Реферат: Комплексный дипломный проект: Проект участка по производству технологических приспособлений для электромеханического восстановления и укрепления поверхностного слоя деталей машин. Плоские поверхности.

mxl printed ГОСТ 3.1118-82 Форма 1

mxl printed ГОСТ 3.1118-82 Форма 1б

РЕФЕРАТ

Куцак Р.С. Комплексний дипломний проект

“Проект дiльницi по виробництву технологiчноi оснастки для електромеханичного вiдновлення i змiцнення деталей машин”

Дипломний проект. ХГТУ. 5С. 1999

Пояснювальна записка: 119 стр.; Додаток стр.; Креслення 10 аркушiв формату А1.

В проектi розроблена конструкцiя iнструменту для электромеханичноi обробки плоских поверхнь деталей машин на вертикально-фрезерувальному верстатi. Запропанован бiльш досконалий спосiб отримання заготiвки, що дозволяе пiдвищiти коэффiцiент використання металу. Ряд операцiй виконуется на бiльш продуктивному обладнаннi у порiвняннi з базовим технологiчним процесом. Спроектована оригiнальна протяжка. Розроблено оригiнальний заточний пристрiй.

Запропанованi в проектi технологiчнi, кострукторськi i органiзацiйнi рiшення дозволили отримати економiчний ефект у розмiрi 20562 гр.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В условиях все возрастающей напряженности работы машин, связанной с увеличением мощности, скорости, давления, а также с повышенными требованиями к точности их работы, вопросы надежности приобретают исключительно большое значение. На ремонт и восстановление работоспособности машин затрачиваются огромные ресурсы . Это во многом объясняется низкой прочностью поверхностного слоя сопрягаемых деталей машин, который составляет всего долю процента от всей массы деталей. Следовательно, для повышения долговечности машин решающее значение имеет упрочнение трущихся поверхностей деталей в процессе их изготовления и ремонта. Электромеханическая обработка (ЭМО), основана на термическом и силовом воздействии, она существенно изменяет физико-механические показатели поверхностного слоя деталей и позволяет резко повысить их износостойкость, предел выносливости и другие эксплуатационные характеристики деталей. Процесс ЭМО имеет основные разновидности: электромеханическое сглаживание (ЭМС) и электромеханическую высадку металла (ЭМВ). Высадка является основной операцией электромеханического способа восстановления деталей, а поэтому часто под ЭМВ подразумевают сам способ восстановления.

Как правило, ЭМС сопровождается упрочнением поверхностного слоя, поэтому в некоторых случаях его называют электромеханическим упрочнением (ЭМУ), а по существу ЭМУ есть следствие ЭМС.

1. ТЕХНОЛОГЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Назначение детали и анализ технических условий на ее изготовление.

Конструируемая деталь представляет собой деталь типа вилки. В данном условии она является корпусной деталью и служит с одной стороны для крепления твердосплавного ролика, а с другой стороны – для установки всего инструмента, чрез скалку и хвостовик, в шпинделе вертикально-фрезерного станка.

Вилка имеет две ответственных обработанных по седьмому квалитету поверхности. Это отверстия диаметром 30H7, находящиеся в сопряжении со скалкой, и два соосных отверстия диаметром 45H7, в которых на двух шариковых радиальных подшипниках установлена ось, предназначенная для крепления на ней рабочего инструмента в виде твердосплавного ролика.

Шпонка, устанавливаемая в паз B = 8Js9, исключает поворачивание вилки относительно направляющей скалки.

Перемещение вилки относительно скалки в осевом направлении исключается, в одном направлении затягивается гайка М16 на резьбовом участке направляющей скалки, а в другом – пружиной, которая обеспечивает плавную и безударную работу всего инструмента.

Для избежания перекоса вилки, который может привести к поломке инструмента, опорные поверхности, под пружину и гайку которыми являются соответственно торец диаметром 85/50 и паз шириной B = 46 мм, обрабатываются по 12-му квалитету. По такому же классу точности обрабатывается и шейка 50h12, чернота и неровности, на которой могут привести к заклиниванию пружины.

Для предотвращения засорения пылью и другими мелкими частицами подшипники закрываются с двух сторон стаканами и крышками, в которых устанавливают щелевые уплотнения.

Опорные поверхности под крышки обрабатываются в размер L = 90мм. Для крепления крышек к вилке, предназначены шесть резьбовых отверстий с диаметром М6. Для повышения срока службы вилка подвергается оксидированию.

Материал вилки – сталь 45 ГОСТ 1050-74. Получают данную сталь в конвертерах, мартеновских и электрических печах.

Таблица 1.1

Химический состав стали.

Предельная допустимая концентрация вредных примесей в стали 45 следующая:

S (не более) 0.04% , фосфор (не более) 0.035%

Таблица 1.2

Механические свойства стали 45

Сталь 45 в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистыми сталями имеет более высокую прочность при более низкой пластичности. Хорошо обрабатывается резанием.

1.2. Определение программы запуска и типа производства.

В зависимости от размеров производственной программы, характера производства и выпускаемой продукции, а так же технических и экономических условий осуществления производственного процесса различают три основных типа производства:

• единичное

• серийное

• массовое

Количественной характеристикой типа производства является коэффициент закрепления операций К_з.о., который представляет собой отношение числа различных операций, подлежащих выполнению в течении месяца, к числу рабочих мест. Математически эта зависимость выражается следующей формулой:

К_з.о. = О/Р (1.2.1)

где О – число различных операций, шт.

Р – число рабочих мест, шт.

По таблице типов производств определяем, что выпуск детали массой 2 кг и партией 2000 шт. соответствует среднесерийному производству.

Годовую программу запуска определяем по формуле:

n_з = n_вып  (1+/100) шт, (1.2.2)

где n_вып = 200 шт. – заданная годовая программа,

 = 4 – коэффициент технологических потерь.

Подставив известные величины в формулу (1.2.2), получаем:

n_з = 2000(1+4/100) = 2012

1.3. Анализ технологичности конструкции детали.

Важное место среди требований к технико-экономическим показателям промышленных изделий занимают вопросы технологичности конструкции. Технологичность конструкции детали анализируется с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовителя.

Технологичность конструкции – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособляемость к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работы. Важное место среди требований к технико-экономическим показателям промышленных изделий занимают вопросы технологичности конструкции. Технологичность конструкции детали анализируется с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовителя.

По ГОСТ 14.205 – 83 технологичность конструкции – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособляемость к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

1.3.1. Количественный метод оценки технологичности.

Для количественного метода оценки технологичности конструкции применяют показатели, предусмотренные ГОСТ 14.202 – 73. Произведем расчет по некоторым из этих показателей.

Коэффициент унификации конструктивных элементов детали:

К_ц.э.= Q_у.э./Q_э (1.3.1)

где Q_у.э. = 8 шт. – число унифицированных элементов детали;

Q_э = 9 шт. – общее число конструктивных элементов.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

К_ц.э. = 8/8 =1

При К_ц.э.> 0.6 деталь считается технологичной.

Деталь считается технологичной по точности, если коэффициент точности обработки К_точ.  0.8. Этот коэффициент определяется по формуле:

К_точ. = 1 – 1/А_ср. (1.3.2)

где А_ср. – средний квалитет точности обработки, определяется как:

А_ср. = Аn_i / n_i (1.3.3)

где А – квалитет точности обработки;

n – число размеров соответствующих данному квалитету, шт.

Подставляя известные величины в формулу (1.3.3), получим:

А_ср = (54+37+19+67)/15 = 9.5

Подставляя известные величины в формулу (1.3.2), получим:

К_точ. = 1-1/9.5 = 0.9

При коэффициент К_точ > 0.8 деталь считается технологичной.

Определим технологичность по коэффициенту шероховатости, который должен стремиться к нулю:

К_ш = Q_ш.н./ Q_ш.о. (1.3.4)

где Q_ш.н. – число поверхностей с необоснованной шероховатостью, шт;

Q_ш.о. – общее число поверхностей подлежащих обработке, шт.

Так как Q_ш.н. = 0 то К_ш = 0 и следовательно деталь может считаться технологичной.

1.3.2. Качественный метод оценки технологичности.

Качественный метод оценки технологичности детали основан на практических рекомендациях.

Анализируемая деталь типа вилка имеет простую форму, ограниченную плоскими и цилиндрическими поверхностями. Боковые стороны ушек шейки имеют односторонние утолщения, что снижает расход материала, и путем уменьшения длины рабочего хода снижает время затраченное на обработку детали, что в свою очередь повышает производительность труда.

Ко всем обрабатываемым поверхностям обеспечен удобный подход режущих инструментов.

Отсутствуют поверхности с необоснованно высокой точностью обработки. Все неответственные поверхности обрабатываются по 14-му квалитету. При обработке ответственных поверхностей соблюдается принцип единства баз, что снижает количество брака.

Проанализировав все вышеперечисленные факторы будем считать деталь – технологичной.

1.4. Технико-экономичесике исследования приемлемых методов получения заготовки.

1.4.1. Выбор и обоснование метода получения заготовки.

Учитывая, что деталь имеет относительно простую форму, невысокие требования к чистоте поверхности, а так же, что тип производства – среднесерийный, принимаем метод получения заготовки – горячая ковка на горячештамповочном прессе в закрытом штампе.

1.4.2. Определение параметров заготовки.

Припуски на обработку и допуски размеров на поковки определяются по ГОСТ 7505 – 89. Из вышеупомянутого источника определяем, что деталь имеет следующие обозначения:

• класс точности – Т3, что соответствует получению заготовки на горячештамповочных прессах в закрытых штампах;

• группа стали – М2, что соответствует стали 45;

• степень сложности заготовки – С2;

• разъем плоскости штампа плоский – П;

• исходный индекс –12.

В соответствие с этими обозначениями рассчитаем припуски на обработку и допуски размеров, которые занесем в таблицу (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Припуски и допуски на обработку.

Радиусы закруглений наружный R = 3мм, внутренний r = 9мм. Штамповочные уклоны наружных поверхностей - 7, внутренних - 10.

1.4.3. Стоимостной анализ.

Прежде чем окончательно определиться в выборе заготовки, проведем стоимостной анализ двух видов заготовки – квадратный прокат и сечением 95x95 мм и поковка.

Численным критерием данного анализа является коэффициент использования материала, который определяется по формуле:

К_и.м. = m_д / m_з (1.4.1)

где m_д – масса детали, кг;

m_г – масса заготовки, кг;

Массу определяем по формуле:

m=V кг, (1.4.2)

где  - плотность материала детали, =7.8 г/см³;

V – объем детали, см³.

Разбив тело летали на простые геометрические фигуры определим ее объем:

V_д = 30(25²-15²) + 20(42.5²-15²) + 20.5855820 - 222.5²20+37²20 = 258051 мм³ = 258см³

Тогда масса детали равна:

m_д = 2587.8 = 2015г.

