close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PZ

код для вставкиСкачать
 СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................................................................81. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА РАЗРАБОТКИ.........................................101.1 Техническая характеристика изделия. Особенности конструкции детали....................................................................................101.2 Анализ технологичности конструкции детали.............................
122. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА..........................................................
142.1 Определение типа производства и его характеристика...................142.2 Выбор метода и вида получения заготовки..................................192.3 Разработка маршрутной технологии детали...............................232.4Выбор станков, инструмента, средств измерения и технологического оснащения...............................................................................
2.5 Выбор программного обеспечения............................................
28
342.6 Определение припусков расчетно-аналитическим методом.............412.7 Расчет режимов резания на основные операции...........................462.8 Расчет норм времени.............................................................682.9 Расчет точности обработки на чистовой операции.....................
753.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ..............803.1 Описание конструкции и принцип работы приспособления............803.2 Выбор и обоснование схемы установки детали в приспособлении.....803.3 Расчёт приспособления824. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ РЕЖУЩЕГО И МЕРИТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА......................................................................
864.1 Расчёт режущего инструмента.................................................864.1.2 Части и конструктивные элементы инструментов для обработки отверстий................................................................................
914.2 Расчёт мерительного инструмента............................................964.2.1 Расчёт штихмасса...............................................................964.2.2 Расчёт цилиндрического калибра-пробки.................................
985. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА. БИЗНЕС-ПЛАН........................................................................
1005.1. Резюме..............................................................................1005.2 Характеристика товара..........................................................1015.3 Рынок сбыта товаров и анализ конкуренции................................
5.4 Производственный план.........................................................101
1015.5 Финансовый план..................................................................1095.6 Оценка эффективности проекта................................................113
6. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ...................
1186.1 Требования безопасности при эксплуатации грузоподъемных машин.................................................................................1186.2 Обеспечение безопасной работы на металлообрабатывающем оборудовании...........................................................................
6.3 Расчёт защитного заземления станка.........................................
125
130ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................
132
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ...........................
133
ПРИЛОЖЕНИЕ А Технологическая документация. .......................
135
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Спецификации...............................................
164
ПРИЛОЖЕНИЕ В Управляющая программа..................................173
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Ведомость дипломного проекта..........................180
ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития машиностроения характеризуется повышением экономических и научно-технических требований к производству.
Сущностью технологии машиностроения является учение о способах и процессах промышленного производства продукции заданного качества и в требуемом количестве. Современное развитие технологии машиностроения представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов совершенствования прежде всего методов обработки материалов, технологического оборудования, обрабатывающего и измерительного инструментов, а также теоретических и практических основ процессов обработки. Оно стимулируется усложнением конструкции изделий, повышением требований к качеству их изготовления и стремлением снизить себестоимость продукции, а также частой сменой объектов производства. Использование многоинструментальных станков с ЧПУ, оснащенных средствами механизации и автоматизации, позволяет проектировать технологические процессы обработки деталей с укрупненными насыщенными переходами операциями, уменьшить трудоемкость их изготовления и существенно сократить время технологической подготовки производства при частой смене номенклатуры выпускаемых изделий.
В современном производстве еще достаточно высока доля технологических процессов, не в полной мере удовлетворяющих выше перечисленным требованиям. Поэтому внедрение прогрессивных методов размерной обработки деталей, экономически обоснованное применение высокопроизводительного оборудования, износостойкого комбинированного режущего инструмента, механизированной оснастки и средств автоматизации производственных процессов в механических цехах современных машиностроительных заводов становится весьма актуальным.
В наши дни наблюдается быстрое развитие CAD/CAM/CAE технологий в таких отраслях, как тяжелое машиностроение, авиастроение, автомобилестроение, строительство. CAD/CAM/CAE технологии в машиностроении используется для проведения конструкторских, технологических работ, в том числе работ по технологической подготовке производства. С помощью CAD/CAM/CAE технологий выполняется разработка чертежей, производиться трёхмерное моделирование изделия процесса сборки, проектируются вспомогательная оснастка, составляются технологическая документация и управляющие программы (УП) для станков с числовым программным управлением (ЧПУ). В нашей стране на предприятиях машиностроительной отрасли применяли традиционные методы разработки чертежей и управляющих программ с ЧПУ (без использования компьютерных технологий). В настоящее время имеется большая номенклатура прикладных программ как иностранного, так и отечественного производства, способных значительно облегчить работу инженеру. Сейчас данные программные продукты различных фирм производителей (Delcam , Аскон и др.) поддерживает работу с 3D в степени, достаточной для моделирования пространственной геометрии. Назначение CAD/CAM/CAE технологий для машиностроения можно сформулировать очень коротко: обеспечение безошибочного проектирования и подготовки производства изделий в кратчайшие сроки и с минимальными затратами. В соответствии с заданием в дипломной работе необходимо разработать технологию изготовления корпуса шарового крана. Программа выпуска детали задана невысокая (400 шт.) - предположительно соответствующая единичному, мелкосерийному производству.
АНАЛИЗ ОБЪЕКТА РАЗРАБОТКИ
1.1 Техническая характеристика изделия. Особенности конструкции детали.
Деталь - корпус является составной частью крана шарового DN 150. Корпус является основным элементом изделия. На него устанавливается большинство деталей крана. В корпусе выполнены отверстия для подвода смазывающей жидкости.
Кранами называются конструкции арматуры с затвором в форме тела вращения, поворачивающимся вокруг оси, перпендикулярной оси потока среды. По форме затвора краны подразделяются на конусные, шаровые и цилиндрические.
Шаровые краны применяются в качестве запорного устройства на трубопроводах, транспортирующих:
- природный газ; - товарную нефть и нефтепродукты;
- другие жидкие или газообразные агрессивные и неагрессивные среды.
Шаровые краны изготавливаются как с цельносварным, так и с разборным корпусом. Для газообразных сред наиболее надежной является цельносварная конструкция корпуса.
Разборная конструкция увеличивает ремонтопригодность крана и позволяет использовать его на агрессивных рабочих средах, обеспечивая возможность замены уплотнительных элементов.
Класс герметичности кранов - "А" по ГОСТ 9544-2005.
Основными поверхностями крана являются:
Внутренняя поверхность диаметром 245, служащая для базирования по ней фланца.
Отверстия диаметром 176 и 166, в которые устанавливаются седло и уплотнительные элементы.
Отверстия диаметром 77 и 75, в которые устанавливаются цапфа и шпиндель.
Все эти поверхности подвергаются хромированию для обеспечения защиты от коррозии и для увеличения твёрдости поверхности.
В качестве материала для корпуса используется сталь 09Г2СШ ГОСТ 19903-74. Это низколегированная конструкционная сталь с добавлением кремния и марганца предназначенная в основном для сварных конструкций. Добавка кремния способствует улучшению литейных качеств материала. Сталь 09Г2СШ не склонна к отпускной хрупкости, то есть ее вязкость не снижается после процедуры отпуска. Она также устойчива к перегреву и образованию трещин. После закалки и отпуска из этого сплава можно изготавливать детали трубопроводной арматуры. Устойчивость к низким температурам позволяет применять трубу 09Г2СШ в условиях крайнего севера для прокладки нефтепроводов и газопроводов. Основные механические и химические свойства представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Механические свойства и химический состав материала детали.
Химический состав
Углерод (С)до 0,12%Кремний (Si)0,5-0,8%Марганец (Mn)1,3-1,7%Механические свойства.
Относительное удлинение %21%Предел кратковременной прочности500 МПаТвёрдость по БринеллюHB120Предел пропорциональности МПа
1.2 Анализ технологичности конструкции детали
В результате качественной оценки детали на технологичность, можно сделать следующие выводы:
1. Материал детали - Сталь 09Г2СШ ГОСТ 19903-74 полностью соответствует условиям эксплуатации и требованиям по прочности, износостойкости, поверхностным деформациям и т.п.
2. Конструкция детали обеспечивает достаточную жесткость при механической обработке на металлорежущем оборудовании.
3. Деталь имеет элементы, удобные для закрепления заготовки при обработке.
4. Формы поверхностей, подлежащих обработке, не представляют сложности (в основном - поверхности вращения); имеется возможность максимального использования стандартизованных и нормализованных режущих и измерительных инструментов.
5. С точки зрения обеспечения заданной точности и шероховатости поверхностей деталь не представляется сложной. Наиболее точная поверхность детали Ø245H9 (9-квалитет) протяженностью 200 мм. Шероховатость: Ra=1,6.
6. Нетехнологичным в конструкции детали является наличие отверстий с конической резьбой, что подразумевает применение специальных инструментов.
Количественную оценку технологичности проведем по следующим показателям: коэффициенты использования материала (), точности обработки ().
Коэффициент использования материала:
.
Здесь МД и МЗ - соответственно массы детали и заготовки в базовом варианте, кг.
Данное значение свидетельствует о рациональном использовании материала в условиях среднесерийного производства.
Определим коэффициент точности:
,
где Аср - средний квалитет точности обработки детали по всем поверхностям.
Согласно чертежу детали ориентировочно можно определить Аcр = 10.
Тогда КТ.Ч. = 0,9. Так как КТ.Ч. > 0,8, деталь можно считать по этому параметру технологичной.
На основании качественного и количественного анализа на технологичность можно сделать следующий вывод: деталь вполне технологична, нет необходимости вносить в ее конструкцию какие-либо изменения.
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА
2.1 Определение типа производства и его характеристика
Предварительно определяем тип производства. Масса детали m = 129 кг, годовая программа выпуска NГ = 400 штук. Предварительно тип производства определяется как среднесерийное.
Уточняем тип производства по коэффициенту закрепления операции Кзо:
Кзо = 1 массовое;
1 < Кзо ≤ 10 крупносерийное;
10 < Кзо ≤ 20 среднесерийное;
20 < Кзо ≤ 40 мелкосерийное;
40 < Кзо единичное.
Коэффициент закрепления операций (Кзо) определяем по формуле (2.1):
(2.1),
где - общее количество операций;
- общее число рабочих мест.
Число операций закреплённых за одним рабочим местом находим по формуле (2.2):
(2.2),
где η - нормативный коэффициент загрузки рабочего места всеми закреплёнными за ним операциями, для серийного типа производства η= 0,8;
η- фактический коэффициент загрузки рабочего места проектируемой операции определяем по формуле (2.3):
η= (2.3),
где - принятое количество рабочих мест;
- расчётное количество рабочих мест находим по формуле (2.4):
(2.4),
где Тшт.к.=φк∙То - штучно-калькуляционное время обработки детали по операциям; Fд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, при двусменном режиме Fд = 4015 ч;
То - основное время, мин;
Для токарно-винторезных станков с ЧПУ .
Для фрезерных обрабатывающих центров с ЧПУ .
Составляем предварительный маршрут обработки:
Установ 1
1. Черновое точение наружной поверхности и торца:
2. Чистовое точение наружной поверхности и торца:
Установ 2
1. Черновое точение наружных поверхностей и торца.
2. Чистовое точение наружных поверхностей и торца.
Установ 3
1. Черновое фрезерование внутренних поверхностей.
2. Чистовое фрезерование внутренних поверхностей.
3. Сверление отверстия в торце.
4. Развёртывание отверстия в торце корпуса.
5. Зенкование фаски в отверстии.
6. Сверление отверстий в торце корпуса.
7. Зенкование фасок в отверстиях.
8. Нарезание резьбы в отверстиях.
9. Сверление отверстий в торце корпуса.
10. Фрезерование лысок.
11. Сверление отверстий в корпусе.
12. Черновое фрезерование отверстий.
13. Чистовое фрезерование отверстий.
14. Сверление отверстий в корпусе.
15. Развёртывание отверстий в корпусе.
16. Зенкование фасок в отверстиях.
17. Сверление отверстий в корпусе.
18. Зенкование фасок в отверстиях.
19. Нарезание резьбы в отверстиях.
20. Сверление отверстий в корпусе.
21. Зенкование фасок в отверстиях.
22. Нарезание резьбы в отверстиях.
Установ 4
1. Фрезерование площадок поз сверление отверстий в корпусе.
2. Сверление отверстий в корпусе.
3. Рассверливание отверстий в корпусе.
4. Зенкование фасок в отверстиях.
5. Нарезание резьбы в отверстиях.
6. Сверление отверстий в корпусе.
7. Цекование отверстий.
8. Нарезание резьбы в отверстиях.
2) Определяем штучно-калькуляционное время обработки детали: Установ 1
;
мин;
;
мин;
мин.
Установ 2
;
;
Установ 3
Далее для определения основного технологического времени каждого перехода используем статистику программного обеспечения "Power Mill":
Установ 4
3) Определяем количество станков для каждого установа:
4) Принимаем количество станков:
5) Определяем фактический коэффициент загрузки рабочего места:
6) Определяем количество однотипных операций выполняемых на одном рабочем месте: 7) Определяем общее количество однотипных операций на участке:
8) Определяем общее количество рабочих мест:
9) Определяем тип производства:
При мелкосерийном производстве Кзо находится в пределах 20 < Кзо ≤ 40. Таким образом, производство является мелкосерийным.
2.2 Выбор метода и вида получения заготовки, экономическое обоснование выбора заготовки
Главным критерием при выборе заготовки являются обеспечение заданного качества детали при минимальных затратах. При повышении точности выполнения заготовки и приближения ее формы к конфигурации готовой детали, удельный вес механической обработки заметно снижаются. При выборе заготовки и метода ее получения основополагающим является тип производства, материал и его свойства и экономическую целесообразность использования данной заготовки.
Исходя из физико-механических свойств материала детали, наиболее лучшим методом получения заготовки является литьё. В условиях серийного производства наиболее рациональным способом получения заготовки является литьё в песчаных формах. Данный способ литья является наиболее дешёвым и простым.
По заводской технологии заготовку получали методом проката.
Сравним два способа получения заготовок технико-экономическим способом, это литьё в песчано-глинистую форму и прокат.
Литьё в песчано-глинистую форму.
Себестоимость заготовки:
где Сi - базовая стоимость 1 т заготовок, руб; Сi=30500,руб/т [2];
Кт - коэффициент, зависящий от точности отливки, Кт=1,05 [1];
Кс - коэффициент, зависящий от группы сложности, Кс=1,45;
Кв - коэффициент, зависящий от массы отливки, Кв=0,78;
Км - коэффициент, зависящий от марки стали, Км=1,26;
Кп - коэффициент, зависящий от объема производства, Кп=1.
Q - масса заготовки, кг; Q =192 кг ;
q - масса детали, кг; q=120 кг ;
Sотх - стоимость 1т отходов, руб, Sотх=6000 [2]; руб/т.
руб.
Прокат.
