Проект модернізації спеціального агрегатного верстата-напівавтомата для обробки деталі 'Кришка базова'
Міністерство освіти і науки
України
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ
УНІВЕРСИТЕТ
«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ
ІНСТИТУТ»
Факультет ___ МШ___ Кафедра
“Технологія машинобудування
та металорізальні верстати”
Спеціальність 7090203 ”Металорізальні
верстати та ситеми”
ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ
для одержання кваліфікаціїї
спеціаліста________
Тема проекту: Проект модернвзації
спеціального агрегатного верстата-напівавтомата для обробки деталі ”Кришка
базова”. Продуктивність 80 дет./годину
Завідуючий
кафедрою _________ проф. Тимофієв Ю.В.
Керівник дипломного проекту _________
доц Громов В.В. .
Студент-дипломник _________
Чебітько О.С. .
Номер
академічної групи МШ-50
Харків 2006
Міністерство
освіти і науки України
НАЦІОНАЛЬНИЙ
ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
«ХАРКІВСЬКИЙ
ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Факультет
МШ Кафедра “Технологія машинобудування
та
металорізальні верстати”
Спеціальність
7090203 “Металорізальні верстати та системи”
ЗАВДАННЯ
на
виконання дипломного проекту
студенту гр. МШ-50 Чебітько Олександру Сергійовичу
(індекс групи; прізвище, ім’я, по батькові)
Тема
проекту: Проект модернізації спеціального агрегатного верстата-напівавтомата
для обробки деталі”Кришка базова”. Продуктивність 80 дет./годину
Затвержена наказом по НТУ «ХПІ» від “15” грудня 2005 р. №
2760-III
Термін здачі студентом закінченого проекту 08 лютого 2006 р.
Вихідні дані до проекту: Креслення деталі. Продуктивність
верстата. Звіт за переддипломну практику. Керівні технічні материали для
проектування агрегатних верстатів і їх вузлів .
Розробити документи:
. Текстові: Аналіз завдання на проектування верстата і огдяд
діючого устаткування по обробці деталей типу ”Кришка”. Розробка технологічного
процесу обробки деталі і компонування верстата. Вибір і розрахунок налагодження
уніфікованих вузлів - силових і технологічного оснащення. Вибір і розрахунок
налагодження транспортно-базуючих вузлів. Допоміжні системи, система керування
верстата і його остаточне компонування. Економічне обґрунтування проекту.
Охорона праці, екологія і навколишне середовище. Цивільна оборона. .
Графічні: _Креслення обробки(2 л.); наладка інструментальна
(2 л.); складальне креслення верстата (1 л.); багатошпиндельна насадка (1л.);
креслення кондуктора (1 л.); креслення установчо-затискного пристрою (2 л.);
шаблон монтажний (1 л.); пристрій для налагодження інструментів (1 л.); плакат
до розділу економічного обгрунтування проекту (1 л.) .
Консультанти:
|
Розділ
|
Консультант
|
Підпис, дата
|
|
|
Завдання видав
|
Завдання прийняв
|
|
Економіка
|
|
|
|
|
Охорона праці
|
|
|
|
|
Цивільна оборона
|
|
|
|
|
|
|
|
КАЛЕНДАРНИЙ
ПЛАН
|
Етап
|
Найменування
|
Термiн виконання
|
Примiтки
|
|
1
|
Аналіз завдання і
огляд конструкцій агрегатних верстатів
|
15.11.2005 р.
|
|
|
2
|
Складання
технологічного процесу, розрахунок режимів різання і вибір компоновки
верстата
|
22.11.2005 р.
|
|
|
3
|
Вибір і розрахунок
наладки силових агрегатів
|
26.11.2005 р.
|
|
|
4
|
Оформлення креслень
обробки і інструментальної наладки
|
29.11.2005 р.
|
|
|
5
|
Проектування і
розрахунок шпиндельної насалки і кондуктора
|
6.12.2005 р.
