Модернизация сверлильно-фрезерно-расточного станка модели 250V

/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

Институт (факультет) Институт информационных технологий

Кафедра Технологической информатики и информационных систем

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Модернизация сверлильно-фрезерно-расточного станка модели 250V

Специальность150900.62 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

Дипломник Речкалова О.Л.

Руководитель Давыдов В.М.

Хабаровск - 2014 г.

Введение

Создание материально-технической базы и необходимость непрерывного повышения производительности труда ставит перед машиностроителями весьма ответственные задачи.

Основное требование к современному производству - дать как можно больше продукции лучшего качества и с наименьшей стоимостью - относится прежде всего, к машиностроению, призванному обеспечить технический прогресс всех отраслей народного хозяйства. Выполнение этого требования обеспечивается не только за счет простого количественного роста производства (нового капитального строительства, увеличение рабочей силы, модернизации устаревшего оборудования и создания нового), но и путем лучшего использования имеющейся техники, хорошей организации труда, внедрения передовой технологии, распространения передового опыта и применения прогрессивной оснастки.

Интенсификация производства в машиностроении связана с модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовления.

1. Технические характеристики станка-аналога

Станок вертикальный сверлильно-фрезерно-расточной модели 250V предназначен для высокопроизводительной обработки деталей из различных конструкционных материалов в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства. Выполняет операции сверления, растачивания, нарезания резьбы, прямолинейного, контурного и объемного фрезерования.

Область применения: машиностроение, инструментальное производство (изготовление штампов, пресс форм, электродов, в том числе из графита, значков, медалей и т.д.) и другие отрасли народного хозяйства.

Рис. 1 Станок вертикальный сверлильно-фрезерно-расточной модели 250V

Технические характеристики станка Таблица 1.1

2. Обоснование технической характеристики станка

2.1 Определение предельных диаметров сверла и рациональных режимов резания

Режимы резания на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ Таблица 2.1

Для заданной модели вертикально-сверлильного станка 2А135 наибольший диаметр сверления Dб = 35 мм, тогда наименьший диаметр сверла:

При сверлении в сплошном материале глубина резания:

При рассверливании:

где D - диаметр сверла, d - диаметр отверстия в заготовке.

Наибольший диаметр сверления Dб для универсальных вертикально и радиально-сверлильных станков является их основным параметром и должен соответствовать ГОСТ 1227-72. При зенкеровании и развёртывании глубина резания равна величине припуска на сторону tм = 0,5 мм, tб = 2 мм. При чистовом развёртывании отверстий диаметром 5 … 80 мм припуск на сторону tм= 0,05 мм, tб = 0,25 мм. При черновом развёртывании припуск на сторону tм= 0,1 мм, tб = 0,2 мм.

Наибольшая и наименьшая подачи (для самого мягкого материала (цв. металлы) при работе со свёрлами наибольшего и наименьшего диаметра) по табл. 1.11 [1]:

мм/об

мм/об

Наибольшая и наименьшая скорости резания при сверлении:

м/мин

м/мин

сверления и характеристику инструмента;

Т - стойкость инструмента;

S - подача;

D - диаметр инструмента;

НВ - твёрдость обрабатываемого материала (табл. 1.25 [1])

Предельные значения частот вращения шпинделя:

мин-1

мин-1

Диапазоны регулирования привода главного движения и подачи

2.2 Определение силовых параметров процесса резания и эффективной мощности привода.

Наибольшее осевое усилие, действующее при сверлении:

кН

Определим значение наибольшего крутящего момента при сверлении самого твёрдого материала:

кН•м

Значения коэффициентов С1, z, y, n определяем по табл. 1.32 [1]

кВт

Мощность электродвигателя главного движения определяется по наибольшей эффективной мощности резания:

кВт

где: k - коэффициент перегрузки станка, k = 1,2 … 1,3.

? - КПД привода с вращательным главным движением (? = 0,7 … 0,85).

Так как модернизируемый станок имеет только один электродвигатель, то при определении его мощности должна быть учтена мощность, расходуемая также и в цепях привода подачи и вспомогательных движений. Мощность, потребляемая на движение подачи, обычно невелика и составляет от мощности привода главного движения для сверлильных станков 4 …5%. Следовательно, мощность электродвигателя станка будет равна:

кВт

По найденной мощности выбираем двигатель типа АИР100L2, для которого: Nдв = 5,5 кВт nдв = 3000 мин-1

3. Кинематический расчёт привода

3.1 Определение числа скоростей привода

По известным значениям Rn (здесь Rv) и знаменателю геометрического ряда ? (примем ? = 1,41) находим число скоростей Z привода по формуле [1]:

Число скоростей принимаем Z = 9, как и в коробке скоростей модернизируемого станка 2А135.

где D1 = 140 мм, D2 = 178 мм,

Z1 = 27, Z2 = 34, Z3 = 21, Z4 = 55, Z5 =48, Z6 = 61, Z7 = 34, Z8 = 17, Z9 = 65,

Z10 = 35, Z11 = 48, Z12 = 68, Z13 = 34, Z14 = 50

Зная числа зубьев шестерён, определим передаточные числа:

Числа зубьев колёс привода Табл.3.1

Зная частоту вращения электродвигателя и передаточные числа всех ступеней, построим график частот вращения привода:

График частот вращения привода.

4. Геометрический и силовой расчёт привода

Так как для проектных расчетов нас интересует наиболее нагруженный режим, то рассчитываем силовые и кинематические параметры для наименьших угловых скоростей валов.

Для расчётов примем [2]:

?з = 0,97 - КПД зубчатой передачи;

?м = 0,98 - КПД муфты;

?пк = 0,99 - КПД подшипников качения;

?рп = 0,88 - КПД клиноремённой передачи.

Вал I:

кВт

мин-1

с-1

Н•м

Вал II:

кВт

мин-1

с-1

Н•м

Вал III:

кВт

мин-1

с-1

Н•м

Вал IV:

кВт

мин-1

с-1

Н•м

5. Определение модуля зубчатых колёс и геометрический расчёт привода.

5.1 Определение модуля зубчатых колёс

Модули зубчатых колёс рассчитываем, исходя из прочности зуба на изгиб и усталости поверхностных слоёв по формулам:

;

,

где: k = kд • kк • kр = 2,4 - коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по сравнению с номинальной от действия различных факторов,

где: kд ? 2 - коэффициент динамичности нагрузки;

kк ? 1,2 - коэффициент концентрации нагрузки;

kр ? 1 - коэффициент режима.

N - номинальная передаваемая мощность вала с шестерней;

n - минимальная частота вращения шестерни;

z - число зубьев шестерни;

y = (0,1 …0,13) - коэффициент формы зуба;

? = (6 … 10) - коэффициент ширины;

i - передаточное отношение пары;

?доп - допускаемое напряжение контактной нагрузки;

Rв - допускаемое напряжение изгибной нагрузки.

Первоначально предполагая, что зубчаты колёса изготовлены из стали 40Х (?в = 900 МПа, ?т = 750 МПа), со средней твёрдостью шестерни НRCср = 45 (улучшение и закалка ТВЧ), по известным из курса «Детали машин» формулам [2] примем ?доп и Rв равными :

МПа

МПа

Из полученных модулей выбираем наибольший и округляем его до ближайшего стандартного значения и принимаем для всех пар данной групповой передачи.

Первая ступень (зацепление 21:61, валы I - II):

Принимаем m = 2,5

Вторая ступень (зацепление 34:48, валы II - III):

Принимаем m = 3

Третья ступень (зацепление 17:68, валы III - IV):

Принимаем m = 6

5.2 Расчёт геометрических параметров зубчатых колёс

Первая ступень:

Шестерня z = 27

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 34

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 21

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 55

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 48

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 61

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: м

Ширина шестерён ступени:

; мм

мм

Ширину колёс данной ступени конструктивно принимаем на 3 - 5 мм меньше ширины шестерён.

Вторая ступень:

Шестерня z = 34

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 48

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Ширина шестерни ступени:

; мм

мм

Ширину колеса данной ступени конструктивно принимаем на 3 - 5 мм меньше ширины шестерни.

Третья ступень:

Шестерня z = 17

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 65

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 35

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 68

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 34

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 50

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Ширина шестерён ступени:

; мм

мм

Ширину колёс данной ступени конструктивно принимаем на 3 - 5 мм меньше ширины шестерён.

5.3 Определение степени точности зубчатых колёс

Определяем степень точности зубчатых колёс данной группы исходя из допускаемой окружной скорости по таблице 3.34 [1]:

Для проектируемого привода окружная скорость шестерни Z1 равна:

м/с

Назначаем 7-ую степень точности.

5.4 Определение диаметров валов

Диаметры валов рассчитываем приближённо по формуле:

М = Т - крутящий момент, равный вращающему моменту на валу;

[?] - допускаемое напряжение на кручение

МПа

Вал I:

мм

Принимаем d = 22 мм Вал II:

мм

Принимаем d = 30 мм Вал III:

Принимаем d = 30 мм Вал IV:

мм

6. Определение фактических контактных напряжений и напряжений изгиба зубьев зубчатых колёс привода. Выбор материала и термообработки

Контактные напряжения ?н в зацеплении определим по формуле [1]:

,

где: K - вспомогательный коэффициент (для прямозубых колес K = 438);

Ft = 2•T•103/d - окружная сила в зацеплении;

Kн? = 1 (для прямозубых колёс) - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

Kн? = 1 - коэффициент концентрации нагрузки [2];

Kнv - коэффициент концентрации нагрузки, зависящий от окружной скорости [2].