Аналогично определяем массу заготовки-поковки и заготовки проката:

V_з.1.=30(27²-14²) + 20(42.5²-14²) + 20.5855820+

+37²20 = 336026 мм³ = 336см³

V_з.2. = 9595145=1281550мм³ = 1282см²

m_з.1. = 3367.8 = 2621г

m_з.2. = 12827.8 = 9996г

Из расчета хорошо видно, что коэффициент использования материала при заготовке-поковке значительно выше.

Определим денежный эквивалент экономии материала. Для этого посчитаем разность масс двух видов заготовок:

m_з1 – m_з2 = 9996 – 2621 = 7375 г  7.4 кг

Умножив полученную разность на стоимость одного килограмма материала (сталь 45) и на годовую программу выпуска детали мы получим полную годовую экономию Э.

Э = 7.4  2012 = 16378

Проанализировав полученные результаты принимаем заготовку – поковку, получаемую методом горячей ковки на горячештамповочном прессе в закрытом штампе.

1.5.. Проектирование технологического процесса обработки детали.

1.5.1. Разработка и обоснование маршрутного технологического процесса

Проанализировав конструкцию детали на технологичность, определив тип производства и выбрав вид получения заготовки, разработаем маршрут механической обработки детали.

Так как при обработке большинства поверхностей базой будет служить отверстие диаметром 30H7, то первым обработаем его. На первой, вертикально-сверлильной, операции прозенкеруем отверстие 29.4 под последующее протягивание.

Для базирования по данному отверстию на оправке, нам необходим обработанный торец. Поэтому на второй, вертикально-фрезерной, операции профрезеруем паз B = 46 мм. На третей и четвертой, протяжных, операциях протянем отверстие диаметром 30H7 и шпоночный паз шириной B = 87Js9.

Базируясь по обработанному отверстию на пятой, токарной, операции проточим шейку диаметром 50h14 и торец 85/50 мм.

На шестой, вертикально-фрезерной, операции базируясь на поверхность диаметром 50H14, профрезеруем боковые поверхности ушек вилки в размер 90 мм.

На седьмой, вертикально-сверлильной, операции мы зацентруем, b b

сверлим, зенкеруем и нарезаем резьбу в шести отверстиях диаметром М6.

Восьмая операция также вертикально-сверлильная, на ней мы зацентруем, сверлим и два раза разворачиваем два соосных отверстия диаметром 45H7. Базой на седьмой и восьмой операциях является отверстие 30H7 мм.

Для увеличения коррозионной стойкости детали девятой операций проведем оксидирование.

Технологический процесс изготовления детали имеет следующий вид:

005 Заготовительная

010 Контрольная

015 Вертикально-сверлильная

020 Вертикально-фрезерная

025 Протяжная

030 Протяжная

035 Токарная

040 Вертикально-фрезерная

045 Вертикально-сверлильная

050 Вертикально-сверлильная

055 Электрохимическая

060 Контрольная

1.5.2. Обоснование выбора чистовых технологических баз.

Операция 015020:

• базой является шейка диаметром 50.4 и торец 53.4/26.8 мм.

Операция 025030:

• базой является протягиваемое отверстие диаметром 30H7мм и торец 53.4/30H7 мм.

Операция 035:

• базой является отверстие диаметром 30H7мм и торец 50/30 мм.

Операция 040:

• базой является шейка 50 и торец 85/50 мм

Операция 045050:

• базой является отверстие диаметром 30H7мм и торец 50/30 мм.

1.5.3. Выбор и обоснование оборудования

Так как на операции 015 обрабатывается одна поверхность, то обработка будет проводиться на заранее настроенном вертикально-сверлильном станке модели 2М55. Технические характеристики вертикально-сверлильного станка модели 2М55:

Наибольший условный диаметр сверления = 50мм.

Вылет шпинделя от образующей колоны:

наибольший – 1600 мм;

наименьший – 375 мм;

Расстояние от торца шпинделя до плиты:

наибольшее – 1600 мм;

наименьшее – 450 мм;

Количество ступеней скоростей шпинделя - 21

Приделы скорости шпинделя – от 20 до 2000 об/мин

Количество ступеней механических подач шпинделя –12

Пределы подач шпинделя – от 0.056 до 2.5 мм/об

Мощность на шпинделе – 4.0 кВт

Габариты станка:

длина - 2665 мм;

ширина - 1020 мм;

высота - 3430 мм;

Масса станка – 4700 кг.

На операции 020 перенастройки станка так же не требуется, поэтому выбираем вертикально-фрезерный станок модели 6Р13. Технические характеристики вертикально-фрезерного станка 6Р13:

Размеры рабочей поверхности – 1600x400 мм

Наибольшие перемещения станка:

продольное - 1000 мм;

поперечное - 300 мм;

вертикальное - 400 мм;

Наибольшая масса обрабатываемой заготовки – 300 кг

Мощность привода главного движения – 10 кВт

Мощность привода подач – 3 кВт

Число оборотов привода:

главное движение - 1460 мин^-1;

подач - 1430 мин^-1;

Габариты станка:

длина - 2560 мм;

ширина - 2260 мм;

высота - 2250 мм;

Масса станка – 4200 кг.

Для операции 015020 по допускаемому тяговому усилию станка выбираем горизонтально-протяжной станок модели 7520. Технические характеристики горизонтально-протяжного станка 7520:

Тип станка – одинарный

Основной цикл работы – простой

Номинальное тяговое усилие – 200000 H

Ход рабочей каретки – от 100 до 1600 мм

Скорость рабочего хода – от 0.5 до 6 м/мин

Скорость холостого хода – от 0.6 до 85 м/мин

Мощность привода – 18.2 кВт

Так как на операции 025 количество переходов равно двум и обрабатываются не ответственные поверхности, то принимаем токарно-винторезный станок модели 16К20. Основные технические данные токарно-винторезного станка модели 16К20:

Наибольшая длина обрабатываемого изделия – 215 мм

Высота оси центров над плоскими направляющими станка – 215 мм

Приделы чисел оборотов шпинделя – 12.51600 мин^-1

Приделы подач

продольных: 0.052.8 мм/об

поперечных: 0.0251.4 мм/об

Мощность главного привода – 10 кВт

Габариты станка:

длина - 2795 мм;

ширина - 1198 мм;

высота - 1500 мм;

Масса станка – 3005 кг.

Для операции 040 оборудование аналогично операции 020. Для операций 045 и 050 выбираем вертикально – сверлильный станок с ЧПУ модели 2Р135Ф2. При обработке на станке с ЧПУ не требуется наладки, что значительно уменьшает подготовительно-заключительное время.

Так как обработка ведется без участия рабочего, кроме установки и снятия детали, то значительно сокращается вспомогательное время. Технические характеристики вертикально – сверлильного станка с ЧПУ модели 2Р135Ф2:

Наибольший условный диаметр сверления = 35мм.

Наибольший диаметр нарезания резьбы = 24мм.

Число шпинделей револьверной головки - 6

Вылет шпинделя от направляющей колоны – 450мм

Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола: наибольшее – 600 мм;

наименьшее – 40 мм;

Количество подач суппорта – 18

Приделы подач суппорта: 10500 мм/мин

Количество скоростей шпинделя - 12

Приделы частот шпинделя – 45  2000 об/мин

Размеры рабочей поверхности стола:

длина - 710 мм;

ширина - 400 мм;

Габариты станка:

длина - 1860 мм;

ширина - 2170 мм;

высота - 2700 мм;

Масса станка – 4700 кг.

1.6. Проектирование технологических операций.

1.6.1 Расчет режимов резания.

Расчет режимов резания можно проводить двумя методами аналитическим и табличным.

1.6.2. Аналитическим методом рассчитаем режимы резания на операцию 035, а именно – точение поверхности диаметром 50мм. Расчет проведем по [17].

В качестве инструмента выбираем токарный проходной упорный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6, габаритными размерами 16x10x100 мм по ГОСТ 18879 – 73.

Определим глубину резания по формуле:

t = (D-d)/2 мм, (1.6.1)

где D = 53.4 мм – диаметр заготовки,

d = 50 мм – диаметр обработанной поверхности.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.1), получим:

t = (53.4 – 50) /2 = 1.7 мм

Так как высоких требований к обрабатываемой поверхности не предъявляется и глубина резания невелика, то принимаем подачу S=0.7 мм/об.

Скорость резания определяется по формуле:

V = C_ / (T^m  t^x  S^y)  K_ ммин, (1.6.2)

где Т - среднее значение стойкости, мин;

(при одноинструментной обработке Т=60 мин)

t = 1.7 мм - глубина резания;

S=0.7 ммоб – подача;

Значение коэффициентов C и показателей степеней выбираем из [17. табл.17]

Получаем C = 340, x = 0.15, y = 0.45, m = 0.2.

Коэффициент K определяется по формуле

K_ = K_m  K_п  K_u (1.6.3)

где K_m - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;

K_п - коэффициент учитывающий состояние поверхности;

K_u - коэффициент учитывающий материал инструмента;

Определим коэффициент K_mv по формуле

K_m= K_r  (750/_в)^nv (1.6.4)

где K_r = 1.0 – коэффициент зависящий от группы стали;

_в = 610 Н/мм² – предел прочности для стали 45.

Приняв K_п = 0.8, K_u = 1, nv = 1.75, подставляя известные величины в формулу (1.6.4) , получим:

K_m = 1.0  (750/610)^1.75 = 1.44

Подставляя известные величины в формулу (1.6.3), получим:

K_v = 1.44  0.8  1.0 = 1.15

Выбрав значения показателей степеней из таблиц и подставляя их величины в формулу (6.2), получим:

V = 340 / (50^0.2  1.4^0.15  0.7^0.45)  1.15 = 200 ммин

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле

n = 1000v/(D) мин^-1, (1.6.5)

где D = 50 мм – обрабатываемый диаметр.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.5.), получим:

n = 1000200/(50) = 1273 мин^-1

Уточнив по паспорту станка, принимаем n=1250мин^-1.

Для данной частоты вращения шпинделя уточняем скорость резания по формуле:

V = Dn/1000 м/мин, (1.6.6)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.6), получим:

V = 501250/1000 = 196 м/мин.

Определим силы резания. Силы резания будут действовать вдоль трех осей координат x, y, z и называются соответственно P_x, P_y, P_z. Наибольшей из них является сила P_z, поэтому дальнейший расчет ведем по ней.

P_z = 10C_p  t^x  S^y  ⁿ  K_p Н, (1.6.7)

где C_p = 200 – коэффициент;

x, y, n - показатели степени. x = 1.0; y = 0.75;n = 0

K_p - поправочный коэффициент определяем по формуле

K_p = K_mp  K_p  K_p  K_p  K_p (1.6.8)

где K_p - коэффициент зависящий от главного угла в плане;

K_p - коэффициент зависящий от переднего угла;

K_p - коэффициент зависящий от заднего угла;

K_p - коэффициент зависящий от радиуса на вершине резца.