Себестоимость заготовки:
,
где затраты на материал заготовки,
технологическая себестоимость операций правки, разрезки, калибрования, [1].
,
где Q - масса заготовки, кг Q =245 кг;
q - масса детали, кг; q=120 кг ;
Sотх - стоимость 1т отходов, руб, Sотх=6000 [2]; руб/т.
Экономический эффект:
ЭЗ = (SЗАГ1 - SЗАГ2)·N = (8626-7894)· 400 =293,8 тыс. руб.
Вывод: с экономической и технологической точки зрения в качестве заготовки выгоднее применять заготовку, получаемую путём литья в песчано-глинистые формы. Расчет себестоимости заготовки произведен по методике изложенной в технической литературе [1]. Определим размеры и параметры качества заготовки.
Назначение класса размерной точности производится в зависимости от способа литья, габаритных размеров детали, материала детали. Класс размерной точности отливки - 11[4].
Определение основных допусков на размеры зависит от класса размерной точности отливки и номинального размера конструктивного элемента.
Для обрабатываемых конструктивных элементов отливок всегда устанавливается симметричное положение полей размерных допусков относительно номинальной размерной линии.
Определяющим фактором выбора степени коробления является соотношение минимального и максимального размеров конструктивного элемента. Назначаем степень коробления 7[4]. Допуск на отклонение формы
и расположения элементов (ФРЭ) отливки зависит от номинального размера конструктивного элемента и степени коробления.
При назначении степени точности поверхности определяющими факторами являются: способ литья, материальный габаритный размер, материал стали и вид термообработки. Назначаем степень точности поверхности 12[4]. Допуск на отклонение неровностей поверхности 0,64 мм [4]. Шероховатость поверхности отливки Ra 25.
Класс точности массы отливки 12. Допуск на отклонение массы 12[4].
Определение общего допуска производится по таблицам в зависимости от номинального размера конструктивного элемента, основного допуска на размер и допуска на отклонение формы и расположения элементов отливки [4]. Для определения припусков на механическую обработку вводятся специальные ряды припусков на обработку отливок. Каждый ряд припусков учитывает вероятность возникновения литейных пороков в поверхностном слое отливок и соответственно поверхностную точность её изготовления. Ряд припусков зависит от размерной точности поверхности отливки. Назначаем ряд припусков 6[4]. Минимальный литейный припуск на сторону принимаем 0,6 мм [4].
Общий припуск на механическую обработку зависит от общего допуска на конструктивный элемент, ряда припусков, вида окончательной механообработки и точности обработки. Определённые припуски и допуски размеров отливки заносим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 - Основные размеры и параметры качества отливки
Номинальный размер детали, ммОсновной допуск размеров отливки, мм
Допуск ФРЭ, ммОбщий допуск элементов отливки, ммОбщий припуск на сторону, ммРасчётный размер отливки, ммВнешние линейные размеры352,56,41,67,07,3367±3,51405,00,645,05,6151±2,5 Продолжение таблицы 2.1
Внутренние линейные размеры84,54,40,55,05,690±2,5134,55,00,645,05,6140±2,5Внешние диаметральные размерыØ3406,41,67,07,3Ø 355±3,5Ø3606,41,67,07,3Ø 375±3,5Внутренние диаметральные размерыØ2455,616,46,2Ø 233±3,2Ø1665,60,86,46,2Ø 154±3,2Ø1505,00,645,04,3Ø 141±2,5 Обозначение точности отливки: 11-7-12-12 ГОСТ 26645-85.
В качестве термообработки для стали 09Г2СШ принимаем нормализацию. Заготовка нагревается до температуры 750 - 860°, а затем остывает на воздухе. В результате сталь приобретает мелкозернистую и однородную структуру, но ее прочность и твердость получаются несколько выше, чем при отжиге. По сравнению с отжигом нормализация более экономичная операция, так как не требует охлаждения печи.
2.3 Разработка маршрутной технологии детали
Ниже приведён маршрут обработки детали (таблица 2.3) с описанием содержания операций, технологическими базами и применяемым оборудованием. В случаях, когда это необходимо, даны соответствующие комментарии. Номера поверхностей представлены на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Эскиз детали с поверхностями
Таблица 2.2 - Маршрутная технология обработки детали
№ опе-рацииНаименование и краткое содержаниеТехнологичес-кие базыОборудование005Заготовительная.
Заготовку получают методом литья в песчано-глинистые формы.
010Контрольная.
Ультразвуковой контроль.Стол контрольный015Токарная с ЧПУ.
Подрезать торцы 1, 2, 3(начерно).
Точить поверхности 4, 7, 8 (начерно). Подрезать торцы 1, 2, 3 начисто. Точить фаску 5. Точить поверхности 4, 7, 8 начисто. Торец 14, поверхность 9.Токарно-винторезный с ЧПУ Puma 400M.020Токарная с ЧПУ.
Подрезать торец 14(начерно).
Точить поверхности 9, 10, 11 (начерно). Подрезать торец 14 начисто. Точить поверхности 9, 10, 11 начисто. Точить фаску 12,13.Торец 1, поверхность 4.Токарно-винторезный с ЧПУ Puma 400M.025Контроль.
Контроль размеров и шероховатости.Стол контрольный
Продолжение таблицы 2.2
030Комплексная программная с ЧПУ
Фрезеровать поверхности 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 25(начерно). Фрезеровать начисто поверхности 15, 16, 23.
Фрезеровать начисто поверхности 17, 20, 21. Фрезеровать начисто поверхность 18. Фрезеровать фаски 23, 24. Фрезеровать фаску 6. Сверлить отверстие 39. Зенкеровать отверстие 39.Развернуть отверстие 39. Зенковать фаску в отверстии 39. Сверлить 12 отверстий 40. Зенковать фаски в отверстиях 40. Нарезать резьбу в отверстиях 40. Сверлить 8 отверстий 41. Фрезеровать лыски 26, 27. Сверлить в лысках 2 отверстия на проход. Фрезеровать поверхности 28, 29, 30, 31, 32(начерно). Фрезеровать начисто поверхности 28, 29, 30, 31, 32. Фрезеровать поверхности 33, 34, 35(начерно). Фрезеровать начисто поверхности 33, 34, 35. Сверлить 2 отверстия 38.Зенкеровать отверстия 38. Развернуть отверстия 38. Торец 1, поверхность 11.Горизонтально-фрезерный обрабатывающий центр Trevisan
300/70C.Продолжение таблицы 2.2
Зенковать фаски в отверстиях 38. Сверлить 4 отверстия 37. Зенковать фаски в отверстиях 37. Нарезать резьбу в отверстиях 37.Сверлить 8 отверстий 36.
Сверлить 8 отверстий 36. Зенковать фаски в отверстиях 36. Нарезать резьбу в отверстиях 36.035Контроль.
Контроль размеров и шероховатости.Стол контрольный040Комплексная программная с ЧПУ.
Фрезеровать 5 площадок под сверление отверстий на цилиндрической поверхности корпуса. Сверлить 3 отверстия 43 напроход. Рассверлить отверстия 43. Зенковать фаски в отверстиях 43. Нарезать резьбу в отверстиях 43. Сверлить 2 отверстия 42. Цековать отверстия 42. Нарезать резьбу в отверстиях 42.
Торец14.Горизонтально-фрезерный обрабатывающий центр Trevisan 300/70C.045Маркирование.
Маркировать марку материала, номер плавки, порядковый номер. Маркировать на бирке наименование детали, марку Продолжение таблицы 2.2
материала, количество деталей, способ крепления.050Контроль.Стол контрольный055Хромирование
Произвести гальванопокрытие Хмол-9 на поверхностях 16, 20, 21, 28, 29, 30, 31,32, 33, 34, 35. ГОСТ 9.303-84.060Контроль Контролировать толщину покрытия. Стол контрольный
2.4 Выбор станков, инструмента, средств измерения и технологического оснащения
Выбор станков для технологического процесса производится, уже после того как каждая операция предварительно разработана. Это значит, что намечены, выбраны и определены: метод обработки поверхностей, точность и шероховатость, припуск на обработку, режущий инструмент, такт выпуска и тип производства.
По методу обработки, форме обрабатываемой поверхности, точности и шероховатости, определяем группу станка.
По расположению обрабатываемой поверхности, тип станка.
По габаритным размерам детали, типоразмер станка.
По такту выпуска, определяем необходимое количество станков.
Во всех случаях, целесообразней всего, подтвердить выбор того или иного станка соответствующими расчётами. Исходя, из выше изложенного, по всем критериям выбираем следующее оборудование:
Для токарных операций - токарно-винторезный станок с ЧПУ Puma 400M. Для сверлильных, фрезерных и резьбонарезных операций - горизонтально фрезерный обрабатывающий центр Trevisan 300/70C.
Главным критерием при выборе режущего инструмента при обработке являются:
- высокая надёжность при работе с интенсивными режимами резания;
- быстро сменность;
- высокий уровень унификации элементов и агрегатов;
- переналаживаемость;
- относительно низкая стоимость.
Исходя из обрабатываемого материала, требованием к обработанной поверхности, условиям эксплуатации на конкретных станках и жёсткости детали, выбираем инструмент соответствующего назначения. Для токарной операции с ЧПУ 010:
Режущий инструмент - Державка PCLNL 2525M-12(Sandvik)
Пластина CNMG 120408-PR GC4225
Пластина CNMG 120408-WF GC4015
Средства измерения - Штангенциркуль ШЦ-∣-400-0,05 ГОСТ 166-89
Технологическое оснащение - Патрон токарный трёхкулачковый
Для токарной операции с ЧПУ 015:
Режущий инструмент - Державка PCLNL 2525M-12(Sandvik)
Пластина CNMG 1200408-PR GC4225
Средства измерения - Штангенциркуль ШЦ-∣∣-125-0,05 ГОСТ 166-89
Штангенциркуль ШЦ-∣-400-0,05 ГОСТ 166-89
Технологическое оснащение - Патрон токарный трёхкулачковый
Для комплексной операции с ЧПУ 020:
Режущий инструмент - Фреза R290-080Q27-12M (Sandvik)
Пластина R290-12T308E-PL GC1030
Пластина R290.90-12T320M-PH GC4240
Фреза R290-040A32-12L (Sandvik)
Пластина R290.90-12T320M-PL GC4240
Пластина R290.90-12T320M-PH GC4240
Фреза N331.32-102S32EMQ (Sandvik)
Пластина RCHT 10 T3 M0-ML GC1030
Фреза R245-080Q27-12M (Sandvik)
Пластина R245-12 T3 M-PH GC4240
Сверло 880-D1500L20-02(Sandvik)
Пластина 880-02 02 04H-C-GR
Пластина 880-02 02 W05H-P-GR GC1044
Сверло R411.5-21034D21.00 P20 GC4044(Sandvik)
Сверло R416.7-0700-25-01 (Sandvik)
Пластина WCMX 06T308R-53 GC1020
Пластина WCMX 06T308R-51 GC235
Сверло 880-D1700L25-02 (Sandvik)
Пластина 880-03 03 05H-C-GR GC1044
Пластина 880-03 03 W06H-P-GR GC4044
Сверло R840-1400-50-A0A GC1220 (Sandvik)
Сверло R840-1020-30-W0A GC1220 (Sandvik)
Сверло R411.5-33034D33.00 (Sandvik)
Зенковка G136.28 (Dormer)
Резьбофреза M12x1.75 R217.14C095175AK26N (Sandvik)
Резьбофреза M16x2.0 R217.15C120200AK34N (Sandvik)
Резьбофреза M24x3.0 R217.15C190300AK50N (Sandvik)
Специальный инструмент - Зенкер Ø15,871
Зенкер Ø17,871
Развёртка Ø15,962 Развёртка Ø16,027
Развёртка Ø17,962
Развёртка Ø18,027 Средства измерения - Штангенциркуль ШЦ-∣∣-125-0,05 ГОСТ 166-89
Штангенциркуль ШЦ-∣∣-250-0,05 ГОСТ 166-89
Штангенциркуль ШЦ-∣∣-300-0,05 ГОСТ 166-89
Штихмасс Ø 245 Н9 Т9550-092
Калибр-пробка D16 8133-0930 F7 ГОСТ 14810-69
Калибр-пробка D18 2363-0199 F7 ГОСТ 1672-80
Пробка M24×3 8221-3092 6H ГОСТ 17758-72
Пробка M16×2 8221-3067 6H ГОСТ 17758-72
Пробка M12×1,75 8221-3053 6H ГОСТ 17758-72
Технологическое оснащение - Удлинитель C6-391.01-63 100A
Переходник C6-391.02-50 110A
Оправка C5-391.05-27 025
Оправка C6-391.10-32 025
Удлинитель C6-391.01-63 140A
Патрон C6-391.20-40 100
Патрон C6-391.27-32 075
Патрон C6-391.27-25 070A
Патрон C6-391.27-20 070
Патрон C6-391.21-14 080
Патрон C6-391.21-12 080
Цанговый патрон C6-391.14-32 060
Цанга 393.14-32 110
Цанга 393.14-32 120
Цанга 393.14-32 200
Базовый держатель HSK 100 C6-390.410-100 110A
Специальное приспособление для комплексной операции с ЧПУ
Для комплексной операции с ЧПУ 025:
Режущий инструмент - Фреза R216.33-12045-AC22P GC1620 (Sundvik)
Сверло R840-0800-30-W0A GC1220 (Sundvik)
Сверло R840-1700-30-W0A GC1220 (Sundvik)
Сверло R840-1400-30-W0A GC1220 (Sundvik)
Сверло 880-D2200L25-02 (Sundvik)
Пластина 880-04 03 05H-C-GR GC1044
Пластина 880-04 03 W07H-P-GR GC4044
Резьбофреза M16x2.0 R217.15C120200AK34N (Sandvik)
Резьбофреза 1/2-14 NPTF R217.74-159140AC20N (Sandvik)
Зенковка G136.28 (Dormer)
Средства измерения - Штангенциркуль ШЦ-∣∣-125-0,05 ГОСТ 166-89
Штангенциркуль ШЦ-∣∣-250-0,05 ГОСТ 166-89
Пробка M16×2 8221-3067 6H ГОСТ 17758-72
Технологическое оснащение - Патрон C6-391.27-25 070A
Цанговый патрон C6-391.14-32 060
Цанга 393.14-32 120
Патрон C6-391.20-18 065
Патрон C6-391.20-14 060
Патрон C6-391.20-08 055
Базовый держатель HSK 100 C6-390.410-100 110A
Специальное приспособление для комплексной операции с ЧПУ
Таблица 2.3 - Технические характеристики токарно-винторезного станка с ЧПУ Puma 400M
Патрон, мм380Максимальный диаметр точения, мм560Максимальная длина точения, мм1014Частота вращения шпинделя, об/мин3000Мощность двигателя, кВт38Количество инструментов в магазине, шт.10Вес станка, кг92003-хкулачковый патрон, мм533
Таблица 2.4 - Технические характеристики горизонтально-фрезерного обрабатывающего центра Trevisan DS300/70C
Расточной шпиндельМощность, кВт18Частота вращения, об/мин2800Диаметр, мм130Программируемый план суппортМощность, кВт18Частота вращения, об/мин750Диаметр, мм300
Продолжение таблицы 2.4
Перемещение по осямX=680ммY=700ммZ=700ммПовторяемость, мм0,005Точность позиционирования, мм0,015Паллетная системаКоличество паллет2Размеры паллеты, мм600x600Максимальная нагрузка на паллету, кг900ИнструментМаксимальная длина инструмента, мм 480Количество инструментов в магазине, шт 46
2.5 Выбор программного обеспечения
Выбор CAD системы.
