Дипломная работа: Разработка технического процесса и проектирование участка механической обработки детали Крышка

Расчетная схема представлена на рисунке 3.

где - сила зажима заготовки,

- сила трения, возникающая в наиболее удаленной опоре,

- реакция той же опоры,

- сила трения, возникающая между заготовкой и зажимным элементом.

Для определения необходимой силы зажима следует составить уравнения равновесия сил и моментов, приложенных к заготовке на рисунке 3.2

, (3.5)

где - сила трения, возникающая между заготовкой и установочным элементом;

- сила трения, возникающая между заготовкой и зажимным элементом;

- коэффициент трения скольжения. Принимается равным ;

- максимальная сила резания.

,

где угол призмы,

,

,

Для обеспечения надежного закрепления заготовки необходимо ввести коэффициент запаса:

,

где - коэффициент гарантированного запаса, [10];

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях, при черновой обработке [10];

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления инструмента, [10];

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистой обработке, [10];

- коэффициент, характеризующий постоянство силы закрепления, при использовании пневмоцилиндров [10];

- коэффициент, характеризующий эргономику ручных зажимных механизмов, [10];

- коэффициент, учитываемый только при наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры, при установке на опорные пластинки [10].

Коэффициент запаса будет равен:

Таким образом необходимая для обеспечения надежного закрепления

заготовки сила зажима равна:

.

Сила на штоке пневмоцилинра определяется выражением:

,

где - механический КПД;

- передаточное отношение рычажного механизма.

.

Сила на штоке пневмоцилиндра двойного действия, при работе меньшей полости равна:

,

где - диаметр пневмоцилиндра;

- диаметр штока;

- давление в пневмосети цеха;

- КПД пневмоцилиндра, принимается .

Из этого выражения можно получить выражение для диаметра пневмоцилиндра:

.

Если диаметр штока будет равен , то диаметр пневмоцилиндра будет равен:

.

Принимается стандартная величина диаметра пневмоцилиндра .

Техническое описание конструкции и принципа работы приспособления.

Приспособление представляет собой сборную конструкцию, основой которой является корпус 1 на котором смонтирован пневмоцилиндр, состоящий из корпуса пневмоцилиндра 3, крышки пневмоцилиндра 4, поршня 5, уплотнительных колец 14, верхнего и нижнего демпферов 7 и 8 и штока, жестко соединенного с поршнем гайкой. Шайба 24 служит для предотвращения отворачивания гайки 20. Демпферы предназначены для смягчения удара штока и поршня по корпусу и крышке пневмоцилиндра во время работы. Уплотнительные кольца предназначены для обеспечения герметичности соединений. Круглое сечение колец обеспечивает их одинаковую эффективность при движении уплотняемых деталей в обе стороны.

Крышка пневмоцилиндра посредством болтов с гайками притягивается к корпусу пневмоцилиндра. Также эти болты служат для закрепления пневмоцилиндра в корпусе приспособления 1. Шайбы служат для предотвращения отворачивания гаек вследствие вибраций, возникающих при обработке

В крышку и корпус пневмоцилиндра ввернуты специальные штуцера 13, служащие для подачи сжатого воздуха в верхнюю и нижнюю полости пневмоцилиндра.

В специальных проушинах корпуса 1 посредством оси крепиться рычаг 15, служащий для передачи усилия со штока цилиндра на прихват. Прихват 9 нежестко соединен с рычагом 15 для исключения заклинивания с плитой 2 во время работы.

Плита 2 крепится к корпусу посредством болтов 19 и служит основой для закрепления установочных элементов 10, 11. Эти элементы крепятся к плите винтами.

Для установки приспособления на столе станка служат специальные проушины.

При установке обрабатываемой заготовки на установочные элементы, оператор станка поворачивает ручку крана (не входит в комплект), расположенную в любом удобном для него месте. Сжатый воздух поступает в верхнюю полость пневмоцилиндра, поршень 5 под действием давления перемещается, увлекая за собой шток 6. При этом стравливается воздух из нижней полости. Так как длинный конец рычага 15 соединен со штоком посредством оси , рычаг поворачивается вокруг оси. Прихват прижимает обрабатываемую заготовку, при этом выбирается зазор между штифтом и поверхностью отверстия прихвата. Заготовка оказывается закрепленной.

В случае падения или полного исчезновения давления в пневмосети цеха заготовка не окажется раскрепленной, так как герметичность соединения корпуса и поршня, а так же конструкция крана предусматривают сохранение давления в рабочей полости пневмоцилиндра.

При окончании обработки, повернув ручку крана в обратном направлении, оператор подает давление в нижнюю полость пневмоцилиндра, одновременно стравливая воздух из верхней полости. Поршень со штоком перемещаются в обратном направлении, поворачивая при этом рычаг и раскрепляя тем самым обработанную заготовку.

Все размеры деталей подвижных соединений выполнены по допускам, обеспечивающим посадки с гарантированными зазорами. Например - посадка соединения штока и крышки цилиндра . Размеры деталей, входящих в неподвижные соединения выполнены по допускам, обеспечивающим посадки с гарантированными натягом. Например - посадка соединения крышки цилиндра и корпуса цилиндра . Все размеры выполнены в системе отверстия, что обеспечивает возможность применения мерного инструмента для обработки неответственных отверстий или резьб.