K_mp - коэффициент зависящий от материала заготовки, определяется как:

K_mp = (_в/750)ⁿ (1.6.9)

где n =1 – показатель степени.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.9), получим:

K_mp = (610/750)¹ = 0.81

По [17. табл. 9, табл. 11, табл. 12] выбираем_p = 0.98 ;K_p = 1.15 ; K_p = 1.0 ; K_p = 0.87.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.8) , получим:

K_p = 1 0.98  1.15  1 0.87 = 0.81

Подставив все вычисленные значения в формулу (1.6.7) получаем

P_z = 10  200  1.4¹  0.7^0.75  200⁰  0.81 = 1695 H.

Определим основное технологическое время по формуле

T_o = L_р.х./(S_gn_g)i мин, (1.6.10)

где L_р.х. – длина рабочего хода, определяется как

L_р.х. = l+y+ мм, (1.6.11.)

где l = 30 мм – длина резания;

y = 2 мм – величина врезания;

 = 0 мм –длина перебега.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.11), получим:

L_р.х. = 30+2=32 мм

Подставляя эти величины в формулу (1.6.1), получим:

T_o = 32 / (12500.7) = 0.037 мин

Определим мощность, необходимую для осуществления процесса резания по формуле:

N_рез = P_z  V_д / (601020) кВт, (1.6.12)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.12), получим:

N_рез = 16951960/(601020) = 5.4 кВт

1.6.3. Остальные режимы резания рассчитаем табличным методом. В качестве примера определим режимы резания при сверлении отверстия диаметром 25 мм. Расчет проводим по [13].

Глубина резания определяется как

t = d/2 мм, (1.6.13)

где d – диаметр просверливаемого отверстия, мм.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.13), получим:

t = 25/2 = 12.5 мм.

Длина рабочего хода определяется по формуле

L_р.х. = l_рез+y+l_доп мм, (1.6.14)

где l_рез = 90 мм – длина резания;

y = 16 мм – величина врезания;

l_доп = 0 мм –длина перебега.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.14), получим:

L_р.х. = 90 + 16 = 106 мм

Назначим подачу на оборот шпинделя: S_o=0.32 мм/об

Определим стойкость инструмента по формуле

T_p = T_м мин, (1.6.15)

где T_м = 80 мин – стойкость машинной работы инструмента.

 - коэффициент времени рабочего хода, определяется по формуле

 = L_рез / L_рх (1.6.16)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.16), и формулу (1.6.15) получим:

 = 40/106 = 0.4

Т_p = 0.4  80 = 32 мин

Рассчитаем скорость резания V, м/мин и число оборотов шпинделя n, мин^-1.

V = V_табл.  K₁  K₂  K₃ м/мин, (1.6.17)

где V_табл. = 24м/мин – табличное значение скорости.

K₁ = 0.8 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂ = 1 – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

K₃ = 1 – коэффициент, зависящий от отношения L_рез/d.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.17), получим:

V = 240.8 =19.2 м/мин.

Значения частоты оборотов шпинделя определяем по формуле (1.6.5)

n = 10019.2/(25) = 245 мин^-1.

По паспорту станка принимаем n=250 мин^-1. Уточним скорость резания по формуле (1.6.6)

V = 25250/1000 = 19.6 м/мин

Определим основное машинное время по формуле (1.6.8)

T_o = 106/(2500.32) = 1.33 мин.

Режимы резания на остальные операции рассчитаем аналогично и результаты занесем в таблицу (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Сводная таблица режимов резания.

Продолжение таблицы 1.4

1.6.4. Техническое нормирование.

Под техническим нормированием понимается установление норм времени на выполнение отдельной работы или нормы выработки в единицу времени. Под нормой времени понимается время, устанавливаемое на выполнение данной операции.

Нормирование производим по [12]. Для среднесерийного производства это штучно-калькуляционное врем (Т_ш.к.), и определяется как

Т_ш.к. = Т_о + Т_в + Т_обсл. + Т_от.л.н. + Т_п.з./n мин, (6.6.1)

где Т_о – основное (технологическое) время, мин;

Т_в- вспомогательное время, мин

Т_обсл. – время на обслуживание, мин

Т_от.л.н. – время а отдых и личные нужды, мин

Т_п.з – подготовительно-заключительное время, мин

n – число деталей в партии, шт.

Основное и вспомогательное время составляют Т_оп – оперативное время, от которого в процентном соотношении считается Т_обсл. и Т_от.л.н . Для примера приведем расчет штучно-калькуляционного времени на 015 операцию.

Вспомогательное время включает в себя время на установку, закрепление и снятие детали, приемы связанные с управлением оборудованием (t_y), контрольные измерения (t_изм), время на замену инструмента, (t_перех.) – связанное с переходом.

Так как измерение будет проводиться штангенциркулем, то t_изм. = 0.2 мин.

Инструмент крепится в обычном патроне, поэтому время на его замену равно t_перех. = 0.02 мин.

Время на установку, закрепление и снятие детали определяется по формуле

t_у.з.с. = t_у.з.с.п. / n мин, (1.6.2)

где t_у.з.с.п. = 0.29 мин – время на установку и закрепление детали в тисках

n = 1 шт. – количество деталей, одновременно обрабатываемых в приспособлении.

Подставляя известные величины в формулу (1.6.2), получим:

t_у.з.с. = 0.29 / 1 = 0.29 мин

Определим вспомогательное время по формуле

Т_в = t_у.з.с. + t_изм. + t_перех. мин, (1.6.3)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.3), получим:

Т_в = 0.29+0.2+0.02=0.51 мин

Оперативное время определятся по формуле

Т_оп = Т_о + Т_в мин, (1.6.4)

Подставляя известные величины в формулу (1.6.4), получим:

Т_оп = 0.64 + 0.51 = 1.15 мин

Время на обслуживание и время на отдых составляют по 4% от оперативного времени

Т_обсл. = Т_от.л.н. = 0.04  1.15 = 0.046 мин

Подготовительно-заключительное время – это время, затраченное на подготовку исполнителя и средств технического оснащения к выполнению технологической операции. Для данного оборудования подготовительно-заключительное время на обработку детали равно 11 мин.

Приняв число деталей в передаточной партии равное n = 54 шт, определим штучно-калькуляционное время по формуле (1.6.18) 

t_ш.к. = 1.15 + 0.046 + 0.046 +11/54 = 1.45 мин

Нормы времени на остальные операции рассчитываем аналогично и результаты занесем в таблицу (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Таблица норм времени.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Расчет протяжки переменного резания.

Протягивание является одним из наиболее производительных видов обработки металлов резанием. Высокая производительность при протягивании объясняется большой суммарной длиной режущих кромок, одновременно участвующих в срезании металла. Протягивание позволяет получить обработанные поверхности высокой точности с малыми параметрами шероховатости. Протяжки являются сложным и дорогостоящим специальным инструментом. Поэтому экономическая эффективность от их применения в полной мере выявляется лишь при массовом и серийном характере производства изделий.

Проанализировав эти аргументы, окончательной операцией обработки отверстия диаметром 30H7 в детали – вилка, применяем протягивание. Произведем расчет протяжки переменного резания для этой операции по [7].

2.1.1. Определим припуск предварительного обработанного отверстия.

Припуск определяем по таблице [7. табл.1] тогда диаметр предварительного отверстия

D_o = D – A_o мм, (2.1.1)

где D = 30 – диаметр протянутого отверстия, мм

А_о = 0.6 мм – припуск предварительного отверстия.

2.1.2. Выбор материала протяжки.

Материал протяжки выбираем по [7. табл.17]. Для обработки углеродистой стали протяжку изготовляют из быстрорежущей стали Р6М5.

2.1.3. Выбор хвостовика.

Хвостовиком принимаем цилиндрический для быстросменного патрона. Размеры хвостовика выбираем по [7. табл.18].

2.1.4. Определяем усилие P_x, допустимое прочностью хвостовика.

P_x = F_x[_x] H, (2.2)

где F_x = 380 мм² – наименьшая площадь поперечного сечения хвостовика

[_x] = 300 H/мм² – допустимое напряжение в материале протяжки.

Подставляя известные величины в формулу (2.2), получим:

P_x = 380  300 = 114 kH

2.1.5. Определим усилие допускаемое тяговой силой станка.

Усилие Q принимаем с коэффициентом 0.9, тогда:

Q = 0.9 Q_H (2.3)

где Q – усилие, допускаемое тяговой силой станка;

Q_H = 200 Н – номинальная тяговая сила (1 табл.14)

2.1.6. Определим глубину стружечной канавки.

Максимальная глубина h_o[] стружечной канавки по допускаемому усилию определяется по формуле

h_o[] = 0.5 (D_o – 1.1P_доп/[_x]) мм, (2.4)

где Р_доп = Р_x – допустимое усилие, Н

Подставляя известные величины в формулу (2.4), получим:

h_o = 0.5  (29.4 – 1.1114000/300) = 3.979 мм

2.1.7. Определим шаг черновых зубьев.

Шаг определяется по формуле

t = mL мм, (2.5)

где L = 50 мм – длина протягиваемого отверстия

m = 1.5 мм – модуль зубьев.

Количество одновременно обрабатываемых зубьев выбираем по [7. табл.19] Z_i = 5 шт.

2.1.8. Определим профиль стружечной канавки.

Профиль стружечной канавки определяется по [7. табл.20].

2.1.9. Определим подачу на черновые зубья протяжки.

Подача определяется по формуле

S_z = F_a / (LK_min) мм, (2.6)

где K_min = 2.5 – коэффициент заполнения стружечной канавки

F_a = 12.6 мм² – площадь стружечной канавки.

Подставляя известные величины в формулу (2.6), получим:

S_z = 12.6/(502.5) = 0.1

2.1.10. Определим фактическую величину коэффициента заполнения стружечной канавки.

Значение коэффициента определяется по формуле

K_min = F_a / (LS_zu) (2.7)

Подставляя известные величины в формулу (2.7), получим:

K_min = 12.6 / (500.1) = 2.52

2.1.11. Выбор геометрии черновых зубьев.

Передние и задние углы черновых зубьев выбираем по

[7. табл. 6 и табл.7]. Передний угол  = 15, а задний =3.

2.1.12. Определяем количество зубьев в черновых секциях протяжки.

В первой черновой секции количество зубьев принимаем равное 2. S_чc1 = 2. В остальных черновых секциях количество зубьев определяется по формуле

Z_чс = P_z / P_доп = С_pDS_zu^xZ_iK_jK_cK_y шт, (2.8)

Значения всех коэффициентов берем из таблиц

[7. табл. 12 и табл. 13].

C_p = 700; X_p = 0.85; K_j = 0.93; K_c=K_u = 1

Подставляя известные величины в формулу (2.8), получим:

Z_чс = 700300.1^0.8550.93/114000 = 0.4

Принимаем Z_чс = 2.