|
|
|
6
|
Оформлення креслень
насадки і кондуктора
|
10.12.2005 р.
|
|
|
7
|
Проектування і
розрахунок транспортно-базуючих вузлів (затискного пристрою, ділильного
столу)
|
17.12.2005 р.
|
|
|
8
|
Розробка креслень
затискного пристрою і монтажного шаблону
|
24.12.2005 р.
|
|
|
9
|
Вибір конструкції,
розрахунок і оформлення крес-лення пристрою для налагодження інструментів
|
28.12.2005 р.
|
|
|
10
|
Проектування і
розрахунок допоміжних систем та системи керування верстата
|
3.01.2006 р.
|
|
|
11
|
Оформлення
складального креслення верстата
|
10.01.2006 р.
|
|
|
12
|
Техніко-економічне
обгрунтування проекту
|
16.01.2006 р.
|
|
|
13
|
Розробка заходів по
охороні праці і навколишнього середовища
|
21.01.2006 р.
|
|
|
14
|
Розробка розділу по
громадянській обороні
|
25.01.2006 р.
|
|
|
15
|
Оформлення
пояснювальної записки проекту
|
29.01.2006 р.
|
|
|
16
|
Предствлення
проекту на рецензування
|
8.02.2006 р.
|
|
|
17
|
Захист дипломного
проекту
|
14.02 - 20.02.2006
|
|
Студент-дипломник ________________________________________
Керівник
проекту ________________________________________
ЗМІСТ
УВЕДЕННЯ
.
АНАЛІЗ ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ ВЕРСТАТА
.1
Короткий огляд конструкцій агрегатних верстатів
.2
Аналіз креслення оброблюваної деталі і технічних вимог на її обробку
.3
Попередній вибір елементної бази для проектування верстата
.
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ОБРОБКИ ДЕТАЛІ НА ВЕРСТАТІ
.1
План (маршрут) обробки окремих поверхонь
.2 Попереднє
технологічне компонування верстата
.3
Розрахунок необхідних режимів різання
.4
Попередня побудова циклограми верстата й оцінка одержуваної продуктивності
.
ВИБІР І РОЗРАХУНОК НАЛАГОДЖЕННЯ УНІФІКОВАНИХ СИЛОВИХ ВУЗЛІВ І ВУЗЛІВ
ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОСНАЩЕННЯ
.1
Вибір і обґрунтування типів і компонування силових агрегатів
.2
Розрахунок налагодження і вибір виконань основних силових вузлів
.2.1
Налагодження приводів головного руху і приводів подачі
.2.2
Побудова циклограм роботи силових вузлів
.2.3
Вибір виконань силових вузлів і оформлення таблиць налагодження
.3
Проектування і розрахунок шпиндельної насадки
.3.1
Компонування насадки
.3.2
Кінематичний і геометричний розрахунок насадки
.3.3
Перевірочний прочностной розрахунок основних деталей
.4
Проектування кондукторів
.4.1
Конструкція кондуктора
.4.2
Розрахунок пружини кондуктора
.5
Вибір(проектування) що ріжуть і допоміжних інструментів
.
ВИБІР, НАЛАГОДЖЕННЯ І ПРОЕКТУВАННЯ ТРАНСПОРТНО- БАЗУЮЧИХ ВУЗЛІВ ВЕРСТАТА
.1
Проектування і розрахунок установочно-затискного пристосування
.1.1
Обґрунтування схеми базування, закріплення заготівель і конструкції
пристосування
.1.2
Розрахунок надійності закріплення заготівель
.1.3
Розрахунок погрішності установки заготівель у пристосуванні.
.1.4
Перевірочний розрахунок елементів пристосування
.2
Вибір виконання і розрахунок налагодження поворотно-ділильного столу
.3
Конструкція і розрахунок параметрів монтажного шаблона
.
ОПИС КОНСТРУКЦІЇ І РОЗРАХУНОК ПРИСТОСУВАННЯ ДЛЯ НАСТРОЮВАННЯ ІНСТРУМЕНТА
.
