Оборудование производства ИУ

Содержание.............................................................................................. 1

Задание..................................................................................................... 2

Введение................................................................................................... 3

1. Расчет основных параметров роторной линии.................................. 4

1.1. Определение конструктивных параметров.................................. 4

инструментального блока.................................................................... 4

1.2. Выбор шага ротора...................................................................... 5

1.3. Расчет числа позиций технологического ротора........................ 5

1.4. Расчет конструктивных параметров роторов............................. 8

2. Расчет элементов инструментального блока.................................... 11

3. Расчеты на прочность элементов конструкции................................ 13

механического привода......................................................................... 13

3.1. Силы, действующие на элементы привода................................ 13

3.2. Расчет ползуна............................................................................ 15

3.3. Расчет перемычек барабана....................................................... 16

4. Расчет привода транспортного движения........................................ 19

4.1. Выбор схемы привода................................................................ 19

4.1. Определение крутящего момента на валу технологических и транспортных роторов............................................................................................... 19

4.1.1. Технологический ротор с механическим приводом рабочего движения. 19

4.1.2 Транспортный ротор............................................................ 20

4.2. Расчет мощности электродвигателя привода............................ 21

4.3. Выбор электродвигателя............................................................ 21

Список использованных источников.................................................... 22

Разработать автоматическую роторную линию для сборки спортивного патрона калибром 5.6 мм с производительностью 800 шт./мин.

В состав проектно-конструкторских задач, решаемых при проектировании любой автоматической машины, в том числе и роторной линии (АРЛ), входит параметрический синтез. Параметрический син­тез решает задачу определения основных конструкционных (геомет­рических и механических) параметров машины в целом, ее отдель­ных механизмов, устройств и рабочих органов. Применительно к проектированию автоматических роторных линий параметрический синтез включает определение конструктивных размеров инструмен­тальных блоков, установление шага ротора, расчет числа позиций (блоков, гнезд) рабочих роторов, радиусов начальных окружностей технологических и транспортных роторов, расчет транспортной ско­рости и частоты вращения роторов.

В большинстве случаев параметрический синтез является задачей оптимизационного типа: параметры роторной линии должны быть определены таким образом, чтобы заданный или выбранный кри­терий эффективности имел оптимальное значение. Руководствуясь определенными из расчетов параметрами машины, конструктор осуществляет эскизную, техническую и затем рабочую разработку.

1.1. Определение конструктивных параметров

инструментального блока

Инструментальный блок (ИБ) это сменныйузел технологи­ческого ротора для установки инструмента и обеспечения основ­ных и вспомогательных переходов технологических операций. Инструментальный блок должен обеспечивать заданную точность взаимного расположения рабочего инструмента и обрабатываемой детали, обладать необходимыми прочностью и жесткостью, иметь минимальную массу, допускать быстрый съем из гнезда технологического ротора.

Типовая схема инструментального блока для штамповочной операции (см. рис.1) позволяет оценить его основные размеры.

Диаметр D_бл блока определяется с учетом максимальных поперечных размеров деформирующего инструмента

D_бл= (1.3… 2.5)_*D_м, (1)

где D_м­­­– диаметр поперечного сечения матрицы, мм.

Расчетные зависимости для определения геометрических размеров матриц для различных технологических операций приведены в таблице 1. (1)

Диаметр матрицы: D_м= 3_*d_d = 3_*5,6 = 16,8 мм

Диаметр блока: D_бл = 2_*16,8 = 33,6 мм

Принимаем диаметр блока равный 36 мм

Длина блока:

L_бл = L_т + L_кр + L_зх,(2)

где L_т– технологическое перемещение инструмента, включающее подвод инструмента, рабочее перемещение и проталкивание детали из матрицы., мм;

L_кр, L_зх– размеры элементов ИБ, мм.

Технологическое перемещение на стадии эскизной проработки можно определить по формуле:

L_т = Н₀ + Н_д + Н_м +(20...40)

где H_о– высота заготовки, мм;

H_д– высота детали, мм;

H_м– высота матрицы, мм.

