Механизация вспомогательных операций на трехцилиндровом двухстороннем шлифованном станке

Реферат
Введение
Технология обработки щитовых деталей, место и значение шлифовальных станков
Раскрой плит на заготовки
Калибрование заготовок по толщине.
Шлифование поверхностей заготовки
Фанерование поверхностей заготовок и отделка
Место и значение шлифовальных станков
Трехцилиндровые шлифовальные станки и условия их работы
Выводы, цель и задачи проекта
Современные цилиндровые шлифовальные станки и их основные характеристики
Классификация и технологические схемы цилиндровых шлифовальных станков
Режимы работы цилиндровых шлифовальных станков
Производительность шлифовальных трехцилиндровых станков и основные факторы, влияющие на производительность
Механизм резания и подачи в цилиндровых шлифовальных станках
Трудозатраты при работе цилиндровых станков и пути их снижения
Механизация загрузки и разгрузки цилиндровых шлифовальных станков, как способ повышения эффективности их работы
3.1. Варианты загрузочных устройств для обработки щитовых деталей, рациональный вариант для трехцилиндровых шлифовальных станков
3.2. Варианты загрузочных устройств для обработки щитовых деталей, рациональный вариант для трехцилиндровых шлифовальных станков
3.3. Параметры щитовых заготовок, поступающих на шлифовальные станки и материалы заготовок
3.4. Требования к обработке щитовых деталей на шлифовальных станках
Технологическая схема трехцилиндрового шлифовального станка с загрузочным и разгрузочным устройствами
Технологическая схема участка и описание структурных элементов
Описание общего процесса работы участка с загрузочным и разгрузочным устройствами
Обслуживание участка рабочими
Планировка оборудования и занимаемая площадь
Поступление заготовок на обработку и транспортировка обработанных заготовок на последующую обработку
Разработка загрузочного устройства для шлифовального станка
Принципиальная и кинематическая схемы загрузочного устройства
Технологические и кинематические расчеты загрузочного устройства
Конструкция рабочих элементов загрузочного устройства
Схема управления загрузочного устройства
Режим работы загрузочного устройства и требования техники безопасности
Разработка загрузочного устройства для шлифовального станка
Принципиальная и кинематическая схемы разгрузочного устройства
Технологические и кинематические расчеты разгрузочного устройства

Конструкция рабочих элементов разгрузочного устройства
Схема управления разгрузочного устройства
Режим работы разгрузочного устройства и требования техники безопасности
Безопасность и экологичность проекта
Электрическая схема управления трехцилиндрового шлифовального станка. Описание, защита и блокировка.
Экономическая эффективность при внедрении разработок в производстве
Расчет годовых объемов производства продукции
Расчет капитальных вложений
1.1.Расчет затрат на электроэнергию
Расчет заработной платы
Отчисления на социальные нужды
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Расчет показателей экономической эффективности проекта
Выводы о целесообразности осуществления проекта
Выводы и рекомендации по проекту
Литература

Механизация вспомогательных операций на трехцилиндровом двухстороннем шлифованном станке

где fк – площадь контакта шкурки с обрабатываемой поверхностью, см2; В и lк – ширина и длина контактной площадки, см.
fк = 1 · 60 = 60 см2.
Из формул (2.4) и (2.5) получается формула, обычно используемая для вычисления удельной производительности шкурки по результатам опытов:
(2.6)
Удельная производительность шкурки аш зависит от параметров шкурки (материала абразива и его зернистости, способа нанесения зерен на основу, степени остроты шкурки), свойств обрабатываемого материала (породы древесины, вида и технических данных древесного материала), характеристик режима шлифования (удельного давления, ориентирования волокон древесины относительно вектора скорости резания).
