента Eпи = 0, так как положение фрезы не выверяется по установу.

Погрешность изготовления приспособления рассчитывается по формуле:

[Епр] < Т-Кт √(Кб·Еб)²+Ез²+Еу²+Епи²+(Кw·W)² (60)

где, [Епр] - диапазон, в котором должна находиться точность приспособления

Кт = 1…1,2 – коэффициент, учитывающий отклонения рассеяния значений соответствующих величин от закона нормального распределения.

Кб = 0,8…0,85 - коэффициент учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках.

Кw = 0,6…0,8 - коэффициент учитывающий долю погрешности вызываемой факторами независящими от приспособления

W - экономическая точность обработки.

W = 0,039

[Епр] < 0,4 - 1,2 √(0,85·0,046)²+0,08²+0,03²+0+(0,039+0,8)² = 0,28

3.2.3 Расчёт зажимного механизма

Расчёт усилия зажима согласно схемы зажима

W = k·P/f1+f2 (61)

где, f1 - коэффициент трения с установочными элементами

f2 - коэффициент трения с зажимными элементами

k - коэффициент запаса

P - усилия резания

P = 925 Н

f1 = 0,15

f2 = 0,15

K = Ko·K1·K2·K3·K4 (62)

где, Ko = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса

K1 = 1 - коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки

К2 = 1,4 - коэффициент учитывающий увеличения сил резания от прогрессирующего затупления инструмента.

К3 = 1,3 - коэффициент учитывающий постоянство сил зажима

К4 = 1,2 - коэффициент учитывающий эргономику ручных зажимных элементов

К = 1,5·1·1,4·1,3·1,2 = 3,2

Тогда усилие зажима:

W = 3,2·925/0,15+0,15 = 9866 Н.

Так как в приспособлении применяется винтовой зажим, то определяем номинальный диаметр резьбы:

d = С √ W/[Gр] (63)

где, С - коэффициент, для основных метрических резьб.

[Gр] - допустимое напряжение материала.

С = 1,4.

Так как болт для зажима изготовлен из Стали 45 и проходит термообработку, то

[Gр] = 60 МПа

W = 9866/2 = 4933, так как в зажиме участвуют 2 болта одновременно.

Принимаем М14.

Для данной резьбы допустимым усилием будет являться W = 6,86 кН = 6860 Н.

3.3 Контрольный инструмент

Расчёты производим по методике [15]

3.3.1 Описание конструкции

Калибром называют бесшкальный измерительный инструмент, предназначенный для контроля размеров и форм, и взаимного расположения поверхностей детали. Поскольку размер детали ограничен двумя предельными размерами для их контроля необходимо иметь два калибра, один из которых контролирует деталь по её наибольшему, а другой по её наименьшему предельным размерам.

Для контроля валов изделий применяют калибры-скобы, проходной и непроходной.

Калибр, контролирующий предельный размер, соответствующий максимуму материала проверяемого изделия, называется проходимым. При контроле изделия калибр должен свободно проходить под действием собственной массы или определённой нагрузки.

Калибр, контролирующий предельный размер, соответствующий минимуму материала проверяемого изделия, называется непроходимым. При контроле изделия калибр не должен проходить.

Калибр-скобы для контроля валов могут иметь различные конструкции:

1.  Листовая двухсторонняя;

2.  Листовая односторонняя;

3.  штампованная двухсторонняя;

4.  Регулируемая.

Выбор конструкции калибра зависит от метода контроля. В данном случае, для контроля размера диаметра вала была выбрана листовая односторонняя нерегулируемая калибр скоба. Данная скоба имеет некоторые конструктивные особенности. Часть калибра, предназначенная для контроля максимального предельного размера изделия, называемая проходным размером (Пр), расположена рядом с частью калибра, предназначенного для контроля минимального предельного размера изделия, называемое непроходимым размером (Не). Эти две части измерителя расположены таким образом, чтобы при контроле изделия сказу можно было проверять правильность его размера по максимальному и минимальному придельным размерам. Другими словами, калибр при контроле изделия должен свободно проходить только на участке предназначенного для контроля максимального размера, и останавливаться достигая непроходного участка.

