Дипломная работа: Проектирование цеха для производства стекловолокна

1.  Проведён анализ патентной технической литературы по конструкциям механизмов раскладки с круговым движением нитеводителя. Обоснован выбор применения механизмов такого типа при высоких скоростях наматывания стеклянных нитей.

2.  Спроектирован механизм раскладки с круговым движением нитеводителя к приёмному устройству агрегата для получения стеклянных нитей.

3. Технологический раздел

3.1 Введение

Машиностроение является важнейшей отраслью народного хозяйства, определяющей уровень и темпы развития всех других отраслей промышленности, в том числе и легкой, сельского хозяйства, энергетики, транспорта и т. д.

Также машиностроение является основой научно технического процесса в различных отраслях народного хозяйства, который в свою очередь все в большей мере становится основой формирования экономического потенциала страны.

Главный путь повышения производительности труда – дальнейшее техническое оснащение машиностроения, внедрение современной технологии, более широкое применение передовых форм и методов организации труда.

Важнейшие, современные направления развития технологии машиностроения по оптимизации режимов и процессов обработки, по управлению технологическими процессами, по применению технологических методов повышения эксплуатационных качеств изготовляемых изделий в значительной степени основываются на достижениях математических наук, электронной вычислительной и управляющей техники.

Также повышение производительности обработки в значительной степени обусловлено внедрением механизации и автоматизации технологических процессов, оснащением производства специальными многоместными приспособлениями, использованием современных твердосплавных режущих материалов.

Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.

Технологический процесс разрабатывают на основе имеющегося типового или группового технологического процесса. При разработке технологического процесса необходима исходная информация.

Базовой исходной информацией для проектирования технологического процесса служат: рабочие чертежи деталей, технические требования, регламентирующие точность и другие требования качества.

Для разработки технологического процесса обработки детали требуется предварительно изучить ее конструкцию и функции, выполняемые в механизме, проанализировать технологичность конструкции. Рабочий чертеж детали должен иметь все данные, необходимые для исчерпывающего понимания при изготовлении детали.

Технологичность конструкции детали анализируют с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовления. Выявляют возможные трудности обеспечения параметров шероховатости поверхности, размеров форм и расположения поверхностей. Обращают внимание на конфигурацию и размерные соотношения детали, устанавливают обоснованность требований точности. Размеры элементарных поверхностей детали (ширины канавок и пазов, резьбы, фасок и т. п.) должны быть унифицированы.

Заготовку выбирают исходя из минимальной себестоимости готовой детали для заданного годового выпуска. Чем больше форма и размеры заготовки приближаются к форме и размерам готовой детали, тем дороже она в изготовлении, но тем проще и дешевле ее последующая механическая обработка и меньше расход материала. Задача решается на основании минимизации суммарных затрат средств на изготовление заготовки и ее последующую обработку.

Операционную технологию разрабатывают с учетом места каждой операции в маршрутной технологии. К моменту проектирования каждой операции известно, какие поверхности и с какой точностью были обработаны на предшествующих операциях, какие поверхности и с какой точностью нужно обрабатывать на данной операции.

Проектирование операций связано с разработкой их структуры, с ожидаемой точностью обработки, с назначением режимов обработки, определением нормы времени. Проектирование операции – задача многовариантная; варианты оценивают по производительности и себестоимости, руководствуясь технико-экономическими принципами проектирования, имея в виду максимальную экономию времени и высокую производительность.

3.2 Назначение детали и технические требования

Рычаг – деталь стеклоплавильного агрегата СПА-2 предназначен для закрепления нитеуловителя. К конструктивным особенностям данной детали следует отметить наличие ряда взаимно параллельных поверхностей, а также отверстия ф2 под штифт.

Технические требования:

1.  точность отливки 9-9 по ГОСТ 26645-85

2.  неуказанные литейные радиусы 3…5мм

3.  формовочные уклоны по ГОСТ 3212-80

4.  Предельные отклонения размеров:

Отверстий – H14, валов – h14, остальных ±IT14/2

5.  Острые кромки притупить R=0,3мм

Невыполнение технических требований может привести к перекосам.