2.1.13. Произведем расчет припуска.

Припуск на переходные зубья А_оп и число переходных секций i определяем по [7. табл.21]

А_оп = 0.18 мм, i_n = 2.

Припуски на чистовые зубья.

А_очт равен А_оит = 0.1 мм

Припуск на черновые зубья определяем по формуле

А_оч = А_о – (А_оп + А_опт) мм, (2.9)

Подставляя известные величины в формулу (2.9), получим:

А_оч = 0.6 – 0.18 – 0.1 = 0.32 мм.

2.1.14. Определим припуски на двузубую черновую секцию.

Припуски определяются по формуле

А_оч.1 = 1.8S_zu/Z_чс мм, (2.10)

Подставляя известные величины в формулу (2.10), получим:

А_оч.1 = 1.80.1/2 = 0.09 мм.

2.1.15. Определим количество черновых секций.

Количество черновых секций без первой определим по формуле

i_u = A_оч – A_оч.1 / (2S_zu) шт, (2.11)

Подставляя известные величины в формулу (2.11), получим:

i_u = 0.32-0.09/(20.1) = 1.15

Принимаем i_u = 2.

2.1.16. Определим число зубьев в черновой части.

Z_ч = Z_ч.1 + Z_ч.с.  i шт, (2.12)

Подставляя известные величины в формулу (2.12) , получим:

Z_ч = 2+22 = 6 шт

2.1.17. Определим длину черновой части.

Длина черновой части определяется по формуле

l_ч = Z_ч  t мм, (2.13)

где l_ч – длина черновой части, мм

Z_ч – число зубьев в черновой части, шт

t – шаг зубьев, мм.

Подставляя известные величины в формулу (2.13), получим:

l_ч = 610=60 мм

2.1.18. Определим число переходных секций.

Число переходных секций определим по [7. табл.21].

2.1.19. Определим подачу на переходных секциях.

Назначим подачу на 1 и 2 переход. секции соответственно S_zn1 = 0.9 мм, S_zn2 = 0.9 мм.

2.1.20. Определим число переходных зубьев и длину этой части протяжки.

Число переходных зубьев определяется по формуле

Z_n = Z_n.c  i_n шт, (2.14)

где Z_n.c. =2 – число переходных зубьев в первой секции

Подставляя известные величины в формулу (2.14), получим:

Z_n = 22 = 4 шт.

Длина переходной части равна (2.13)

l_n = 410=40 мм

2.1.21. Определим количество чистовых зубьев и их укороченный шаг.

Количество укороченных зубьев определяется по формуле

Z_ч.м. = A_очт/(2S_zu.m) шт, (2.15)

Подставляя известные величины в формулу (2.15), получим:

S_zчм = 0.1  (20.01) = 5

Шаг чистовых зубьев определим из соотношения 

t_чт = 0.7t = 7мм

2.1.22. Определим размеры стружечной канавки для чистовых и калибрующих зубьев.

Размеры определяются по таблице [7. табл. 20].

2.1.23. Определим длину чистовой части протяжки.

Длина чистовой части протяжки определяется по формуле

l_чт = Z_чт  t_чт мм, (2.16)

Подставляя известные величины в формулу (2.16), получим:

l_чт = 57 = 35 мм.

2.1.24. Определим диаметр калибрующих зубьев.

Диаметр калибрующих зубьев определяется по формуле

D = D_max - мм, (2.17)

где D_max – максимальный диаметр обрабатываемого отверстия, мм

 - изменение диаметра отверстия после протягивания, мм.

Подставляя известные величины в формулу (2.17), получим:

D = 30+0.021 = 30.021 мм

При протягивании заготовок из стали, диаметр отверстия увеличивается на 0.0050.01 мм. Учитывая это D_k = 30.021 – 0.01 = 30.011 мм.

2.1.25. Определим количество калибрующих зубьев.

Количество калибрующих зубьев Z_k определяется по таблице [7. табл. 22]. Z_k = 7 шт.

2.1.26. Определим длину калибрующей части.

Длина калибрующей части определяется по формуле

l_k = Z_k  t_k мм, (2.18)

Подставляя известные величины в формулу (2.18), получим:

l_k = 77 = 49 мм

2.1.27. Определим задний угол калибрующих зубьев.

_k = 115`  j_k = 152

2.1.28. Определим длину режущей части.

l_p = 60 + 40 + 35 = 135 мм.

2.1.29. Определим цилиндрическую ленточку на вершинах калибрующих зубьев.

Цилиндрическую ленточку на вершинах калибрующих зубьев принимаем f_k = 0.2 мм.

2.1.30. Определим ширину выступов между выкружками.

Ширину выступов между выкружками определяем по формуле

В_в = (1.1  1.3)  D мм, (2.19)

Подставляя известные величины в формулу (2.19), получим:

В_в = 1.29  30 = 7 мм

2.1.31. Определим количество выкружек.

Количество выкружек на черновых зубьях определяется по формуле

N_черн. = D / (Z_cВ_в) шт, (2.20)

Количество выкружек на чистовых зубьях определяется по формуле

N_чист. = D / (2 В_в) шт, (2.21)

Подставляя известные величины в формулы (2.20) и (2.21) получим:

N_черн. = 30(27) = 6 шт.

N_чист. = 30(27) = 6 шт.

2.1.32. Определим ширину выкружек.

Ширину выкружек для черновых зубьев определяем по формуле

В_черн. = D/N_ч  (Z_c-1)/Z_c мм, (2.22)

Ширину выкружек для чистовых зубьев определяем по формуле

В_чист. = В_черн -2 мм, (2.23)

Подставляя известные величины в формулы (2.22) и (2.23), получим:

В_черн. = 307  (2-1)2 = 6.73 мм

Принимаем В_черн = 7 мм.

В_чист = 7-2 = 5 мм.

2.1.33. Определим радиусы выкружек и диаметры шлифовального круга.

Данные выбираем по таблице [7. табл.23]. Rв_ч = 36 мм,

D_ч = 60 мм.

2.1.34. Выбираем размеры центрового отверстия.

Данные выбираем по таблице [7. табл.16]

2.1.35. Определим длину хвостовика.

Длину хвостовика определяем из таблицы [7. табл.18].

L_х = 80 мм.

2.1.36. Определим диаметр шейки протяжки.

Диаметр шейки протяжки определяется по формуле

D₂ = D₁ – 1 мм, (2.24)

Подставляя известные величины в формулу (2.24), получим:

D₂ = 28- 1 = 27 мм.

2.1.37. Определим длину переходного конуса, длину и диаметр передней направляющей.

Эти размеры принимаем следующими

l_k = 35 мм l_n = 50 мм

2.1.38. Определим длину и диаметр задней направляющей.

Диаметр задней направляющей равен D_u = 30f7, а длина направляющей составляет 50 мм.

2.1.39. Определим длину протяжки.

Длину протяжки определяем по формуле

L_п = l_p + l_k + l₁ + l_k + l_n + l_u мм, (2.25)

Подставляя известные величины в формулу (2.25) , получим:

L_п = 135 + 49 + 80 +16 +30 = 399 мм

2.2. Конструкции специального высаживающего и сглаживающего инструмента для восстановления и упрочнения плоских поверхностей

Разработаем конструкции специального высаживающего и сглаживающего инструмента для восстановления и упрочнения плоских поверхностей на вертикально фрезерном станке.

2.2.1. Конструкция высаживающего инструмента приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.01.01.СБ) .

Роликовый инструмент состоит из конусного хвостовика (16) и скалки (13), закрепленной на фланце хвостовика через изоляционное кольцо (6) и изоляционные втулки (2), изготовленные из текстолита. Скалка служит для направления вилки (1), в нижней части которой на радиальных подшипниках качения (21) и (22) установлена ось (11), с роликом (12). Давление инструмента на деталь и плавность работы всего инструмента осуществляется с помощью пружины (23). Ролик (12) толщиной 56 мм, диаметром 80 мм может быть изготовлен из твердого слава иди быстрорежущей стали. Оптимальные геометрические параметры высаживающих роликов следующие

угол заточки 60 фаска при вершине не должна быть меньше 0.2 … 0.3 мм. В крышках (9) и (10) и стаканах (14) и (15) установлены щелевидные уплотнения, служащие для предотвращения загрязнения подшипников пылью и другими микрочастицами. При осуществлении процессов выдавливания и сглаживания цепь главного движения в станке отключается. Ролик вращается вокруг своей оси за счет трения о поверхность обрабатываемой детали. Шпонка (27) служит для исключения поворачивания вилки относительно детали.

Принципиальная схема обработки плоских поверхностей на вертикально фрезерном станке представлена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.13.02) . Ток от источника подводится с помощью гайки (19).

2.2.2. Конструкция сглаживающего инструмента приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.01.18.СБ)

Конструкция сглаживающего инструмента аналогична конструкции выдавливающего. Отличие заключается в связи с тем, что рабочим инструментом является не вращающийся ролик, а неподвижно закрепленная пластина (7) которая изготовляется из твердого сплава ВК3.

Пластина, со сферической рабочей поверхностью, крепится к планке (5) с помощью зажима (3).

Плотное прилегание пластины к планке осуществляется завинчиванием гайки (12). Сама планка крепится к вилке четырьмя болтами (11).

Твердосплавная пластина – инструмент имеет возможность поворачиваться вокруг оси винта-зажима, на величину, обеспечивающую использование всей сферической поверхности пластины.

Сглаживанием достигается низкая шероховатость поверхности, размер и величина выступов могут регулироваться числом повторных рабочих ходов и давлением инструмента. Измерение микротвердости в сечениях высаженного и сглаженного профиля показывает увеличение твердости отдельных участков в 2 … 3 раза по сравнению с твердостью сердцевины.

Сглаживание обеспечивает увеличение контактной поверхности сопрягаемой детали и снижение ее шероховатости увеличение твердости и упругих свойств контактной поверхности необходимый натяг сопряжения.

Заточку твердосплавных пластин проводят на приспособлении к заточному станку, кругами из белого электокорунда 40-25 СТ1-СТ2, доводят алмазным кругом.

Конструкция приспособления для профилирования инструмента приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.06. 01.СБ).

Пластину (9) устанавливают между валом (8) и прижимом (4). Вал установлен в корпусе (6) в двух подшипниках (12) и поворачивается маховиком (7).

Все приспособление крепится в специальных заточных тисках, которые имеют возможность поворачиваться относительно трех осей координат. Необходимый угол заточки пластины определяется поворотом всего приспособления на станке, а значение радиуса пластины определяется расстоянием от оси вращения вала до шлифовального круга станка.

2.3. Возможность дальнейшего развития упрочняющей технологии электромеханической обработки.