Выбор программы для создания математической модели будем производить из трех наиболее распространенных и имеющихся на предприятии: Kompas 3D, SolidWorks, PowerShape.
Kompas 3D - хорошая система твёрдотельного моделирования с точки зрения создания твердотельной модели (отсутствие щелей между поверхностями), но не имеет инструментов для создания сложных поверхностей. SolidWorks - более сложный программный продукт, работает с твердыми телами, но не имеет средств редактирования поверхностей. PowerShape - работает как с поверхностями, так и с твердыми телами, имеет хорошие инструменты создания и редактирования поверхностей. Небольшие проблемы у непрофессионалов вызывает лишь создание радиусов и точная сшивка поверхностей. Таким образом, наиболее полноценно для данной работы подходит программа PowerShape.
Рисунок 2.1 - 3D модель детали, созданная в PowerShape
Выбор CAM системы.
Для создания траекторий обработки осевым инструментом выбираем программу PowerMill. PowerMill - это мощный пакет для расчета черновых и чистовых управляющих программ для станков с ЧПУ. Он позволяет повысить производительность станков и, одновременно с этим, достичь наивысшего качества при изготовлении деталей и оснастки.
Стратегии PowerMill для механообработки сокращают время и стоимость за счет:
- максимальной эффективности фрезерования;
- сокращения ручной доводки;
- отсутсвия зарезов.
PowerMill имеет высокую скорость расчетов и предоставляет интегрированные средства для визуализации и проверки. Все это позволяет пользователю сравнивать альтернативные стратегии с использованием различных наборов фрез и проверять все траектории инструмента до того, как они будут переданы на станок. Все это сокращает время простоя станка и
потери материалов и ресурсов.
Входные данные могут быть импортированы разнообразные форматы файлов из разных приложений включая IGES, VDA, STL, SDRC IDEAS, ProE, SolidWorks, SolidEdge, Cimatron, CATIA, Unigraphics и Parasolids.
Пакет имеет возможность визуальной проверки траектории путем ее анимации или полной имитации с помощью модуля ViewMill.
При запуске окно PowerMill будет выглядеть следующим образом рисунок 2.2. Рисунок 2.2 - Интерфейс программы PowerMill
В левой части экрана имеется окно просмотра, которое показывает имена и тип используемых объектов (траекторий, систем координат, 2D элементов и т.д.).
В графическом окне показана глобальная система координат.
Панель Видов находится с правой стороны экрана. Виды вдоль осей, изометрические виды можно установить, нажав соответствующие кнопки.
Модель может быть показана как каркасная или закрашенная. PowerMill поддерживает 8 типов инструментов: концевая фреза, шаровая фреза, скругленная фреза, коническая сферическая фреза, коническая скругленная фреза, сверло, дисковая фреза и фреза со смещенным радиусом. Длина инструмента на расчет траектории не влияет, она используется при имитации обработки и при контроле столкновений с державкой.
Существует несколько способов задания заготовки: блок, модель, контур, граница.
Заготовка определяет размеры и материал, из которого изготавливается изделие. Она же определяет и зону обработки.
Для обработки необходимо задать следующие параметры: подачи, безопасные высоты, начальная точка инструмента. В разделе подачи задаются следующие параметры: ускоренная, врезания, рабочая, шпиндель.
Ускоренная подача используется для перемещения на высоте безопасности, для отвода вверх от заготовки и при подводе до высоты врезания. Подача на врезании используется для вертикальных движений вниз ниже высоты врезания. Рабочая подача используется на остальных движениях. Шпиндель - число оборотов шпинделя.
Безопасные высоты определяют зоны перемещения на ускоренной подаче для того, чтобы избежать столкновений с заготовкой или элементами оснастки. Безопасная Z - высота, где разрешены ускоренные горизонтальные ходы. Высота врезания - высота, где ускоренная подача заменяется на рабочую при движении вниз.
Начальная точка - это точка смены инструмента.
Кроме того в PowerMill реализовано огромное многообразие стратегий для создания траекторий инструмента для обработки. Это многообразие позволяет технологу выбрать наиболее подходящий способ обработки и позволяет обработать поверхности сложной формы (фасонные поверхности, поднутрения, литейные и иные уклоны и т.п.). Для токарной обработки выбираем программу FeatureCam. FeatureCAM - система для подготовки управляющих программ с высокой степенью автоматизации принятия решений, что позволяет минимизировать время разработки УП для станков с ЧПУ. Рисунок 2.3 - Интерфейс программы FeatureCAM
В основе CAM-системы лежит автоматическое распознавание типовых элементов из твердотельной поверхностной модели и их автоматическая обработка с применением встроенной технологической базы знаний. Благодаря утилите Delcam Exchange, FeatureCAM способен открывать файлы моделей различных CAD модулей.
Рисунок 2.4 - Создание траектории обработки профиля
FeatureCAM содержит сетевую и локальную базу инструментов и режимов резания, библиотеку постпроцессоров, средства оценки трудоемкости работ. В процессе работы FeatureCAM автоматически выбирает режущий инструмент, назначает обработку, разбивает припуск на проходы и рассчитывает режимы резания, готовит управляющую программу. Технолог может внести изменения в решения, принятые FeatureCAM, и настроить ее так, чтобы в дальнейшем корректированные решения принимались в автоматическом режиме. Система идеально подходит для программирования изделий серийного производства.
Выбор CAE системы.
Для измерения детали выбираем программу PowerInspect и КИМ Sim Core c погрешностью измерения 50мкм.
PowerInspect позволяет проводить контроль геометрических элементов деталей, допуски формы и расположения поверхностей, линейные и угловые размеры. Определять отклонение точек на поверхности детали по математической CAD-модели.
Рисунок 2.5 - Интерфейс программы PowerInspect
Контроль качества изделия проводится в PowerInspect для сложных формообразующих элементов оснастки, изготавливаемых, как правило, на станках с ЧПУ. Прежде чем начать измерения, необходимо создать привязку системы координат детали и компьютерной модели. Для этого в PowerInspect имеется исчерпывающий набор инструментов и методов базирования: используются характерные геометрические элементы детали, базирование 3-2-1, RPS методы или автоматическая подгонка поверхностей модели по нескольким произвольным измерениям.
Можно произвести полный контроль поверхности изделия, а также проконтролировать заданное сечение. PowerInspect автоматически рассчитывает отклонение измеряемых точек, с учетом компенсации, относительно математической CAD-модели.
В любой момент на экране монитора может быть сгенерирован отчет о проведенных измерениях, построены необходимые графики и гистограммы. PowerInspect имеет удобный интерфейс, легкий в понимании и использовании. Время обучения оператора - не более 1 дня. При измерении сложных поверхностей движения щупа отражаются на экране компьютера на фоне объемной математической модели. При снятии точек издается звуковой сигнал, тон звукового сигнала соответствует степени отклонения точки от номинального значения. Для каждой измеряемой точки показываются фактические координаты и отклонение от заданного значения.
Области использования PowerInspect: измерение прототипов, мастер - моделей, электродов, формообразующих элементов пресс-форм, штампов, литьевой оснастки и других изделий со сложной пространственной формой, где имеется математическая CAD-модель и трудно использовать традиционные технологии измерения и универсальные инструменты. Переход к цифровому контролю позволяет исключить использование шаблонов, которые сейчас традиционно используются при контроле изделий сложных форм.
2.6 Определение припусков расчетно-аналитическим методом
Проведём расчет припусков рассчётно-аналитическим методом на один наиболее точный размер.
Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для отверстия диаметром Ø245Н9.
Заготовка представляет собой отливку, массой 192 кг. Технологический маршрут обработки отверстия Ø245Н9 состоит из двух переходов: чернового и чистового фрезерования, выполняемых при одной установке обрабатываемых деталей.
Расчет припусков на обработку отверстия Ø245Н9 приведён в таблице 2.6.
Таблица 2.5 - Расчёт припусков на отверстия Ø245Н9
№ переходаТехнологические операции и переходы обработки канавки.
Элементы припусков, мкм.Расчетный припуск 2〖 Z〗_min, мкм.Расчётный размер, мкм.Допуск〖 δ〗_а, мкм.Предельные размеры, мм.Предельные значения припусков, мм.
R_Za
T_a
P_a
εНаибольшийнаименьший
〖2Z〗_max
〖2Z〗_min
1
Заготовка3503501406
-
-237,5952000237,6235,6
-
-
2Черновое
фрезерование505084,43762∙2806243,2071140243,2242,066,465,6
3Чистовое фрезерование101556,31882∙954245,115115245,1152452,941,915
1. Определение параметров качества обработки
Параметры качества поверхности R_Za и T_a выбираем по таблицам [1] и заносим в таблицу 2.6.
Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяется по формуле (2.5):
(2.5),
где равно допуску на размер 352,5 мм. мкм.
,
где - удельная кривизна заготовок на 1 мм длины,
- длина обрабатываемого отверстия.
;
мм.
мкм.
Суммарное значение пространственных отклонений для отверстия после чернового и чистового фрезерования определится соответственно:
мкм;
мкм.
Погрешность установки при черновом фрезеровании определяется по формуле (2.6):
(2.6),
где - погрешность базирования,
- погрешность закрепления.
Погрешность базирования определяется по формуле (2.7):
(2.7),
где - допуск на диаметр, который используется в качестве установочного.
В нашем случае .
Погрешность закрепления при черновом фрезеровании определяется по таблице [5].
мкм.
Погрешность установки при чистовом фрезеровании определяется соответственно:
мкм.
Значения заносим в соответствующие графы таблицы 2.5.
2. Назначение допусков
Заготовка представляет собой отливку 3-го класса[5]. Допуск на размер заготовки мкм [3].
При однократном фрезеровании возможно получение 11 квалитета с допуском 290 мкм.
Допуск на размер после чернового фрезерования рассчитываем по формуле (2.8):
(2.8);
мкм.
Допуск на размер после чистового фрезерования принимаем по :
мкм.
Значения заносим в соответствующие графы таблицы 2.
3. Определение расчётных минимальных припусков на обработку
мкм;
мкм.
4. Определение расчетных размеров
Данная графа заполняется, начиная с конечного размера последовательным вычитанием расчётного минимального припуска каждого технологического перехода.
5. Определение предельных размеров
В данной графе наибольшее значение получается по расчетным размерам, округлённым до точности допуска соответствующего перехода. Наименьшие предельные размеры определяются из наибольших предельных размеров вычитанием допусков соответствующих переходов.
6. Определение предельных значений припусков.
Минимальные предельные значения припусков равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения - соответственно разности наименьших предельных размеров.
7. Определение общего номинального припуска.
,
где - суммарный минимальный припуск;
- верхние отклонения на размер заготовки и детали.
мкм.
Номинальный размер заготовки:
мм.
8. Проверка правильности расчетов.
Расчёты произведены верно, если выполнено условие:
;
;
.
9. Построение схемы графического расположения припусков и допусков на обработку о Ø245Н9.
Рисунок 2.6 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Ø245Н9 корпуса
Припуск на заготовку полученный расчётно-аналитическим методом (9,4 мм) меньше, чем припуск, определённый по ГОСТ 26645-85 (12,4 мм). Однако применение расчётно-аналитического метода требует большого и трудоёмкого расчёта, поэтому для назначения припусков будем пользоваться методикой, приведённой в ГОСТ 26645-85.
2.7 Расчет режимов резания на основные операции
Расчёт режимов резания производится для наиболее ответственных операций и инструментальных позиций.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №2 операции 015.
На данной позиции выполняется шесть технологических переходов: чистовая подрезка торцов 1 и 5; чистовое точение поверхностей 4, 7, 8; точение фаски 2. Расчёт режимов проводим по лимитирующему переходу, на котором скорость резания будет максимальной. Максимальная скорость резания будет при точении поверхности 4 диаметром 340 мм.
1. Выбор подачи.
Подачу выбираем в зависимости от шероховатости достигаемой после операции и материала пластины[7].
2. Выбор глубины резания.
Для чистовых операций глубина резания определяется как 25% от общего припуска на обработку Z.
.
Исходя из рекомендаций каталога [7], для данной операции выбираем глубину резания .
3. Выбор скорости резания.
Скорость резания выбирается в зависимости от подачи и вида обрабатываемого материала.
4. Определение частоты вращения шпинделя.
,
где - диаметр обработки.
.
Принимаем .
5. Определяем действительные значения скоростей резания.
,
6. Проверка мощности.
,
где - требуемая мощность,
мощность электродвигателя станка.
кВт.
,
где КПД станка.
.
,
где сила резания,
фактическая скорость резания.
,
где , ,,- постоянная и показатели степени для конкретных условий обработки, определяются по таблицам [15].
; ;;.
- поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.
Н.
кВт.
кВт
1,68кВт < 38кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №3 операции 015.
На данной позиции выполняется чистовая подрезка торца 3.
Рекомендуемую подачу и скорость резания выбираем из каталога [7]. 1. Выбор подачи.
2. Выбор глубины резания.
.
3. Выбор скорости резания.
4. Определение частоты вращения шпинделя.
.
Принимаем .
5. Определяем действительные значения скоростей резания.
6. Проверка мощности.
кВт.
.
; ;;.
Н.
кВт.
кВт
1,38кВт < 38кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №1 операции 020.
На данной позиции выполняется четыре технологических перехода: черновая подрезка торца 10 и 14; черновое точение поверхностей 9 и 11. Расчёт режимов проводим по лимитирующему переходу, на котором скорость резания будет максимальной. Максимальная скорость резания будет при точении поверхности диаметром 360 мм.
Рекомендуемую подачу и скорость резания выбираем из каталога [7]. 1. Выбор подачи.
2. Выбор глубины резания.
Так как для последующей чистовой операции принимаем припуск равный 1 мм, то припуск на данную операцию будет равен:
Полученный припуск слишком велик для обработки за один проход, поэтому обработку следует производить за 3 прохода.