Напряжения изгиба ?F для шестерни и колеса определим по формулам:

,

,

где: YF1 и YF2 - коэффициенты формы зубьев шестерни и колеса [2];

KF? аналогичен Kн?;

KF? аналогичен Kн?;

KFv аналогичен Kнv;

Y? = 1

После определения контактных напряжений и напряжений изгиба подбираем материал и термообработку, обеспечивающие прочность на изгиб и износостойкость.

Зацепление 27:55

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 34:48

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 21:61

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 34:48

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 17:68

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 65:34

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 35:50

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

7. Расчёт валов коробки скоростей

Вал I

Вертикальная плоскость:

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Горизонтальная плоскость:

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Суммарные реакции в опорах:

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении:

•м

Вал II

Вертикальная плоскость:

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Горизонтальная плоскость:

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Суммарные реакции в опорах:

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении:

•м

Вал III

Вертикальная плоскость Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Горизонтальная плоскость Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Суммарные реакции в опорах

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении:

•м

Вал IV

Вертикальная плоскость. Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

;

Горизонтальная плоскость

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

;

Суммарные реакции в опорах:

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении:

•м

8. Проверочный расчёт подшипников

Пригодность выбранных подшипников определяем сопоставлением расчётной динамической грузоподъёмности Сrр с базовой Сr gпо условию:

Расчётную динамическую грузоподъёмность определим по формуле:

где: m = 3 - показатель корня дл конических роликоподшипников;

? - угловая скорость вращения рассматриваемого вала;

Lh = 10000 ч - ресурс работы для зубчатых передач;

RE - суммарная реакция подшипника, определяемая по формуле:

Где: V = 1 - коэффициент вращения;

Rr - суммарная реакция подшипника;

Kб = 1,3 - коэффициент безопасности для металлорежущих станков;

Kт = 1 - температурный коэффициент.

Вал I

а) Опора А: подшипник 7205 (Сr = 23900 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 23900 Н

Данный подшипник пригоден

б) Опора В: подшипник 7205 (Сr = 23900 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 23900 Н

Данный подшипник пригоден

Вал II

а) Опора А: подшипник 7206 (Сr = 29800 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 29800 H

Данный подшипник пригоден

б) Опора В: подшипник 7205 (Сr = 29800 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 29800 Н

Данный подшипник пригоден

Вал III

а) Опора А: подшипник 7206 (Сr = 29800 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 29800 Н

Данный подшипник пригоден

б) Опора В: подшипник 7205 (Сr = 29800 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 29800 Н

Данный подшипник пригоден

Вал IV

а) Опора А: подшипник 7208 (Сr = 42400 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 42400 Н

Данный подшипник пригоден

б) Опора В: подшипник 7208 (Сr = 42400 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 42400 Н

Данный подшипник пригоден

зажимный сверло вал привод

9. Расчёт шпиндельного узла

9.1 Расчёт на жесткость

При расчётах на жёсткость будем учитывать горизонтальную составляющую силы резания - Ру:

Н (табл. 1.32)

Допускаемое смещение переднего конца шпинделя:

где l - расстояние между опорами (мм);

Жёсткость переднего конца шпинделя:

где Е = 2,1•105 Н/мм2 - модуль Юнга для стали;

а - расстояние от конца шпинделя до первой опоры;

- момент инерции переднего конца шпинделя;

- приведённый диаметр переднего конца шпинделя.

Тогда смещение переднего конца шпинделя будет равно:

12мм

y < [y] - условие выполняется.

9.2 Расчёт шпинделя на виброустойчивость

При расчёте шпинделей на виброустойчивость сравнивают частоту собственных колебаний шпинделя и частоту вынужденных колебаний с целью избежать явления резонанса [3].

- коэффициент расстройства системы,

где: ? - вынужденные колебания системы;

? - собственные колебания системы.

колеб/с

где: n = 2190 - максимальная частота вращения шпинделя;

колеб/с

где: g - ускорение свободного падения [см/с2];

y - смещение переднего конца шпинделя;

Тогда

? > ?, следовательно явления резонанса не произойдёт.

9.3 Расчёт подшипников в шпиндельном узле

Упорный подшипник в т. В будет воспринимать только осевую нагрузку Рх:

Радиальные подшипники в т. А и В будут воспринимать осевую нагрузку Ру:

Статическая грузоподъёмность радиальных подшипников шпиндельного узла:

Опора A: подшипник 207 (Сr = 20100 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 20100 Н

Данный подшипник пригоден

Опора В: подшипник 207 (Сr = 20100 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 20100 Н

Данный подшипник пригоден

10. Служебное назначение приспособление и условие производства

Рис. 10.1 Эскиз детали.

Материал детали: Сталь 50 (HB 220; в = 65…85 кг/мм2). Принимаем среднее значение: в = 80 кг/мм2 или в = 800 МПа. Производство - серийное.

Приспособление предназначено для обработки отверстия 20Н9 на вертикальном сверлильно-фрезерно-расточном станке. Приспособление - вспомогательное орудие производства, установленное на МРС с целью установки и закрепления заготовки в определенном положении относительно направляющих элементов (кондукторных втулок).

Необходимо добиться снижения себестоимости детали за счет устранения разметки и снижения затрат времени на закрепление.

Применение приспособлений обеспечивает более высокую степень точности и взаимозаменяемости деталей при их сборке, причём это достигается трудом менее квалифицированных операторов.

Функции, выполняемые станочными приспособлениями, многосторонние и многообразные.

Они позволяют решать следующие задачи:

1) повышение качества продукции;

2) повышение производительности труда;

3) снижение утомляемости оператора;

4) расширения технической возможности станков;

5) автоматизация процесса обработки заготовок [1].

В зависимости от вида производства технический уровень и структура станочных приспособлений различны. В условиях крупносерийного производства широкое распространение получила система универсально-сборных приспособлений, основанная на использовании стандартных деталей и узлов. Этот вид приспособлении более мобилен в части подготовки производства и не требует значительных затрат.

При разработке приспособлений имеются широкие возможности для проявления творческой инициативы по созданию конструкций, обеспечивающих наибольшую эффективность и рентабельность производства, по снижению стоимости приспособлений и сокращению сроков их изготовления. Приспособления должны быть удобными и безопасными в работе, быстродействующими, достаточно жёсткими для обеспечения заданной точности обработки, удобными для быстрой установки на станок, что особенно важно при периодической смене приспособлений, простыми и дешёвыми в изготовлении, доступны для ремонта и замены изношенных деталей [3].

Кондукторные приспособления устанавливают на стол металлорежущего станка с базированием на центральный точный паз стола с помощью сменных пальцев или шпонок с закреплением болтами; также станочные приспособления должны иметь проушины и места под прижимные планки.

Корпус приспособления служит для установки на нем с определенной точностью элементов, базирующих и закрепляющих деталей, а также для закрепления кондукторной втулки.

Прихват предназначен для передачи закрепляющего усилия на корпус детали.

Опорные пластины служат для установки средних и крупных заготовок обработанными плоскими поверхностями.

11. Описание схем базирования детали

Технологическим процессом изготовления данной детали (рис.7) будет являться сверление.

Каждое приспособление должно обеспечивать выполнение всех функций, обусловленных операцией. Среди них главной является базирование заготовки, то есть придание ей требуемого положения в приспособлении. После базирования заготовку необходимо закрепить, чтобы она сохранила при обработке неподвижность относительно приспособления.

Базирование и закрепление - это два разных элемента установки заготовки. Они выполняются последовательно. Базирование нельзя заменить закреплением. Если из шести опорных точек отсутствует одна или несколько, то у заготовки остается одна или несколько степеней свободы. Это значит, что в направлении отсутствующих опорных точек положение заготовки не определено и заменить отсутствующие опорные точки закреплением с целью базирования нельзя.

При обработке заготовки на нее действуют силы резания. Их величина, направление и место приложения могут изменяться в процессе обработки одной поверхности, влияя на положение заготовки в приспособлении.

Опорные элементы имеют разнообразную конструкцию, которая зависит от формы базы и числа лишаемых степеней свободы. Они разделяются на основные и вспомогательные опоры. Кроме того, опоры бывают неподвижными, подвижными, плавающими и регулируемыми.

Основные опорные элементы характеризуются тем, что каждый из них реализует одну или несколько опорных точек для базирования заготовки. Будучи соответствующим образом размещенными в приспособлении, они образуют необходимую при выбранном способе базирования совокупность опорных точек. К основным опорам относятся: опорные штыри, пальцы, пластины, центры, призмы (ГОСТ 12193-12197, 12209-12216, 13440-13442, 4743).

Вспомогательные опорные элементы отличаются тем, что они подводятся к заготовке после того, как она получила необходимое базирование с помощью основных элементов. Такие опоры используются для увеличения числа точек контакта заготовки с приспособлением с целью повышения жесткости системы. К вспомогательным опорам относятся регулируемые и плавающие одиночные опоры, люнеты (ГОСТ 4084-4086, 4740).