L_т = 60 мм

Величина L_кр определяется из соотношения:

L_кр> L_т

L_кр = 80 мм

Величина L_зх определяется из конструктивных соображений.

L_бл = 60 + 80 + 40 + 180 мм

Максимальная длина блока:

L_{бл мах} = L_бл + L_т

L_{бл мах} = 180 + 60 = 240 мм

1.2. Выбор шага ротора

Шаг между гнездами ротора h_р выбирается в зависимос­ти от размеров детали, инструментальных блоков и зазоров между ними (см. рис.2 (1)).

Для роторов штамповочного производства шаг ротора:

h_p = D_бл + Dh

где Dh– зазор между инструментальными блоками,мм.

Величина Dh определяется размерами ИБ, их конструкцией и системой крепления в гнездах ротора (для роторов с механическим приводом Dh= (0.1… 0.4)× D_бл ):

h_p = 36 + 0,3_*36 = 46,8 мм

Рассчитанную величину шага роторов с механическим и гид­равлическим приводом округляем до ближайших значений

(см. табл. 3 (1)):

h_p = 47,1 мм

1.3. Расчет числа позиций технологического ротора

Общее число позиций (инструментальных блоков, гнезд) рото­ра определяем по минимально необходимой длительности техноло­гического Т_т и кинематического Т_к циклов:

u_p = П_{т *} Т_к/60 < 1,33_* П_{т *} Т_т/60 (3)

где П_т– теоретическая производительность ротора, шт/мин.

Теоретическую производительность выбираем по заданной факти­ческой производительности П_ф с учетом цикловых потерь:

П_т = П_ф/b

Для проектных расчетов коэффициент цикловых потерь

b= 0,7… 0,9.

П_т = 800 / 0,8 =1000 шт

Длительность технологического цикла должна обеспечивать выполнение технологической операции, включая вспомогательные переходы (загрузку детали, ее закрепление и выдачу из ротора). Длительность кинематического цикла определяется, в основном, характеристиками привода рабочего движения ротора. На рис. 1 приведена цикловая диаграмма технологического ротора, показывающая соотношение технологического и кинематического циклов. Для роторных машин, осуществляющих вращение ротора с постоян­ной скоростью, время обработки t_р соответствует углу поворота j_р, а t₁– углу j₁ и т.д.

Рис. 1. Цикловая диаграмма технологического ротора.

Уравнения циклов имеют вид:

T_T= t₁+ t₂+ t_p+ t₃+ t₄,

T_k= t_пд+ t_p+ t_отв+ t_х,

где t₁, t₄– соответственно время на подачу детали и выдачу ее из ротора, с;

t₂, t₃– время, затрачиваемое на закрепление и освобож­дение детали при обработке, с;

t_р– технологическое время обработки детали, с;

t_пд,t_отв– интервалы времени подвода инструмента к детали и отвода,с;

t_х– время простоя инструментов в исходном положении (хо­лостой ход), с.

Точные значения интервалов кинематического и технологичес­кого циклов можно определить только при расчете механизмов привода рабочего движения и механизмов захвата. На этапе пара­метрического синтеза эти интервалы определяются приближенно с учетом рекомендаций, полученных на основе практики конструиро­вания роторных линий.

Для механического (кулачкового) привода рабочего движения интервал t_р, соответствующий обработке детали инструментом, определяем по следующим формулам:

для операций чеканки, гибки, сборки принимаем закон изменения ускорения по синусоиде, обеспечивающий к концу интервала плавное снижение скорости и ускорения рабочего органа до нуля:

t_p= 2L_p/ V_{p max} = (4)

t_p = 0,08 с

гдеL_р, V_{р max}, a_{р max}–соответственно путь, допустимые ско­рость и ускорение за время обработки детали инструментом, м, м/с,м/с²;

Ориентировочно дляуказанных операций можно принимать а_{р max£}g,где g– ускорение свободного падения,м/c².