ДОПОМІЖНІ СИСТЕМИ ВЕРСТАТА
.1 Система
змазування вузлів верстата
.2
Система охолодження зони різання
.3
Відвід стружки з верстата (з розрахунком її кількості)
.
СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ВЕРСТАТОМ
.1
Електроустаткування верстата
.2
Пневмо- і гідроустаткування
.3
Режими роботи і керування верстатом, пульт керування
.4
Уточнення циклограми верстата і його продуктивності
.
КОМПОНУВАННЯ ВЕРСТАТА
.1
Вибір основних корпусних деталей несущої системи верстата
.2
Опис компонування верстата
.
ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ ВЕРСТАТА..
.
ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
.
ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА
СПИСОК
ЛІТЕРАТУРИ
УВЕДЕННЯ
Для виготовлення деталей машин і механізмів у масовому і
серійному виробництві широко застосовуються спеціальні агрегатні верстати й
автоматичні лінії. Основними достоїнствами такого металорізального устаткування
є висока продуктивність, низька собівартість виготовлення, порівняно невисока
кваліфікація операторів, що працюють на цих верстатах, висока надійність і
ремонто-придатність.
На агрегатних верстатах обробляються деталі середніх і малих
розмірів і виконуються в основному операції обробки різанням. Іноді
зустрічаються найпростіші складальні операції.
Ці верстати в більшості випадків являють собою невелику по
довжині замкнуту автоматичну лінію, у якій оброблювані деталі транспортуються
по технологічному циклі в пристосуваннях, установлених на планшайбі поворотного
столу.
Розміри і компонування агрегатних верстатів, структура
виконуваного технологічного процесу залежать від оброблюваної деталі
(кількості, форми, розташування оброблюваних поверхонь, вимог їхньої точності і
шорсткості, характеристик оброблюваності матеріалу заготівлі, форми і розмірів
заготівлі) і необхідної продуктивності.
Принцип агрегатування, широко використовуваний при створенні
спеціального металорізального устаткування, дозволяє, з одного боку, шляхом
різних сполучень уніфікованих складальних одиниць і деталей створювати і
переналагоджувати агрегатні верстати для обробки різних деталей, з іншого боку
- істотно підвищувати серійність виготовлення уніфікованих елементів на базі
яких ці верстати компонуються.
У дипломній роботі виконаний технічний проект спеціального
агрегатного верстата для обробки деталі "Кришка базова" з
алюмінієвого сплаву АЛ9. У деталі необхідно обробити 19 отворів (8 наскрізних
отворів Æ9Н14, 8 глухих різьбових отворів М8-7Н и три східчастих
отвори Æ31Н13/Æ25Н14). Спроектований верстат є 8-ми
позиційним верстатом-напівавтоматом, має 7 операційних станцій (робочих
позицій), 9 силових агрегатів, число шпинделів дорівнює 41. На верстаті виконуються
операції свердління, розсвердливання, зенкування фасок, зенкерування і
нарізування різьби в отворах.
Задана продуктивність верстата 80 дет/година, однак по
характеру обробки (розмірам і вимогам якості оброблюваних поверхонь), обраному
компонуванню верстата розрахункова продуктивність спроектованого верстата
значно вище необхідної. Тому в реальних умовах експлуатації верстат буде
недовантажений і його можна буде запускати в неповну робочу зміну, а в міру
необхідності.
Необхідна точність і шорсткість оброблюваних поверхонь
невисокі і цілком задовольняються в спроектованому верстаті.