Для базирования необработанных цилиндрических баз используют узкие призмы, трехкулачковые патроны.

Рис.11.1 Базирование заготовки

12. Расчёт режима резания

Технологическая операция:

сверление поверхности прямоугольного сечения.

Материал заготовки: Сталь 50

МПа

Глубина резания:

При сверлении глубина резания t=0,5D. (75)

t = 0,5 18 = 9 мм.

Подача:

При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу [1].

S = 0,38 0,43 мм/об.

Принимаем S = 0,40 мм/об.

Скорость резания:

Скорость резания, м/мин, при сверлении

где Кv - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.

Кv = КМV КИV Кlv

Где КМV - коэффициент на обрабатываемый материал;

КМV = ; КГ = 1,0; nv = 1,0

КМV = ;

КИV - коэффициент на инструментальный материал; КИV = 1,0.

Кlv - коэффициент учитывающий глубину сверления. Кlv = 1,0.

Кv = 0,94 1,0 1,0 = 0,94.

Значения коэффициентов Сv, q, y, m, и периода стойкости Т - приведены в [1].

Сv = 9,8; q = 0,40; y = 0,50; m = 0,20; Т = 20мин.

Материал режущей части - Р6М5.

Крутящий момент и осевая сила:

Рассчитываются по формулам:

Мкр =

P0 =

Значения коэффициентов См и Ср и показателей степени приведены в 1.

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением КР = КМР.

КМР = ; n=0,75/0,75, тогда КМР = ;

См = 0,0345; q = 2,0; y = 0,8; Ср = 68; q = 1,0; y = 0,7.

Мкр = ;

P0 = ;

Мощность резания:

Мощность резания кВт, рассчитывают по формуле:

;

2,65 > [2,2], что не допустимо. ([2,2] - действительная мощность станка). Следовательно нужно уменьшать скорость резания в 1,2 раза, для уменьшения мощности.

Таким образом действительная скорость резания будет равна

Проверка:

2,2 [2,2] условие выполняется.

13. Выбор и расчет установочных элементов

Деталь установочной плоскостью базируется на опорные пластины, они служат для установки заготовок с обработанными плоскими поверхностями. Пластины размещаются по периметру базовой плоскости. Они не должны выходить за край, но должны быть как можно ближе к нему. Для того чтобы выбрать пластины рассчитаем теоретическую площадь пластины, а затем выберем ближайшую по ГОСТу. Конструкция предполагает наличие двух пластин ( n = 2 ).

Расчет установочных элементов заключается в определении фактической и расчетной площадей установочных элементов, а также в определении фактического удельного давления на пластины.

Определяем общую расчетную площадь установочных элементов Fуэ по формуле:

где Q' - сила, действующая на установочные элементы;

q - допустимая предельная нагрузка ; q = 50 МПа; таким образом, отсюда:

Определяю расчетную площадь одной пластины:

Фактическая площадь пластин определяется по следующей формуле:

Fуэ факт. = n · L · B

Здесь L - длина пластины; В - её ширина.

Fуэфакт = 2 · 60 · 14 = 1680 мм

Определяю фактическое удельное давление qфакт. по формуле:

Вывод: установочные элементы работают без перегрузок.

Принимаем опорные пластины по ГОСТ 4743-68 со следующими параметрами Таблица 13.1

Рис. 13.1 Опорная пластина

Пластины крепятся к плите приспособления двумя винтами М3х11,5 ГОСТ 1491-80

Рис. 13.2 Эскиз винта

Корпус выбирается конструктивно.

14. Выбор направляющих элементов приспособления

В качестве направляющего инструмент элемента на сверлильном станках используются кондукторные втулки.

В рассматриваемом примере выбирается быстросменная кондукторная втулка 7051-4788 по ГОСТ 18432-73 (рисунок 10), так как высокие требования к точности отверстия (восьмой квалитет) не позволяет его обработать одним инструментом.

Рис. 14.1 Эскиз быстросменной втулки

Размещается кондукторная втулка с элементами крепления в кондукторной плите, которая устанавливается на стойке и закрепляется двумя винтами М8х20 ГОСТ 11738-84 и центрируется двумя штифтами 5h8x 24 ГОСТ 3128-70.

Рис. 14.2 Эскиз винта

Рис. 14.3 Эскиз штифта

15. Зажимное устройство и его расчет

Зажимные механизмы (ЗМ) предупреждают перемещение заготовок относительно опор СП. Силу закрепления определяют из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку. При расчетах всегда учитывают силы резания, реакции опор, силы трения (или соответствующие моменты). Дополнительно учитывают силу тяжести (при обработке массивных или не вертикально установленных заготовок), силы инерции (при обработке быстровращающихся СП, работающих с резкими ускорениями и торможениями, с реверсом). Значения коэффициентов, встречающихся в формулах приведены в [1].

К зажимным устройствам предъявляются следующие требования:

1. силы закрепления должны соответствовать силам резания и силам инерции;

2. время срабатывания зажимного устройства должно быть минимальным;

3. точность обработки достигается стабильными силами;

4. в зажимных устройствах ответственные детали должны иметь большой запас износостойкости;

5. конструкция зажимного устройства должна быть удобна в наладке и эксплуатации, а так же должна быть ремонтопригодной.

Составляющая R1 силы резания направлена к опорам, а составляющая R2 стремится сдвинуть заготовку в боковом направлении.

Рис. 15.1 Расчетная схема

Сила закрепления:

где К - коэффициент запаса;

R1 = Р0 = 6896,16 Н - (в данном случае это осевая сила).

R2 =

f1 и f2 - коэффициенты трения, принимают ;

Коэффициент запаса К вводят в формулы при вычислении силы Р3 для обеспечения надежного закрепления заготовки:

В формуле использованы следующие коэффициенты.

Коэффициент гарантированного запаса К0=1,5.

Коэффициент К1 учитывает увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях: К1 = 1,2 при черновой обработке и К1 = 1,0 при чистовой обработке.

Коэффициент К2 характеризует увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента.

Коэффициент К3 учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании. При прерывистых точении и торцовом фрезеровании К3 = 1,2.

Коэффициент К4 характеризует постоянство силы закрепления в ЗМ. Для ЗМ с ручным приводом, а также с пневмо- и гидроцилиндрами одностороннего действия К4 = 1,3. Если на силу закрепления влияют отклонения размеров заготовки, что имеет место при использовании пневмокамер, пневморычажных систем, приспособлений с упругими элементами (мембранные, гидропластмассовые и др.), К4=1,2.

При использовании пневмо- и гидроцилиндров двойного действия, электромеханических, магнитных и вакуумных ЗМ К4 = 1,0.

Коэффициент К5 характеризует эргономику ручных ЗМ. При неудобном расположении и угле поворота рукоятки более 90° К5=1,2; при удобном расположении и малом угле поворота рукоятки К5 = 1,0.

Коэффициент К6 учитывают только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры. При установке заготовки на штыри К6 = 1,0; при установке на опорные пластинки -- К6=1,5.

Если в результате расчета значение коэффициента запаса К окажется меньше 2,5, принимают К = 2,5.

Элементарные зажимные механизмы (ЭЗМ). Различают ЭЗМ: винтовые,эксцентриковые, рычажные, клиновые, клиноплунжерные, рычажно-шарнирные и реечные. Винтовые, эксцентриковые, клиновые и клиноплунжерные без роликов ЭЗМ являются самотормозящими.

Т.о. К = 1,5 1,0 1,15 1,0 1,0 1,0 1,5 = 1,725

принимаем К = 2,5.

Тогда

По суммарному усилию закрепления выбираем зажимное устройство: гидроцилиндр двухстороннего действия на номинальное давление 10 МПа для СП ГОСТ 19899-74.

Рис. 15.2 Гидроцилиндр двустороннего действия

Параметры гидроцилиндра Таблица 15.1

Также в качестве зажимного устройства выбираю Г-образные прихваты по ГОСТ 14733-69. Для закрепления рассчитаю стержень шпильки по условию прочности:

Принимаю шпильку М8х90.

16. Расчет приспособления на точность

В процессе эксплуатации, приспособление, под действием силы резания, силы зажима и других факторов, теряет свои первоначальные размеры. Имеется прямая зависимость изменения размеров приспособления от количества установок.

Приспособление должно обеспечивать качество выпускаемых деталей в пределах определенной партии или в пределах определенного времени эксплуатации, то есть приспособление должно обладать определенным запасом прочности.

Общая формула для расчета погрешности приспособления выглядит следующим образом:

, где (87)

? - поле допуска на выдерживаемый размер, ?=80 мкм;

- погрешность базирования,=0 т. к. технологическая база совмещена с измерительной и конструкторской;

- погрешность закрепления заготовки,

Где -погрешность закрепления от непостоянства сил зажима

Где С-коэффициент характеризующий вид контакта

-угол между направлением выдерживаемого размера и направлением смещения измерительной базы, , значит , ;

?с - погрешность положения заготовки, вызываемая неточностью установки приспособления на станке, ?с=0;

- погрешность положения заготовки, вызываемая износом установочных элементов

Где - коэффициент, зависящий от типа установочных элементов, для пластин =0,3;

N- количество обрабатываемых деталей в приспособлении в тысячах штук (4000шт), N=4

уо - погрешность положения заготовки, за счет перемещения в стыке «опора- корпус»

Где - упругая составляющая

где - коэффициент и показатели степени, для материала корпуса СЧ 15 А0=17,16; А2=0,61; А3=0,33; А4=0,74; А5=0,47;

q- нагрузка, действующая на стык «опора - корпус», q=13,76

Ra-шероховатость, Ra=1,6мкм;

Кн-коэффициент, зависящий от материала корпуса, для корпуса из СЧ15 Кн=1.

