3. Конструкторский раздел

3.1. Проектирование станочного приспособления

На токарных станках применяют двух-, трех- и четырех кулачковые патроны с ручным и механизированным приводом зажима.  В трех кулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют заготовки круглой и шестигранной формы или круглые прутки большого диаметра. Кулачковые патроны могут оснащаться механизированным приводом - тяговым или встроенным. Патроны с тяговым приводом имеют зажимные элементы, связанные цельными или пустотелыми тягами с пневмо- или гидроцилиндром.

Проектирование приспособления на данную операцию сводится к выбору токарного патрона и расчету необходимого усилия на штоке тянущего механизма, для надежного закрепления и удержания заготовки в процессе обработки, в качестве станочного приспособления примем патрон фирмы BISON тип 2405 – КА – 315. Применяются специальные кулачки. [11]

Рис. 6.1. Патрон 3-х кулачковый механизированный

На рис.6.1. показан механизированный 3-х кулачковый самоцентрирующийся патрон, 1 – фланец шпинделя станка, 2 –фланец, 3 – патрон, 4 – поршень, 5 – направляющий кулачок, 6 – базовый кулачок, 7 – насадные кулачки, D – диаметр штока, F_З – необходимое усилие зажима детали для удержания и выполнения резания, Р – необходимое усилие на штоке для обеспечения необходимой силы F_З.

Рис. 6.2. Расчетная схема усилия зажима

Определим силу закрепления:

F (6.)

где М_р – момент от силы резания, возьмем из пункта 2.9. М=154,4 Н⋅м;

f = 0,18 мм коэффициент трения.

К - коэффициент безопасности

, (6.1.)

=1,5 - постоянный коэффициент запаса при всех случаях обработки,

=1 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки,

=1, =1,2 - коэффициенты, учитывающие увеличение сил резания при затуплении. инструмента и обработке прерывистых поверхностей;

=1 - коэффициент, учитывающий род привода;

=1,1 - коэффициент учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку;

К = 1,5⋅1⋅1⋅1,2⋅1⋅1,1 = 1,98.

F_З = 2⋅1,98⋅154,4/(0,103⋅0,18) = 32978 Н.

Определим усилие тяги на штоке пневмоцилиндра:

Передаточное число усилия (1:3,7); тогда усилие на штоке будет:

Р = 32978/3,7 = 8913 Н.

Определим диаметр пневмоцилиндра:

D² – d² = , (6.2.)

где D – диаметр пневмоцилиндра, мм;

d – диаметр штока, для расчета d = 20мм;

– давление, 0,4 – 0,6 МПа;

– КПД пневмоцилиндра, 0,85 – 0,9.

D = = 147 мм.

Принимаем стандартный размер диаметра пневмоцилиндра:

D = 160 мм; d = 20 мм. По ГОСТ 15608 – 81.

Тогда необходимое давление:

= ,

= = 0,52 МПа.

4. Автоматизация производственных процессов

4.1. Мероприятия по автоматизации производственного процесса «Автоматизация загрузки – разгрузки станков с чпу»

Ведущим направлением в автоматизации машиностроительных производств является применение станков с ЧПУ и промышленных роботов.[12]

Роботизация металлорежущих станков - способ автоматизации механической обработки, основанный на применении промышленных роботов для обслуживания технологического оборудования в целях исключения ручного труда.

Долгое время уровень автоматизации среднесерийного и мелко­серийного производств был достаточно низок. Однако с бурным раз­витием средств вычислительной техники появилась реальная возмож­ность комплексной автоматизации данных типов производств, где в качестве технологического оборудования используются станки с ЧПУ, а в качестве загрузочно-разгрузочных средств " промышленные робо­ты.

Одно из главных преимуществ ПР - возможность быстрой пере­наладки для выполнения задач, различающихся последовательностью и характером манипуляционных действий. Основные предпосылки расширения применения ПР следующие :

• повышение качества продукции и объемов ее выпуска;

• интенсификация существующих и стимулирование создания новых высокоскоростных процессов и оборудования;

• изменение условий труда работающих путем освобождения от монотонного, тяжелого труда.

Выбор и проектирование средств технологического оснащения роботизированного технологического комплекса (в дальнейшем РТК).

РТК представляет собой производственную систему, состоящую из одной или нескольких единиц технологического оборудования, обслу­живаемых одним или несколькими промышленными роботами (в дальнейшем ПР). В состав РТК входят также средства оснащения (устройства накопления, поштучной выдачи), контроля, управления и другие, обеспечивающие автоматическое функционирование в течение установленного периода времени.

Исходными данными при проектировании РТК является норми­рованный технологический процесс изготовления вала - детали представителя. Остальные детали, подлежащие обработке на РТК, должны иметь конструктивно-технологическое подобие для при­менения групповой формы организации производства.

Основное технологическое оборудование, входящее в состав РТК, должно удовлетворять следующим требованиям:

- возможность работы в автоматическом цикле;

- соответствие технологических возможностей станка содержанию выполняемой операции;

- соответствие рабочей зоны станка габаритам обрабатываемой детали;

- возможность компоновочной и программной стыковки с промышленным роботом.

В нашем случае для заготовки длиной 642 мм и наибольшим диаметром 80мм подходит токарный обрабатывающий центр