Время подачи изделий в ротор t₁ принимаем равным времени удаления из него t₄, а при определении числовых значений ис­ходим из того, что угол сопровождения подающими и съемными устройствами не превышает 20°:

Величины интервалов t₂ и t₃ рассчитываем в зависимости от скорости срабатывания зажимных приспособлений, центрирующих и съемных механизмов. В первом приближении принимаем:

t₂ = t₃t₁ = t₄

Время подвода и отвода инструмента определяем в зависимости от типа привода рабочего движения. Для механического привода:

t_пд = 1,57L_пд / V_мах = (5)

t_отв = 1,5L_отв / V_мах = (6)

где L_пд,L_отв– соответственно перемещение инструмента при подводе к детали и отводе инструмента в исход­ное положение, м;

V_max, а_max– максимальные скорость и ускорение на участках подвода и отвода, м/с, м/с².

Для обеспечения максимальной синхронности работы приводных механизмов технологического и транспортного движений следует соблюдать неравенства t_пд£ t₁+ t₂, t_отв£ t₃+ t₄:

t_пд = 0,157 с

t_отв = 0,173 с

T_T = 0,48 c

T_k = 0.46 c

После определения интервалов кинематического итехнологического циклов и проверки соблюдения неравенств определяем общее число позиций ротора

u_р= П_т× Т_к /60£ 1,33× П_т× Т_т /60

u_р= 7.66

Полученное число позиций технологического ротора u_р округ­ляем в большую сторону и принимаем соответственно параметрическому ряду 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 16, 18, 20, 24 (см. таблицу 3 (1))

Принимаем количество инструментальных блоков u_р= 8

Число инструментальных блоков, находящихсяодновременно врабочей зоне ротора, определяемпо формуле:

u_o= П_т*t_р / 60

u_o= 1,33

D = 120 мм

1.4. Расчет конструктивных параметров роторов

Радиус начальнойокружности технологического ротора:

R_p= (1/ 2p)_*u_р*h_p (7)

R_p= 60 мм

Величину радиуса R_р проверяем с учетом конструктивных размеров вала ротора и инструментальных блоков (см. рис.2):

Рис. 2. Схема к расчету свободного пространства технологического ротора

R_p 0,5(d_в+ D_бл) + с

В первом приближении принимаем:

d_в = 0,5 D_бл: с = 30...40 мм

d_в= 18 мм

6057, условие выполняется

Частота вращения ротора (об/мин):

n_p= П_т / u_р

n_p = 125 об/мин

Окружная (транспортная) скорость:

V_тр = П_т*h_p /60 = p_* n_p* R_p/30

V_тр = 78,5 м/мин

Для удобства компоновки и обеспечения установленной окружной скорости роторов рекомендуется принимать диаметры начальных окружностей зубчатых колес привода транспортного движения равными диаметрам начальных окружностей роторов. Поэтому полученное значение диаметра начальной окружности ротора D_р уточняем с учетом параметров зубчатого зацепления

Конструктивные параметры транспортных роторов определяем аналогично технологическим. С целью удобства размещения техноло­гических роторов, обеспечения доступа к рабочей зоне, простоты ремонта и обслуживания число позиций и диаметры транспортных ро­торов рекомендуется брать больше технологических (u_тр= (1,25… 1,33)× u_ð).

Ïðèíèìàåì u_тр= 10

Для всех технологических и транспортных роторов, входящих в роторную линию, соблюдаем основное условие компоновки:

D_p/D_тр= R_p/R_тр= u_р/u_тр= n_р/n_тр= const (8)

Из соотношения (8) определяются радиус начальной окружности R_тр и частота вращения n_тр транспортного ротора:

R_тр= u_трR_p/u_р ;

n_тр= n_рu_р/u_тр

R_тр= 75 мм

n_тр= 100 об/мин