Глубина резания будет определяться:
.
3. Выбор скорости резания.
4. Определение частоты вращения шпинделя.
.
Принимаем .
5. Определяем действительные значения скоростей резания.
6. Проверка мощности.
кВт.
.
; ;;.
Н.
кВт.
кВт
7,4кВт < 38кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №2 операции 020.
На данной позиции выполняется шесть технологических переходов: чистовая подрезка торцев 14, 10; чистовое точение поверхностей 9, 11; точение фасок 12, 13. Расчёт режимов проводим по лимитирующему переходу, на котором скорость резания будет максимальной. Максимальная скорость резания будет при точении поверхности диаметром 360 мм.
Рекомендуемую подачу и скорость резания выбираем из каталога [7]. 1. Выбор подачи.
2. Выбор глубины резания.
.
3. Выбор скорости резания.
4. Определение частоты вращения шпинделя.
.
Принимаем .
5. Определяем действительные значения скоростей резания.
6. Проверка мощности.
кВт.
.
; ;;.
Н.
кВт.
кВт
1,46кВт < 38кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №1операции 030.
На данной позиции выполняется шесть технологических переходов: черновое фрезерование поверхностей 16, 17, 18, 19, 20, 21.
1. Выбор глубины резания.
Глубину резания определяем как 75% от общего припуска на обработку Z.
.
2. Выбор подачи.
Подачу выбираем в зависимости от глубины резания, геометрии режущей пластины и виду обрабатываемого материала [7].
мм/зуб.
3. Выбор скорости резания: Скорость резания для фрезерования выбираем исходя из материала режущей пластины и максимальной толщины стружки [7].
4. Определяем расчетную частоту вращения фрезы:
.
6. Проверка мощности:
кВт;
,
где крутящий момент на шпинделе, Нм;
сила резания;
диаметр фрезерования.
,
где , ,,,,- постоянная и показатели степени для конкретных условий обработки, определяются по таблицам [15].
; ;;; ;.
диаметр фрезы;
ширина фрезерования;
число зубьев фрезы.
- поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.
;
;
Н;
Н;
Н·м;
кВт.
кВт.
2,57кВт < 18кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №2 операции 030.
На данной позиции выполняется один технологический переход: фрезерование поверхности 22.
Рекомендуемую подачу и скорость резания выбираем из каталога [7].
1. Выбор глубины резания.
Глубину резания определяем как общий припуск на обработку Z.
.
2. Выбор подачи.
мм/зуб.
3. Выбор скорости резания: 4. Определяем расчетную частоту вращения фрезы:
.
6. Проверка мощности:
кВт.
; ;;; ;.
;
;
Н;
Н;
Н·м;
кВт.
кВт.
2 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №3 операции 030.
На данной позиции выполняются пять технологических переходов: чистовое фрезерование поверхностей 16, 17, 19, 20, 21.
Рекомендуемую подачу и скорость резания выбираем из каталога [7].
1. Выбор глубины резания.
Глубину резания определяем как 25% от общего припуска на обработку Z.
.
2. Выбор подачи.
мм/зуб.
3. Выбор скорости резания: 4. Определяем расчетную частоту вращения фрезы:
.
6. Проверка мощности:
кВт.
; ;;; ;.
;
;
Н;
Н;
Н·м;
кВт.
кВт.
0,36 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №4 операции 030.
На данной позиции выполняются три технологических перехода: чистовое фрезерование поверхности 18, фрезерование фасок 23 и 24.
Рекомендуемую подачу и скорость резания выбираем из каталога [7].
1. Выбор глубины резания.
Так как после черновой обработки на наклонной поверхности остались необработанные участки, назначаем глубину резания равной:
.
2. Выбор подачи.
мм/зуб.
3. Выбор скорости резания: 4. Определяем расчетную частоту вращения фрезы:
.
6. Проверка мощности:
кВт.
; ;;; ;.
;
;
Н;
Н;
Н·м;
кВт.
кВт.
1,27 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №11 операции 030.
На данной позиции выполняется один технологический переход: чистовое фрезерование поверхности 26.
Рекомендуемую подачу и скорость резания выбираем из каталога [7].
1. Выбор глубины резания.
.
2. Выбор подачи.
мм/зуб.
3. Выбор скорости резания: 4. Определяем расчетную частоту вращения фрезы:
.
6. Проверка мощности:
кВт.
; ;;; ;.
;
;
Н;
Н;
Н·м;
кВт.
кВт.
6,42 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №13 операции 030.
На данной позиции выполняются три технологических перехода: чистовое фрезерование поверхностей 33, 34, 35.
Рекомендуемую подачу и скорость резания выбираем из каталога [7].
1. Выбор глубины резания.
.
2. Выбор подачи.
мм/зуб.
3. Выбор скорости резания: 4. Определяем расчетную частоту вращения фрезы:
.
6. Проверка мощности:
кВт.
; ;;; ;.
;
;
Н;
Н;
Н·м;
кВт.
кВт.
4,4 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №12 операции 030.
На данной позиции выполняется сверление отверстия на лыске 26 диаметром Ø70мм.
Сверление производится кольцевым сверлом, поэтому режимы резания выбираем по таблицам справочной литературы [19].
1. Ширина реза B определяется по формуле (2.9):
(2.9);
2. Выбор подачи.
мм/об.
3. Выбор скорости резания.
4. Определяем силу резания .
,
где коэффициент резания, число зубьев сверла, 5. Определяем крутящий момент.
;
6. Определяем расчетную частоту вращения шпинделя станка:
об/мин.
7. Определяем мощность резания:
;
кВт.
8. Проверка мощности:
кВт
кВт.
7,78 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №1 операции 040.
На данной позиции выполняется сверление отверстия 43 диаметром Ø8мм.
1. Выбор подачи.
Подачу для сверления выбираем по каталогу [7] исходя из марки режущих пластин и диаметра обрабатываемого отверстия.
мм/об.
2. Выбор скорости резания.
Скорость резания для сверления выбираем по каталогу [7] исходя из вида обрабатываемого материала и диаметра обрабатываемого отверстия.
3. Определяем крутящий момент.
,
где крутящий момент, воспринимаемый сверлом при резании, Н·м;
, q, y - коэффициент и показатели степеней на крутящий момент при сверлении, зависящие от условий резания;
диаметр сверла, мм;
подача, мм/об;
коэффициент, зависящий от механических свойств материала.
;;;.
Н·м.
4. Определяем осевую силу.
,
где , qp, yp - коэффициент и показатели степеней на осевую силу при сверлении, зависящие от условий резания.
;;.
H.
5. Определяем расчетную частоту вращения шпинделя станка:
об/мин.
6. Определяем мощность резания:
кВт.
7. Проверка мощности:
кВт
кВт.
1,91 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №5 операции 040.
На данной позиции выполняется сверление отверстия 42 диаметром Ø14мм.
1. Выбор глубины резания.
Глубину резания принимаем равной половине диаметра сверления:
.
2. Выбор подачи.
мм/об.
3. Выбор скорости резания.
4. Определяем крутящий момент.
;;;.
Н·м.
5. Определяем осевую силу.
;;.
H.
6. Определяем расчетную частоту вращения шпинделя станка:
об/мин.
7. Определяем мощность резания:
кВт.
7. Проверка мощности:
кВт
кВт.
3,94 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №2 операции 040.
На данной позиции выполняется рассверливание отверстия 43 до диаметра Ø17мм.
1. Выбор глубины резания.
Глубину резания определяем по формуле (2.10):
(2.10),
2. Выбор подачи.
Подачу для рассверливания выбираем по таблицам[7] исходя из материала сверла и диаметра обрабатываемого отверстия.
мм/об.
3. Выбор скорости резания.
Скорость резания для рассверливания выбираем по таблицам [7] исходя из вида обрабатываемого материала и диаметра обрабатываемого отверстия.
4. Определяем крутящий момент.
,
где , q, y, x - коэффициент и показатели степеней на крутящий момент при рассверливании, зависящие от условий резания;
диаметр сверла, мм;
глубина резания, мм;
подача, мм/об;
коэффициент, зависящий от механических свойств материала.
;;;;.
Н·м.
5. Определяем осевую силу.
,
где , xp, yp - коэффициент и показатели степеней на осевую силу при сверлении, зависящие от условий резания.
;;.
H.
6. Определяем расчетную частоту вращения шпинделя станка:
об/мин.
7. Определяем мощность резания:
кВт.
7. Проверка мощности:
кВт
кВт.
2,84 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №9 операции 030.
На данной позиции выполняется рассверливание отверстий 41 до диаметра Ø33мм.
1. Выбор глубины резания.
Определяем глубину резания :
2. Выбор подачи.
мм/об.
3. Выбор скорости резания.
4. Определяем крутящий момент.
;;;;.Н·м.
5. Определяем осевую силу.
;;.
H.
6. Определяем расчетную частоту вращения шпинделя станка:
об/мин.
7. Определяем мощность резания:
кВт.
7. Проверка мощности:
кВт
кВт.
3,2 кВт < 18 кВт - условие выполняется.
Расчёт режимов резания для инструментальной позиции №8 операции 045.
На данной позиции выполняется нарезание резьбы в отверстиях42 M16.
1. Выбор подачи.
мм/об.
2. . Выбор скорости резания.
3. Определяем крутящий момент:
,
где , q, y - коэффициент и показатели степеней на крутящий момент при резьбофрезеровании, зависящие от условий резания;
поправочный коэффициент на крутящий момент, номинальный диаметр резьбы, мм;
шаг резьбы, мм;
;;;.
4. Определяем расчетную частоту вращения шпинделя станка:
об/мин.
5. Определяем мощность резания:
кВт.
7. Проверка мощности:
кВт
кВт
3,4кВт < 18 кВт - условие выполняется.
2.8 Расчёт норм времени
Операция 015 Токарная с ЧПУ.
Штучно-калькуляционное время определяется:
,
где штучное время;
подготовительно-заключительное время;
количество деталей в партии.
,
где время цикла автоматической обработки; вспомогательное время;
процент затрат времени на обслуживание рабочего места и отдых, для мелкосерийного производства принимается 8%.
,
где основное время;
время холостых ходов;
время смены инструмента.
Для определения времени цикла автоматической обработки используем статистику программного обеспечения "FeatureCAM".
Время смены инструмента принимаем по паспорту станка,
Так как за операцию происходит 4 смены инструмента, то Время цикла автоматической обработки:
Определим вспомогательное время:
,
где время на установку и снятие деталей, мин[1];
время на закрепление и открепление деталей, мин;
время на приёмы управления, мин;
время измерения детали в процессе обработки, мин;
мин.
Определим штучное время:
Подготовительно-заключительное время определяется по таблицам[1]:
мин.
Определим штучно-калькуляционное время:
Количество деталей в партии определяется:
,
где годовая программа выпуска деталей;
количество дней, на которое должен быть обеспечен запас деталей при условии непрерывности процесса сборки; ;
число рабочих дней в году; шт.
мин.
Операция 020 Токарная с ЧПУ.
Штучно-калькуляционное время определяется:
;
,
где для мелкосерийного производства принимается 8%.
,
где основное время;
время холостых ходов;
время смены инструмента.
Для определения времени цикла автоматической обработки используем статистику программного обеспечения "FeatureCAM".
Время смены инструмента принимаем по паспорту станка,
Так как за операцию происходит 2 смены инструмента, то
Время цикла автоматической обработки:
Определим вспомогательное время:
;
где время на установку и снятие деталей, мин[1];
время на закрепление и открепление деталей, мин;
время на приёмы управления, мин;
время измерения детали в процессе обработки, мин;
мин.
Определим штучное время:
Подготовительно-заключительное время определяется по таблицам[1]:
мин.
Определим штучно-калькуляционное время.
Количество деталей в партии определяется:
,
где годовая программа выпуска деталей;
количество дней, на которое должен быть обеспечен запас деталей при условии непрерывности процесса сборки; число рабочих дней в году; шт.
мин.
Операция 030. Комплексная на обрабатывающихся центрах с ЧПУ.
Штучно-калькуляционное время определяется:
,
где штучное время;
подготовительно-заключительное время;
количество деталей в партии.
,
где время цикла автоматической обработки;
вспомогательное время;
процент затрат времени на обслуживание рабочего места и отдых, для мелкосерийного производства принимается 8%.
,
где основное время;
машинно-вспомогательное время;
время смены инструмента.
Для определения времени цикла автоматической обработки используем статистику программного обеспечения "Power mill".
Время смены инструмента принимаем по паспорту станка,
Так как за операцию происходит 24 смены инструмента, то
Определим вспомогательное время:
,
где время на установку и снятие деталей, мин[1];
время на закрепление и открепление деталей, мин;
время на приёмы управления, мин;
время измерения детали в процессе обработки, мин;
мм.
Определим штучное время:
мин.
Подготовительно-заключительное время определяется по таблицам[1]:
мин.
Определим штучно-калькуляционное время.
Количество деталей в партии определяется:
,
где годовая программа выпуска деталей;
количество дней, на которое должен быть обеспечен запас деталей при условии непрерывности процесса сборки; ;
число рабочих дней в году; шт.
мин.
Операция 040. Комплексная на обрабатывающих центрах с ЧПУ.
Штучно-калькуляционное время определяется:
,
где штучное время;
подготовительно-заключительное время;
количество деталей в партии.
,
где время цикла автоматической обработки;
вспомогательное время;
процент затрат времени на обслуживание рабочего места и отдых; для мелкосерийного производства принимается 8%.
,
где основное время;
машинно-вспомогательное время;
время смены инструмента.
Для определения времени цикла автоматической обработки используем статистику программного обеспечения "Power mill".
Время смены инструмента принимаем по паспорту станка,
Так как за операцию происходит 6 смен инструмента, то
Определим вспомогательное время:
,
где время на установку и снятие деталей, мин[1];
время на закрепление и открепление деталей, мин;
время на приёмы управления, мин;
время измерения детали в процессе обработки, мин;
мм.
Определим штучное время:
мин.
Подготовительно-заключительное время определяется по таблицам[1]:
мин.
Определим штучно-калькуляционное время.
Количество деталей в партии определяется:
,
где годовая программа выпуска деталей;
количество дней, на которое должен быть обеспечен запас деталей при условии непрерывности процесса сборки; ;
число рабочих дней в году; шт.
мин.
2.9 Расчёт точности обработки
Рассчитаем суммарную погрешность обработки при чистовом фрезеровании отверстия диаметром Ø245мм.