Механические свойства стали45л:

HB=320 σв=750кН/мм2

Химический состав стали45л:

С=0,42 Mn=0,2 Si=1,5 S=0,03 P=0,5

3.3 Анализ технологичности детали

Технологичность конструкции детали обеспечивает минимальную трудоёмкость изготовления, материалоёмкость и себестоимость

Технологичность конструкции детали оценивается в зависимости от:

- вида производства и масштаба выпуска изделия;

- служебного назначения детали;

- уровня достижения технологических методов изготовления детали;

- вида оборудования, инструмента, остнастки;

- уровня автоматизации и механизации процессов;

- организации производства.

От технологичности конструкции детали в значительной степени зависит выбор соответствующего варианта технологического процесса изготовления заготовки, механической обработки, оборудования, режимов резания, инструмента и остнастки.

Рычаг – деталь стеклопрядильного агрегата СПА-2 предназначена для закрепления нитеуловителя. Рычаг изготавливается из стали45 литьём. Конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. На детали имеются поверхности, которые могут служить удобными и надёжными базами для обработки. Конструкция детали является жёсткой и обеспечивает устойчивость при обработке с применением современных методов и высоких режимов резания.

Механическая обработка детали имеет один существенный недостаток в условиях крупносерийного и массового производства: трудность сверления отверстий ф10H11 и ф2(под штифт), так как они расположены близко друг к другу и одновременная их обработка на многошпиндельных станках невозможна.

В остальном деталь достаточно технологична, допускает применения высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для черновой операции. Другие обрабатываемые поверхности с точки зрения точности и шероховатости не представляют значительных трудностей: возможны обработка на проход и свободный доступ инструмента к каждой поверхности.

3.4 Обоснование и выбор заготовки

Выбрать заготовку – это значит установить способ её получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на точность изготовления.

Заготовка – это предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости и свойств материала изготавливают деталь или неразъёмную сборочную единицу.

Деталь рычаг подвергается действию изгибающих нагрузок и изготавливается из стали марки сталь45л – 50л по ГОСТ 977-75.

Такие детали получать литьём. Основные требования, предъявляемые к литым заготовкам:

1.  Рациональный выбор плоскости разъёма;

2.  рациональный выбор толщины стенок и сопряжений;

3.  формовочные уклоны не должны искажать геометрию детали;

4.  при выборе припусков на обработку необходимо учитывать способ литья и допуск па литьё;

5.  базовая поверхность при отливке должна совпадать с базовой поверхностью при обработке.

Деталь рычаг изготавливают литьём в песчаные формы с применением машинной формовки, так как этот вид литья в настоящее время является универсальным и самым распространённым способом изготовления отливок. Этот способ в данном случае удовлетворяет требованиям в отношении точности размеров, величин припусков, чистоты поверхности, шероховатости и т. д.

Машинную формовку для производства отливок применяют в серийном производстве. Она обеспечивает высокую геометрическую точность полости формы, чем ручная формовка, повышает производительность труда, исключает трудоёмкость ручных операций, сокращает цикл изготовления отливок.

3.5 Разработка технологического процесса и выбор припуска

Технологический процесс механической обработки детали построен на условии необходимости применения универсального оборудования, количество которого на предприятиях текстильного машиностроения превышает 85%. Универсальное оборудование применяется также и на текстильных предприятиях при ремонте деталей и изготовления запасных частей.

Технологический процесс предусматривает создание на первых операциях чистовых базовых поверхностей, используемых при дальнейшей обработке.

Наиболее целесообразна обработка на первой операции горизонтальной поверхности и принятия её в дальнейшем за главную базовую поверхность.

Обрабатываемые отверстия являются конструкторской и измерительной базой.