- пластическая составляющая, где

для СЧ15 С=0,25; k=0,2; m=1,15.

Принимаем сумму первичных погрешностей:

?у2+ ?н2+3?и2+3?Т2= ?/6=80/6=13,3 мкм;

?Ф - арифметическая сумма погрешностей формы, возникающая в результате геометрической неточности станка, ?Ф =0.

Точность обеспечена.

17. Расчет приспособления на прочность и жескость

Суммарная жесткость всего прихвата:

Ориентировочное значение жесткости, при Ra=1,6

Где - жесткость контакта прихвата с заготовкой,

Q-сила зажима;

у-перемещение, при установке детали на пластины

Здесь F-площадь опор, F=16,8;

q-удельное давление на поверхности контакта, q=13,76;

Rz-шероховатость, Rz= 5Rа=5·1,6=8мкм;

НВ-твердость по Бринеллю, НВ=220

l-длина консоли рычага до точки приложения силы, l=50мм;

-момент инерции,

;

Е- модуль упругости, Е=2·10 кг/см

Где F-площадь поперечного сечения шпильки,

18. Требования техники безопасности к приспособлению

1. Наружные элементы конструкции СП не должны иметь поверхностей с неровностями (острые кромки, углы и др.), представляющими источник опасности, если их наличие не вызывается функциональным назначением.

2. Способ соединения СП со станком и со сменными наладками должен исключать возможность самопроизвольного ослабления крепления, а также смещения СП и сменных наладок в процессе эксплуатации.

3. Конструкция СП должна обеспечивать свободное и принудительное удаление СОЖ и стружки, а так же отсос загрязненного воздуха из зоны обработки, если в рабочей зоне возможно появление вредных аэрозолей, газов, концентрация которых превышает нормы, установленные ГОСТ 12.1.005-76.

4. Должна обеспечиваться безопасность установки и снятие заготовок, устраняющая возможность их самопроизвольного падения на опоры.

5. СП массой до 16 кг, должны иметь конструктивные элементы для безопасной и удобной их установки и снятия вручную.

6. В винтовых зажимных механизмах предпочтительно высокие гайки, как более удобные для захвата ключом, самоустанавливающиеся шайбы, предупреждающие изгиб болтов или шпилек.

19. Техника безопасности

19.1 Электробезопасность на участке

Общие сведения. Сила тока - основной фактор, обусловливающий степень поражения. Она пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению цепи (R), т. е.

I = U/R.

Средства и способы защиты человека от поражения электрическим током сводятся к следующему:

· уменьшению рабочего напряжения электроустановок;

· выравниванию потенциалов (заземление, зануление);

· электрическому разделению цепей высоких и низких напряжений;

· увеличению сопротивления изоляции токоведущих частей (рабочей, усиленной, дополнительной, двойной и т. п.);

· применению устройств защитного отключения и средств коллективной защиты (оградительных, блокировочных, сигнализирующих устройств, знаков безопасности и т. п.), а также изолирующих средств защиты.

Напряжение до 42 В переменного и 110 В постоянного тока не вызывает поражающих факторов при относительно непродолжительном воздействии. Поэтому везде, где это возможно, кроме случаев, специально оговоренных в правилах, следует применять электроустановки с рабочим напряжением, не превышающим приведенных значений, без дополнительных средств защиты.

Однако при повышении мощности электроустановок с низким рабочим напряжением возрастают потребляемые ими токи, а следовательно, увеличиваются сечение проводников, габариты, потери энергии, и стоимость электроустановок. Самыми экономичными считаются электроустановки с напряжением 220...380 В.

Такие напряжения опасны для жизни человека, что вызывает необходимость применения дополнительных защитных средств (защитные заземление и зануление).

Защитное заземление - преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей. Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В и не более 10 Ом для остальных) . При этом корпус электроустановки и обслуживающий ее персонал будут находиться под равными, близкими к нулю, потенциалами даже при пробое изоляции и замыкании фаз на корпус. Различают два типа заземлений: выносное и контурное. Выносное заземление характеризуется тем, что его заземлитель (элемент заземляющего устройства, непосредственно контактирующий с землей) вынесен за пределы площадки, на которой установлено оборудование. Таким способом пользуются для заземления оборудования механических и сборочных цехов.

Контурное заземление состоит из нескольких соединенных заземлителей, размещенных по контуру площадки с защищаемым оборудованием. Такой тип заземления применяют в установках выше 1000 В.

Рис. 19.1 Принципиальная схема защитного заземления: а - в сети с изолированной нейтралью; б - в сети с заземленной нейтралью; 1 - заземляемое оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления; R3 - сопротивление защитного заземления; RO - сопротивление рабочего заземления

Зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно считается основным средством обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

В сети с занулением следует различать нулевые защитный и рабочий проводники. Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части потребителей (приемников) электрической энергии с заземленной нейтралью источника тока. Нулевой рабочий проводник используют для питания током электроприемников и тоже соединяют с заземленной нейтралью, но через предохранитель.

Использовать нулевой рабочий провод в качестве нулевого защитного нельзя т. к. при перегораии предохранителя все подсоединенные к нему корпуса могут оказаться под фазным напряжением.

Рис. 19.2. Принципиальная схема зануления: 1 - корпус однофазного приемника тока; 2 - корпус трехфазного приемника тока; 3 - предохранители; 4 - заземлители; Iк - ток однофазного короткого замыкания; Ф - фазный провод; Uф - фазное напряжение; HР - нулевой рабочий проводник; HЗ - нулевой защитный проводник; КЗ - короткое замыкание

На рис. 19.1 и рис. 19.2 приведены принципиальные схемы защитного заземления и защитного зануления электроприемников. Следует отметить, что при случайном пробое изоляции и замыкании фазы на корпус, в цепи см. (рис.19.2) развивается ток короткого замыкания Iк. При этом предохранитель перегорает, и установка отключается от сети.

К устройствам защитного отключения относятся приборы, обеспечивающие автоматическое отключение электроустановок при возникновении опасности поражения током. Они состоят из датчиков, преобразователей и исполнительных органов. Разработаны устройства, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли и на перекос фаз в аварийных ситуациях.

Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением. Различают основные и дополнительные изолирующие средства.

Основными изолирующими средствами для обслуживания электроустановок напряжением до 1000 В служат: изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками, средства для ремонтных работ под напряжением (изолирующие лестницы, площадки и др.).

Дополнительными изолирующими средствами являются: диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки.

Все изолирующие средства защиты, кроме штанг, предназначенных для наложения временных заземлений, ковриков и подставок, должны подвергаться электрическим испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации.

19.2. Расчет зануления

Для питания электрооборудования от цеховой силовой сборки используется провод марки АЛП, прокладываемый в стальной трубе. Выбираем сечение алюминиевого провода S=2.5 мм. Потребитель подключен к третьему участку питающей магистрали.

Первый участок магистрали выполнен четырехжильным кабелем марки АВРЕ с алюминиевыми жилами сечением (350+125) мм в полихлорвиниловой оболочке. Длина первого участка - 0,25 км. Участок защищен автоматом А 3110 с комбинированным расщепителем на ток Iном=100 А.

Второй участок проложен кабелем АВРЕ (325+110) мм длиной 0,075 км. Участок защищен автоматическим выключателем А 3134 на ток 80 А. Магистраль питается от трансформатора типа ТМ=1000 с первичным напряжением 6 кВ и вторичным 400/220 В.

Магистраль зануления на первых двух участках выполнена четвертой жилой питающего кабеля, на третьем участке - стальной трубой.

Рис. 19.1. Схема питания оборудования

TT - трансформатор

ТП - трансформаторная подстанция

РП - распределительный пункт

СП - силовой пункт.

Для защиты используется предохранитель ПР-2. Ток предохранителя:

где КП - пусковой коэффициент = 0,5...4,0

Значение коэффициента КП принимается в зависимости от типа электрических установок:

1. Если защита осуществляется автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитные расцепители, т.е. срабатывающие без выдержки времени, то КП выбирается в пределах 1,25ё1,4

2. Если защита осуществляется плавкими предохранителями, время перегорания которых зависит от величины тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения КП принимают і3.

3. Если установка защищена автоматами выключения с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, то так же КП3.

Выбираем стандартный предохранитель на 15 А.

Так как в схеме приведен участок магистрали больше 200 м, то необходимо повторное зануление. Значение сопротивления зануления не должно превышать 10 Ом.

Расчетная проверка зануления

Определим расчетное значение сопротивления трансформатора:

Рассчитаем активное сопротивление фазного провода для каждого из участков:

где l - длина провода

S - сечение провода

- удельное сопротивление материала (для алюминия =0,028 0м*мм2/км).

