I. Проектирование структурной компоновки автоматических линий Лабораторная работа №1 Составление технологического маршрута обработки. Выбор автоматического оборудования
Объектом работы студента является рабочий чертёж детали (из альбома [1]), по которому он в 6-м и 7-м семестрах выполнял курсовой проект по основам технологии машиностроения. Только в рамках изучаемого курса предусматривается, что деталь должна изготавливаться в условиях АЛ.
Поставленная каждому студенту индивидуальная задача создания структурно-компоновочной схемы АЛ, обеспечивающей требуемый (заданный преподавателем) уровень производительности, является многовариантной и сложной. Основными параметрами, от которых зависит число возможных вариантов, являются: вид заготовки; методы и маршрут обработки; структура операций; вид технологического оборудования; режимы обработки; затраченное оперативное (цикловое) время на рабочих позициях линии.
Особенность проектирования технологического процесса в условиях АЛ состоит в следующем:
заготовка по форме должна быть приближена к форме готовой детали;
ввиду сложностей, связанных с автоматическим транспортированием, ориентированием и базированием заготовок, необходимо стремиться к сокращению числа их установов и переустановок;
широко применяется наиболее перспективный для АЛ принцип концентрации переходов и операций, соответственно – параллельная или последовательно-параллельная структура операций;
принцип концентрации реализуется на многоинструментном оборудовании, которое в сочетании с рекомендуемыми структурами операций представляется токарно-револьверными, многошпиндельными токарными, агрегатными станками.
В рассматриваемом случае технологический процесс будет состоять из одной автоматно-линейной операции. Эта операция включает в себя ряд рабочих позиций (станков), на которых выполняются технологические переходы.
Агрегатные станки – оборудование, оснащённое несколькими вращающимися инструментами и скомпонованное по агрегатно-модульному принципу унифицированными узлами (силовыми одно- и многошпиндельными головками, многопозиционными поворотными и поступательно движущимися столами с гидравлическим, пневматическим или механическим приводом подачи и др.). На этих станках могут сочетаться различные методы обработки: фрезерование, сверление, растачивание, нарезание резьбы, цекование и др. Поэтому позиции в автоматно-линейной операции могут иметь названия: агрегатно-фрезерная, агрегатно-сверлильная (где используется осевой инструмент), агрегатно-фрезерно-сверлильная, агрегатно-сверлильно-резьбонарезная и т.д. Ввиду того, что компоновка этих станков может быть различной, допускается в работе назвать оборудование без указания его модели.
Компоновку таких станков, их технологические возможности и технические характеристики, в том числе технические характеристики независимо действующих силовых головок, можно найти в книгах [2, 3, 4]. Силовые головки могут быть многошпиндельными сверлильными и фрезерными и одновременно обрабатывать несколько поверхностей с одинаковыми или различными скоростями. Возможность одновременной обработки нескольких отверстий на многошпиндельных сверлильных станках ограничивается минимальным межосевым расстоянием, приведённым в табл. П1.
В некоторых случаях технологический процесс может быть сформирован по принципу дифференциации (дробления на составные части) или концентрации переходов. Следует иметь в виду, что дифференциация технологического процесса и соответственно увеличение числа рабочих позиций лишь незначительно уменьшают время цикла T ц и, кроме того, могут вызвать снижение точности обработки за счет многократных переустановок заготовок.
Цель работы. Ознакомление с технологическими возможностями многоинструментных станков. Подготовка исходных данных для проектирования технологического процесса механической обработки детали в условиях АЛ.
Оснащение. Многоинструментные автоматические станки технического центра «СамГТУ – EMAG», учебно-производственного центра (УПЦ) «Машиностроитель – СамГТУ – Волгабурмаш», оснащённые системами автоматического управления с элементами транспортирования, загрузки, измерения, реализующие последовательную и параллельную структуры операций. Электронные презентации технологических возможностей автоматизированного оборудования.
Последовательность выполнения работы.
Проанализировать рабочий чертёж детали, выделить комплекты основных и вспомогательных конструкторских баз (ОКБ и ВКБ). Записать механические свойства материала, из которого изготавливается деталь.
Наметить основные схемы базирования и установки (можно на чертеже детали).
Наметить маршрут обработки на многоинструментных станках, обратив особое внимание на положение заготовки в каждой рабочей позиции автоматно-линейной операции, которое на основании принципа постоянства баз должно быть, по возможности, неизменным. Учесть возможности встраивания станков в АЛ, применения комбинированного режущего инструмента и автоматического межстаночного транспортирования заготовки.
Получаемые результаты. На чертеже детали должны быть изображены базы ОКБ и ВКБ, пронумерованы обрабатываемые поверхности, показаны основные схемы базирования. Технологический маршрут обработки с раскрытием содержания позиций и переходов представляется в виде первых 4 столбцов табл. 1.1.
Содержание отчёта. Отчёт по работе должен содержать:
доработанный в технологическом плане чертеж детали (с указанием ОКБ и ВКБ, а также нумерации поверхностей);
эскиз применяемой на операциях схемы базирования и установки;
заполненную по первым четырём столбцам табл. 1.1.
Пример выполнения работы. Требуется сформировать структурно-компоновочную схему АЛ, обеспечивающей выпуск валов генераторов с производительностью 840...860 шт/смену. Вал изготовляют из стали 45. Заготовка – калиброванный пруток диаметром 24 мм и длиной 149 мм. Технологический чертёж вала приведён на рис. 1.1, а.
Применяемые при обработке схемы базирования и установки показаны:
для фрезерно-центровального станка на рис. 1.1, б;
для копировальных токарных станков на рис. 1.1, в;
для бесцентрово-шлифовального станка на рис. 1.1, г;
для бесцентровых резьбо- и профиленакатных станков на рис. 1.1, д;
для фрезерного станка (с использованием набора дисковых фрез) на рис. 1.1, е.
Везде используется один комплект баз: двойная направляющая база (точки 1-4), опорно-упорная база (точка 5), опорно-поворотная база (точка 6). С учётом приведённых схем составляется технологический маршрут обработки.
Подготовка исходных данных для проектирования структурно-компоновочной схемы АЛ начинается с разработки техпроцесса, маршрут которого приведен в первых 4 столбцах табл. 1.1.
Предусмотрено использование на рабочих позициях оборудования, легко встраиваемого в АЛ.
Р и с. 1.1. Технологический чертёж вала генератора (а)
со схемами базирования и установки (б – е)
Таблица 1.1