Для достижения заданной точности ф10H8 необходима обработка на вертикально-сверлильном станке тремя инструментами соотетствующих размеров, затем обрабатывается фаска 2 x 45°. Сверлится отверстие ф10H11 и для достижения заданной точности обрабатывается ещё одним соответствующим инструментом(зенкером). Сверлится отверстие ф2 под штифт. Базирование осуществляется по первому классу.

Паз обрабатывается на горизонтально-фрезерном станке набором фрез (дисковых трёхсторонних и угловой фрезой). Детали обрабатываются пакетом (по 5 штук) для повышения производительности операции.

Назначаем припуск на обрабатываемую деталь в соответствии с ГОСТ 1855-55:

- на плоскость

2±0,5мм

- на диаметр отверстия ф10H11

1,5±0,5мм

- на диаметр отверстия ф10H8

1,5±0,02мм

3.6 Расчет режимов резания и норм времени

Вертикально-фрезерная операция

Обработка горизонтальной поверхности в размер 11мм

Фрезеруем поочереди деталь с двух сторон на вертикально-фрезерном станке 6Р11.

Припуск 3мм снимается за один проход. Длина фрезерования 145,5мм.

Для обработки поверхности детали с заданными параметрами точности Ra=10мкм выбираем торцевую фрезу из быстрорежущей стали Р6М5(ГОСТ 9304-69).

Диаметр фрезы определяем из соотношения

принимаем Dф=40мм , z=17

Рекомендуемая подача при заданной шероховатости составляет 0,14…0,24мм/зуб (283;33)

Предварительно принимаем Sz=0,2мм/зуб

Период стойкости фрезы Т=180

Расчётная скорость резания, допускаемая режущими свойствами фрезы, составляет:

Для заданных параметров обработки коэффициенты и показатели степени составляют (289;39)

Сv=44.5 qv=0,2 xv=0,15 yv=0,35

Uv=0,2 pv=0 m=0,32 Kv=0,65

Расчётная частота вращения шпинделя станка составляет:

корректируем частоту вращения по паспортным данным станка:

nф=150 мин-1

Действительная скорость составляет:

Расчётная минутная подача стола станка составляет:

корректируем минутную подачу стола по паспортным данным станка:

Sмф=600мм/мин

Фактическая подача на зуб составляет:

Определяем силу резания Pz, Н:

Коэффициенты и показатели степени составляют:

Сp=82,5 qp=1,14 xр=0,95 yр=0,72

Up=1,14 Wp=0 Kр=1

Определяем мощность резания:

Определяем необходимую мощность электродвигателя станка, кВт

Для осуществления резания необходимо:

Nэ ≤ Nсм – мощность электродвигателя главного привода

6Р11( N=7,5кВт , η=0,8)

2,725 < 7,5

Определяем основное технологическое время to, мин:

lо=145,5мм lвр=(0,3…0,4)Dф ln=3…5мм

Вспомогательное время определяется по элементам:

1. время на установку и снятие детали. В универсальном приспособлении на столе с закреплением болтам с планками tуст = 1,0 мин;

2. время, связанное с переходом. При обработке плоскости фрезой, установленной на размер, tпер1 = 0,09 мин;

3. время на приемы, не вошедшие в комплекс t¢пер = 0;

4. время на контрольные измерения при фрезеровании плоскостей инструментом, установленным в размер с абсолютной погрешностью до 0,1мм, включаемое в норму вспомогательного времени tизм1 = 0,10 мин.

Поправочный коэффициент Кtв = 1.

Тогда вспомогательное время

tв = (tуст + åtпер + åt¢пер + Stизм )Кtв = (1,0 +0,09 +0+0,1)1= 1,29 мин

и оперативное время

tоп = tо + tв = 0,27 + 1,29 = 1,56 мин

Штучное время:

Тшт = tоп[1 + (а + б)/100]

На обслуживание рабочего места отводится время, которое составляет 1,4% от оперативного времени (а = 4); на перерывы и отдых 4,4% от оперативного времени (б = 4).

Тшт = 1,56[1 + (1,4 + 4,4)/100] = 1,56 × 1,058 = 1,65 мин.