Удельная производительность шкурки может быть определена по эмпирической формуле
(2.7)
где q– удельное давление, кПа; ρ – плотность древесины, г/см3, di – размер зерен основной фракции данного номера зернистости, мм; ам – поправочный множитель, учитывающий влияние материала абразива (для электрокорунда ам = 1, для кремния – 1,3, для стекла – 0,4); ан – поправочный множитель, учитывающий способ нанесения абразивных зерен на основу (для гравитационного способа ан = 1, для электростатического – 1,25); аρ - поправочный множитель, учитывающий влияние остроты шкурки (для острой аρ = 1,4, средней остроты – 1, для тупой – 0,7).
ап =43,1•10-6 · 35,2 = 1517 ·10-6 см3/(см2•мин),
Ап =1517 •10-6 · 60 = 91027 •10-6 см3/мин.
Длина контакта при шлифовании lк определяется с учетом схемы процесса. При шлифовании шкивной частью ленты или цилиндром длина контакта определяется с учетом радиуса кривизны (диаметра цилиндра D) и жесткости “постели» инструмента.3
Определяем приведенную толщину снимаемого слоя древесины Нi
по формуле:
Hi = (2/3) · (Rm max1 - Rm max2 ) = (2/3)·(100-40) = 40мкм.
Время шлифования одной детали:
Тш = Hi / Ап = 0,04 / 0,091027= 0,044 мин.
Количество обработанных деталей за смену:
Q = ТсмКрвКмв / Тш = 420·0,85·0,8 / 0,044 = 4370 шт.
Путь резания до затупления шкурки:
L = 8 . 105(0,001/0,002)1,15(0,2/0,14)1,4(0,1 . 20) 0,31 · 1 ·1 = 539952 см.
Время работы шлифовального инструмента до износа по (5.52):
Т = 539952 · 400 / (6000 · 20 · 40 . 0,85 . 0,8) = 186,2 мин = 3,1 ч.
2.4. Механизм резания и подачи в цилиндровых шлифовальных станках
При шлифовании различают силы: касательную Fx, нормальную Fz и осевуюFy (например при осцилляции инструмента), получающиеся от сложения соответствующих сил Fxi, Fzi , Fyi на каждом режущем абразивном зерне. Обычно осевая сила не учитывается из-за ее малости. Касательная сила (средняя) может быть определена по формуле
Fx = Fуд.ш · fср, (2.8)
где Fуд.ш – удельная сила шлифования, Н/мм2; fср – средняя площадь поперечного сечения условного среза, получаемая как частное от деления объема материала, сошлифовываемого в единицу времени, на скорость резания, мм2.
Величину fср можно установить по производительности процесса шлифования:
fср = 100 · Ап / vе, (2.9)
где Ап – полная производительность процесса шлифования, см3/мин; vе-скорость шлифования, см/мин.
vе = (π · R · n) / (3 · 104) = (π·280·1440) / (2·3 · 104) = 21,1 м/с=35,2см/мин,
fср = 100 • 91027 •10-6 / 35,2 = 63 см2.
Величина Fуд.ш значительно превышает удельную силу в других процессах резания (это легко объяснить известной зависимостью Fуд. от а) и колеблется в широких пределах для разных режимов шлифования.
Рис. 13. Силы при шлифовании.
Однако в формулах для практических расчетов принято касательную силу представлять как силу трения. Это оправдано физической сущностью шлифования (определяющая роль процесса трения), а также тем обстоятельством, что нормальная сила резания Fz практически задается режимом шлифования (это суммарная сила нормального давления по площади контакта fх). Таким образом,
Fх = Fz · fш, (2.10)
Fz = 0,1· q • fк, (2.11)
где fш – коэффициент шлифования, величина безразмерная; q – удельное давление по площади контакта, кПа; fк – площадь контакта, см2.
Коэффициент шлифования fш зависит, главным образом, от зернистости и степени затупления шкурки и свойств обрабатываемого материала. Для древесины fш вычисляют по эмпирической формуле
(2.12)
где ап – поправочный множитель на породу древесины (для березы – 1, сосны – 0,95, дуба – 0,85); аρ - поправочный множитель на степень затупления шкурки (для острой – 1,3, средней остроты – 1, для тупой – 0,8).