В условиях серийного производства и ремонта деталей основной задачей совершенствования должно явиться повышение производительности процесса и обеспечение высокого качества. Это должно осуществляться путем применения многинструментальных приспособлений, которые во многих случаях позволяют исключить электроконтактное устройство, что особенно важно при упрочнении деталей большой длины, так как при этом обеспечивается стабильность теплообразования по всей длине детали, и, кроме того, экономиться электроэнергия.

Схема четырехконтактного приспособления, которое устанавливают в суппорте (7) токарного станка приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.C.13.03).

Приспособление предназначено для отделочно-упрочняющей обработки шеек валов. Обоймы (3), в которых крепятся вращающиеся ролики (4), имеют возможность поворачиваться на стойке (2) и штоке пружинной державки (6), что обеспечивает хороший контакт роликов с обрабатываемой заготовкой (5). Непосредственное присоединение концов вторичного конура трансформатора (8) к обоймам (3) обеспечивает стабильность электрического режима независимо от длины обрабатываемой заготовки (5) и наименьшие потери энергии по сравнению с подачей тока через патрон станка.

Одновременная работа четырех роликов позволяет значительно увеличить подачу и, следовательно, производительность обработки. При этом, разумеется, увеличивается суммарная поверхность контакта заготовки с инструментом и соответственно должна быть увеличена плотность тока до 200 … 250 Амм².

Такая схема упрочнения электромеханической обработки особенно эффективна при обработке больших поверхностей длинных деталей, как, например, валы турбин, различные штоки гидравлических машин, где производительность, стабильность и качество обработки имеют решающее значение.

2.4. Расчет пружины.

Проведем расчет параметров пружины по [3]. Установим необходимые параметры пружины

P₁ – сила пружины при предварительной деформации

P₂ – сила пружины при рабочей деформации

N - выносливость

D – наружный диаметр пружины

 - относительный инерционный зазор пружины сжатия

P₃ = P₂/(1-0.05)P₂/(1-0.25) (2.26)

Так как P₁ = 25 кгс и P₂ = 100 кгс, подставляя известные величины в формулу, получим:

Р₃ = 105  133 кгс

N = 110⁷ D = 75  80 мм  = 0.05  0.25.

Выбираем, исходя из заданного диаметра, и стремления обеспечить наиболее критическую скорость, останавливаемся на витке со следующими данными

пружина II класса, разряда 3 ГОСТ 13772-68. Номер 69

Р₃ = 125, D = 60, d = 5.

z₁ = 8.230 кгсмм – жесткость первого витка.

f_з = 15.460 – max прогиб первого витка, мм.

Сталь 65Г по ГОСТ 1050-74. HRC_э = 46…52

₃ = 96 кгсмм² – max касательное напряжение.

Выбираем рабочий ход пружины h = 10 мм. Жесткость пружины определяем по формуле

z = (P₂-P₁)h кгсмм (2.27)

Подставляя известные величины в формулу (2.27), получим:

z = 3.75 кгсмм.

Число рабочих витков пружины

n = z₁/z шт; (2.28)

Подставляя известные величины в формулу (2.28), получим:

n = 20.98/3  6

Уточняем жесткость по формуле

z = z₁/n кгсм; (2.29)

Подставляя известные величины в формулу (2.29), получим:

z = 20.98/6 = 3.49

При полутора нерабочих витках n₁ = n+n₂ = 6+1.5 =7 витков.

Шаг пружины

t = f₃ + d мм (2.30)

Подставляя известные величины в формулу (2.30), получим:

t = 5+5 = 10 мм.

2.5. Выбор подшипников качения.

Подбор подшипников ведем по наибольшей реакции опор. Так как осевая нагрузка отсутствует, то принимаем радиальные шариуоподшипники.

Коэффициент работоспособности определяется по формуле

С = 0.2(R_аК_к + mA)К_(h)^0.3 Н, (2.31)

где R_а = 500 Н – радиальная нагрузка

А = 0 – осевая нагрузка

К_ = 1.4 – динамический коэффициент [9. табл.74]

К_к = 1.0 – коэффициент кольца

m = 8000ч – срок службы подшипника

 = 8.3 радс – угловая скорость.

Подставляя известные величины в формулу (2.31), получим:

С = 0.2  (500  1 + 0)  1.4(8.3  8000)^0.3 = 39.5

По таблицам [2. табл.96] выбираем подшипники сверхлегкой серии с обозначением 1000903 и 1000904 по ГОСТ 8338-75.

2.6. Расчет оси на срез.

Проведем расчет оси на срез. Составим уравнения реакции опор, для последующего построения эпюры (см. рис. 2.1)

М_A = 0

FAC - R_BAB = 0

R_B = FACAB = 10.040.08 = 0.5 кН

R_A = FR_B = 0.5 кН

1) BC: 01<0.04

Q_y = -R_B = -0.5 кН

M_z = R_Bx₁

M_z(B) = 0R_B = 0

M_z(C) = 0.040.5 = 0.02

2) AC 02<0.04

Q_y = R_A = 0.5 кН

M_z = R_A  x₂

M_z(A) = 0

M_z(C) = 0.04  0.5 = 0.02 кН

3) _max = M_zmaxW_z < []

где [] = 160 МПа – допустимое напряжение на изгиб.

W_z определяется как

W_z = d³32 = 0.1³ (2.32)

d определяется как

d=³M_zmax(0.1[]) (2.33)

Подставляя известные величины в формулу (2.33), получим:

d = ³0.0210³(0.116010⁶) = 0.01 м = 10 мм

Рис 2.1.

3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Цель проведения исследования.

Цель данного исследования – доказательство эффективности электромеханического метода восстановления и упрочнения поверхности.

3.2. Содержание и анализ исследования.

3.2.1. Природа и структура поверхностного слоя при электромеханической обработке.

3.2.1.1. Влияние углерода и исходной структуры металла на упрочняемость поверхностного слоя .

Увеличение твердости наблюдается у сталей, при обычной закалке, с массовой доле углерода до 0.6%, а при содержании углерода выше 0.6% твердость почти не изменяется, достигнув своего максимального значения HRC_э 65…67. При ЭМО может быть реализована потенциальная возможность увеличения твердости высокоуглеродистых сталей в связи с повышением дисперсности метала и выделением карбидной фазы. Для выявления особенностей упрочнения сталей ЭМО приведем результаты экспериментов на сталях 20, 45 и У10. Перед испытанием образцы диаметром 20 мм и высотой 150 мм подверглись нормализации с оптимальным режимом, для данной стали.

Изменения микро твердости по глубине при упрочнении ЭМО различных углеродистых сталей приведены в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.13).

Упрочнение производилось при следующих режимах

I=600A, V=3.2 м/мин, S=0.195 мм/об, P=70H.

При одинаковом термомеханическом воздействии глубина слоя с повышенной твердостью возрастает с увеличением массовой доли углерода. Это объясняется тем, что наряду с другими факторами в этом случае увеличивается электрическое сопротивление металла. Относительное увеличение твердости, по сравнению с исходной при упрочняющем режиме электромеханической обработки , для стали 20 возрастает в 2.1, для стали 45 в 2.7, а для стали У10 - в 3.85 раза.

Таким образом, более высокая эффективность упрочнения электромеханической обработкой достигается у сталей с большим содержанием углерода.

3.2.1.2. Влияние числа рабочих ходов на микротвердость поверхностного слоя.

Особенностью ЭМС является многократное термомеханическое воздействие на поверхностный слой, которое зависит от числа приведенных рабочих ходов m 

m=LN/S (3.1)

где L – длина контакта инструмента с деталью, мм

N – число рабочих ходов

S – продольная подача, ммоб.

Поскольку скорость нагрева при электромеханической обработке очень высокая, то, очевидно, полная рекристаллизация при повторных рабочих ходах не успевает произойти.

Повторные рабочие ходы при низких скоростях обработки способствуют увеличению глубины упрочняемого слоя . Последнее можно объяснить явлением наследственности. Эффект наследственности обычно объясняется передачей дефектов кристаллической решетки, образующихся в результате предварительного упрочнения. Если учесть, что скорость нагрева при ЭМС очень велика, а повторная закалка сопровождается дополнительным деформированием поверхностного слоя, то можно предположить, что за счет повторных рабочих ходов электромеханической обработки можно достичь существенного повышения механических свойств поверхностного слоя обрабатываемого материала. В этой связи необходимо установить придельное число рабочих ходов, которые дает повышение механических свойств поверхностного слоя обрабатываемого материала. Практически число рабочих ходов не должно превышать трех. Зависимость твердости поверхностного слоя от числа рабочих ходов представлена в графической части (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.13).

Обрабатываемый материал сталь 40Х.

Режимы обработки

I=710A V=8 ммин S=0,2 ммоб.

Возможность повышения твердости на глубине до 0.15 … 0.20 мм и получения при этом мелкодисперсной структуры во многих случаях позволяет заменять специальные операции термической обработкой ЭМУ.

3.2.1.3. Влияние скорости сглаживания на увеличение твердости по глубине.

График изменения твердости по глубине в зависимости от скорости сглаживания приведен в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.13 ).

Обрабатываемый материал закаленная сталь 40Х

Режимы обработки I=470A; S=0.2ммоб; P=500H

При рассмотрении микрошлифов на поверхностном слое были обнаружены светлые полоски, начиная с очень тонкой для V=82.2 ммин и кончая более широкой при V = 13.6 ммин. С увеличением скорости сглаживания возрастет температура у самой поверхности в связи с увеличением теплоты, выделяемой при трении. Этим объясняется и повышение поверхностной твердости. Однако глубина слоя с высокой твердостью уменьшается из-за снижения удельного значения теплоты, выделяемой током.

При увеличении скорости обработки, зона наибольшего отпуска приближается к поверхности. Применительно к нормальным условиям эксплуатации деталей оптимальная скорость сглаживания закаленной стали 40Х должна быть 10…15 ммин.

3.2.2. Сопротивление усталости деталей.

Сопротивление усталости имеет особое значение для деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, как, например, коленчатые валы двигателей, а также другие ответственные детали, где имеется опасность поломки. Рассмотрим влияние давления на распределение остаточных напряжений в поверхностном слое.

По классификации Н. Н. Давиденкова, различают три вида остаточных напряжений напряжение первого, второго и третьего рода. Микронапряжения второго и третьего рода устанавливаются в малых объемах металла, соизмеримых с объемом отдельных зерен. В настоящей работе определялись напряжения первого рода, которые уравновешиваются в макрообъемах детали и имеют ориентированное направление. Большинство исследователей считают, что напряжения сжатия способствуют повышению усталости металлов, а растягивающее напряжение уменьшают придел выносливости. В условиях электромеханического упрочнения знак и величина напряжений будут в основном зависеть от совокупности температурного и силового воздействия на поверхностный слой.