Суммарная погрешность обработки может быть определена по формуле (2.11):
(2.11),
где погрешность, возникающая в результате упругих отжатий звеньев технологической системы под действием сил резания;
погрешность настройки станка на размер;
погрешность, возникающая в результате размерного износа инструмента;
погрешность, вызванная температурными деформациями технологической системы СПИЗ;
сумма погрешности формы детали, вызываемых геометрическими неточностями станка, деформациями заготовки под действием усилий закрепления и другими факторами;
погрешность установки.
,
где погрешность базирования;
погрешность закрепления детали.
1. Определение погрешности установки
Погрешность базирования определяется по формуле (2.12):
(2.12),
где - допуск на установочный размер.
Для .
Так как полученная погрешность слишком велика, ужесточаем допуск на установочный размер по Для .
Погрешность закрепления можно принять равной нулю, так как заготовка является жёсткой. мкм.
Определение погрешности, вызываемой упругими отжатиями
Так как упругие отжатия детали малы, то податливость системы определяется податливостью станка.
,
где податливость технологической системы;
наибольшее и наименьшее усилие резания.
,
где, податливость шпиндельного узла, мкм/кг;
длина оправки, ;
модуль упругости, момент инерции сечения вала.
кг∙м^2.
Определяем колебания усилия резания:
;
;
;
где мм; мм; ; ;;; ;,.
мкм.
Определяем погрешность настройки станка на размер
,
где - погрешность регулирования режущего инструмента при установке на размер. Зависит от используемого способа установки инструмента;
- погрешность измерительных инструментов, применяемых при настройке станка;
и - коэффициенты, учитывающие отклонения закона распределения соответствующей погрешности от нормального закона распределения, , .
мкм.
Определяем погрешность износа режущего инструмента.
;
где начальный износ фрезы, [8];
длина обрабатываемой поверхности, ;
.
;
Заявленный период стойкости пластин фрезы мин.
Число деталей, обрабатываемых за период стойкости
шт.
мкм/км.
мкм.
5. Погрешностью, вызванной температурными деформациями детали и инструмента, пренебрегаем вследствие их малости при интенсивном охлаждении.
6. Определение погрешности формы детали.
мкм.
7. Определяем суммарную погрешность установки
мкм.
Сравниваем суммарную погрешность с допуском на размер:88мкм < 115мкм
Вывод: точность механической обработки соблюдается.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
3.1 Описание конструкции и принцип работы приспособления
Для закрепления и обработки заготовки на операции 020 используется приспособление для обработки отливок корпуса для горизонтально-фрезерного обрабатывающего комплекса с ЧПУ. Так как масса приспособления достаточно велика, для его установки на паллету станка используется кран. Приспособление состоит из плиты 2, на которой установлены подставка 1, призма 3, угольник упорный 20. На подставке установлен пневмоцилиндр 24, который крепится к плите вместе с подставкой болтами 10. Призма с помощью болтов 9 крепится к плите и точно базируется на ней шпонками 23. В качестве зажимного элемента используется прихват 4, через который посредством рычага передаётся усилие зажима от пневмоцилиндра 24. Для транспортировки приспособления на плите устанавливаются рым-болты 19.
Заготовка устанавливается внешней поверхностью на призму, а торцевой поверхностью упирается в угольник упорный 20, который крепится к плите болтом 12. Для ориентирования упора используются шпонки 8.
3.2 Выбор и обоснование схемы установки детали в приспособлении
Для проектирования выбираем приспособление для комплексной операции с ЧПУ. Приспособление предназначено для закрепления заготовки при комплексной обработке на горизонтально-фрезерном обрабатывающем центре с ЧПУ модели DS300/70C фирмы Trevisan . Применение данного приспособления обеспечит точную установку обрабатываемой детали, обработку детали с четырёх сторон за один установ, а также свободный доступ режущего инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям заготовки.
Рисунок 3.1 - Приспособления для комплексной операции с ЧПУ.
В данном случае для заготовки, имеющей вид корпусной детали типа тела вращения, целесообразно применить схему установки детали на призму, а торцевой поверхностью в упор, что лишает заготовку четырёх степеней свободы. Деталь прижимается к призме с помощью прихвата, что лишает заготовку ещё двух степеней свободы. При таком способе установки главной базирующей поверхностью является торец заготовки. Силовое замыкание осуществляется силой зажима, направленной к плоскости опоры детали, что устраняет влияние погрешности, возникающей в результате действия сил зажима.
3.3 Расчёт приспособления
Для обеспечения надёжного закрепления заготовки в приспособлении необходимо рассчитать необходимую силу зажима. Сила закрепления заготовки должна соответствовать силе резания или крутящему моменту. Схема базирования представлена на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Расчётная схема базирования заготовки.
Расчёт необходимой силы зажима.
В процессе обработки детали под действием сил резания возникает крутящий момент , стремящийся вывести её из состояния равновесия. Этому препятствует момент трения , возникающий в местах контакта заготовки с зажимным элементом и установочной поверхностью. Так как деталь имеет относительно большую массу, в расчёт включаем силу тяжести, которая также будет препятствовать крутящему моменту.
Составляем уравнение равновесия системы
где момент сил резания;
коэффициент запаса.
Коэффициент запаса , учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку, вводят при вычислении силы для обеспечения надёжного закрепления:
,
где гарантированный коэффициент запаса; ; коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовок;; коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента;; коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании; ; коэффициент, характеризующий постоянство силы, развивающей зажимным механизмом; ; коэффициент, характеризующий эргономику немеханизированного зажимного механизма. В нашем случае он не учитывается.
коэффициент, учитывающий наличие моментов; .
.
Момент трения определяется по формуле (3.1):
(3.1),
где установочный диаметр;
сила зажима;
коэффициенты трения между контактирующими поверхностями заготовок и элементов приспособления;
угол наклона призмы.
Сила тяжести определяется по формуле:
(3.2),
где масса детали, ускорение свободного падения, Тогда необходимая сила зажима будет определяться из выражения (3.3):
(3.3);
Усилие от пневмоцилиндра передаётся на заготовку с помощью рычажного механизма. Силовая схема рычажного механизма изображена на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 - Силовая схема рычажного механизма
Так как , то сила на штоке пневмоцилиндра будет равна необходимой силе зажима Исходя из полученной зажимной силы, в качестве толкающего устройства выбираем пневмоцилиндр.
При давлении в системе 0,4 МПа, полученную силу зажима обеспечит пневмоцилиндр 7020-0286 ГОСТ15608-81 c диаметром поршня d=160мм, способный развивать на штоке силу до 7250 Н.
Расчёт погрешности базирования.
Для данной схемы закрепления погрешность определяется по формуле (3.4):
(3.4),
где - допуск на установочный размер.
Для диаметра Ø
Наиболее точная обрабатываемая поверхность при обработке на данном приспособлении - отверстие Ø, поле допуска которого составляет 115мкм. 73мкм < 115 мкм.
Вывод: Рассчитанная погрешность базирования приспособления меньше поля допуска на отверстие Ø, поэтому точность обработки на данном приспособлении соблюдается.
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ РЕЖУЩЕГО И ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА
4.1 Расчёт режущего инструмента
4.1.1 Определение исполнительных диаметров инструмента
Определение исполнительных диаметров инструментов для обработки отверстия Ø 16F7.
1. Определяем необходимые операции для обеспечения заданной посадки и квалитета отверстия.
По таблице 3[1] для обработки отверстия Ø 16F7 определяем необходимые операции, для получения отверстия заданной точности:
а) сверление;
б) зенкерование;
в) предварительное развёртывание;
г) окончательное развёртывание.
2. Назначаем межоперационные припуски.
По таблице 3 [1] находим: припуск под окончательное (чистовое) развёртывание , припуск под предварительное (черновое) развёртывание , припуск под зенкерование .
3. Построение поля допуска на диаметр отверстия (рисунок 2).
Для отверстия d1 = 16F7 мм по СТ СЭВ 144-75: верхнее отклонение ES = + 0,034 мм;
нижнее отклонение EI = + 0,016 мм.
4. Построение на расчётной схеме поле допуска на диаметр чистовой развёртки JTdP№2 и определение его максимального диаметра.
По таблице 2 [1] находим:
Pmax = 0,007 мм;
Рmin = 0,005 мм;
JTdP№1,№2 = 0,006 мм.
Исполнительный размер развёртки, проставляемый на чертеже, составит:
Наименьший диаметр развёртки с учётом износа определяем по выражению: 5. Определение исполнительных диаметров остальных инструментов.
Определяем исполнительный диаметр развёртки для предварительной обработки отверстия. Для этого от нижнего отклонения ei = + 0,016 мм отложим припуск под развёртку №2 , а затем построить поле допуска черновой развёртки JTdP№1 = 0,006 мм. В соответствии с расчётной схемой (рисунок 2) исполнительный диаметр черновой развёртки составит:
Определяем исполнительный диаметр зенкера.
От нижнего отклонения развёртки №1 ei = -0,044 мм следует отложить припуск, удаляемый черновой развёрткой , и поле допуска на изготовление зенкера JTdз = 0,035 мм. Величину допуска на изготовление зенкера определяем по таблице 4[1] для зенкеров. В соответствии с построенной расчетной схемой (рисунок 1) получаем:
Определяем исполнительный диаметр сверла.
От нижнего отклонения зенкера ei = -0,164 мм следует отложить припуск, удаляемый зенкером , и поле допуска на изготовление сверла JTdс = 0,043 мм. Величина допуска на изготовление сверла определяем по таблице 4[1] для свёрл. В соответствии с построенной расчетной схемой (рисунок 1) получаем:
Полученное расчётное значение сверла округляем до ближайшего большего значения в соответствии с нормальным рядом.
Диаметр сверла составит: Рисунок 4.1 - Расчётная схема исполнительных размеров инструментов, предназначенных для обработки отверстия Ø 16F7.
Определение исполнительных диаметров инструментов для обработки отверстия Ø 18F7.
1. Определяем необходимые операции для обеспечения заданной посадки и квалитета отверстия.
По таблице 3[1] для обработки отверстия Ø 18F7 определяем необходимые операции, для получения отверстия заданной точности:
а) сверление;
б) зенкерование;
в) предварительное развёртывание;
г) окончательное развёртывание.
2. Назначаем межоперационные припуски.
По таблице 3 [1] находим: припуск под окончательное (чистовое) развёртывание , припуск под предварительное (черновое) развёртывание , припуск под зенкерование .
3. Построение поля допуска на диаметр отверстия (рисунок 2).
Для отверстия d2 = 18F7 мм по СТ СЭВ 144-75: верхнее отклонение ES = + 0,034 мм;
нижнее отклонение EI = + 0,016 мм.
4. Построение на расчётной схеме поле допуска на диаметр чистовой развёртки JTdP№2 и определение его максимального диаметра.
По таблице 2 [1] находим:
Pmax = 0,007 мм;
Рmin = 0,005 мм;
JTdP№1,№2 = 0,006 мм.
Исполнительный размер развёртки, проставляемый на чертеже, составит:
Наименьший диаметр развёртки с учётом износа определяем по выражению: 5. Определение исполнительных диаметров остальных инструментов.
Определяем исполнительный диаметр развёртки для предварительной обработки отверстия. Для этого от нижнего отклонения ei = + 0,016 мм отложим припуск под развёртку №2 , а затем построить поле допуска черновой развёртки JTdP№1 = 0,006 мм. В соответствии с расчётной схемой (рисунок 2) исполнительный диаметр черновой развёртки составит:
Определяем исполнительный диаметр зенкера.
От нижнего отклонения развёртки №1 ei = -0,044 мм следует отложить припуск, удаляемый черновой развёрткой , и поле допуска на изготовление зенкера JTdз = 0,035 мм. Величину допуска на изготовление зенкера определяем по таблице 4[1] для зенкеров. В соответствии с построенной расчетной схемой (рисунок 1) получаем:
Определяем исполнительный диаметр сверла.
От нижнего отклонения зенкера ei = -0,164 мм следует отложить припуск, удаляемый зенкером , и поле допуска на изготовление сверла JTdс = 0,043 мм. Величина допуска на изготовление сверла определяем по таблице 4[1] для свёрл. В соответствии с построенной расчетной схемой (рисунок 1) получаем:
Полученное расчётное значение сверла округляем до ближайшего большего значения в соответствии с нормальным рядом.
Диаметр сверла составит: Рисунок 4.2 - Расчётная схема исполнительных размеров инструментов, предназначенных для обработки отверстия Ø 18F7.
4.1.2 Части и конструктивные элементы инструментов для обработки отверстий
Свёрла.
Сверла диаметром 15мм и 17мм выбираем из каталога инструментов[7]:
Сверло 880-D1500L20-02; сверло 880-D1700L25-02. Зенкеры.
Зенкеры в отличие от свёрл смеют большее количество режущих зубьев (3 - 4), обладают большой жёсткостью и не имеют перемычки. Различают следующие типы зенкеров: насадные цельные, насадные сборные, хвостовые.
Принимаем хвостовой зенкер, изображённый на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 - Зенкер хвостовой
Конструктивные размеры зенкеров приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Конструктивные размеры машинных зенкеров
Диаметр зенкера
dз, ммL, ммl, ммl1, ммdm, ммЧисло зубьев z17,8712051059218415,87120510592164 Передний угол для зенкеров принимаем 10°. Угол наклона винтовой канавки делают равным 10°...30°. Задний уголпринимаем равным 8° на режущей части и 5° на калибрующей. Угол наклона режущего лезвия принимаем равным 12°. Ширину цилиндрических ленточек принимаем равной 2 мм.
Размеры параметров режущей части зенкеров приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2 - Размеры конструктивных элементов зенкеров
Диаметр развёртки, ммl, ммt, ммf1, ммf, ммT, ммh1, мм17,871
15,87120,61,21,21-
Развертки.
Цилиндрические развертки для проектирования следует выбирать хвостовые, насадные цельные и насадные сборные. По способу применения развертки подразделяют на машинные и ручные, а по принципу регулирования размера постоянные и регулируемые.
Принимаем хвостовую развертку изображенную на рисунке 11.
Рисунок 4.4 - Развёртка хвостовая
Конструктивные размеры разверток приведены в таблице 4.3.
Таблица 4.3 - Конструктивные размеры машинных разверток
Диаметр развёртки
dр, ммL, ммl, ммdm, ммЧисло зубьев z16,0272105016815,9622105016818,02721954181017,962219541810 Число зубьев следует принимать четным, чтобы облегчить измерение диаметра развертки микрометром. Полученное значение следует округлить в большую сторону.
Принимаем: Передний угол для разверток из быстрорежущей стали принимаем 5°. Задний угол принимают небольшим - 12°. На калибрующей части развёртки выполняем цилиндрическую фаску f=0,1 мм.
Размеры параметров режущей части развертки приведены в таблице 4.4 и 4.5.