Для древесностружечных плит fш = 0,75…0,45 (большие значения для зернистости №40 и выше при значительных припусках на обработку).
Определяем скорость подачи U по формуле:
U = (6 • 104 • аш • v • lк) / Hi = (6 • 104 • 43,1• 10-6 • 21,1• 0,01) / 40 =
= 13,6 м/мин.
Определяем нормальную силу резания Q по формуле:
Q = q · Fк = 100·0,006 = 0,6 кН.
Определяем касательную силу резания Fрез. По формуле:
Fрез = Q · Fк · fш = 0,6 · 0,46 = 0,3 кН.
Мощность шлифования определяется с учетом особенностей схемы шлифования. Так, для шлифования лентой с учетом трения оборотной стороны ленты по «постели » (коэффициент трения f = 0,3…0,4):
Pp = 0,1 · q ·fк ·(fш + f)· v, (2.13)
Для шлифования цилиндром:
Pp = 0,1 • q •fк •fш • v, (2.14)
где fк = В • lк.
Pp = 0,1 • 100 •0,0060 •0,46 • 35,2 = 0,97 кВт.
Nрез = q · Fк · (fш + f) υ = (100 · 0,006) · (0,46 + 0) · 21,1 = 5,8 κΒт.
Обычно для повышения гладкости обработанной поверхности при сохранении достаточно высокой производительности процесса детали шлифуют за 2-3 прохода. При этом от прохода к проходу уменьшают зернистость шкурки.
Исследования показали, что достаточным припуском на шлифование является слой материала глубиной равной средней высоте максимальных микронеровностей на исходной поверхности (Rm max по ГОСТ 7016-82). При этом общая площадь поперечного сечения удаляемого материала составит 2/3 от площади прямоугольника, высота которого равна разности величин максимальных неровностей до и после обработки. Отсюда приведенная глубина шлифования (толщина снимаемого слоя) за один проход равна:
(2.15)
где - средняя величина максимальных микронеровностей после обработки; - то же до обработки.
Зная глубину шлифования ti и вычислив предварительно полную производительность процесса Ап для известных параметров шлифования, скорость подачи (см/мин) можно определить по формуле:
(2.16)
где Ап – полная производительность процесса шлифования, см3/мин;
Bti – площадь нормального к направлению подачи поперечного сечения удаляемого припуска, см2; В – ширина контакта, см.
Глубина сошлифовываемого за один проход припуска по заданной скорости подачи и известным характеристикам инструмента определяется из той же зависимости (14):
(2.17)
При отсутствии движения подачи глубина шлифования равна:
(2.18)
где Т – время шлифования, мин.
Для шлифования плит разработаны отраслевые руководящие технические материалы (РТМ), в которых режимы шлифования (скорости) подачи даются в зависимости от суммарной толщины припусков, удаляемых с двух сторон плиты, для конкретных моделей шлифовальных станков.
Вальцово-гусеничные механизмы подачи характеризуются тем, что заготовка опирается на гусеницу, смонтированную на специальном столе . Стол может перемещаться в вертикальной плоскости. Для этого предусмотрены наклонные направляющие и маховичок с винтом. Сверху на заготовку воздействуют вальцы, прижимающие и продвигающие ее.
Вальцово-гусеничный механизм подачи обеспечивает лучшее качество обработки и уменьшает возможность буксования подающих элементов, что иногда наблюдается при вальцовой подаче. Как вальцы, так и гусеницы работают от одного и того же привода и сообщают заготовке одну и ту же скорость поступательного движения.
2.5. Трудозатраты при работе цилиндровых станков и пути их снижения
Производительность труда – это количественная характеристика, определяемая отношением количества выпущенной продукции W за некоторый промежуток времени к трудовым затратам для выпуска данного количества продукции Т.