Рассчитаем активное сопротивление фазных проводов для трех участков:

Ом

Ом

Ом

RФ1=0,14 0м; RФ2=0,084 0м; RФ3= 0,336 0м:

Полное активное сопротивление фазного провода: RФе =О, 56 0м;

Рассчитаем активное сопротивление фазного провода с учетом температурной поправки, считая нагрев проводов на всех участках равным Т=55С.

Ом

где a=0,004-1град - температурный коэффициент сопротивления алюминия.

Активное сопротивление нулевого защитного проводника:

Ом

Ом

Для трубы из стали: =1,8 Ом/км

Ом

Таким образом, суммарное сопротивление магистрали зануления равно:

RM3 е =RM3 1+RМЗ 2+RM3 3=0,544 Oм

Определяем внешние индуктивные сопротивления. Для фазового провода:

Х'Ф= Х'ФМ - ХФL

Для магистрали зануления:

Х'М3= Х'М3 М - ХМ3 L

Где Х'М3 и Х'ФМ- индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления;

ХМ3 и ХФ1- внешние индуктивные сопротивления самоиндукции.

Индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления, определяются по формуле:

Х'ФМ = Х'М3 М =0145 lg(dФМ3)

где d - расстояние между фазным и нулевым проводом. (для 1 и 2 d=15 мм, для 3 d=9.5 мм)

Х'ФМ1=Х'М3М=0,145 lg15=0,17 Ом.

Х'ФМ2=Х'М3М=0,145 lg15=0,17 Ом.

Х'ФМ3=Х'М3М=0,145 lg9,5=0,142 Ом.

Суммарное сопротивление на всех участках:

Х'ФМ =Х'М3М =3*0,145=0,482 Ом

Внешние индуктивные сопротивления определяются по формуле:

XФL = X'L* L

где X'L- удельное сопротивление самоиндукции, Ом/м.

X'L1 =0,09*0,25=0,023 Ом

X'L2=0,068*0,075=0,005 Ом

X'L3 =0,03*0,03=0,0009 Ом

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление фазового провода:

ХФL=0,029 Ом

XM3L1 =0,068*0,25=0,017 Ом

XM3L2 =0,03*0,075=0,0025 Ом

XM3L3=0,138*0,03=0,004 Ом.

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление магистрали зануления:

XM3L=0,024 Ом

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление:

ХФ'=0,435-0,0314=0,453 Ом

ХМ3'=0,435-0,0244=0,458 Ом

Определяем внутреннее индуктивное сопротивление:

ХФ'1-2= XM3'1-2=0,057*0,075=0,001 Ом

ХФ'3=0,0157*0,03=0,0005 Ом

Полное сопротивление фазного провода и магистрали зануления:

ZФ=0,78 Ом

ZM3=0,79 Ом

Ток однофазного КЗ определим по формуле:

Сравним расчетные параметры с допустимыми: IКЗ=132>12 А

Кроме того, должно выполняться условие: ZM3 < 2 * ZФ

Условие выполняется.

19.3 Инструкция по технике безопасности при работе на станке

1. Прежде, чем приступить к работе, оператор должен изучить устройство и правила эксплуатации станка. Непосредственно на рабочем месте оператор должен быть ознакомлен с правилами техники безопасности, пожарной безопасности и промышленной санитарии, действующими на предприятии.

Эксплуатация и техобслуживание станка должны производиться в соответствии со следующими документами:

а). ГОСТ 12.2.003-74 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности»;

б). «Общие правила техники безопасности и производственной санитарии для предприятий машиностроения».

2. Обслуживающий персонал должен быть ознакомлен со следующими дополнительными требованиями:

ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

- работа при отсутствии или повреждении заземления;

- наладка станка при включенном электродвигателе;

- работа при неисправном станке;

- работа с неисправными средствами механизации, входящими в состав линии;

- производить ремонтные, наладочные и работы по техобслуживанию во время работы станка.

3. При кратковременных отлучках оператор должен выключать станок и отключать вводный автомат электрошкафа.

4. При возникновении неисправностей и нарушении режима работы станка прекратить работу, выключить станок и поставить в известность мастера или начальника смены.

5. По окончании работы, а также во время проведения технических осмотров, станок должен быть отключен от электро и пневмосети.

6. Металлические корпуса электрооборудования, станина станка, электрошкаф, пульт управления, электропривод должны быть надежно заземлены в соответствии с действующими «ПУЭ» путем надежного присоединения к цеховому контуру заземления

7. Работа неисправной пневмосистемы, а также работа при неисправных приборах запрещается.

8. Работа в режимах, превышающих установленные технической документацией, не допускается.

9. Испытание и эксплуатация пневмосистемы должны производиться при строгом соблюдении правил противопожарной безопасности.

10. Монтаж эксплуатация, демонтаж станка, или отдельных его частей, должны вестись персоналом, ознакомленным с правилами эксплуатации, и при строгом соблюдении правил техники безопасности.

20. Экология

20.1 Обеспечение требований эргономики

Все требования, предъявляемые к органам управления станка, пультам системы управления, к оградительным устройствам, к компоновке рабочей зоны, непосредственно с которыми работает человек должны удовлетворять эргономическим показателям.

Эргономика -- это наука, изучающая взаимосвязи и взаимодействия человека с машиной и окружающей его предметной средой в процессе труда. Слово эргономика образовано из двух греческих слов: эргос -- работа, номос -- закон; в дословном переводе обозначает «закон о труде». Эргономика как наука представляет собой совокупность антропологических, психологических, физиологических, гигиенических, технических и производственных понятий. Эргономика развивает комплексный взгляд на отношение человека к технике и учит использованию психофизиологических характеристик человека при конструировании. Эргономика способствует правильной разработке структуры изделия и интерьера.

Рисунок 20.1 - Основные антропометрические точки.

Антропометрия -- измерение тела человека. Антропометрические данные кладут в основу проектирования машин, орудий труда, помещений, потребительских изделий, что делает возможным правильную и эффективную эксплуатацию этих предметов. При использовании антропометрических данных требуется творческий подход в каждом случае. Например, высоту центров токарно-винторезных станков при проектировании их для других стран нельзя выбирать по среднему росту людей России, так как средний рост людей на земном шаре колеблется в пределах от 1410 до 1820 мм. На рисунке 19.1 показаны основные антропометрические точки:

1 -- верхушечная (наивысшая точка темени при постановке головы) такое положение, когда наружный угол глаза и слуховой проход ушной раковины находятся на одном горизонтальном уровне);

2 -- плечевая (наиболее выступающая в сторону точка бокового края акромиального отростка лопатки);

3 -- лучевая (верхняя точка головки лучевой кости с наружной стороны);

4 -- шиловидная (самая низкая точка на шиловидном отростке лучевой кости со стороны первого пальца);

5 -- пальцевая (конечная точка мякоти третьего пальца руки); 6 -- верхнеберцовая внутренняя (самая высокая точка внутреннего края мыщелка большой берцовой кости);

7 -- нижнеберцовая внутренняя (самая нижняя точка на конце внутренней ладыжки).

При проектировании станков, машин, средств транспорта, приборов, интерьеров для России конструктор и художник-конструктор должны базироваться на данных антропометрической биологии человека.

При создании изделий, интерьеров и в целом предметной среды кроме антропометрических данных следует также учитывать состав и возрастную изменчивость организма человека, так как рабочие коллективы могут отличаться по составу (женщины и мужчины) и возрасту. В транзисторных сборочных цехах, например, работают преимущественно женщины молодого возраста, а в автомобильных сборочных цехах -- мужчины среднего возраста.

Рисунок 20.2 - Размерные соотношения в вертикальной плоскости при работе сидя

Поэтому при создании оборудования и интерьера цеха должно учитываться различие в росте женщины и мужчины, а также в цвете окраски интерьера: для молодежи -- яркие, для пожилых -- спокойные тона. При проектировании нового оборудования и модернизации действующего следует базироваться на анатомической структуре тела, допустимых нагрузках на руки и ноги, на скорости их движения, учитывать допустимые нагрузки на органы чувств и скорость реагирования нервной системы на информацию.

На рисунке 20.2 даны размерные соотношения при работе сидя. Высота рабочей поверхности стола или машины зависит от характера работы и естественного положения рук, головы, туловища и ног при работе. При выполнении тонкой работы, например сборки часов, требуется большая концентрация внимания, зрения и точность движения рук с инструментом.

Это достигается упором рук на поверхность стола и приближением собираемого объекта к глазам.

Для выполнения таких работ стол / имеет высоту 900--1000 мм. Высота рабочей поверхности машины, например стола 2 пресса, равна 800-- 850 мм. Такая высота увеличивает зоны движения рук, на нем удобнее производить работы, связанные с подачей заготовок в рабочую зону. При выборе высоты стола для пишущей машинки 4 учитывают ее высоту и положение рук при печатании (650 мм). Минимальный проем стола 5 для ног 600 мм, а высота сиденья 400-- 430 мм. На рисунке 19.3 показаны размерные соотношения при работе стоя. На рисунке а) показаны зоны удобства работы. Положение руки в удобной зоне способствует оптимальному физиологическому состоянию руки, и человек меньше утомляется. На рисунке 20.3, б дано сопоставление среднего роста мужчин России и племени пигмеев Африки.