Таблица 4.4 - Геометрические и конструктивные параметры зуба развёртки
Диаметр развёртки, ммl1 для φ = 15˚, ммС, ммf1, ммf, ммαγ16,027
15,962
16,027
15,962
2,5
1,0
0,8
0,15
12°
5° l_2=0,4...0,5l=25.
Таблица 4.5 - Параметры профиля стружечных канавок
Форма профиляДиаметр профиля, ммf1, ммβr, ммr1, мм
А16,027
15,962
16,027
15,962
0,8
90˚
0,5
- Для исключения огранки отверстия окружной шаг зубьев развертки делаем неравномерным. Параметры углового шага принимаем в соответствии с таблицей 18[1] и приводим в таблице 4.6.
Таблица 4.6 - Размер углового шага развёртки
Угловой шаг Число зубьев = 8 ω1 41°53' ω2 44°05' ω3 46°06΄ ω4 47°56΄ Угловой шаг Число зубьев = 10 ω1 33°15' ω2 34°32' ω3 36°00΄ ω4 37°28΄ ω5 38°45΄ Развертка исправляет при обработке форму отверстия, но исправление оси отверстия при этом не происходит. Поэтому для крепления разверток используем самоустанавливающиеся патроны, что позволяет уменьшить влияние погрешностей вращения шпинделя станка на точность обрабатываемого отверстия.
4.2 Расчёт мерительного инструмента
4.2.1 Расчёт штихмасса
Произведём расчёт штихмасса на размер Ø.
По ГОСТ 25347-82 определяем предельные отклонения отверстия
 245Н9(+0,115).
Dmax=245,115 мм;
Dmin=245 мм;
TD=0,115 мм.
По ГОСТ 24853-82 определяем рабочие размеры штихмасса:
Z - отклонение середины поля допуска на изготовление проходного калибра отверстия относительно наименьшего предельного размера изделия, Z=0,021 мм;
Y - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия, Y=0 мм;
H - допуск на изготовление калибров для отверстия, Н=0,010 мм.
Определим наибольший и наименьший размер проходного штихмасса ПРmax и ПРmin :
ПРmax =Dmin+Z+H/2= 245+0,021+0,005=245,026 мм;
ПРmin=Dmin+Z-H/2= 245+0,021-0,005=245,016 мм.
Определяем наибольший размер изношенной стороны ПР-И:
ПР-И= Dmin-Y=245-0=245 мм.
Определяем наибольший и наименьший размер не проходного штихмасса НЕmax и НЕmin:
НЕmax=Dmax+H/2=245,115+0,005=245,12 мм;
НЕmin= Dmax- H/2=245,115-0,005=245,11 мм.
Определяем исполнительные размеры штихмасса:
Р-ПР=245,026-0,010 мм
Р-НЕ=245,12-0,010 мм
Схема расположения полей допусков штихмасса изображена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.5 - схема расположения полей допусков штихмасса
Эскиз штихмасса изображён на рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 - Эскиз штихмасса
4.2.2 Расчёт цилиндрического калибра-пробки
Произведём расчёт цилиндрического калибра-пробки для контроля отверстия .
Dmax=245,115 мм; Dmin=245 мм;
TD=0,115 мм.
По ГОСТ 24853-82 определяем рабочие размеры калибра пробки:
Z = 0,0025мм;
Y = 0,002мм;
H = 0,003мм.
Определим наибольший и наименьший размер проходного калибра ПРmax и ПРmin :
ПРmax =Dmin+Z+H/2= 18,016+0,0025+0,0015=18,02мм;
ПРmin=Dmin+Z-H/2= 18,016+0,0025-0,0015=18,017 мм.
Определяем наибольший размер изношенной стороны ПР-И:
ПР-И= Dmin-Y=18,016-0,002=18,014 мм.
Определяем наибольший и наименьший размер непроходного калибра НЕmax и НЕmin:
НЕmax=Dmax+H/2=18,034+0,0015=18,0355 мм;
НЕmin= Dmax- H/2=18,034-0,0015=18,0325 мм.
Определяем исполнительные размеры калибра-пробки:
Р-ПР=18,02-0,003 мм;
Р-НЕ=18,0355-0,003 мм.
Поля допусков диаметров цилиндрического калибра изображён на рисунке 4.7.
Рисунок 4.7 - Поле допусков диаметров цилиндрического калибра
5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА. БИЗНЕС-ПЛАН
5.1 Резюме
Данный бизнес - план предполагает технологию изготовления корпусов для шарового крана DN 150. Основное предназначение данной детали является крепление на ней основных частей крана. Использование данной детали ограничено размерами шарового крана. Отличительной ее чертой является габариты и большая масса. Реализацию деталей планируется осуществлять на договорной основе конкретным потребителям, готовым разместить свои заказы.
По полученным результатам проведенных вычислений значения: индекса доходности ИД=1,6 > 1 и ЧДД = 53658рублей - положительный. Это позволяет сделать вывод о том, что вложение инвестиций в разработку данного проекта является экономически целесообразным и окупаемость составляет 2,6 лет.
5.2 Характеристика товара
Изготавливаемая деталь применяется в нефтегазовой промышленности, поэтому должна обладать особыми свойствами.
Преимущество проектируемой технологии изготовления детали перед старой - заключается в использование автоматизированных систем проектирования и обработки детали, таких как: "КОМПАС-3D V12" компании АСКОН, "PowerMill", "PowerInspect", "FeatureCAM" - Delcam. Так же применяются новые более производственные станки с системами ЧПУ: Puma 400M фирмы Doosan, Trevisan DS300/70C фирмы TREVISAN MACCHINE UTENSILI S.p.A. Обработка производится инструментом фирмы "Sandvik Coromant", "Dormer".
5.3 Рынок сбыта товаров и анализ конкуренции
Деталь планируется продавать на предприятия Пензенской области связанные с изготовлением запорной арматуры. Предполагаемый объем продаж 400 корпусов за год. В дальнейшем планируется начать продавать корпуса на предприятия большинства регионов РФ.
Основными конкурентами изготовления похожей продукции являются:
ООО "Самараволгомаш";
ОАО "Икар";
ОАО "Акционерная компания "Корвет";
ЗАО ПО "МЗТА".
5.4 Производственный план
Все необходимые данные для расчета экономических показателей приводятся в таблице 5.1
Таблица 5.1 - Исходные данные для расчета
№Наименование статейОбозначе-нияВариантбазовыйпроектиру-емый123451Годовая программа выпускаNB4004002Действующий годовой фонд
времени работы единицы
оборудования при 2-сменном
режиме работы, ч
F0
4015
4015
Продолжение таблицы 5.1
3Коэффициент, учитывающий
выполнение норм времениKB1,21,24Коэффициент загрузки оборудованияKЗ,0,850,855Стоимость 1 м2 производственной
площади, руб.Цпл1001006Стоимость подготовки
управляющих программ, руб.Цуп5005007Число наименования деталей, обрабатываемых на станке в течение года, шт.
n
7
78Масса детали, кгMg1291299Масса заготовки, кгMЗ19219210Коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы
KТ-З
1,75
1,7511Штучно-калькуляционное время, чtшт-к5,14,312Полезный годовой фонд времени, чFP1782178213Коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату рабочихKД.З.1,31,314Часовая тарифная ставка рабочего, руб.:
3-го разряда
4-го разряда
5-го разряда
li
100
150
200
100
150
20015Часовая тарифная ставка наладчика на станках с ЧПУ, руб.ln20020016Стоимость 1 кВт/ч, руб.ЦЭ2,617Установочная расчетная мощность, кВтNVM675618Процент общепроизводственных расходов, %РОПР101019Процент общехозяйственных расходов, %РОХ66Продолжение таблицы 5.1
20Коэффициент, учитывающий отчисления на социальные нужды, %КС.Н.303021Коэффициент занятости оборудованияКЗ.О.41,837,522Норма амортизационных отчислений, %η0,10,1
Расчет технологической себестоимости по новому технологическому процессу.
1. Производственная себестоимость детали определяется как сумма затрат по формуле:
где - затраты на основные материалы, руб.;
З_вм - затраты на вспомогательные материалы, руб.;
З_о - заработная плата основных рабочих, руб.;
З_вр - заработная плата вспомогательных рабочих, руб.;
З_э - затраты на силовую и технологическую электроэнергию, руб.;
З_ро - затраты на текущий ремонт и обслуживание оборудования, руб.;
А_о - амортизация оборудования, руб.;
А_пр - амортизация специальных приспособлений, руб.;
А_пл - амортизация и содержание площадей, руб.;
Р_опр - расходы общепроизводственные, руб.;
Р_ох - расходы общехозяйственные, руб.
2. Расчет затрат на основные материалы.
Затраты на основные материалы определяются по формуле:
где М_о= 192 - масса заготовки или материала, кг;
Ц_м= 30,5 - цена 1 кг материала или заготовки, руб.;
К_тз= 1,75 - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы;
М_от - количество возвратных отходов (стружка) на одну деталь, определяется по формуле:
3. Затраты на вспомогательные материалы принимаются ориентировочно в размере 3 - 5 % от стоимости основного материала.
4. Расчет заработной платы производственных рабочих.
Заработная плата производственных рабочих с доплатами и отчислениями на социальные нужды рассчитывается по формуле:
Где К_дз= 1,3 - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату рабочих;
К_сн= 30 - коэффициент, учитывающий отчисления на социальные нужды;
l_i - часовая тарифная ставка рабочего на i-й операции, руб.;
t_шк - штучно-калькуляционное время на i-й операции, ч;
m - число операций.
5. Численность основных рабочих.
Численность основных рабочих определяется как
Расчет потребного количества токарей 4 разряда
Расчет потребного количества фрезеровщиков 4 разряда
где t_шк - штучно-калькуляционное время для мелкосерийного производства, мин.;
N_з - годовой выпуск деталей, шт.;
F_р= 1782 - полезный годовой фонд работы одного рабочего, ч;
К_вн= 1,2 - коэффициент перевыполнения норм времени;
К_мн= 1 - коэффициент многостаночного обслуживания.
Принимаем R_осн= 2.
6. Численность ИТР, служащих и вспомогательных рабочих, обслуживающих проектируемый участок, определяется в процентах от численности основных рабочих.
Численность ИТР и служащих: Принимаем равным 1.
МОП: Принимаем равным 1.
7. Расчет заработной платы вспомогательных рабочих, ИТР, служащих и МОП.
Заработная плата вспомогательных рабочих определяется как:
где З_вi - заработная плата вспомогательных рабочих (наладчиков, крановщиков и т.д.), определяется по формуле:
где l_Нi - часовая тарифная ставка наладчиков i-й операции;
С_об = 4 - норма обслуживания, ч;
К_дз= 1,3- коэффициент, учитывающий месячную премию вспомогательных рабочих.
8. Заработная плата ИТР определяется следующим образом:
где l_окл - среднемесячный оклад ИТР, обслуживающих данный участок, руб.;
К_дз= 1,3- коэффициент, учитывающий размер месячной премии.
9. Заработная плата служащих определяется как:
где l_окл - месячный оклад служащих, руб.;
К_дзс= 1,25- коэффициент, учитывающий размер месячной премии служащих.
10. Заработная плата МОП определяется как:
где l_п= 50 - часовая тарифная ставка рабочих повременщиков, руб/ч;
F_д= 4015 - действительный фонд времени работы одного рабочего, ч.
11. Расчет эксплуатационных расходов.
Эксплуатационные расходы включают следующие затраты:
а) на амортизацию оборудования,
б) на содержание и амортизацию зданий,
в) на амортизацию и ремонт приспособлений,
г) связанные с эксплуатацией инструмента,
д) на содержание и ремонт оборудования,
е) на силовую и технологическую электроэнергию. Рассмотрим расчет этих затрат.
Расчет затрат на амортизацию оборудования производится по следующей формуле:
где К_об - капитальные вложения в оборудование, руб.
η= 0,1 - норма амортизационных отчислений на основные фонды, % .
Затраты на содержание и амортизацию зданий определяются по формуле:
где К_пл - стоимость производственной площади, занимаемой оборудованием, руб.;
β=0,75 - суммарный процент от общей стоимости площадей на амортизацию и их содержание. В содержание входят затраты на освещение, отопление, вентиляцию, ремонт, уборку помещений и т. д.
Затраты на амортизацию и ремонт приспособлений определяются как:
где T_пр= 5 - срок службы приспособлений, лет;
φ_пр=15 - процент затрат на ремонт приспособлений;
К_пр - стоимость специальных приспособлений, руб.
Затраты на эксплуатацию инструмента определяются по формуле:
где С_эи= 10 - средняя стоимость эксплуатации инструмента на одну станко-минуту, руб;
t_о= 201,2 - основное время обработки детали, мин.
Затраты на содержание и ремонт оборудования:
где К_тз, К_эз - категория ремонтной сложности оборудования и электрооборудования;
μ=0,9 - коэффициент, учитывающий класс точности ремонтируемого оборудования;
W_р^т= 10000; W_р^э= 5000 - нормативы годовых затрат на все виды ремонта и техническое обслуживание станков и электродвигателей в зависимости от длительности ремонтного цикла, руб.
Затраты на силовую электроэнергию:
где N_ум= 56 - суммарная установочная мощность, кВт;
β_d= 0,5 - коэффициент, учитывающий загрузку оборудования, одновременность работы электродвигателей, потери в сети, КПД электродвигателя;
F_д - действительный годовой фонд времени оборудования, ч;
Ц_э= 2,6 - стоимость 1 кВт/ч, руб;
β_зо= 0,85 - коэффициент занятости оборудования.
12. Общепроизводственные расходы рассчитываются как процент (α_опр) от зарплаты основных рабочих З_о:
13. Общехозяйственные расходы рассчитываются как процент (α_ох) от заработной платы основных рабочих З_о:
14.Расчет производственной себестоимости:
5.5 Финансовый план
Объем капитальных затрат, необходимых для разработки нового технологического процесса, включает стоимость технологического, энергетического и подъемно-транспортного оборудования; производственных, служебно-бытовых помещений; специальных приспособлений и инструментов; разработки управленческих программ для станков с ЧПУ и определяется по следующей формуле:
где K_об - капитальные вложения в оборудование (руб.);
K_пл - стоимость производственных площадей (руб.);
K_пр - стоимость специальных приспособлений и инструментов (руб.);
K_уп - стоимость разработки управленческих программ для станков с ЧПУ (руб.).
Для определения капитальных вложений в оборудование нового технологического процесса, обеспечивающее выполнение годового объема изделий, необходимо определить тип и количество оборудования по каждой операции.
1. Расчет программы запуска (NЗ)
где N_В - годовая программа выпуска деталей, (шт. изделий); α= 2 - потери от брака, %.