При электромеханической обработке в поверхностном и переходном слоях, могут иметь место все приведенные выше структурные составляющие соотношение их будет зависеть от режимов обработки. Особенность электромеханической обработки связана с явлением горячего наклепа. Эта особенность будет проявляться тем интенсивнее, чем выше температура нагрева и давления обработки. Отсюда следует, что при высоких температурах и значительных давлениях электромеханической обработки можно ожидать в светлой зоне поверхностного слоя появление растягивающих остаточных напряжений.

Сложность структуры и объемных изменений в поверхностном слое электромеханической обработки зависит от взаимодействия тепловых и силовых факторов.

При высокотемпературной деформации, когда температура ниже А_с3, и больших давлениях, возникает горячий наклеп металла, в результате чего деформированные зерна металла приобретают мелкодисперсное строение, уплотняются и срастаются между собой, а поверхностный слой становится темным. Такой слой металла характеризуется уменьшением удельного объема и, следовательно, вызывает появление растягивающих остаточных напряжений.

С увеличением силы тока глубина залегания и значение сжимающих напряжений уменьшаются. Это объясняется тем, что увеличение тока приводит к более высокой температуре нагрева, делает металл более пластичным и способствует вытягиванию зерен поверхностного слоя в направлении действии силы трения. В поверхностном слое, обработанном без применения силы тока, возникают сжимающие остаточные напряжения, что связано с холодным наклепом и увеличением удельного объема металла без фазовых превращений и согласуется с данными Кудрявцева. И. В.

Рассмотрим влияние давления на распределение остаточных напряжений в поверхностном слое. При давлении, вызываемом силой 200 Н, возникают сжимающие напряжения, переходящие на глубине 0.035 мм в растягивающие напряжения. При обработке с силой 500 Н в поверхностном слое возникают растягивающие напряжения. Такое значительное влияние давления объясняется тем, что увеличивается сила трения и вытягивание (сдвиг) поверхностных слоев металла. Благоприятные результаты дает комбинированная обработка. Первый рабочий ход производится без тока, в результате чего были созданы сжимающие напряжения 700 МПа. При повторном проходе (рабочем ходе) тока силой 300 А образовался поверхностный слой глубиной 0.1 мм с максимальной микротвердостью около 6000 МПа. Сжимающие напряжения располагались на глубине 0.05 мм, а их величина достигала 900 МПа.

Сопоставив результаты, мы видим, что эффективно применять предварительную обработку без тока. Это объясняется не только возможностью предварительного наведения сжимающих напряжений, но и измельчением при этом структуры металла. Исследования показывают, что обратная последовательность режимов комбинированной обработки также приводит к благоприятным результатам. Так, упрочнение нормализованной стали 40Х в два рабочих хода (режим первого хода I = 300 A; u = 5.8 ммин; S = 0.12 ммоб) одной и той же пластиной (R = 8 мм, r = 5 мм) дало возможность получить в поверхностном слое сжимающее остаточное напряжение вместо растягивающих, которые возникали при обработке за один рабочий ход. Следует отметить, что в данном случае образованию растягивающих напряжений при первом проходе (рабочем ходе) способствовало большое давление в связи с малыми радиусами закругления пластины.

Эффективность второго рабочего хода в данном случае аналогична эффективности, получаемой при обработке закаленной поверхности дробеструйной обработкой. Установлено, что комбинированная обработка дает возможность получить детали с высокими физико-механическими свойствами поверхностного слоя.

При относительном сходстве общего характера распределения остаточных напряжений в поверхностном слое металла при переменном и постоянном токе более эффективно действует постоянный ток, так как сжимающие напряжения в этом случае залегают на большой глубине.

Управлять остаточными напряжениями можно путем изменения силы тока и давления путем дополнительной обработки без подвода тока. Для получения благоприятных напряжений сила тока не должна превышать 400  500 А ( при геометрии пластины R = 30 мм, r = 15 мм) работать следует с возможно меньшим давлением при скорости 6  10 ммин, применяя при этом комбинированную обработку. Однако, как уже указывалось, сопротивление усталости деталей зависит в основном от структуры поверхностного слоя и поэтому почти при всех режимах электромеханической обработки оно повышается.

Многие ответственные детали изготовляют из поковок, в процессе эксплуатации они подвергаются знакопеременному изгибу. Были проведены сравнительные усталостные испытания образцов, изготовленных из прокованной стали 45.

Сравнительными испытаниями на установке консольного типа УКИ-10М были подвергнуты тр группы образцов. Образцы первой группы обрабатывались шлифованием

Второй группы – сглаживанием электромеханической обработки с режимом I = 350 A u = 7.5 ммин S = 0.07 ммоб один рабочи ход геометрия пластины R = 5 r =  третьей группы – сглаживанием при тех же условиях, что и второй группы, но без применения тока.

Образцы, обработанные ЭМС, повысили сопротивление усталости на 22%, а образцы, сглаженные без применения тока всего лишь на 11.4%. Наибольшее остаточные напряжения сжатия имеют место при сглаживании без применения тока. Это свидетельствует о том, что при электромеханической обработке существенное влияние на выносливость оказывает получаемая тонкая структура металла.

Кривые усталости образцов из стали 45 для вышеперечисленных режимов электромеханической обработки приведены в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.13 ).

3.2.3. Шероховатость поверхности при электромеханической обработке.

Поскольку электромеханическое сглаживание относится к упрочняюще-отделочной обработке, то наряду с глубиной упрочнения существенное значение имеют точность и параметры шероховатости обработанной поверхности, значение подачи, давления, силы и рода тока.

Во всех случаях обработка должна осуществляться при достаточной жесткости технологической системы и в отсутствии существенной вибрации. При этом шероховатость рабочей поверхности инструмента должна быть ниже требуемой шероховатости обработки упрочняемой поверхности.

Рассмотрим влияние основных факторов. Как показывают исследования, с увеличением исходной шероховатости повышается степень неоднородности образованной поверхности и увеличивается вероятность отклонения силы деформирования от оптимального значения. При выборе значения режимов чистовой отделочной обработки ЭМС следует учитывать совокупность факторов, к которым в первую очередь относятся шероховатость поверхности, точность размеров детали и глубина упрочнения. При ЭМС шероховатость обработанной поверхности может увеличиваться до R_a = 2.5 мкм и выше, однако практически начальная шероховатость выше конечной в 2 … 5 раз.

В графической части (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.2.С.13) показана зависимость шероховатости при отделочной обработке образцов стали 45 от режимов электромеханической обработки.

Как видно из зависимости оптимальными при обработке стали 45, являются следующие режимы электромеханической обработки I = 450500A; V = 7080 ммин.

Зависимость между подачей и шероховатостью поверхности обрабатываемой детали прямо-пропорциональная. Поэтому подачу необходимо назначать максимальную, удовлетворяющие требования к шероховатости обработанной поверхности.

3.2.4. Сущность способа восстановления деталей без добавочного материала.

Технологический процесс восстановления посадочных поверхностей нормально изношенных деталей состоит из двух операций высадки металла и сглаживания посадочной поверхности определенного размера.

Принципиальное значение этих операций состоит в различии контактных напряжений. В первом случае обработка проводится роликом из твердого сплава, ширина контактной поверхности которого меньше подачи примерно в 3 раз, а во втором случае обработка проводится твердосплавной пластиной, ширина которой значительно превышает подачу.

При высадке на контактной поверхности образуется винтовой выступ, а при сглаживании этот выступ уменьшается до необходимого размера первоначальный диаметр контактной поверхности увеличивается.

Профиль может создаваться как за счет увеличения силы Р, так и за счет увеличения числа рабочих ходов.

По мере увеличения силы металл, контактирующий с пластиной, подвергается все большему пластическому деформированию и выжимается наружу вдоль контура пластины, а последняя, внедряясь в металл, образует впадину, увеличивающуюся в своих размерах.

Таким образом, по мере увеличения силы расстояние между неровностями, ограничивающими выступ, уменьшаются.

4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

4.1. Состав продукции цеха, регламент его работы и

характеристика.

Приспособление для восстановления ходовых винтов выпускает специальный цех, специализированный на производстве приспособлений и инструментов для восстановления поверхностей деталей электромеханической обработкой. Цех работает в две рабочих смены, рабочих часов в неделю - 40; количество часов работы в смену - 8.

4.2. Определение потребного количества оборудования и производственной площади участка.

4.2.1. Расчет трудоемкости изготовления заданной детали по операциям технологического процесса определяется по формуле

T_gi = N_запt_шт.к.i60 , (4.2.1)

где T_gi – трудоемкость i-ой операции технологического процесса обработки заданной детали, ч

N_зап – годовая программа запуска детали, шт

t_шт.к. – норма штучно-калькуляционного времени i-ой операции технологического процесса, мин.

Подставляем значения для операции 015 в формулу (4.2.1)

T_g015 = 20121,0860 = 36.22

Подставляем значения для последующих операций в формулу (4.2.1), и результаты заносим в таблицу (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Расчет годовой трудоемкости количества основного

технологического оборудования.

№	наименование	модель	трудоемкость			годов.	расчетн.
опер	операции	станка	tшт.к мин	N, шт	Ктруд	трудоемкость	число оборуд.
1	2	3	4	5	6	7	8
015	верт.-сверл.	6Р13РФ2	1.08			36,22	0,329
020	фрезерная	6Р13	1.11			37,22	0,339
025	протяжная	7520	0.84			28.17	0,256
030	протяжная	7520	0.6	2012	36,54	20.12	0,183
035	токарная	16К20	1.88			63.04	0,574
040	фрезерная	6Р13	1.19			39.91	0,363
045	сверлильная	2РВ5РФ2	5.52			151.6	1,379
050	сверлильная	2РВ5РФ2	4.2			140.8	1,282

4.2.2. Расчет потребности основного технологического оборудования определяется по формуле

С_и.рас. = Т_и.уч.  Ф_до (4.2.2)

где С_и.рас. – расчетное число станков по каждой операции техпроцесса на участке

Т_и.уч. – трудоемкость по каждой операции техпроцесса на участке

Ф_до – действительный годовой фонд времени = 4015 ч.

Трудоемкость по каждой операции техпроцесса определяется по формуле

Т_и.уч. = Т_и.дет.  Т_труд ч, (4.2.3)

где Т_труд = 36.4 – коэффициент соотношения трудоемкостей.

Преобразовав формулы (4.2.2) и (4.2.3), получим

С_и.рас. = Т_идет.  Т_труд.  Ф_д.о. (4.2.4)

Подставляя известные величины в формулу (4.2.4), получим:

С₀₁₅ = 36,22  36,54  4015 = 0,329

Расчет числа оборудования для других операций производим аналогично и результаты заносим в таблицу.

4.3. Расчет плановой себестоимости продукции участка.

4.3.1. Расчет стоимости основных материалов.

Расходы на основные материалы за вычетом отходов определяются по формуле

М = С₃ – С_о гр, (4.3.1)

где С₃ – стоимость заготовки детали, гр

С_о – стоимость отходов, гр.