А = W / Т. (2.19)
Трудовые затраты выражаются в различных единицах (затраченное время, число работающих: человеко-часы и т.д.). Наиболее удобна денежная форма выражения. Величина, обратная производительности труда, определяет себестоимость продукции:
С = Т / W. (2.20)
Общие трудовые затраты включают в себя единовременные затраты прошлого труда Тп на конструирование и изготовление станка, ее перевозку, монтаж, отладку, проектирование и сооружение производственного помещения и т.д., текущие затраты прошлого труда Та на создание предмета труда (электроэнергия, сырье, инструмент, ремонт и т.д.) и затраты живого труда Тж на обслуживание станка.
Если в процессе эксплуатации производительность станка не меняется, то
W = N·Qг; (2.21)
Т = Тп + N · (Та + Тж), (2.22)
Тогда
(2.23)
Если оценивать уровень производительности труда на данной операции, а следовательно производительность станка, то в текущих эксплуатационных затратах учитываются лишь затраты на эксплуатацию машины Та (инструмент, энергия, ремонт).
При определении уровня производительности труда рабочего затраты прошлого труда не учитываются, т.е. Тп = 0 и Та = 0. Тогда
А = Qг / Тж = Аж. (2.24)
В данном случае производительность труда зависит от производительности оборудования, совершенства технологического процесса и уровня себестоимости продукции.
Покажем схематически зависимость затрат на производство от количества (серии) изделий (деталей-щитов).
Рис. 2.4. Зависимость затрат на производство от размера серии.
К недостаткам шлифования следует отнести высокую стоимость расходуемой шлифовальной шкурки, высокую энергоемкость и металлоемкость оборудования, необходимость осуществления нескольких проходов, поскольку при шлифовании за один проход снимает слой только до 0,5 мм, значительные траты на удаление пыли. При сравнении затрат на калибрование заготовок из плит торцовым фрезерованием и шлифованием по основным показателям получены примерно такие соотношения: капитальные вложения при шлифовании в 2,5 раза больше, чем при торцовом фрезеровании : зарплата – на 20%; затраты электроэнергии – в 5 раз; затраты на инструмент – в 3 раза, затраты на эксплуатацию эксгаустерной установки – в 15 раз; обобщенные годовые затраты по эксплуатации оборудования – в 2,5 раза. Следует отметить, что торцовое фрезерование не обеспечивает необходимого качества поверхности для щитов, подлежащих облицовыванию бумагами и тонким шпоном. Учитывая достоинства и недостатки каждого из методов, на современных предприятиях используют комбинированные методы калибрования заготовок из плит путем снятия первого слоя фрезерованием с последующим шлифованием поверхности.
3. Механизация загрузки и разгрузки цилиндровых шлифовальных станков, как способ повышения эффективности их работы
3.1. Варианты загрузочных устройств для обработки щитовых деталей, рациональный вариант для трехцилиндровых шлифовальных станков
Классификация загрузочно-разгрузочных устройств.
Загрузочные устройства (питатели) подают заготовки в станки и линии, разгрузочные (укладчики) – принимают и пакетируют детали после обработки.
Разгрузочные устройства, как правило, выполняют те же операции, что и загрузочные, но в обратной последовательности.
Загрузочно-разгрузочные устройства подразделяют на два класса А и Б.
Устройства класса А характеризуются определенной ориентацией заготовок или деталей в загрузочной или разгрузочной емкостях относительно пространственных координат. Устройства этого класса, в свою очередь, подразделяются на виды:
I – для брусковых заготовок и деталей;
II – для щитовых деталей (и листового материала).
Устройства класса Б характеризуются неориентированным размещением заготовок и деталей в загрузочной и разгрузочной емкостях относительно пространственных координат.
Устройства класса Б подразделяются на виды:
I – для брусковых заготовок и деталей;
II – для цилиндрических заготовок и деталей.
Загрузочно-разгрузочные устройства могут быть встроенными, т.е. быть частью конструкции станка или линии, или автономными устройствами, способными обслуживать однотипное оборудование. В настоящее время в промышленности используют автономные загрузочно-разгрузочные устройства нового поколения: промышленные роботы и манипуляторы, которые обслуживают оборудование разного типа.