Тогда,
Расчет такта запуска r_З поточной линии:
где F_о - действительный годовой фонд времени работы оборудования (ч);
F_о = 4015 - при двухсменном режиме.
3. Расчет количества оборудования.
Необходимое количество оборудования на поточной линии для выпуска установленной программы на каждой операции определяется по следующей формуле:
Полученное расчетное число оборудования округляется в большую сторону до целого числа, если дробная часть превышает целую более чем на 10 %. Принимаем количество оборудования равное 1.
Составим сводную таблицу (5.2) по оборудованию. В ней же приведены результаты расчета.
Таблица 5.2- сводная таблица по оборудованию
Наименование
станкаМодельКоличествоКоэффициент загрузки
Мощность, кВт
Цена, млн. руб
Категория ремонтной сложностиодноговсеходноговсеходноговсехГоризонтально-фрезерныйTrevisan DS300/70C
10,3
18
18
27
33
60
60Токарно-
винторезный станок с ЧПУ.Puma 400M
10,13
38
38
15,2
9,2
60
60ИТОГО256120
Так как используется уже приобретенное предприятием оборудование для осуществления базового технологического процесса, то затраты на покупку нового оборудования КОБ можно не учитывать.
3. Стоимость производственной площади, занимаемой оборудованием, определяется по формуле:
где Ц_пл - цена 1 м2 производственной площади здания, руб;
S_об - площадь оборудования d-го типа, занятого выполнением i-й операции, м^2;
γ_id - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь, приходящуюся на оборудование d-го типоразмера, занятого выполнением i-й операции. 4. Стоимость специальных приспособлений определяется по формуле:
где Ц_пр - цена приспособлений d-то типоразмера, руб.;
П - число приспособлений d-го типоразмера, используемых на i-й операции;
m - число операций технологического процесса;
n - количество типоразмеров оснастки, необходимой для выполнения i-й операции.
5. Затраты на разработку управленческих программ для станков с ЧПУ.
Если в новом технологическом процессе применяются станки с ЧПУ, то в общих капитальных вложениях учитываются затраты на разработку управленческих программ для этих станков, которые рассчитываются по формуле:
где Ц_пу - стоимость подготовки программ на одно наименование детали, руб.;
b - число наименований деталей, обрабатываемых на станке в течение года.
6. Расчет удельных капитальных вложений производится по формуле:
где K - общие капитальные вложения, руб.;
N_В - годовой выпуск деталей, шт.
Таблица 5.3 - Денежные потоки
Период t, летИнвестиции, руб.Денежный поток, руб.0-90355010481402048140304814040481405048140 5.6 Оценка эффективности проекта
Экономическая целесообразность любого инвестиционного проекта определяется по показателю - новая приведенная стоимость, или чистая приведенная стоимость (ЧДC).
Текущий дисконтированный доход (ТДД) определяется по формуле:
где D_t - доходы в t-м году, в руб.;
K_t - затраты в t-м году, в руб.;
t - текущий год жизненного цикла проекта;
d - ставка дисконта, в %;
n - жизненный цикл инвестиционного проекта, в годах.
Затраты на проект представлены стоимостью приспособлений, которые необходимо купить, и составляют К = 90355руб.
Доходы представляют собой сумму экономии на издержках и амортизационных отчислений, которые можно определить следующим образом:
где С_пр^баз= 5990000 - базовая себестоимость годового объёма партии деталей, которая принимается по данным предприятия.
Определим амортизационные отчисления на общие капитальные затраты по формуле:
где, НА - норма амортизации на основные фонды, НА = 12 %
Общие капитальные затраты составляют К_об = 90335 руб.
Денежные потоки за весь период жизненного цикла инвестиционного проекта исчисляются по формуле:
Определяем коэффициент дисконтирования для каждого года планируемого производства детали по формуле:
где, d=0,2 - ставка дисконта, для современного уровня инфляции принимаем;
t - количество лет, t=0, 1, 2, 3, 4, 5.
Тогда дисконтированные денежные потоки будут определены следующим образом: Произведём суммирование доходов и расходов за пять лет для выяснения прибыльности изготовления детали по новому технологическому процессу в течение указанного срока:
Результаты расчетов сводим в таблицу (5.6)
Таблица 5.4- Сводная таблица расчета чистой дисконтированной стоимости.
Период
t, летИнвестиции, руб.Денежный поток, руб.K_дТДС,
руб.ТДС нарастающим итогом, руб.0-9033501-90335-9033510481400,833340115-5022020481400,694433428 -1679230481400,5787278581106640481400,4823232183428450481400,401919347 53658
Cрок окупаемости капитальных вложений, связанных с внедрением новой технологии, определяется по таблице (5.6).
Определяем индекс доходности по формуле:
Проектируемый вариант технологического процесса экономически выгоден; обеспечивает снижение себестоимости детали больше чем на 0,6%.
Срок окупаемости капитальных вложений не превышает 2,6 года, индекс доходности ИД=1,6 ≥ 1, а ЧДД = 53658 руб. > 0, что говорит об экономической выгодности данного проекта. Разработанная прогрессивная технология механической обработки корпуса с использованием модернизированной заготовки и применением специально разработанных приспособлений, а так же применения станков с ЧПУ эффективна, обеспечивает снижение трудоёмкости и себестоимости изготовления детали, за счёт замены использования дорогостоящих операций более простыми и экономически выгодными и уменьшения номенклатуры режущего инструмента. Данные предложения по усовершенствованию технологии механической обработки корпуса могут быть взяты за основу производства этого типа деталей, как по техническим, так и экономическим параметрам и дальнейшему усовершенствованию технологии в этом направлении.
6. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ
6.1 Требования безопасности при эксплуатации грузоподъемных машин
К грузоподъемным машинам и механизмам относятся краны всех типов, лебедки, подъемники, вышки, лифты, домкраты, а также съемные грузозахватные приспособления: крюки, канатные и цепные стропы, траверсы, грузоподъемные электромагниты и вакуумные захваты.
Согласно Федерального закона от 21 июля 1997 г. №116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" стационарно установленные грузоподъемные механизмы относятся к категории опасных производственных объектов и подлежат государственной регистрации в соответствии с "Требованиями к регистрации объектов в государственном реестре опасных производственных объектов и к ведению этого реестра" утвержденными приказом Ростехнадзора от 13 июля 2006 г. №682.
Грузоподъемные машины должны отвечать:
1. Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов(ПБ 10-611-03);
2. Правилам устройства и безопасной эксплуатации кранов-трубоукладчиков (ПБ 10-157-97) с изм. № 1 ПБ 10-371(157)-00;
3. Правилам устройства и безопасной эксплуатации подъемников-вышек (ПБ 10-256-98);
4. Правилам устройства и безопасной эксплуатации лифтов от (ПБ 10-558-03) и др.
Безопасность труда при подъеме и перемещении грузов в значительной степени зависит от конструктивных особенностей подъемно-транспортных машин и соответствия их правилам и нормам Ростехнадзора. Все части, детали и вспомогательные приспособления подъемных механизмов в отношении изготовления, материалов, качества сварки, прочности, устройства, установки, эксплуатации должны удовлетворять соответствующим техническим условиям, стандартам, нормам и правилам. При эксплуатации подъемно-транспортных машин следует ограждать все доступные движущиеся или вращающиеся части механизмов. Необходимо исключать непредусмотренный контакт работающих с перемещаемыми грузами и самими механизмами при их передвижении, а также обеспечить надежную прочность механизмов, вспомогательных, грузозахватных и строповочных приспособлений.
Для обеспечения безопасной эксплуатации подъемно-транспортные машины снабжают средствами защиты, включая системы дистанционного управления. Для дистанционного управления подъемно-транспортными машинами применяют электрические следящие системы (при стационарном пульте управления) и радиоуправление (при управлении с разных мест). Инспекция Ростехнадзора и администрация предприятия устанавливают постоянный надзор за состоянием грузоподъемных устройств, канатов, цепей, сменных грузозахватных органов (крюков, грузоподъемных электромагнитов и т.п.), съемных грузозахватных приспособлений (стропов, клещей, траверс и т.п.) и тары (контейнеров, кошей и т.п.), уходом за ними и безопасностью эксплуатации.
Вновь установленные грузоподъемные машины должны быть подвергнуты до пуска в работу полному техническому освидетельствованию. Грузоподъемные машины, находящиеся в работе, должны подвергаться периодическому техническому освидетельствованию; частичному - не реже одного раза в год; полному - не реже одного раза в три года, за исключением редко используемых. Возможно внеочередное полное техническое освидетельствование грузоподъемной машины (после монтажа
на новом месте, реконструкции, смены крюка, ремонта металлических конструкций грузоподъемной машины с заменой расчетных элементов и т.д.). При полном техническом освидетельствовании грузоподъемная машина должна подвергаться осмотру, статическому и динамическому испытанию. При частичном техническом освидетельствовании статические и динамические испытания не проводятся.
Осмотр сопровождается проверкой работы механизмов и электрооборудования, тормозов и аппаратуры управления, освещения и сигнализации, приборов безопасности и регламентируемых габаритов.
Цель статических испытаний - проверка прочности металлических конструкций грузоподъемных машин и устойчивости против опрокидывания (для стреловых кранов). Статические испытания кранов производят нагрузкой, на 25% превышающей его грузоподъемность. Кран устанавливают над опорами крановых путей, а его тележку (тележки) - в положение, отвечающее наибольшему прогибу. При стреловом кране стрела устанавливается относительно ходовой платформы в положение, соответствующее наименьшей устойчивости крана. Крюком или заменяющим его устройством захватывается груз и поднимается на высоту 200-300 мм (при стреловом кране - 100-200 мм) с последующей выдержкой в таком положении в течение 10 мин. По истечении 10 мин груз опускают и проверяют наличие или отсутствие остаточной деформации моста крана (при стреловых кранах груз не должен опуститься на землю, не должны появиться трещины, деформации и т.п.).
Динамическое испытание грузоподъемных машин производится грузом, на 10% превышающим грузоподъемность машины, и имеет целью проверку действия механизмов грузоподъемной машины и их тормозов. Допускается динамическое испытание осуществлять рабочим грузом. При динамическом испытании производят повторный подъем и опускание груза.
При техническом освидетельствовании стальные канаты (тросы) бракуют по числу обрывов проволок на длине одного шага свивки каната, при этом учитывается их конструкция, степень износа или коррозии, назначение, соотношение диаметра блока, огибаемого канатом, к диаметру последнего. При обнаружении оборванной пряди канат к эксплуатации не допускают.
Грузозахватные приспособления и тару до пуска в работу подвергают осмотру, причем первые, кроме того, испытываются нагрузкой, превышающей на 25% их номинальную грузоподъемность. Испытанные вспомогательные грузозахватные приспособления снабжают бирками и клеймами, без которых их не допускают к использованию.
Большое значение для безопасности работы подъемно-транспортных машин имеет выполнение основных требований при проведении такелажных работ: при канатовании груза необходимо использовать специальные устройства - рым-болты, проушины; центр тяжести поднимаемого груза должен находится в середине между захватами стропа; строповочные канаты необходимо располагать на поднимаемом грузе равномерно, без узлов и перекруток; строповочный трос следует отделять от острых кромок и ребер груза прокладками (доски, резина и т.п.); сплетение грузовых канатов не допускается; при проведении такелажных работ должна применяться оперативная сигнализация.
Для обеспечения безопасности эксплуатации подъемно-транспортных машин применяют: концевые выключатели, автоматически отключающиеся механизмы подъема крюка или механизмы передвижения крана при подходе к крайним положениям, концевые упоры для предотвращения перехода перемещаемых подъемных механизмов за рельсовые пути, ограничители грузоподъемности, предохраняющие кран от перегрузки путем выключения механизма подъема; устройства, предотвращающие соскальзывание канатов с крюка; буферные устройства, амортизирующие толчки при столкновении с соседними кранами и другими объектами; звуковую и световую сигнализацию, предупреждающую о наступлении опасного момента при работе крана; блокировочные приспособления для автоматического отключения неогражденных троллейных проводов при выходе человека с площадки, лестницы, галереи, с которых возможно случайное прикосновение к троллейным проводам; тормозные и удерживающие устройства (ловители).
При работе грузоподъемных кранов основными причинами несчастных случаев и аварий, как правило, являются: - незнание или несоблюдение "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов", правил техники безопасности и производственных инструкций, а также нарушение трудовой дисциплины; - невыполнение требований проекта производства работ; - отсутствие или пренебрежительное отношение со стороны обслуживающего персонала к знаковой сигнализации, применяемой при перемещении грузов кранами; - несвоевременный или некачественный инструктаж по технике безопасности на рабочем месте;
- отсутствие исправных и своевременно испытанных электрозащитных средств и заземлительных устройств; - несвоевременное или некачественное проведение технических осмотров, ремонтов, технических освидетельствований грузоподъемных кранов;
- применение неисправных или неиспытанных грузозахватных приспособлений и др.
Поэтому для предотвращения несчастных случаев и аварий при работе и обслуживании грузоподъемных кранов крановщики, помощники крановщиков, слесари, электрики, стропальщики и инженерно-технические работники, связанные с работой крана, должны: - хорошо знать и точно выполнять "Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов" и правила техники безопасности в части эксплуатации и производства работ грузоподъемными кранами, а также требования производственных и должностных инструкций; - ни при каких обстоятельствах не допускать нарушений производственной и трудовой дисциплины при работе и ремонте грузоподъемных кранов;
- тщательно выполнять требования проекта производства работ; - строго следить за установками электрозащитных устройств и заземлением;
- своевременно и качественно проводить технический осмотр, ремонт и техническое освидетельствование грузоподъемных кранов; - систематически вести технический надзор за состоянием механизмов крана, подкрановых путей и строго выполнять заводскую инструкцию по эксплуатации крана; - не допускать производство ремонтных работ неисправным инструментом, без защитных и предохранительных средств; - своевременно и качественно проводить инструктаж по технике безопасности на рабочем месте; - строго выполнять указания имеющейся знаковой сигнализации.