3.3.2 Расчёт исполнительных размеров

Определение исполнительных размеров для калибра скобы для вала Ø90 мм с полем допуска ±0,0065

Определяем наибольший и наименьший предельные размеры вала:

Dmax = 70,0065мм; Dmin = 69,9935мм;

Для квалитета js5 интервал размеров свыше 50 до 80 мм;

Находим данные для определения необходимых калибров и контркалибров.

z1 = 0,0004 мм;

y1 = 0,0003 мм ;

H1 = 0,0005 мм;

Hp = 0,0002 мм;

1. Наименьший размер проходного нового калибра-скобы ПР: ПР = Dmax - z1-H1/2 (64)

ПР = 70,0065 - 0,0004 - 0,0005/2 = 70,0006 мм

2. Наименьший размер непроходного калибра-скобы НЕ: НЕ = Dmin - H1/2 (65)

НЕ = 69,9935 - 0,0005/2 = 69,9932 мм

3. Предельный размер изношенного калибра-скобы ПР: ПР = Dmax + Y1 (66)

ПР = 70,0065 + 0,0003 = 70,0068 мм

4. Наибольший размер контр-калибра К-ПР: К-ПР = Dmax -z1 + Hp/2 (67)

К-ПР = 70,0065 - 0,0004 + 0,0002/2 = 70,0062 мм

5. Наибольший размер контр-калибра К-НЕ: К-НЕ = Dmin - z1 + Hp/2 (68)

К-НЕ = 69,9935 + 0,0002/2 = 69,9936 мм

6. Наибольший размер контр-калибра К-И: К-И = Dmax + Y1 + Hp/2 (69)

К-И = 70,0065 + 0,0003 + 0,0002/2 = 70,0069 мм

4. Организация производства на участке

Расчёты в разделе производим по методике [25]

4.1 Расчёт количества оборудования и его загрузки

Определение такта выпуска

t = 60·Фдо/N (70)

где, N - годовая программа выпуска

Фдо - действительный фонд времени работы оборудования

t = 60·2064/4500 = 27,5 Принимаем t=28

Расчёт количества оборудования Si, необходимого для выполнения конкретной операции

Si=Тшк/t (71)

где, Тшк - штучно-калькуляционное время

Si 015 = 1,42/28 = 0,05

Si 025 = 2,03/28 = 0,07

Si 035 = 2,93/28 = 0,1

Si 045 = 19,3/28 = 0,67

Si 050 = 9,78/28 = 0,35

Si 055 = 1,3/28 = 0,05

Si 060 = 9,65/28 = 0,34

Si 070 = 2,01/28 = 0,07

Si 075 = 2,15/28 = 0,08

Si 085 = 1,83/28 = 0,06

Si 105 = 2,22/28 = 0,08

Si 115 = 4,4/28 = 0,16

Тогда расчётный коэффициент загрузки каждого станка Кзi определяется по формуле:

Кзi = Тшк/t·Si (72)

Кзi 015 = 1,42/28·1 = 0,05

Кзi 025 = 2,03/28·1 = 0,07

Кзi 035 = 2,93/28·1 = 0,1

Кзi 045 = 19,3/28·1 = 0,67

Кзi 050 = 9,78/28·1 = 0,35

Кзi 055 = 1,3/28·1 = 0,05

Кзi 060 = 9,65/28·1 = 0,34

Кзi 070 = 2,01/28·1 = 0,07

Кзi 075 = 2,15/28·1 = 0,08

Кзi 085 = 1,83/28·1 = 0,06

Кзi 105 = 2,22/28·1 = 0,08

Кзi 115 = 4,4/28·1 = 0,16

4.2 Организация перемещения оборудования, заготовок и деталей, уборка стружки

В цеху установлены токарные, сверлильные, фрезерные станки, станки полуавтоматы, а так же станки с числовым программным управлением. Станки с числовым программным управлением способны продолжительно, без переналадки, автоматически выполнять запрограммированные операции. Заготовку небольшой массы устанавливают в ручную, без использования средств автоматизации, для установки тяжёлых деталей используют подъёмные средства, такие как поворотные краны, кран-балки. Для складирования заготовок и готовых деталей, а так же приспособлений используются промежуточные склады на территории цеха.