С₃ = m₃Ц_мК_мз1000 гр, (4.3.2)

где m₃ – масса заготовки детали, кг

Ц_м – стоимость 1т. заготовки

К_мз – коэффициент, учитывающий транспортно – заготовительные расходы.

С_о = m_отЦ_о1000 гр, (4.3.3)

где m_от – масса отходов, кг

Ц_о - стоимость 1т. отходов, гр.

Подставляя известные величины в формулы (4.3.1), (4.3.2) и (4.3.3.), получим:

С₃ = 1.6111001.151000 = 2,03

С_о = 0.271101000 = 0.03

М = 2.03 – 0.03 = 2

4.4. Расчет себестоимости и условной внутризаводской цены детали.

4.4.1. Цеховую себестоимость детали (С_ц) определяем по следующей формуле

С_ц = М + З_тар + З_д + З_отч + Н_рас гр, (4.4.1)

где М – расходы на основные материалы за вычетом отходов, гр

З_тар – прямая тарифная зарплата основных производственных рабочих, гр.

З_тар = t_шт.к.  60  Ч_ср.взв. гр, (4.4.2)

где t_шт.к. – норма штучно-калькуляционного времени на обработку детали , мин

Ч_ср.взв. – средневзвешенная часовая тарифная ставка, гр

З_д – доплаты и дополнительная оплата труда основных производственных рабочих на одну деталь, гр.

Определяется как

З_д = З_тар  а_доп  100 , (4.4.3)

где а_доп – процент доплаты и дополнительной оплаты, а_доп = 64%.

Отчисления в фонд социального страхования определяются как

З_отч = (З_тар + З_д)  0.375 (4.4.4)

Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования и цеховые расходы Н_рас находим по формуле

Н_рас = З_тар  а_{кос.рас}  100 (4.4.5)

где а_{кос.рас.} – процент накладных косвенных расходов, а_{кос.рас.} = 377,86%

Подставляя известные величины в формулы (4.4.1), (4.4.2), (4.4.3), (4.4.4) и (4.4.5), получим:

З_тар = 15.4260  0.73 = 0.188

З_д = 0.18864100 = 0.12

З_отч = (0.188+0.12)0.375 = 0.116

Н_рас = 0.188377.86100 = 0.71

C_ц = 3.24 + 0.187 + 0.12 + 0.116 + 0.71 = 4.374

4.4.2. Условная внутризаводская цена детали определяется по формуле

Ц = С_ц + П_пл гр, (4.4.6)

где П_пл – плановая прибыль на одну деталь, гр, определяется как

П_пл = (С_ц – М)Р_м  100 гр, (4.4.7)

где Р_м – нормативная рентабельность производства, = 40%.

Подставляя известные величины в формулы (4.4.6) и (4.4.7), получим:

П_пл = (4.374-3.24)40100 = 0.45

Ц = 4.374 + 0.45 = 4.824

Расчет затрат на годовую программу запуска находим, умножив затраты на деталь на годовую программу запуска, и если умножить полученный результат на коэффициент соотношения трудоемкостей, то получим себестоимость товарной продукции.

Результаты расчетов сводим в таблицу (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Расчет себестоимости и условной цены детали.

5. ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА

5.1. Определение экономического эффекта.

Проанализируем экономическую эффективность двух технологических процессов обработки проектируемой детали. В базовом технологическом процессе операция 035 осуществляется на модели 2М125. На этой операции мы сверлим, зенкуем и нарезаем резьбу М6-Н7, в шести отверстиях, за два прохода. Недостатками этого технологического процесса являются большие затраты времени на смену инструмента и настройку оборудования, если обработка ведется на одном станке, и затраты времени на установку, закрепление и снятие заготовки, если обработка ведется на патронных станках.

В качестве нового технологического процесса принимаем вариант с применением на операции 035 станка с ЧПУ модели 2Р15Ф2. Таким образом, мы уменьшаем трудоемкость и тем самым снижаем себестоимость детали. Покажем это путем проведения расчетов, а для удобства сведем все данные в таблицу (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Исходные данные для проведения расчета.

Продолжение таблицы 5.1

Продолжение таблицы 5.1

5.2. Проведем расчет величин капитальных вложений и результаты занесем в таблицу (таб. 5.2).

Таблица 5.2

Определение величины капитальных вложений

Продолжение таблицы 5.2

5.3. Определим экономию от снижения себестоимости.

Производим расчет и заполняем полученными данными таблицу (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Определение экономии от снижения себестоимости

5.4. Произведем расчет общих показателей экономической эффективности и результаты занесем в таблицу (табл. 5.4).

Таблица 5.4

Расчет общих показателей экономической эффективности.

6. ОХРАНА ТРУДА

6.1. Назначение охраны труда на производстве.

Широкое применение в промышленности электродвигателей, нагревательных электрических приборов, систем управления, работающих в различных условиях, требует обеспечения электробезопасности, разработки мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от воздействия электрического тока. Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических, и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда. Как известно – полностью безопасных и безвредных производств не существует. Задача охраны труда - свести к минимальной вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда. Улучшение условий труда и его безопасность приводят к снижению производственного травматизма, профессиональных заболеваний, что сохраняет здоровье трудящихся и одновременно приводит к уменьшению затрат на оплату соответствующих льгот и компенсаций за работу в неблагоприятных условиях.

В данном разделе “Охрана труда” наряду с теоретическими основами, с достаточной полнотой, рассмотрены организационные вопросы охраны труда, пожарной безопасности, электробезопасности, оздоровления воздушной cреды производственных помещений, методы и средства обеспечения безопасности технологических процессов, а также приведены требования, методы и средства, обеспечивающие безопасность труда при изготовлении проектируемого электродвигателя.

6.2. Анализ условий труда.

По мере усложнения системы “Человек-техника” все более ощутимее становится экономические и социальные потери от несоответствия условий труда и техники производства возможностям человека. Анализ условий труда на механосборочном участке, где будет изготавливаться проектируемая деталь приводит к заключению о потенциальной опасности производства. Суть опасности заключается в том, что воздействие присутствующих опасных и вредных производственных факторов на человека, приводит к травмам, заболеваниям, ухудшению самочувствия и другим последствиям. Главной задачей анализа условий труда является установление закономерностей, вызывающих ухудшение или потери работоспособности рабочего, и разработка на этой основе эффективных профилактических мероприятий.

На разрабатываемом участке имеются следующие вредные и опасные факторы:

а) механические факторы, характеризующиеся воздействием на человека кинетической, потенциальной энергий и механическим вращением. К ним относятся кинетическая энергия движущихся и вращающихся тел, шум, вибрация.

б) термические факторы, характеризующиеся тепловой энергией и аномальной температурой. К ним относятся температура нагретых предметов и поверхностей.

в) электрические факторы, характеризующиеся наличием токоведущих частей оборудования.

При разработке мероприятий по улучшению условий труда необходимо учитывать весь комплекс факторов, воздействующих на формирование безопасных условий труда.

6.3. Электробезопасность.

Эксплуатация большинства машин и оборудования связана с применением электрической энергии. Электрический ток, проходя через организм, оказывает термическое, электролитическое, и биологическое воздействие, вызывая местные и общие электротравмы. Основными причинами воздействия тока на человека являются:

- случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям;

- появление напряжения на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции или ошибочных действий персонала;

- шаговое напряжение в результате замыкания провода на землю.

Основные меры защиты от поражения током: изоляция, недоступность токоведущих частей, применение малого напряжения (не выше 42 В, а в особоопасных помещениях - 12 В), защитное отключение, применение специальных электрозащитных средств, защитное заземление и зануление. Одно из наиболее часто применяемой мерой защиты от поражения током является защитное заземление.

Заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Разделяют заземлители искусственные, предназначенные для целей заземления, и естественные - находящиеся в земле металлические предметы для иных целей. Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов, используют стальные трубы, диаметром 3  5 см и стальные уголки размером от 40 х 40 до 60 х 60 мм длиной 3  5 м. Также применяют стальные прутки диаметром 10  20 мм и длиной 10 м. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода используют сталь сечением не менее 4 х 12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

В качестве заземляющих проводников применяют полосовую или круглую сталь, прокладку которых производят открыто по конструкции здания на специальных опорах. Заземлительное оборудование присоединяется к магистрали заземления параллельно отдельными проводниками

6.3.1. Расчет заземления.

В качестве искусственного заземления применяем стальные прутья диаметром 10 мм и длиной 7 м. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода, используем полосовую сталь сечением 5x15 мм.

Определяем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземления по формуле

R_в =(2l)(ln(2l/d)+0.5ln((4t+l)/(4t-l)) ом (6.3.1)

где l – длина заземления, м

d – диаметр прутка = 10 мм

t – глубина заложения половины заземления, м

 - расчетное удельное сопротивление грунта, омм.

 = _изм  , (6.3.2)

где _изм – удельное сопротивление грунта =500 ом

 - коэффициент сезонности = 1.3.

Подставляя известные величины в формулу (6.3.2), получим:

 = 5001.3 = 650 Омм

Определим глубину заложения половины заземления, м по формуле 

t = 0.5l+t_o м, (6.3.3)

где t_о – расстояние от поверхности земли до верхнего конца заземлителя, принимаем = 0.5 м.

Подставляя известные величины в формулу (6.3.1), получим:

R_в = 650(25)(ln(27/0.01)+0.5ln(4+4/(44-7)) =

89.67 Ом.

Определим число заземлений по формуле

n = R_в/(R₃) шт, (6.3.4)

где R₃ – наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом

 - коэффициент использования вертикальных заземлителей без учета влияния соединительной полосы = 0.63 (электроды размещены по контуру).

Подставляя известные величины в формулу (6.3.4), получим:

n = 89.67(40.63) = 33.9 шт.

Принимаем n = 34 шт.

Определим сопротивление растеканию растеканию тока горизонтальной соединительной полосы, Ом

R_n = /(2l₁)ln(2l₁²/(bt₁) Ом, (6.3.5)

где t₁ – глубина заложения полосы, м

b – ширина полосы, м

l₁ – длина полосы, определяется как

l₁ = 1.05an м, (6.3.6)

где a – расстояние между вертикальными заземлениями, м

a = 3l = 21 м,

Подставляя известные величины в формулу (6.3.6) , получим:

l₁ = 1.052134 = 749.7 м.

Подставляя известные величины в формулу (6.3.5), получим:

R_n = 650(2749.7)ln(2249.7²(0.0154)) = 2.22 Ом.

Определим сопротивление растеканию тока заземляющего устройства

R_o = R_вR_n/(R_вR_n+R_nn_в) Ом, (6.3.7)

где _в – коэффициент использования горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные заземлители, м.

Подставляя известные величины в формулу (6.3.7), получим:

R_o = 89.672.22/(89.670.39+2.220.6634) = 2.34

R_o не превышает допустимого сопротивления защитного заземления  2.34<4.