3.2. Варианты загрузочных устройств для обработки щитовых деталей, рациональный вариант для трехцилиндровых шлифовальных станков
I – устройства, работающие по принципу сдвигания одной детали относительно другой;
II – устройства, работающие по принципу переноса деталей с помощью вакуумприсосов.
Комплексное загрузочно-разгрузочные устройство, относящееся к I группе, предназначено для поштучной загрузки и разгрузки щитовых деталей. Щитовые детали после обработки на обрезном или рейсмусовом станке поступают на разгрузочную платформу 5 с гидравлическим подъемником 4. В переднем положении щитовая деталь нажимает на на рычаг управления конечного выключателя SQ1 и подает команду на опускание платформы. Платформа опускается до тех пор, пока не освободится рычаг выключателя SQ1. Ход платформы равен толщине щита. Далее циклы повторяются до момента опускания платформы в нижнее положение, где она нажимает на выключатель SQ2, подающий команду на включение привода роликов платформы 5, напольного конвейера и роликов загрузочной платформы 1.
Пакет щитовых деталей перемещается к загрузочной подъемной платформе 1 последующего, к примеру, шлифовального станка. В переднем крайнем положении пакет нажимает на конечный выключатель SQ3, который дает команду на отключение привода подачи и подъем платформы 1 в положение разгрузки. При нажатии на выключатель SQ4 поступает команда гидравлическому подъемнику 2 на прекращение подъема и на рабочий ход толкателю 3, который сталкивает щитовую деталь в подающие вальцы рейсмусового станка. Как только деталь освободит рычаг управления конечного выключателя, цикл повторится.
Вакуумный питатель, относящийся ко II группе устройств, предназначен для поштучной подачи щитовых деталей в автоматические линии или станки. Питатель состоит из двух напольных 4 и 8 и одного загрузочного 12 конвейеров, двух подъемных столов 9 и 14, двух вакуум-перекладчиков 11 и 13, включающих в себя сварную станину 3 и поворотную раму 2 с ваккум-присосами 1, гидростанции 6 с трубопроводом, пультов наладочного 16 и автоматики 15, четырех стоек 7, на которых установлены осветители и светоприемники фотореле. Принцип действия ваккум-присосов в питателе основан на разности давлений под заготовкой и внутри присоса, в результате которой появляется удерживающая сила присоса. Если собственный вес щитовой детали и другие внешние силы меньше удерживающей силы присоса, то щитовая деталь удерживается присосом и транспортируется по заданной программе.
В поворотную раму вакуум-перекладчика (рис.13) входят два рычага 7, жестко закрепленных на поворотном валу 8, вал 6, на котором закреплены штанги 9 с вакуум присосами, и привод, состоящий из гидродвигателя 1 и червячного редуктора 2. Валы 6 и 8 вращаются в шарикоподшипниках. Вращение от привода на поворотный вал 8 передается через пару шестерен 3, установленных на выходном валу редуктора 2 и выходном конце поворотного вала.
При повороте рамы горизонтальное положение штанг с вакуум-присосами поддерживается специальным устройством, выполненным в виде звездочки 5, жестко закрепленной на конце вала 6 и связанной цепью со звездочкой 4, которая неподвижно закреплена на крышке корпуса шарикоподшипника поворотного вала 8. При повороте рамы, например, против часовой стрелки вал6 будет поворачиваться по часовой стрелке. При этом штанги 9 с вакуум-присосами будут сохранять горизонтальное движение. В зависимости от размера щитовых деталей вакуум-присосы можно перемещать вдоль штанг 9, а сами штанги – вдоль оси вала 6.
Рис.12
Загрузочный конвейер состоит из станины, рамы с механизмом подъема, роликов и двух приводов, включающих в себя гидродвигатели, цепные и клиноременные передачи. Вращение на ролики, покрытые оболочкой из пластмассы, передается клиновыми ремнями, которые прижимаются к роликам шкивами. Щитовые детали поступают на загрузочный конвейер последовательно с двух самостоятельных участков, в каждый из которых входят напольный конвейер, подъемный стол и вакуум-перекладчик.