Рисунок 20.3 Размерные соотношения при работе стоя: а -- зоны удобства работы; б и высота центров станка

20.1.1 Удовлетворение требований к органам управления, пультам системы управления, к оградительным устройствам

Органы управления (ОУ) предназначены для передачи управляющего воздействия от оператора к станку и обеспечивают оператору выполнение требуемого действия с заданной точностью и в пределах допускаемого времени. С их помощью осуществляется ввод информации, ее вывод на средства отображения информации, приведение в действие исполнительных органов станков.

К ОУ станка относятся клавишные и кнопочные выключатели и переключатели, тумблеры, поворотные выключатели и переключатели, рычаги управления, маховики управления и штурвалы, педали.

ОУ выбирают в зависимости от структуры и особенностей деятельности, антропометрических и психофизиологических характеристик человека, управляющих действий оператора, рабочего положения тела человека, динамических характеристик рабочих движений, места расположения органа управления (на панели пульта, непосредственно на станке), а также от информации, которая вводится в станок. Общие эргономические требования к органам управления приведены в ГОСТ 22614--77.

Базовые значения антропометрических показателей оборудования, связанных с органами управления, приведены ниже.

Характеристики пульта, мм: общая высота пульта в рабочем положении сидя -- 1650, в положении стоя -- не более 1800; высота столешницы пульта в рабочем положении сидя -- 530…760, в положении стоя -- около 1100; ширина пульта (обслуживаемого только в рабочем положении сидя) -- 380…660; расстояние от уровня сиденья кресла оператора до нижнего края столешницы пульта -- 150…250; высота размещения ОУ в рабочем положении стоя -- 1000…1600, в положении сидя 530…1040.

Направление перемещения и положение ОУ при реализации оператором управляющих воздействий «Пуск», «Включено», «Увеличение», «Плюс», «Подъем», «Открывание», «Вперед», «Вправо», «Вверх»: для кнопок -- нажатое положение; для клавиш -- нажатое положение; для тумблеров -- перемещение снизу вверх, слева направо, от себя; для рычагов -- перемещение снизу вверх, слева направо, от себя; для поворотных переключателей -- перемещение по часовой стрелке; для маховиков и штурвалов (кроме управляющих клапанов) -- перемещение по часовой стрелке; для маховиков и штурвалов, управляющих клапанами, -- перемещение против часовой стрелки; для ножных педалей -- нажатое состояние.

Направление перемещения и положение ОУ при реализации управляющих воздействий «Стоп», «Отключено», «Уменьшено», «Минус», «Спуск», «Закрывание», «Назад», «Влево», «Вниз»: для кнопок -- отпущенное положение, для клавиш -- отпущенное положение; для тумблеров -- перемещение сверху вниз, справа налево, на себя; для рычагов перемещение сверху вниз, справа налево, на себя, для поворотных переключателей -- перемещение против часовой стрелки; для маховиков и штурвалов (кроме управляющих клапанами)--перемещение против часовой стрелки; для маховиков и штурвалов, управляющих клапанами,-- перемещение по часовой стрелке; для ножных педалей -- отжатое положение.

Досягаемость ОУ по горизонтали -- полукруг радиусом 600 мм.

Защитные устройства, ограждающие зону обработки (или ее часть, в которой осуществляется процесс резания), защищают работающего на станке и людей, находящихся вблизи станка, от отлетающей стружки, смазочно-охлаждающей и рабочей жидкостей. Защитные устройства, снимаемые чаще одного раза в смену при установке и снятии обрабатываемой детали или инструмента, при измерении детали, при подналадке станка и в других случаях, имеют массу не более 6 кг и крепление, не требующее применения ключей и отверток. Защитные устройства открывающегося типа при установившемся движении перемещаются с усилием не более 40 Н (4 кгс). Защитные устройства не ограничивают технологических возможностей станка и не вызывают неудобства при работе, уборке, наладке, не приводят при открывании к загрязнению пола СОЖ. Они имеют рукоятки, скобы для удобства открывания, закрывания, съема, перемещения и установки. Крепление защитных устройств надежно и исключает случаи самооткрывания. Устройства, поддерживающие ограждения в открытом состоянии, надежно удерживают их в этом положении.

20.1.2 Удовлетворение требований к компоновке рабочего места

При конструировании рабочего места необходимо предусматривать плавность и закругленность в траектории рабочих движений, наименьшее число физиологически неудобных движений работающего, равномерность распределения работы между правой и левой руками, участие в работе предплечья, кисти и пальцев рук, разнообразие движений, что особенно важно при силовых работах.

Одним из положений эргономики является требование экономии движений:

при одновременном движении руки должны, по возможности, одновременно начинать и заканчивать действие и выполнять одну операцию;

движения руками должны быть симметричны и противоположны по направлению;

движения должны совершаться в пределах поля зрения;

ритмичность должна предусматривать свободный ритм движения в отличие от вынужденного, обусловленного машиной.

На рис. 20.4. показаны две схемы движения рук. Каждое движение должно заканчиваться в положении, удобном для начала следующего движения, т.е. должна соблюдаться естественность движений.

Рис.20.4. Направление движения рук: а - неудобное; б -- удобное

На рисунке 20.4 показаны две схемы движения рук. Каждое движение должно заканчиваться в положении, удобном для начала следующего движения, т. е. должна соблюдаться естественность движений.

Четкость и безошибочность включения и выключения машины и ее механизмов обеспечивается соблюдением конструктором мнемонического правила и принятых условностей при выборе направления движения органов управления. Мнемоника -- совокупность приемов, имеющих целью облегчить запоминание возможно большего числа сведений, фактов; основана главным образом на законах ассоциаций.

Данные эргономики позволяют сделать следующие рекомендации по выбору скорости и направлению движений при проектировании нового и модернизации действующего оборудования:

1) если требуется быстрая реакция, то лучше использовать движение «к себе»;

2) в горизонтальной плоскости скорость рук больше, чем в вертикальной;

3) скорость движения правой руки «слева направо» больше, чем в обратном направлении;

4) вращательное движение в 1,5 раза быстрее поступательного;

5) при движении «толчком» с последующим замедлением скорости затрата сил меньше.

Если инженер-конструктор проектирует станок с пультом управления, то для органов управления, приводимых в движение рукой, максимальное усилие должно быть 40 Н для руки и 10--20 Н для пальца. У нас в стране применяются санитарные правила организации технологических процессов и гигиенические требования к производственному оборудованию, которые должен учитывать проектировщик технологического оборудования.

На рис. 20.5. показаны зоны для выполнения ручных операций и размещения органов управления в вертикальной плоскости.

Рис. 20.5. Зоны для выполнения ручных операций и размещения органов управления в вертикальной плоскости для человека среднего роста в положении сидя/стоя

Цифрами обозначены: 1 -- зона для размещения очень часто используемых и наиболее важных органов управления (оптимальная зона моторного поля); 2--зона для размещения часто используемых органов управления (зона легкой досягаемости моторного поля); 3--зона для размещения редко используемых органов управления (зона досягаемости моторного поля).

20.1.3 Выбор типа панелей информации и средств ее отображения

Применяемые в проектируемом станке информационные панели должны обеспечить оператора необходимой и достаточной информацией для оценки ситуации и возможности принятия решения. По количеству информации должны обеспечивать информационный баланс в системе так, чтобы не было перегрузки, а поток информации должен быть меньше пропускной способности оператора. Форма информации должна быть такой чтобы она соответствовала психофизиологическим возможностям оператора по восприятию и быть такой, чтобы не требовалось дополнительного перекодирования. Сигналы должны быть лаконичными, так как быстрота и точность приема и переработки информации оператором приблизительно пропорциональны числу элементов, которые оператор должен держать под наблюдением, должны давать оператору дополнительную информацию (по запросу), а также обеспечивать надежное восприятие аварийных сигналов.

20.2 Обеспечение требований экологии

Сокращение объемов потребления СОЖ дает определенный экологический эффект, но полностью предотвратить загрязнение окружающей среды не позволяет. Поэтому большое внимание уделяется созданию средств для очистки воздушной среды от загрязнения и разработке перспективных экологически безвредных СОЖ.

20.2.1 Действующие и потенциальные опасности и вредности для окружающей среды при эксплуатации станка

В ходе работы многоцелевых станков в связи с применением СОЖ возникает масляной туман. Он состоит из капель размером менее 4 мкм (до 90%). Эти капельки характеризуются высокой проникающей способностью в легкие человека. Аэрозоли нефтяных масел, входящих в состав СОЖ, вызывают раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей. В воздух рабочей зоны выделяются аэрозоли масел и смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Содержание углеводородов при этом достигает 150-940 мг/м3, аэрозоля масел 7-45 мг/м3, загрязнение одежды составляет 800-900 мг/дм2.

Концентрация СОЖ и отдельных компонентов, а также их качественный состав зависят от их расхода, способа подачи, термостабильности, характера и режима обработки изделий, свойств обрабатываемого материала, наличия и эффективности санитарно-технических устройств. Накапливаясь во всем объеме рабочего помещения, масляные туманы существенно ухудшают условия труда, вызывая профессиональные заболевания. В соответствии с ГОСТ 12.1007-90 по степени воздействия на организм человека масляные туманы относятся к 3-му классу -- вещества умеренно опасные.