Горизонтально-фрезерная операция

Фрезерование производится набором фрез. Станок горизонтально-фрезерный 6Т804Г. Фрезы дисковые трёхсторонние:

Dд=90мм, В=20мм, z=20, Р6М5

Dд=90мм, В=35мм, z=20, Р6М5

Dд=70мм, В=5мм, z=20, Р6М5

Угловая фреза:

Dу=80, В=15, z=18, Р6М5

Работа с охлаждением. Производство – серийное.

Глубина резания для дисковых фрез z0=t=9мм, для угловой фрезы z0=t=4мм

Подача на зуб дисковой фрезы с мелким зубом Sz=0,06…0,1мм/зуб

Принимаем Sz=0,08мм/зуб.

Для угловой фрезы при черновом фрезеровании Sz=0,06…0,1мм/зуб

Принимаем Sz=0,08мм/зуб.

Определение периода стойкости фрез Т в минутах резания

период стойкости Тм

для дисковых фрез Тм=120мин

для угловой фрезы Тм=180мин

- коэффициент времени резания каждого инструмента

для дисковых фрез =200/230=0,87

для угловой фрезы =120/230=0,52

кф – коэффициент, учитывающий количество инструментов в наладке, кф=0,7

Определяем период стойкости каждой фрезы в минутах времени резания

для дисковых фрез Т=0,7(120+120+180)0,87=256мин

для угловой фрезы Т=0,7(120+120+180)0,52=153мин

Скорость резания определяется по нормативам для одноинструментальной обработки. По карте Ф-4 определяем табличные скорости резания для дисковых и угловой фрез:

для дисковых фрез vm=45м/мин

для угловой фрезы vm=42м/мин

к1 – коэффициент, зависящий от размеров обработки

к1=1,1 к1=1,2

к2 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

к2=0,7

к3 - коэффициент, зависящий от стойкости и материала инструмента

к3=0,95 к3=0,85

vд=45*1,1*0,7*0,95=33м/мин

vу=42*1,2*0,7*0,85=30м/мин

Частота вращения для дисковых фрез

для угловой фрезы

по паспорту станка принимаем nф=100мин-1

Фактическая скорость резания:

Для дисковых фрез

для угловой фрезы

Минутную подачу определяем по одной из фрез, в данном случае по угловой фрезе Sм=Sz*z*nф=0,08*18*100=144мм/мин

По паспорту станка принимаем Sмф=125мм/мин

Фактическая подача на зуб фрезы

Для дисковых фрез

Для угловой фрезы

Мощность на резание для дисковых фрез определяем по формуле:

Е – величина, определяемая по таблице; Е=0,05

к1 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала; к1=1,15

к2 – коэффициент, зависящий от типа фрезы и скорости резания; к2=1

мощность на резание 3х фрез Nрез=0,876кВт

для угловой фрезы:

Е=0,11 к1=1,15 к2=1,0

Суммарная мощность на резание

Коэффициент использования станка по мощности

Основное время

to=Lрх/Sмф

длина рабочего хода: для дисковых фрез величина врезания и перебега

(y+)=30мм Lрх=l+y+=200+30=230мм

для угловой фрезы Lрх=120мм

время на врезание и перебег в данном случае не учитывается , так как оно перекрывается временем на врезание и перебег дисковых фрез

to=230/125=1,84мин

Вспомогательное время определяется по элементам:

1. время на установку и снятие детали. В универсальном приспособлении на столе с закреплением болтам с планками tуст = 1,0 мин;

2. время, связанное с переходом. При обработке плоскости фрезой, установленной на размер, tпер1 = 0,09 мин;

3. время на приемы, не вошедшие в комплекс t¢пер = 0;

4. время на контрольные измерения при фрезеровании плоскостей инструментом, установленным в размер с абсолютной погрешностью до 0,1мм, включаемое в норму вспомогательного времени tизм1 = 0,10 мин.

Поправочный коэффициент Кtв = 1.