Вакуумный питатель работает следующим образом. Пакет щитовых деталей с напольного конвейера поступает на конвейер одного из подъемных столов. Подъемный стол поднимает стопу вверх, выводя верхний щит на уровень работы вакуум-перекладчика. Во время подъема стола поворотная рама вакуум-перекладчика находится в среднем (вертикальном) положении. Когда верхняя деталь перекроет луч, поступающий от осветителя к светоприемнику фотореле, включается привод поворотной рамы 2, которая, повернувшись на требуемый угол, захватывает вакуум-присосами 1 верхнюю щитовую деталь (или две-три детали малых размеров).
Далее деталь переносится вакуум-перекладчиком на подъемную раму 3 загрузочного конвейера, находящуюся в этот момент в верхнем положении (выше уровня роликов 2). В результате срабатывания элементов автоматики вакуум отсоединяется от присосов и деталь ложится на подъемную раму. Затем рама опускается и деталь, оказавшись на вращающихся роликах, поступает в станок. Одновременно поворотная рама вакуум-перекладчика начинает поворачиваться в сторону подъемного стола за очередной деталью, а подъемная рама загрузочного конвейера занимает свое исходное положение (выше уровня роликов).
После загрузки из пакета последней детали поворотная рама вакуум-перекладчика занимает вертикальное положение, подъемный стол опускается вниз. Во время работы первого участка загружается подъемный стол второго участка, который затем поднимается до уровня захвата вакуум-перекладчиком верхней детали. По окончании работы первого участка включается в работу второй участок.
3.3. Параметры щитовых заготовок, поступающих на шлифовальные станки и материалы заготовок
Изделия из древесины, в том числе столярно-строительные (оконные и дверные блоки, элементы встроенных шкафов) и мебель, состоят из отдельных узлов и деталей. Для их изготовления используют пиломатериалы или полученные из них черновые заготовки, а также полуфабрикаты, такие, как столярные, древесноволокнистые и древесностружечные плиты, древеснослоистые, декоративные бумажнослоистые, поливинилхлоридные пластики, фанеру, лущеный и строганный шпон.
Черновые заготовки представляют собой бруски, чаще прямоугольного сечения, размеры которых превышают размеры будущих деталей на величину припусков на обработку. Обычно для небольших деталей применяют черновые заготовки кратных размеров. В этом случае предусмотрены и соответствующие припуски на дополнительный раскрой черновых заготовок. Как пиломатериалы, так и черновые заготовки поступают в деревообрабатывающие цехи высушенными до установленной техническими условиями влажности. Выклейные и гнутоклееные детали изготовляют склеиванием нескольких листов шпона в гидравлических прессах. Выклейные детали плоские. Форма гнутоклееных деталей разнообразна, некоторые из них имеют замкнутый контур (например, замкнутая царга стула). Гнутоклееные детали прессуют в специальных пресс-формах, чаще целыми блоками, которые на ленточно-пильных или круглопильных станках распиливают на отдельные детали.
По сравнению с деталями из цельной древесины выклейные и гнутоклееные детали требуют меньшего расхода древесины и отличаются повышенной прочностью и технологичностью. При их применении упрощается технологический процесс изготовления мебели, значительно сокращаются трудовые затраты, улучшается качество и внешний вид изделий.
Древесностружечные плиты получают путем прессования в горячих прессах мелкой древесной стружки, смешанной со связующим веществом, в качестве которого служат растворы синтетических смол; толщина плит 10—52 мм, ширина 1220—1830 мм и длина до 3660 мм.
Древесноволокнистые твердые и полутвердые плиты изготовляют из древесных волокон, получаемых путем размола отходов древесины в специальных машинах — дефибраторах или рафинерах. Древесное волокно формуют в большие листы, которые затем прессуют в многоэтажных горячих прессах при высоком давлении и высокой температуре. Размеры плит: длина от 1220 до 3660 мм, ширина 610—1220 мм, толщина от 3 до 8 мм.