Заготовки в начальной стадии поступают на склады, далее по мере необходимости поступают на промежуточные склады технологических линий. В качестве тары используют металлические ящики. Погрузка и разгрузка тары осуществляется с помощью погрузчиков, мостовых кранов кран-балок, грузоподъёмное оборудование устанавливается на станках, где происходит обработка тяжёлых заготовок. Транспортировка осуществляется электрокарами, рельсовыми тележками с электроприводом.

Подача смазывающе-охлаждающей жидкости в зону резания производится от централизованных систем.

Значительные помехи нормальной работе создаёт стружка. Для удаления стружки предусмотрен ряд устройств и транспортных систем.

Для определения метода удаления стружки определяем количество стружки образующийся в час:

q=(Qз-Qд)·N·Кз/Фдо (73)

q=(1,8-1)·4500·0,85/2064 = 1,48 кг/ч

Руководствуясь таблицами был выбран линейный конвейер скребкового типа

Система уборки стружки М - механизированная с использованием ручного труда, средств малой механизации и колёсного транспорта доставляющего стружку в контейнерах в отделения переработки.

4.3 Разработка плана участка и организация рабочих мест

Графическим документом, определяющим размещение основного и вспомогательного оборудования на участке, является технологическая планировка, которая представляет собой выполнений в масштабе 1:100 план расположения оборудования производственно-транспортной системы, мест складирования мерных заготовок и деталей, помещений, проездов.

При проектировании участка механической обработки следует обеспечить кратчайшие пути технологических потоков от получения заготовки до готовой детали. При разработке участка должна обеспечиваться увязка планировки с технологическим процессом обработки деталей и установления минимально допустимых расстоянии между станками, а так же между станками и элементами здания, в соответствии с утверждёнными нормами технологического проектирования.

Планировка участка выполняется с точными габаритами оборудования с показом движущихся и выступающих частей станков, открывающихся дверок и так далее.

На планировке участка изображается всё оборудование и устройства, относящиеся к участку, а именно: место рабочего у станка во время работы; производственная тара, контрольный стол, место мастера; испытательный стенд, кран подвесной; стружко-уборочные конвейеры; расстояния между станками; расстояния от станков до колонн; шаг колонн, ширина пролётов; ширина и длинна участка.

В строительной части по планировке участка изображаются колонны с осями.

На планировке указываются условные обозначения точек подвода (отвода) энергии всех видов, смазывающей жидкости.

5. Охрана труда и окружающей среды

5.1 Вредные и опасные производственные факторы технологических процессов

К опасным и вредным производственным факторам технологического процесса относят:

- повышенная запыленность или загазованность воздуха рабочей зоны;

- повышенное напряжение в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

- передвигающиеся детали, заготовки;

- токсическое воздействие на организм человека смазочно-охлаждающей жидкости;

- недостаточная освещенность рабочей зоны;

- движущиеся и вращающиеся части технологического оборудования и грузоподъемных механизмов;

- острые кромки на поверхности заготовок, инструмента.

5.2 Производственная санитария участка

Освещение участка совмещенное, так как включает в себя естественное освещение, и искусственное освещение. Естественное освещение – свет, проникающий через проемы в стене. Искусственное освещение является комбинированным - состоит из общего и местного освещения. Общее освещение обеспечивается искусственными источниками света, расположенными по всему участку. Потребность в общем искусственном освещении возникает в результате недостаточной освещённости в раннее и позднее время рабочего дня, особенно в зимний период года, и обусловлено необходимостью безопасного передвижения по участку. Местное искусственное освещение необходимо для безопасной работы, и устанавливается на самом рабочем месте, реализуя тем самым достаточную освещенность рабочей зоны.

Таблица 24 – Нормируемые показатели освещения общепромышленных помещений и сооружений

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15