6.4. Освещение производственного помещения.

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции, безопасности труда и снижению травматизма на участке.

Освещение рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. В зависимости от источника света производственное освещение может быть двух видов естественное и искусственное. Естественное освещение подразделяется на боковое, осуществимое через световые проемы в наружных стенах; верхнее, осуществимое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое. Искусственное освещение может быть двух систем - общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.

Проектируемый участок имеет общее искусственное освещение с равномерным расположением светильников т.е. с одинаковыми расстояниями между ними. Источниками света являются дуговые ртутные лампы ДРЛ (дуговые ртутные), они представляют собой ртутные лампы высокого давления с исправной цветностью. Лампа состоит из кварцевой колбы (пропускающей ультрафиолетовые лучи), которая заполнена парами ртути при давлении 0.2  0.4 Мпа, с двумя электродами и внешней стеклянной колбы, покрытой люминофором.

6.4.1. Расчет светильной установки системы общего освещения.

Наименьший размер объекта различения равный 0.51 мм, соответствует зрительной работе средней точности (IV разряд). Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности основным является метод коэффициента использования. Определение нормативного значения коэффициента естественной освещенности (КЕО) для третьего пояса светового климата определим по таблице [I.табл. 265]:

e^III_н = 4%

Для механических цехов с комбинированной освещенностью 400500 лк, при высоте помещения 5м, выбираем дуговые ртутные лампы ДРЛ. Этим лампам соответствует светильник РСП 05.

Для зрительной работы средней точности необходима освещенность 400500 лк.

Определим расстояние между соседними светильниками или их рядами

L = h м, (6.4.1)

где  = 1.25 – величина, зависящая от кривой светораспределения светильника

h – расчетная высота подвеса светильников, м.

h = H-h_c-h_p м, (6.4.2)

где H – высота помещения =10м

h_c – расстояние от светильников до перекрытия=0.5 м

h_p – высота рабочей поверхности над полом, м.

Подставляя известные величины в формулы (6.4.1) и (6.4.2), получим:

h = 10-0.5-1 = 8.5 м

L = 8.51.25 = 10.625 м

Принимаем L = 10м.

Определим необходимое значение светового потока лампы:

Ф = Е_нSК_зZ(N) лм, (6.4.3)

где Е_н - нормируемая освещенность: Е_н = 200 лк

S - освещаемая площадь = 720 м²

К_з - коэффициент запаса: К_з = 1.5;

Z - коэффициент неравномерности освещения для ламп ДРЛ : Z = 1.11;

N - число светильников = 64 шт.

 - зависит от типа светильника, индекса помещения i, коэффициента отражения _n, стен _с и других условий освещенности. Принимаем  = 0,63.

Подставляя известные величины в формулу (6.4.3) , получим:

Ф = 2007201.51.1(640.63)  5950 лм

По рассчитанному световому потоку выбираем лампу ДРЛ-80. Определение мощности светильной установки:

D_y = P_л  N Вт, (6.4.4)

где Р_л - мощность лампы, Р_л = 125 Вт.

Подставляя известные величины в формулу (6.4.4), получим:

D_y = 8064 = 5120 Вт.

6.5. Оздоровление воздушной среды.

Одно из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда – обеспечить нормальные условия и чистоту воздуха в рабочем помещении. Требуемое состояние воздуха рабочей зоны может быть обеспечено выполнением определенных мероприятий к основным из которых относятся:

1) Применение технологических процессов и оборудования, исключающих образование вредных веществ или попадания их в рабочую зону. Это можно достичь, например, заменой токсичных веществ нетоксичными.

2) Надежная герметизация оборудования, в частности термостата, где нагреваются подшипники, с поверхности которых испаряется масло.

3) Установка на проектируемом участке устройства вентиляции и отопления, что имеет большое значение для оздоровления воздушной cреды.

4) Применение средств индивидуальной защиты, а именно: спецодежда, защищающее тело человека; защитные очки и фильтрующие средства защиты (при продувке от пыли и стружки статора двигателя сжатым воздухом); защитные мази, защищающее кожу рук от нефтепродуктов и масел (при смазке подшипников и деталей двигателя); защитные рукавицы (при выполнении транспортировочных работ).

На проектируемом участке имеется сварочный аппарат, что повышает загазованность воздуха, в следствии чего необходимы дополнительные средства по очистке и фильтрации воздуха на участке.

Для определенных условий труда оптимальными являются

Табл.6.1

Оптимальные условия труда.

* холодный и переходной период.

Допустимыми являются

t = 1723 С, влажность – 75%, u=0.3 мс.

t (вне постоянных рабочих мест) 1324С.

6.6. Защита от шума и вибрации.

Шум - это беспорядочное хаотическое сочетание волн различной частоты и интенсивности. Шум и вибрация на производстве наносит большой ущерб, вредно действуя на организм человека и снижая производительность пруда. Шум возникает при механических колебаниях. Различают три формы воздействия шума на органы слуха:

а) утомление слуха;

б) шумовая травма;

в) посредственная тугоухость.

На проектируемом участке отсутствуют дополнительные источники шума. Для снижения шума, возникающего в цехе, при использовании производственного оборудования, предусмотрено: массивный бетонный фундамент, шумопоглащающие лаки, применение звукоизолирующих кожухов и акустических экранов на оборудовании, являющимся источниками повышенного уровня шума.

6.7. Пожарная безопасность.

Пожары на машиностроительных предприятиях представляют большую опасность для работающих и могут причинить огромный материальный ущерб. К основным причинам пожаров, возникающих при производстве электродвигателей, можно отнести: нарушение технологического режима, неисправность электрооборудования (короткое замыкание, перегрузки), самовозгорание промасленной ветоши и других материалов, склонных к самовозгоранию, несоблюдение графика планового ремонта, реконструкции установок с отклонением от технологических схем. На проектируемом участке возможны такие причин пожара: перегрузка проводов, короткое замыкание, возникновение больших переходных сопротивлений, самовозгорание различных материалов, смесей и масел, высокая конденсация воспламеняемой смеси газа, пара или пыли с воздухом (пары растворителя). Для локализации и ликвидации пожара внутрицеховыми средствами создаются следующие условия предупреждения пожаров: курить только в строго отведенных местах, подтеки и разливы масла и растворителя убирать ветошью, ветошь должна находиться в специально приспособленном контейнере.

Проектируемый участок по степени средств пожаротушения принадлежит к категории Б (720 м²).

На участке имеется следующий пожароликвидирующий инвентарь

• Углекислотный огнетушитель ОУ-2 (1шт)

• Воздушно-химический огнетушитель (2шт)

- Ящик с песком вместимостью 0.53.0 м³ и лопата

• Войлок, кошта или асбест (1x1  2x2 м³)

6.8. Техника безопасности на участке.

Перед началом работы на проектируемом участке необходимо проверить исправность оборудования, приспособлений и инструмента, ограждений, защитного заземления, вентиляции. Проверить правильность складирования заготовок и полуфабрикатов. Во время работы необходимо соблюдать все правила использования технологического оборудования. соблюдать правила безопасной эксплуатации транспортных средств, тары и грузоподъемных механизмов, соблюдать указания о безопасном содержании рабочего места. В аварийных ситуациях необходимо неукоснительно выполнять все правила. регламентирующие поведение персонала при возникновении аварий и ситуаций, которые могут привести к авариям и несчастным случаям. По окончании работы должно быть выключено все электрооборудование, произведена уборка отходов производства и другие мероприятия, обеспечивающие безопасность на участке.

Участок должен быть оснащен необходимыми предупредительными плакатами, оборудование должно иметь соответствующую окраску, должна быть выполнена разметка проезжей части проездов. Сам участок должен быть спланирован согласно требованиям техники безопасности, а именно соблюдение: ширины проходов, проездов, минимальное расстояние между оборудованием. Все эти расстояния должны быть не менее допустимых.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения дипломного проекта была проделана следующая работа

- разработана конструкция сглаживающего инструмента для обработки плоских поверхностей деталей машин на вертикально-фрезерном станке

- разработана конструкция выдавливающего инструмента для обработки плоских поверхностей деталей машин на вертикально-фрезерном станке

- разработана оригинальная конструкция приспособления для заточки пластин

- произведен расчет протяжки переменного резания

В технологической части разработана конструкция детали типа вилка. Составлен технологический процесс ее обработки. Обоснован метод получения заготовки и выбор технологического оборудования и оснастки, произведен расчет режимов резания.

В организационной части произведен расчет необходимого количества оборудования.

В экономической части произведен сравнительный расчет экономической эффективности двух вариантов технологического процесса изготовления детали типа вика.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

^{1. Анурьев А.В. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 5-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1978. –728с., ил.}

^{2. Анурьев А.В. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т.2. – 5-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1979. –559с., ил.}

^{3. Анурьев А.В. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т.3. – 5-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1980. –557., ил.}

^{4. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. –3-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1989.}

^{-200 с.:ил.}

^{5. ГОСТ 7505-89 Поковки стальные, штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски.}

^{6. Гуляев А.П. Материаловедение. Учебник для высших техн-х уч-х заведений. –3-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1990. – 528с.:ил.}

^{7. Диневич Г.Е. Методические указания к курсовому проекту. Проектирование металлорежущих инструментов. Проектирование протяжек с применением ЭВМ. – изд. ХГТУ, 1986.}

^{8. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. –М.:}

^{Машиностроение, 1984. – 824 с.}

^{9. Ицкович Г.М. и др. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Машиностроение, 1965. –438 с.:ил.}

^{10. Методическое указание к выполнению курсовой работы по предмету экономика, планирование и организация производства, 1995.}

^{11. Нефедов Н.А. Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах. М: Высшая школа, 1976.}

^{12. Общемашиностроительные нормы времени. М.: Машгиз, 1966.}

^{13. Режимы резания. Справочник под ред. Барановского Г.Э. –М.: Машиностроение, 1972.}

^{14. Сорокин В.Г. Марочник сталей и сплавов. –М.: Машиностроение, 1981. –180 с.}

^{15. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Издание 3, переработанное. Том 2. Под редакцией А.Н.Малова. “М., Машиностроение”, 1972г, 658с.}

^{16. Справочник. Обработка металлов резанием. Под ред. Панова А.А. –М.: Машиностроение, 1988. 443с.}

^{17. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х Т. Т1Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. 656с., ил.}

^{18. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х Т. Т2Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. 496с., ил.}

^{19. Ткачук К.Н. и пр. Безопасность труда в промышленности. –К.: Техника, 1982. –231 с.}

^{20. Юдин Е.Я. и др. Охрана труда в машиностроении. –М.: Машиностроение, 1983. –432 с.}

^{ПРИЛОЖЕНИЯ}

mxl printed ГОСТ 3.1002-80 Форма 1

mxl printed ГОСТ 3.1002-80 Форма 1