При обработке материалов резанием в производственных помещениях механических цехов образуется пыль. Проникая в органы дыхания, глаза, загрязняя кожный покров, пыль способствует возникновению заболеваний дыхательных путей, глаз и кожного покрова в зависимости от ее химического состава и степени превышения ПДК запыленности в рабочей зоне. Кроме того, пыль загрязняет световые проемы (остекления), а также светильники общего и местного освещения, значительно снижая нормативную освещенность рабочих мест. Пыль относится к 3-му классу опасности -- вещества умеренно опасные, для которых ПДК составляет 6 мг/м2.

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственном помещении помимо местных отсасывающих устройств, обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли, мелкой стружки, аэрозолей, СОЖ) предусмотрена приточная вентиляция в сочетании с естественной вентиляцией. Общеобменная вентиляция действует постоянно.

Приточная вентиляция обеспечивает подачу в производственные помещения чистого воздуха. Она применяется в производственных помещениях со значительными тепловыделениями и малой концентрацией вредных веществ. Свежий приточный воздух по воздухопроводам направляют в различные зоны производственного помещения и через распределительные насадки попадают в рабочую зону.

На СОЖ, применяемые для обработки резанием, необходимо иметь соответствующее разрешение. Состав СОЖ на водном растворе, их антимикробная защита и пастеризация должны содержаться и производиться в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.025-89.

Периодичность замены СОЖ должна устанавливаться по результатам контроля ее содержания, но не реже одного раза в шесть месяцев при лезвийной обработке, одного раза в месяц при абразивной обработке для масляных СОЖ и одного раза в три месяца для водных СОЖ. Очистку емкостей для приготовления СОЖ, трубопроводов и систем подачи следует проводить один раз в шесть месяцев для масляных и один раз в три месяца для водных СОЖ.

Стружка и пыль магниевых и титановых сплавов должны храниться в закрытой металлической таре. При наличии специальных помещений стружку и пыль магниевых сплавов (кроме магний-литиевых) можно хранить в открытой таре. В местах хранения должны быть средства пожаротушения.

Профилактика воздействия вредных выделений должна основываться на эффективной местной вентиляции.

20.2.2 Средства и способы устранения опасностей и вредностей

Как говорилось ранее, наибольшую опасность для экологии применительно к проектируемому станку, несет в себе смазывающе-охлаждающая жидкость. Поэтому в настоящее время огромное внимание уделяется утилизации и переработке использованной СОЖ.

В современном машиностроении прослеживается тенденция развития механической обработки без использования СОЖ. Обработка без СОЖ получила наибольшее развитие на европейских предприятиях, где к охране окружающей среды предъявляются повышенные требования.

Система, созданная фирмой Donaldson (Германия), позволяет эффективно улавливать масляный туман. Она интенсивно отделяет мягкие частицы, а капли конденсирует и пропускает через фильтрующий патрон. Фирмой LTS-Aerotron (Германия) создан компактный электрофильтр для очистки воздуха от масляного тумана, дыма и паров эмульсий на водной основе, предназначенный для токарных автоматов, фрезерных и шлифовальных станков, имеющих кабинетную защиту, пропускная способность фильтра -- до 1100 м3/с. Гамма СОЖ Avantin, предназначенная для металлорежущих станков, создана фирмой Frnii-tol-Schmierungstechnik Julius Fisher (Германия). Эти СОЖ не образуют соединений, загрязняющих окружающую среду и вредно воздействующих на человека, таких как вторичные амины и нитрозамины. Фирма Phenus (Германия), производит СОЖ, не содержащую аминокислот и борной кислоты. В ней также не образуются нитрозамины.

Ужесточение требований к защите окружающей среды от загрязнения приводит к тому, что ряд фирм (в первую очередь, германских) переходит на применение в качестве СОЖ водных растворов. Однако при этом значительно возрастает объем потребляемой СОЖ, а следовательно, пропорционально возрастают затраты воду. Кроме того, существенное значение имеет выбор степени жесткости воды с учетом функционального назначения СОЖ. Фирмой Creative-Cherme (Австрия) разработана водная СОЖ, содержащая около 4% концентрата Hardocol. Она не распадается на составные части и не оказывает вредного воздействия на здоровье человека. Наряду с этим СОЖ предохраняет металл от коррозии, способствуют повышению стойкости инструмента на 300% и производительности-- до 30%. Фирма Novamax Technologies (Великобритания) освоила производство гаммы синтетических СОЖ на основе водорастворимых полимеров. Такие СОЖ характеризуются большой стабильностью, высокими охлаждающими и смазывающими свойствами, в меньшей степени загрязняют поверхности деталей, а также способствуют снижению себестоимости продукции благодаря повышению стойкости инструмента и уменьшению расходов на СОЖ. На основе многолетнего опыта и обширных исследований фирмой Cimcool Industrial Products (Голландия) создана гамма СОЖ нового поколения, предназначенных для обработки черных и цветных металлов лезвийным и абразивным инструментом. Гамма включает в себя синтетические концентраты Omtech 10 и Cimtech 15 водных эмульсий полусинтетические СОЖ.

21. Экономическое обоснование дипломного проекта

21.1 Расчёт трудоёмкости конструкторских работ

Вид станка (общая габаритно-весовая характеристика):

Натуральное количество наименований деталей Таблица 21.1

Распределение деталей станка по группам новизны Таблица 21.2

Распределение деталей станка по группам конструкторской сложности Таблица 21.3

Общее распределение деталей (усл. едениц) Таблица 21.4

Трудоёмкость конструкторских работ Ткр Таблица 21.5

21.2 Объём работ по технологической подготовке производства

21.2.1 разработка технологических процессов, человеко-часов

Таблица 21.6

21.2.2 Конструирование технологической оснастки

Таблица 21.7

21.2.3 Проектирование приспособлений

Таблица 21.8

21.2.4 Продолжительность этапов технологической подготовки

Ттех=?Тэтп=373+761+155+22,3+19+27,5=1357,8 чел-час;

где Тэтп - трудоёмкость этапов технологической подготовки производства (пп. 3.1-3.3), человеко-часов.

21.3 Расчёт затрат на техническую подготовку производства

Смета затрат на подготовку производства Таблица 21.9

Вспомогательные расчёты к таблице 21.9

21.3.1 Основная заработная плата

Зосн=Тпп•Окл=3370,9•2436=8211512,4 руб;

где Тпп=Ткр+Ттех=2016,1+1354,8=3370,9 чел- час;

Окл - средний оклад проектировщиков (по данным практики) или в среднем 120 - 200 руб. •Кинф•0,6 где Кинф=29% - коэффициент инфляции, принимаемый равным курсу руб. по отношению к долларам США. Окл=24336 руб.

21.4 Расчёт оптовой цены станка Цст (проект)

где - полная себестоимость станка, тыс. руб.;

- текущая рентабельность изделий на базовом предприятии (или 19%).

Где - основные материалы и комплектующие изделия;

- прямая заработная плата производственных рабочих с начислениями (дополнительная з-та, премии, отчисления на социальное страхование и др.)

- расходы освоения;

- расходы по содержанию и эксплуатации оборудования;

- цеховые расходы;

- общезаводские расходы;

- внеплановые расходы.

где n - количество наименований заготовок (материалов);

m - количество наименований комплектующих изделий;

- вес заготовки;

- вес отходов производства;

- цена отходов производства;

- количество комплектующих изделий;

- цена комплектующих изделий;

- коэффициент учёта транспортно - заготовительных расходов

;

где - трудоёмкость станка (опытного образца по данным практики), 534 человеко-часов;

- средняя тарифная ставка основных (производственных) рабочих, 13,8 руб./нормо-час;

- коэффициент доплат до основного фонда заработной платы (1,0 - 1,25);

- коэффициент премиальных выплат (1,1);

- коэффициент отчисления на социальное страхование (1,37).

где - программа выпуска станков, 1000 физ.ед./год

Полная себестоимость и оптовая цена коробки скоростей (проект), руб. Таблица 21.10

21.5 Оценка качества станка

21.5.1 Часовая производительность станка

где - штучное время на обработку 1 детали представителя: 2,05 мин - 0,034 норма-часов;

- процент выполнения норм выработки (100-120%).

21.5.2 Суточная производительность станка

где - продолжительность одной смены (6 - 8 часов);

- коэффициент сменности (режим работы предприятия - 1,2 или 3 смены).

21.5.3 Годовая производительность станка

где - фонд времени работы станка, час/год (по расчёту 4032 часа);

- коэффициент загрузки оборудования (0,7 - 0,85);

- штучное время, 0,034 часа;

- процент выполнения норм (120%).

21.5.4 Уровень механизации и автоматизации процессов обработки деталей

- Уровень механизации

- машинное время, часов.

- Уровень автоматизации

где - время выполнения автоматических операций, часов.

Показатели качества станка Таблица 21.11

21.6 Расчёт технологической себестоимости обработки детали - представителя

где - основные материалы;

- прямая зарплата производственных рабочих (с начислениями);

- расходы по содержанию и эксплуатации оборудования;

- цеховые расходы.