Кроме того, обслуживающий персонал грузоподъемных кранов должен:
- не включать механизмы крана, не убедившись в том, что все механизмы, детали и узлы крана исправны;
- не снимать ограждения с вращающихся частей двигателей, насосов, вентиляторов и других механизмов; - не снимать ограждения с муфт, валов, шестеренчатых и других передач; - не чистить и не смазывать подшипники н другие детали во время работы крана; - не работать на кране, если он неисправен; не работать на кране, если неисправны крановые пути; - не работать на кране, если не работают приборы безопасности; - не работать на кране при частом срабатывании максимально токовой и тепловой защиты; - не работать на кране, если неисправны грузовые или стреловые или вантовые канаты или стропы или тара; - не работать на кране, если не освещена площадка в темное время суток; - не работать на кране при сильном дожде, сильном снегопаде или сильном ветре (когда скорость ветра превышает допустимые паспортные нормы); - не цеплять на крюк крана груз, если крюк неисправен;
- не поднимать людей в таре или на грузе. Кроме того, при работе крана категорически запрещается: - освобождать краном зажатые грузом чалочные канаты или цепи; - отрывать крюком крана грузы, засыпанные землей, заложенные другим грузом, залитые бетоном, привернутые болтами к другому грузу, примерзшие к земле, находящиеся под водой и т. д.; - резко разворачивать стрелу с грузом; укладывать груз на электрические кабели, трубопроводы, а также на краю откоса или канавы, если уложенный груз может сползти или опрокинуться; - выводить из действия приборы безопасности и тормоза, а также работать при неисправных тормозах; - опускать стрелу до вылета, при котором грузоподъемность крана меньше массы поднимаемого груза; - поднимать груз в таре, если тара заполнена выше бортов; - подвешивать груз на один рог двурогого крюка; допускать к зацепке или строповке необученных и неаттестованных стропальщиков; - работать на кране, если он своевременно не прошел технического освидетельствования.
Безопасность труда при работе и обслуживании электроустановок грузоподъемных кранов достигается точным выполнением правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей и производственной инструкции.
6.2 Обеспечение безопасной работы на металлообрабатывающем оборудовании
Задачей безопасности труда является устранение причин несчастных случаев и профессиональных заболеваний. Правила безопасности излагаются в инструкциях, которые определяют порядок и условия выполнения работником порученных ему операций. Инструкции утверждаются главным инженером предприятия и вывешиваются у рабочих мест.
Вновь поступающего на предприятие допускают в цех только после вводного инструктажа, на котором знакомят с правилами техники безопасности и приемами безопасной работы. Впоследствии инструктаж периодически повторяется. На рабочем месте инструктаж проводит мастер, который также обязан контролировать выполнение требований техники безопасности. Обнаружив нарушения, мастер должен немедленно прекратить работу, устранить неполадки и провести дополнительный инструктаж. При переводе на новое оборудование или новую технологию инструктаж также является обязательным.
После инструктажа производится проверка того, насколько хорошо он усвоен рабочими. Результаты проверки фиксируют в специальном документе, в котором рабочий расписывается в. ознакомлении с правилами техники безопасности, а подписи обучавшего мастера и начальника цеха удостоверяют разрешение приступить к работе.
Работать разрешается только на исправном оборудовании. Запрещается на ходу чистить, смазывать, ремонтировать станок или пресс. Не разрешается производить какие-либо измерения на работающем оборудовании, будь то измерения изготовляемой детали или замеры режимов работы машины.
Категорически запрещается касаться руками тех частей оборудования, которые находятся под напряжением, а также электрических установок, поднимать упавшие оборванные провода и наступать на них, а также прикасаться к висящим концам разорванного провода, так как последний может быть под напряжением.
При выполнении сварочных работ, а также в иных случаях, когда имеют дело с электрической дугой (например, в электропечах, необходимо пользоваться защитными очками, в противном случае возможно заболевание глаз.
Тяжелые и громоздкие грузы перемещаются в цехе различными грузоподъемными механизмами и кранами, которые не реже раза в год подвергаются техническому освидетельствованию и испытаниям по правилам Госгортехнадзора. Груз крепят только такелажники, а управляют краном крановщики. При выполнении грузоподъемных работ запрещается находиться под поднятым грузом.
Механизация и автоматизация технологических процессов являются наиболее эффективными средствами снижения травматизма. При этом функции рабочего сводятся к контролю над работой машин, и он может находиться на безопасном от них расстоянии.
Безопасность эксплуатации машин и механизмов достигается также применением разнообразных защитных устройств, например ограждений. Ограждение может быть полным или частичным. Полное ограждение устанавливают, когда действие машины автоматическое. Для частичного ограждения опасной зоны используют стационарные (неподвижные) и подвижные ограждения (сплошные, решетчатые, сетчатые).
Неподвижное ограждение постоянно закрывает доступ в опасную зону и защищает работающего в случае поломки и отбрасывания какой-либо детали. Например, зубчатые передачи ограждаются сплошными кожухами. Такие ограждения устанавливают, как правило, если передаточные механизмы расположены на высоте до 2 м над уровнем пола.
Подвижное ограждение закрывает рабочую зону при наступлении опасного момента и открывает ее, когда опасность устранена. Это ограждение требует систематического контроля.
Весьма эффективно применение блокировки. Блокировочное ограждение представляет собой барьер (или дверцу), устроенный так, что машина может работать только тогда, когда барьер закрывает доступ в рабочую зону (или при закрытых дверцах). Если это условие нарушено, выключается питание машины или включается тормоз. Такие блокировки часто применяются в конструкциях кривошипных прессов.
Предупредительные надписи и плакаты, запрещающие те или иные действия, предупреждающие об опасности, обязательны в опасных зонах. Такие надписи устанавливаются, например, на дверях трансформаторных будок.
Опасные последствия для здоровья человека может иметь воздействие на организм электрического тока. Ток силой до 0,02 А можно считать безопасным. Работая в сухих помещениях (при влажности до 75%), пользуются током напряжением 36 В. Это напряжение используют для освещения переносными лампами, для привода ручного электроинструмента и др.
Величина безопасного напряжения устанавливается в зависимости от характера помещения, в котором оно используется. В сырых (влажность от 75 до 100%) помещениях и особо сырых (постоянная влажность 100%: пол, потолок, стены покрыты влагой) опасность поражения током резко возрастает. Поэтому в них безопасным считается напряжение 12 В.
Однако использовать ток напряжением 36 В для привода оборудования невозможно, так как это привело бы к увеличению силы тока и размеров оборудования. Для этих целей применяют ток высокого напряжения 220, чаще 380 В, в этом случае для предохранения от поражения электрическим током применяют защитные заземление, отключение и др.
Защитное заземление устраивают в сетях напряжением до 1000 В. Металлические части оборудования соединяют стальным или медным проводом с проводником, находящимся в земле.
Защитное отключение - это автоматическое устройство, выключающее ток при появлении на корпусе защищаемого оборудования напряжения 20-40 В. Для защиты от электропоражений широко используют также индивидуальные средства: резиновые перчатки, специальную одежду, изолирующие подставки, покрытия и др.
Правила техники безопасности предусматривают также ограничение шума в цехе. Допустимый уровень шума в штамповочном цехе при воздействии его в течение 8 ч в день составляет 90 дБ. Уровень шума снижают глушителями, абсорбированием специальными кожухами. Стены покрывают щитами из стекловолокна или другого материала, обладающего высокой звукопоглощающей способностью. Такая звукоизоляция снижает общий уровень шума в цехе, однако рабочий страдает от шума пресса, на котором он работает. Поэтому прессы закрывают кожухами из звукопоглощающих материалов. Установка таких кожухов (спереди, сзади и снизу), например, на прессе усилием 22*104 Н, работающем со скоростью 300 ходов в минуту, снижает уровень шума на величину до 15 дБ.
При эксплуатации действующего оборудования, выполнении различных операций технологического процесса существует опасность возникновения пожаров. Например, при ударах металлических предметов друг о друга или об абразив, при электро- и газосварочных работах, при коротком замыкании электрических цепей образуются искры, от которых могут загореться находящиеся поблизости предметы, вещества, материалы. Электрическая дуга, появляющаяся при больших токах короткого замыкания, приводит к плавлению проводов, воспламенению изоляции, что может привести к пожару.
Перегрузки электрических сетей, машин и аппаратов, следствием чего является нагрев электрооборудования, участков электропроводки, также могут послужить источником пожара.
Воспламенение происходит от теплоты, выделяющейся при трении во время скольжения подшипников, дисков, ременных передач, при химическом взаимодействии различных веществ, наконец, при самовозгорании, например, промасленной ветоши или спецодежды.
Чтобы предотвратить возникновение пожаров, необходимо систематически поддерживать, в исправном состоянии предохранительные устройства электрооборудования, электроустановки и электросети. Своевременная смазка подшипников, трущихся деталей и механизмов устраняет опасность их перегрева. В цехах, особенно в окрасочных и сушильных камерах и других помещениях с повышенной пожароопасностью, должна быть установлена эффективная система вентиляции, исключающая возможность образования взрывоопасной смеси.
Огнедействующие производственные установки и отопительные приборы изолируются от сгораемых конструкций и материалов. Самовозгорающиеся вещества также изолируются от других веществ, причем систематически контролируется их состояние.
Огнеопасные жидкости и растворы запрещается хранить и транспортировать в открытых ведрах, банках и т. п.
Промасленные протирочные и другие огнеопасные материалы (в том числе производственные отходы) необходимо своевременно отправлять в специально отведенные места.
Для тушения пожаров применяют различные огнетушители (пенные, газовые, порошковые), песок, внутренние пожарные краны, а также стационарные установки воздушно-пенного огнетушения, углекислотные установки (последние предназначены для ликвидации загораний электрооборудования, находящегося под напряжением) и др.
Защита от пожара осуществляется также и с помощью противопожарной автоматики: автоматических устройств сигнализации загораний и автоматических систем тушения. Это спринклерные и дренчерные системы, в которых тушащим веществом является вода или водный раствор пенообразователя (спринклер - оросительная головка, закрытая замком из легкоплавкого материала, дренчер - открытая оросительная головка, т. е. без замка; как ту так и другую головки монтируют под потолком), установки газового тушения, где используется углекислота, четыреххлористый углерод, азот, аргон и другие газы.
Причинами загораний и пожаров нередко являются нарушения работниками правил пожарной безопасности. Поэтому каждый поступающий на работу проходит противопожарный инструктаж, т. е. знакомится с правилами, регламентирующими поведение на территории предприятия, а также со средствами вызова пожарной команды и тушения пожара.
6.3 Расчёт защитного заземления станка
Необходимо рассчитать сопротивление защитного заземления токарно-винторезного станка с ЧПУ. Станок размещён в цехе. Заземляющее устройство должно использовать естественные заземлители (части металлических конструкций, находящихся земле), сопротивление растеканию которых Rе = 20 Ом.
Установка находится под напряжением 380 В. Требуемое сопротивление защитного заземляющего устройства для этого случая (ГОСТ464-79) должно быть не более 4 Ом, т.е. RеОм. Следовательно, к дополнительному естественному заземлению монтируется искусственный из вертикальных стальных стержней длиной , диаметром м, соединённый стальной полосой , уложенной в грунт с удельным сопротивлением Ом на глубине м.
Контурный заземлитель размещается по периметру здания предприятия, длина которого м.
При расстоянии между заземлителями м, необходимое количество вертикальных электродов:
шт.
Требуемое сопротивление искусственного заземляющего устройства определяется по формуле (6.1):
Ом. (6.1).
Определяем сопротивление растеканию вертикальных и горизонтальных электродов:
Ом.
Ом.
Коэффициент использования электродов и .
Сопротивление растеканию группового искусственного заземлителя определяют по формуле (6.2):
Ом.
Это сопротивление немного меньше заданного (5 Ом), что повышает безопасность.
Общее сопротивление (действительное) заземляющего устройства определяется из выражения: Ом.
Что меньше требованию по ГОСТ 464-79.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе проведены анализ объекта разработки и анализ технологичности конструкции. Определён тип производства. Дано обоснование выбранного способа получения заготовки. Проанализирован базовый технологический процесс и спроектирован новый технологический маршрут обработки детали. Произведён выбор оборудования, приспособлений и инструмента. Сконструированы и рассчитаны специальное приспособление и измерительный инструмент. В экономической части проекта произведёны расчёт себестоимости изготовления детали, разработан бизнес-план и представлено обоснование экономической эффективности инвестиций. В разделе безопасности жизнедеятельности рассмотрена тема безопасной работы на металлообрабатывающем оборудовании, требования безопасности при эксплуатации грузоподъемных машин и произведён расчёт защитного заземления станка.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учебное пособие для вузов /А.Ф.Горбацевич, В.А.Шкред . - 4-е изд., перераб. и доп. - Минск: Выш.шк.,1983.- 256с. ил.
2 Прайс лист компании "Интерсталь" от 10.02.2011г.
3 Афонькин, М.Г, Магницкая, М.В. Производство заготовок в машиностроении: учебное пособие для вузов, Ленинградское отд-ние.,1987.-256с.:ил.
4 ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
5 Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова - 5-е изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение-1, 2001 г. 944 с. ил.
6 Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Часть 2.Нормативы режимов резания, Москва Экономика 1990г.
7 Каталог режущего инструмента "Sandvik Coromant" 2011г.
8 Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1.Токарные, карусельные, токарно-револьверные , алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбёжные и фрезерные станки/ Под редакцией Ю.В. Барановского -3-изд., перераб и доп.-М: Машиностроение-1972г.
9 Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Часть 1.Нормы времени, Москва Экономика 1990г.
10 Общемашиностроительные нормативы вспомогательного времени и времени на обслуживание рабочего места, на работы выполняемые на металлорежущих станках/ Под редакцией А.В Почтарева- 3-изд, М: Машиностроение-1974г.
11 Горохов, В.А. Проектирование и расчёт приспособлений : учебное пособие для вузов машиностроительных специальностей.-Мн.:
Выш.шк., 1986.-238с.:ил.
12 Вардашкин, Б.Н и Данилевский, В.В.Станочные приспособления: в 2-х томах.Т2. М: Машиностроение-1, 1984 г. 655с.:. ил.
13 Нефёдов, Н.А, Осипов, К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: 5-е издание, переработанное и дополненное. -М: Машиностроение-1, 1990 г. 445 с.: ил.
14 Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова - 5-е изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение-1, 2001 г. 952 с. ил.
15 Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. Методические указания. г.Пенза, издательство Пензенского Государственного Университета. 2007г.
16 Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2.- 8-е изд., перераб. и доп. /Под ред.И.Н.Жестковой.- М.: Машиностроение, 2001.- 918с.: ил.
17 Проектирование технологической оснастки: / В.Ф.Сидоркин, В.З.Зверовщиков, В.А.Скрябин: Учеб. пособие.- Пенза: Изд-во Пенз.политехн. ин-та, 1992.- 116 с.: ил.
18 Козьяков А. Ф., Морозова Л. Л. Охрана труда в машиностроении: Учеб. для учащихся сред. спец. учеб. заведений.- М.:Машиностроение,1990 - 256 с.
19 Черненко В.Д. Расчёт и конструирование кольцевого сверла.- Саратовский политехнический институт. 1979г. -28с.
guii
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1 508
Размер файла
3 539 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа