Проектирование загрузочного устройства

Задание

Спроектировать устройство для автоматической сортировки, загрузки и подачи заданной детали на фрезерную операцию для получения лыски.

Данная деталь, представляющая собой кольцо с отверстием на образующей поперечным сквозным, требует двойной ориентации: по плоскости и по отверстию на образующей.

1. Оценка степени подготовленности детали к автоматизированному производству

Проводя анализ характерных свойств детали, которые разделяют на семь ступеней, по методическому пособию определяют кодовый номер детали. Затем определяется категория сложности детали.

Ступень 1 — Асимметрия внутренней конфигурации…4 000 000

Ступень 2 — Несцепляемые…0

Ступень 3 — Пластинчатые толстые…20 000

Ступень 4 — Круглые прямые…2000

Ступень 5 — Одна плоскость симметрии…700

Ступень 6 — Центральное сквозное отверстие, гладкое…20

Ступень 7 — Отверстие на образующей поперечное, сквозное…5

Кодовый номер детали — 4 022 725

Сумма цифр кодового номера образует сумму баллов — 22

Получаем категорию сложности детали при автоматизации ее обработки К=3 Получаем, что для данной детали существует высокая сложность автоматизации. Требуется тщательный анализ детали по отдельным параметрам элементов конструкции с учетом сложности технологического процесса и создания средств автоматизации с обоснованием экономичной целесообразности проектно-конструкторских работ.

загрузочный автоматический фрезерный деталь

2. Выбор и расчет конструктивной схемы загрузочного устройства

Загрузочное устройство выбираем по размерным характеристикам обрабатываемой детали, что является обязательным условием при выборе загрузочного устройства. В данном случае выберем вибробункер с вертикальным электромагнитным вибратором. Его работа основана на движении заготовок (деталей) по лотку под действием вибраций, т. е. колебаний малой амплитуды и большой частоты. В нем применяют гармонический закон колебаний, который легко получается с помощью электромагнитного привода и упругой системы (чаша с деталями крепится к основанию на пружинных подвесках, образуя упругую систему). Заготовки перемещаются за счет одновременного сообщения им вертикальных возвратно — поступательных движений электромагнитным приводом и крутильных колебаний упругой системой.

Вибробункер состоит из чаши, на внутренней поверхности которой имеется спиральный лоток, а на наружной смонтирован приемник накопителя. Дно чаши укреплено на пружинной подвеске, в рассматриваемой конструкции состоящей из трех цилиндрических стержней. В центре дна чаши укреплен якорь электромагнита, установленного на массивном основании. Зазор между якорем и электромагнитом регулируется подъемом или опусканием последнего винтами. Зазор оказывает влияние на скорость перемещения заготовок по лотку и величину напряжения, необходимого для обеспечения скорости перемещения заготовок.

Для виброизоляции вибробункер установлен на резиновых амортизаторах. Привод закрыт кожухом. Регулирование производительности осуществляется изменением тока, подаваемого в электромагнит, которое производится при помощи встроенного реостата. Регулировка частоты собственных колебаний при постоянном усилии осуществляется путем изменением рабочей длины подвесок, в рассматриваемой конструкции — изменением рабочей длины круглых стержней.

Вибробункер состоит из двух основных узлов: универсального вибропривода и чаши с лотками и ориентирующими устройствами. Меняя на виброприводе чашу или выходной лоток чаши с ориентирующим устройством, можно осуществить ориентацию и загрузку заготовок различной конфигурации и из различных материалов (болты, винты, гайки, втулки, плоские фасонные симметричные и асимметричные заготовки). В качестве вибропривода чаще всего применяются электромагнитные вибраторы.

Вибрационные бункерные загрузочные устройства служат для непрерывной подачи различных видов заготовок и являются наиболее универсальными и особенно перспективными для автоматизации технологических процессов.

Одним из основных параметров вибробункера является объем его рабочей полости. Найдем скорость перемещения заготовки:

3. Проектирование механизмов ориентации

Бункерные загрузочные устройства состоят из бункера (емкости), механизма ориентации, предохранительного механизма, магазина накопителя, отсекателя и питателя.

Механизмы ориентации обеспечивают захват из емкости (бункера) и ориентацию заготовок в пространстве, но не во времени; таким образом, заготовки выходят из механизма в определенном положении (ориентированными), но в разные промежутки времени. Заготовки в бункере расположены хаотически, поэтому процесс ориентации их с выдачей в заданном положении в магазин-накопитель носит случайный характер и должен рассматриваться с позиции теории вероятностей.

Количество известных в настоящее время конструкций механизмов ориентации велико, но их можно объединить в два класса: а) механизмы ориентации с захватными органами, и б) механизмы с вибрирующими захватно-ориентирующими органами или, как их называют, вибробункеры.

Для того чтобы подать заготовку в рабочую зону станка ее необходимо предварительно правильно ориентировать относительно заданных на рабочем чертеже технологических баз.

Исходя из анализа чертежа видно, что заготовку нужно предварительно развернуть обрабатываемой рабочей поверхностью горизонтально к рабочему инструменту.