где - вес заготовки;

- вес отходов;

- цена материала;

- цена отходов;

- коэффициент учёта транспортно-заготовительных расходов (1,01 - 1,06).

где - штучно - калькуляционное время, 3,18 час;

- средняя тарифная ставка основных (производственных) рабочих, 13,8 руб./нормо-час;

- коэффициент доплат до основного фонда заработной платы

(1,0 - 1,25);

- коэффициент премиальных выплат (1,1);

- коэффициент отчисления на социальное страхование (1,37).

где - время резания, инструменто-часов;

- стоимость 1 станко-часа (машино-часа), руб.;

где i - число операций (по наименованиям: 1,2 …n);

- операционное (машинное) время - 12,26 станко-часов;

- коэффициент занятости инструмента в процессе обработки (0,3 - 0,4);

где Са - реновационная амортизация оборудования (без амортизации на капитальный ремонт);

Ск - расходы на капитальный ремонт, руб/час;

Ст - расходы на текущий ремонт , руб/час;

Сэ - расходы на силовую (двигательную) электроэнергию, руб/час;

Св - расходы по вспомогательным материалам, руб/час;

Сп - амортизация помещения (в размерах площади, занимаемой станком);

Кн - коэффициент расходов на содержание помещения.

Амортизация оборудования на полное восстановление (реновацию) из расчета на 1 час его работы:

где Кппс - первоначальная (восстановительная) стоимость оборудования, 841 тыс/час

Нар - норма амортизации на полное восстановление, 10%;

Фоб - годовой фонд времени работы оборудования 4032 часов/год;

Расходы по капитальному ремонту оборудования:

где - среднегодовые расходы по капитальному (среднему) ремонту в расчете на единицу ремонтной сложности соответственно механической (мех) 9,6 и электрической (эл) 4,6 частей станка, руб/год/е.р.с.

- группа ремонтной сложности (6).

Расходы по текущему ремонту оборудования:

84коп/час=

= 0,84 руб/час

где - коэффициент типа производства (единичное производство - 0,9; серийное - 1,0; массовое - 1,2);

- среднечасовые расходы на ремонт механической части станка

(10 коп/час);

- среднечасовые расходы на ремонт электрической части станка 4 коп.

Расходы, связанные с потреблением электроэнергии:

где - установленная модность привода, кВт;

- удельная норма расхода электроэнергии, кВт-ч/кВт;

- промышленный тариф на электроэнергию, руб/кВт-ч;

Расходы по вспомогательным материалам (СОЖ и др):

где - коэффициент типа производства (единичное производство - 0,9; серийное - 1,0; массовое - 1.2);

- средняя норма расхода вспомогательных материалов, (0,065 руб/час).

Расходы по содержанию помещения:

где - удельные расходы по содержанию помещения, 0,052 руб./м2;

- площадь станка, 11,7 м2;

Себестоимость машино-часа работы станка, руб/час. Таблица 21.12

21.7 Расчёт показателей экономической эффективности

Дополнительные капитальные вложения:

где - цена проектируемого станка;

- цена базового станка.

Условно-годовая экономия:

Годовой экономический эффект:

Срок окупаемости:

Экономический эффект:

где - коэффициент доставки (1,1);

- срок службы (15 лет);

Заключение

Рост производительности современных станков, в значительной степени, определяется уровнем их автоматизации. Станки с числовым программным управлением занимают главное место среди всех металлорежущих станков. Это определяется достаточной степенью универсальности, высокой производительностью, точностью обработки и простотой в управлении. Несмотря на появление более новых станков и автоматов, станки без ЧПУ все еще являются тем оборудованием на котором, в условиях серийного производства, обрабатывается подавляющее большинство деталей.

В данном дипломном проекте произведены расчеты режима резания необходимого для выполнения необходимой операции по изготовлению заданной детали и работоспособности инструмента, необходимые для проектирования вертикального сверлильно-фрезерно-расточного станка модели 250V с ЧПУ и станочного приспособления для него, на основе данных вертикально-сверлильного станка 2А135. Выполнены чертежи всех необходимых элементов. За общий вид проектируемого станка принимается общий вид станка-прототипа.

Был произведен экономический расчет модернизации сверлильно-фрезерно-расточного станка модели 250V что даст окупаемость за 8,9 месяца. Годовой экономический эффект такого станка составляет 848355,4 руб.

Список используемых источников

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т. Т.2.-6-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1982.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Высшая школа, 2000.

3. Жуловян В.В. Расчет режимов резания. Методическое указание по курсовому проекту МРС. Хабаровск: ХГТУ, 1992.

4. Проников А.С. Расчёт и конструирование металлорежущих станков. Высшая школа, 1967.

5. Жуков К.П. Расчёт и проектирование деталей машин. М.: Высшая школа, 1978.

6. Шабалин А.А., Иванищев Ю.Г. Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты. Методические указания. Хабаровск: ХГТУ, 1988.

7. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин:Учебное пособие для техникумов.-М.Машиностроение,1979.

8. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

9. Детали и механизмы металлорежущих станков /Под ред. Д. Н. Решетова: В 2 т. - М., 1972. Т. 2. - 520 с.

10. Станочные приспособления. Справочник. В 2-х т. / Под ред. Б.Н. Вардашкина и В.В.Данилевского - М.: Машиностроение, 1984

11. Оснастка для станков с ЧПУ. Справочник. 2-ое издание. / И.Ю. Кузнецов, А.Р. Маслов, А.Н. Байков.- М.: Машиностроение, 1990

12. Проектирование станочных приспособлений, прочностные расчёты, расчёт точности сборки / И.М. Колганов, В.В. Филиппов - г. Ульяновск, 2000

13. Проектирование приспособлений. Методические указания. / В.И. Дударев - г.Хабаровск, ХПИ, 1968

Доклад

Уважаемый председатель и члены государственной аттестационной комиссии, вашему вниманию представляется доклад по выпускной квалификационной работе на тему: «Модернизация сверлильно-фрезерно-расточного станка модели 250V»

Актуальность темы состоит в том что, основное требование к современному производству - изготовить как можно больше продукции лучшего качества и с наименьшей стоимостью и прежде всего это относится к машиностроению, призванному обеспечить технический прогресс всех отраслей народного хозяйства. Выполнение этого требования обеспечивается не только за счет использования имеющейся техники, хорошей организации труда, внедрения передовой технологии, распространения передового опыта и применения прогрессивной оснастки, но и путем нового капитального строительства, увеличение рабочей силы, модернизации устаревшего оборудования и создания нового.

Интенсификация производства в машиностроении связана с модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовления.

Целью работы являлась непосредственно сама модернизация (о чем и говорит название темы) универсального вертикально-сверлильного станка 2А135 именно по его параметрам и выбирались все расчетные коэффициенты.

Модернизация заключалась в том что было введено бесступенчатое регулирование с помощью которого можно получить любую скорость, но недостаток бесступенчатого регулирования в том, что оно охватывает небольшой диапазон, поэтому в сочетании с ним было введено и ступенчатое (ступенчатая коробка скоростей) регулирование привода которое в данном случае являлось переборной группой. Таким образом был спроектирован универсальный привод для станка с ЧПУ ч.т.д.

В ВКР был спроектирован Станок вертикальный сверлильно-фрезерно-расточной модели 250V который может быть использован для высокопроизводительной обработки деталей из различных конструкционных материалов в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства. Выполнять операции сверления, растачивания, нарезания резьбы, прямолинейного, контурного и объемного фрезерования.

Область применения: машиностроение, инструментальное производство (изготовление штампов, пресс форм, электродов, в том числе из графита, значков, медалей и т.д.) и другие отрасли народного хозяйства.

Основной задачей ВКР являлась разработка непосредственно станка и приспособления к нему.

На первом плакате, втором, третьем, четвертом и пятом вашему вниманию представлены чертежи (моя коробка, общий вид станка, деталировка, станочное приспособление, примеры коробок скоростей которые могут быть использованы в данном виде станка).

Для этого были произведены расчеты: режимов резания гл. являлся фрезерование( т.к. наибольшие скорости т.е. максимум станка), мощности, диапазон регулирования, передаточные отношения ( из структурных сеток, а вообще отношением угловых скоростей), крутящих моментов, угловых скоростей, модулей, межосевые расстояния, сил в зубчатых зацеплениях, расчеты валов на прочность и жесткость, выбор подшипников качения.

Исходя из полученных данных при расчетах была сконструирована коробка скоростей.

Далее был спроектирован шпиндельный узел (его конструктивная форма определяется типом и назначение станка, условиями его работы, способами закрепления в нем инструмента или заготовки) исходя из расчетов: выбор типа опор ( в зависимости от частоты вращения, требуемой точности вращения и точности обработки), выбор компоновочной схемы, расчеты диаметра шейки шпинделя в передней опоре, определение конструктивных параметров, расчет точностных и динамических параметров шпиндельного узла, точность вращения шпинделя, его жесткость и виброустойчивость.

Далее исходя из условия производства было спроектировано станочное приспособление для сверления отверстия. ( Расчет режима резания, выбор и расчет установочных элементов, выбор направляющих элементов приспособления, выбор зажимного устройства и его расчет, расчет приспособления на точность, прочность и жесткость, предъявлены требования техники безопасности к спроектированному приспособлению).

Спасибо за внимание доклад окончен.