Тогда вспомогательное время

tв = (tуст + åtпер + åt¢пер + Stизм )Кtв = (1,0 +0,09 +0+0,1)1= 1,29 мин

и оперативное время

tоп = tо + tв = 1,84 + 1,29 = 3,13мин.

Штучное время:

Тшт = tоп[1 + (а + б)/100]

На обслуживание рабочего места отводится время, которое составляет 1,4% от оперативного времени (а = 4); на перерывы и отдых 4,4% от оперативного времени (б = 4).

Тшт = 3,13[1 + (1,4 + 4,4)/100] = 3,13 × 1,058 = 3,31мин.

Расчёт режимов обработки отверстий на радиально-сверлильном станке

На радиально-сверлильном станке 2Н55 производится обработка отверстия в сплошном материале из стали 45. Точность обработки ф10Н9, Ra=2,5мкм.

Для обработки отверстия заданной точности и шероховатости рекомендуется следующий набор инструментов:

1.  спиральное сверло ф8,5мм

2.  получистовой зенкер ф9,75мм

3.  машинная развёртка ф10Н9

Контроль отверстия осуществляется калибром(пробкой)

1-ый технологический переход

глубина резания при сверлении:

t=0,25dсв=4,25мм

подачу выбираем по табл. справочника технолога-машиностроителя т.2

для ф8.5 с учётом последующей обработки зенкером и развёрткой рекомендуемая подача S=0,20…0,25мм/об

По паспорту станка принимаем:

So=0,25мм/об

Расчётная скорость резания определяется по формуле:

Т – стойкость сверла, для ф8,5 Т=25мм

Для заданных условий обработки коэффициенты и показатели степени следующие:

Сv=7 y=0,7 q=0,4 kv=0,8 m=0,2

Определяем расчётную частоту вращения шпинделя:

по паспорту станка nд=700об/мин

Действительная скорость резания

Определяем минутную подачу

Крутящий момент при сверлении

Коэффициенты следующие:

CM=0,0345 q=2,0 y=0,8 K1v=1

Расчётная мощность резания при сверлении

nэд=1,5кВт η=0,75

проверяем возможность резания при заданных режимах

Nэф=1,5*0,75=1,125кВт > Np=0,6кВт

Режим резания возможен

Машинное время сверления

2-ой технологический переход

зенкеровать отверстие ф9,75мм на глубину 11мм.

Глубина резания

t=0,5(D-d)=0,5(9,75-8,5)=0,625мм

Расчётная скорость резания при зенкеровании

для данных условий обработки

Cv=18 m=0,25 q=0,6 y=0,3 kv=1 x=0,2

рекомендуемая подача для получистового зенкера

S0=0,5…0,6об/мин

С учётом паспортных данных станка

S0=0,54об/мин

Период стойкости зенкера из стали Р18

Т=30мин

Расчётная частота вращения шпинделя

по паспорту станка принимаем

nд=1325 об/мин

действительная скорость резания

минуная подача

Sm=S0*nд=0,54*1325=715мм/мин

Машинное время обработки

3-ий технологический переход

Развернуть отверстие ф10Н9 на глубину 11мм

Для обработки выбираем машинную развертку из стали Р18 диаметром 10Н9 с числом зубьев z=8

Глубина резания

t=0,5(10-9,75)=0,125мм

при развёртывании по 8 квалитету с параметром шероховатости Ra=2,5мкм рекомендуемая подача составляет S0=0,8об/мин , что соответствует паспортным данным станка.

Скорость резания при развёртывании

коэффициенты и показатели степени

Сv=10,5 m=0,4 q=0,3 x=0,2 y=0,65 kv=0,75

Рекомендуемая стойкость развёртки Т=60мин

Расчетная частота вращения шпинделя

по паспорту станка принимаем

nд=180об/мин

фактическая скорость резания

минутная подача

Sm=S0*nд=0,8*180=144мм/мин

Подача на зуб при развёртывании

Sz=0,8/8=0,1мм/зуб

Машинное время обработки

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7