Первичную ориентацию заготовки в пространстве обеспечивает захватное устройство бункера, которое состоит из: спирального лотка, дна чаши (укреплено на пружинной подвеске) и якоря электромагнита (укрепленного в центре дна чаши). Зазор оказывает влияние на скорость перемещения заготовок. Зазор между якорем и электромагнитом регулируется подъемом или опусканием последнего винтами.

Далее, при помощи механизмов вторичной ориентации (механизмов, использующих собственный вес заготовки), заготовка из емкости бункера, по лотку, попадает к магазинному устройству.

На следующем этапе транспортировки и ориентировки заготовки решается вопрос ее ориентации по времени в соответствии с заданным циклом при помощи питательного механизма барабанного типа (используется собственный вес заготовки).

Заготовка подается в призму и устанавливается в ней при помощи ролика, который вращает ее до тех пор, пока палец не попадет в ее боковую поверхность через специальное отверстие. Максимально правильное первоначальное положение заготовки в призме обеспечивает упор и рядом расположенное прижимное устройство.

Затем корпус приспособления перемещается к режущему инструменту. И, в то же время, прижимное устройство прижимает расположенную в призме заготовку к упору.

После окончания операции фрезерования упор и палец перемещаются вниз, тем самым позволяя прижимному устройству вытолкнуть деталь и вернуться в первоначальное положение ему и корпусу приспособления для приема следующей заготовки.

4. Проектирование питательного механизма

В данном случае был использован питательный механизм барабанного типа (используется собственный вес заготовки) — отсекательный механизм.

Барабанный отсекатель представляет собой барабан с вырезами по форме подаваемой заготовки. При повороте такого барабана на некоторый угол запавшая в вырез заготовка отделяется от общей массы и передается, в то время как остальные заготовки удерживаются в магазине.

5. Расчет параметров работы загрузочного устройства

Расчет производительности бункерного загрузочного устройства

— холостые перемещения инструмента (подвод, отвод), загрузка, разгрузка, закрепление и открепление, ориентация, смена позиций, контроль.

— цикловые потери времени (потери времени происходящие внутри цикла)

— период рабочего времени — время в течении которого происходят все рабочие и вспомогательные перемещения рабочих органов. (время между выходом со станка каждой последующей детали) Т. к есть цикличность, то можно определить количество деталей, производимых за единицу времени — цикловая производительность (частота) Найдем элементарное перемещение заготовки за один цикл:

Где n — количество циклов в единицу времени;

X — элементарное перемещение за 1 цикл;

h — размер заготовки в направлении перемещения;

k — коэффициент разрыва между заготовками (k=0.5…0.8);

Сделаем проверку — обеспечится ли эта скорость бункером. Т. е Расчет размера подводящего лотка По характеру движения заготовок различают лотки-скаты и лотки-склизы. По форме продольного профиля лотки бывают прямолинейные обычные, роликовые, изогнутые, винтовые, зигзагообразные, специальные (змейковые, каскадные и др.).

По форме поперечного сечения различают открытые и закрытые лотки. Закрытые применяют при вертикальном расположении лотка, наклоне лотка под углом Свыше 100, при большей длине заготовок и независимо от длины для заготовок типа колпачков, ступенчатых и конических валиков так как они имеют Склонность перекашиваться. В закрытых лотках в стенках делают смотровые щели для наблюдения за перемещением и устранения застревания заготовок за счет лотков состоит в определении размеров в продольном и поперечном сечениях, [наклоне лотка и скоростей перемещения заготовок].

Высота стенок открытых Лотков для валиков H=(0.55−0.6) R; для колец и дисков H>0.6R; для заготовок с односторонней полостью H=(0.7−0.8) R; где R — радиус заготовки; р' - зазор, равный 0,5−1 мм.

При расчете ширины коробчатого открытого лотка D для заготовок исключают возможность заклинивания в процессе перемещения, Т. е. обеспечивается надежная проходимость заготовок в лотке, откуда

D=L+p,

где L — длина заготовки; р — допустимый зазор.

Проходимость заготовок в лотке зависит от конфигурации торцов и контура заготовок.

Условия незаклинивания заготовки в лотке согласно обозначениям, приняты м на рис., можно выразить как tg, где, а — угол переноса заготовки в лотке; р — угол трения; f — коэффициент трения между заготовкой и стенками лотка.

Для заготовок с плоскими торцами

где d — диаметр заготовки.

Если выразить cosa через tg, а и принять р = а, получим, а следовательно, ширина лотка для заготовок с плоскими торцами Подставив заданные значения получим:

6. Разработка структурной схемы бункерного загрузочного устройства

Заключение

В ходе выполнения домашнего задания было в полной мере выполнено задание «выбор загрузочного устройства для автоматизации фрезерной операции». Разработан механизм ориентации, подачи и закрепления заготовки в рабочей зоне станка, проведены необходимые расчеты для определения геометрических параметров и проведен анализ пригодности всего механизма. Полученная схема годна к использованию и обеспечивает выполнение всех предъявляемых к обработке требований. Позволяет автоматизировать процесс фрезерования в партии однотипных деталей, снижая при этом время обработки, что позволит говорить о снижении себестоимости изготовления одной детали.

1. М. И. Евстигнеев «Автоматизация технологических процессов в авиадвигателестроении», М 1982; 210 с.

2. А. Н. Малов, Ю. В. Иванов «Основы автоматики и автоматизация производственных процессов», М 1974; 368 с.