Конструкция приспособления предусматривает его некоторую универсальность. Так, например, изменив положение крепежных отверстий на плите можно применять данное приспособление для обработки заготовок с отличными от данных габаритными размерами. Так же, в случае необходимости производства других изделий можно заменить саму плиту и прихват (проведя при этом проверочный расчет силы закрепления).

4. Организационная часть

4.1 Расчет потребного количества оборудования и коэффициента его загрузки

Для определения необходимого количества станков необходимо знать нормы времени T_шт на каждую операцию технологического процесса, которые приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Штучное время на операции

Число рабочих мест для каждой операции определяется по формуле:

, (4.1)

где C_p - расчетное число станков, шт;

T_шт - штучное время, мин;

r - такт выпуска, мин/шт.

Такт выпуска определяется по формуле:

, (4.2)

где r - такт выпуска, мин/шт;

F_д.об. - годовой действительный фонд работы оборудования, час;

B_год - годовая программа выпуска, шт.

Годовой действительный фонд работы оборудования определяется по формуле:

, (4.3)

где F_д.об. - годовой действительный фонд работы оборудования, час;

F_н.об. - номинальный фонд работы оборудования, час;

a - процент потери времени на ремонт.

a = 8% - для оборудования свыше 15 категории сложности.

Номинальный фонд работы оборудования определяется по формуле:

, (4.4)

де F_н.об. - номинальный фонд работы оборудования, час;

Д_к - количество дней в году;

Д_пр - количество праздничных дней в году;

Д_в - количество выходных дней в году;

F_c - продолжительность смены, час;

С - количество смен.

час,

F_д.об. = 3952· 1 - 0,08 = 3635,84 час,

мин/шт,

C_p005 = 13,6/72,72 = 0,19 шт,

C_p010 = 26,6/72,72 = 0,37 шт,

C_p015 = 8,8/72,72 = 0,12 шт,

C_p020 = 5,59/72,72 = 0,08 шт,

Принимается число станков:

C_пр005 = 1 шт; C_пр015 = 1 шт

C_пр010 = 1 шт; C_пр020 = 1 шт

Степень занятости оборудования работой характеризуется процентом загрузки оборудования или коэффициентом загрузки оборудования, который находится по формуле:

, (4.5)

где K_загр - коэффициентом загрузки оборудования;

C_p - расчетное число станков, шт;

C_пр - принятое действительное число станков, шт.

K_загр.005 = 0,19/1 = 0,19

K_загр.010 = 0,37/1 = 0,37

K_загр.015 = 0,12/1 = 0,12

K_загр.020 = 0,08/1 = 0,08

Процент загрузки оборудования определяется по формуле:

,

где П_загр - процент загрузки оборудования, %;

К_загр - коэффициент загрузки оборудования.

П_загр005 = 0,19· 100% = 19%

П_загр010 = 0,37· 100% = 37%

П_загр015 = 0,12· 100% = 12%

П_загр020 = 0,08· 100% = 8%

Средний процент загрузки оборудования участка определяется отношением суммы расчетного числа станков ?С_р к сумме принятого числа станков:

_, (4.6)

где П_{загр.ср.} - средний процент загрузки оборудования участка, %;

?С_р = 0,76 шт

? С_пр = 4 шт

%

На основе полученных данных строится график загрузки оборудования см. план участка, лист 5.

4.2 Расчет производственных площадей участка

Показателем, характеризующим рациональную организацию рабочего места и хорошее использование производственной площади проектируемого участка, является удельная площадь, т.е. отношение общей площади участка, занятой станками, местами для складывания обрабатываемых деталей и проходом к принятому числу станков на участке. В общую площадь механического участка для обработки детали входит производственная площадь и вспомогательная площадь.

Расчет производственной площади ведется по укрупненным показателям и определяется по формуле:

, (4.7)

где S - производственной площади механического участка, м²;

с - удельная площадь на единицу производственного оборудования, м²;

С_п -принятое количество станков, шт.

Для средних станков с = 25 - 30 м².

S = (25 - 30)· 4 = 100...120 м²

Площадь на каждого вспомогательного рабочего берется не менее 6 м².

4.3 Расчет количества рабочих и разработка штата для участка

Количество рабочих, непосредственно занятых изготовлением основной продукции определяется в зависимости от количества рабочих мест станков, загрузки оборудования, полезного фонда работы рабочего. Возможно организация многостаночного обслуживания. При определении потребного количества рабочих R следует учитывать также сменность работы поточной линии и планируемый процент потери времени на отпуска и невыходы по уважительной причине болезни, выполнение общественных и государственных заданий. Расчет численности основных рабочих определяется на основе производственной программы, норм времени на единицу продукции операции и планируемого процента выполнения норм времени. Расчет ведется по формуле:

, (4.8)

где R_i - расчетное число рабочих на данную операцию, чел.;

t_штi - норма времени на данную операцию, мин;

B - объем выпускаемой продукции за год, шт;

F_д.р. - фонд действительный эффективный времени одного рабочего за год, час;

C_фi - число одновременно обслуживаемых станков если имеются, шт;

K_в.н. - коэффициент выполнения норм.

Расчет фонда времени одного рабочего при пятидневной рабочей неделе на 2019 год ведется по таблице 12

Таблица 12 - Состав рабочего времени