1. АНАЛІЗ ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ ВЕРСТАТА
1.1 Короткий огляд конструкцій
агрегатних верстатів
Агрегатні верстати розрізняються набором уніфікованих вузлів
і агрегатів, тобто елементною базою, на основі якої вони проектуються і
виготовляються. В даний час існує класифікація [19,20] агрегатних верстатів по
габаритах оброблюваних на них деталей. За цією ознакою вони підрозділяються на
три групи, що відрізняються розмірами, масою і використовуваними уніфікованими
вузлами: малогабаритні і малі агрегатні верстати, оснащені невеликими по
розмірах силовими агрегатами потужністю 0.18-0.75 квт; агрегатні верстати
середніх розмірів, із силовими вузлами потужністю 1.1 - 3 квт; агрегатні
верстати великих розмірів, оснащені гідравлічними чи електромеханічними
столами, на яких установлюються шпиндельні вузли різного технологічного
призначення.
Малогабаритні верстати і верстати середніх розмірів
випускалися Харківським заводом агрегатних верстатів (ХЗАС) на основі силових
агрегатів, що випускалися серійно Глухівським заводом агрегатних вузлів (ГЗАУ).
Агрегатні верстати великих і середніх розмірів випускалися Мінським заводом
автоматичних ліній (МЗАЛ) і Московським станкозаводом ім.Орджонікідзе. Мається
значна кількість іноземних фірм, що проектують і випускають агрегатні верстати
різних типорозмірів. Це фірми Cross, Exello (США), Рено - Франція, Haberzang,
Heller - Німеччина, Olivetti - Італія й інші.
Відмінною рисою агрегатних верстатів у порівнянні з іншими
видами металорізального устаткування є те, що в процесі обробки деталь
нерухома, а всі робочі і допоміжні рухи роблять різальні інструменти. Це
вносить певні обмеження на їхнє компонування і технологічні можливості. По
компонуванню і характеру позиционирования оброблюваних деталей агрегатні
верстати поділяються на наступні групи [19,20]:
А) стаціонарні чи однопозиційні. У цих верстатах деталь не
транспортується, тобто має місце одна операційна станція, на якій може бути
встановлено кілька силових агрегатів, що виконують обробку однієї деталі
одночасно. При значному часі обробки стаціонарне пристосування виконують
багатомісним для забезпечення заданої продуктивності шляхом одночасної обробки
декількох деталей;
Б) багатопозиційні агрегатні верстати з поворотним ділильним
столом, планшайба якого з установленими на ній затискними пристосуваннями з
оброблюваними деталями обертається навколо вертикальної осі. Верстати з
поворотним столом застосовуються для багатобічної обробки невеликих заготівель.
Завантаження заготівлі і розвантаження обробленої деталі виконуються під час
обробки на робочих позиціях, число таких позицій може досягати 12.
По характері розташування пристосувань з оброблюваними
деталями й операційними станціями з різальними інструментами верстати цього
типу можуть мати три різновиди компонування:
) периферійні, у яких затискні пристосування з заготівлями
розташовані по периферії планшайби поворотного столу і транспортуються
(позиционуються) між операційними станціями з блоками різальних інструментів
таким чином, що кожна операційна станція(блок інструментів) обробляє заготівлю
в одній робочій позиції. При такім компонуванні обробка у всіх робочих позиціях
виконується одночасно і готова деталь знімається після кожного повороту планшайби
на одну позицію. Застосовують такі компонування у випадку наявності
багатоперехідної обробки поверхонь і вимозі високої продуктивності;
) центральні, у яких одне затискне пристосування з однією
оброблюваною деталлю розташовано в центрі планшайби поворотного столу і
позиционується навколо своєї осі симетрії щодо операційних станцій,
розташованих навколо поворотного столу. Такі компонування застосовують при
обробці набору регулярних поверхонь в оброблюваній деталі, тобто однакових,
рівномірно-розташованих навколо осі деталі на визначеному радіусі. Готова
деталь при цьому знімається за один повний оборот планшайби поворотного столу;
) з кільцевим столом і центральною колоною, на гранях якої
встановлюються силові агрегати. Таке компонування дозволяє забезпечити більш
високу концетрацию операцій, обробку деталі з більшого числа сторін. Однак, цей
вид компонування є менш технологичным у виготовленні й експлуатації, тому що
утруднений доступ до силових агрегатів і різальних інструментів, розташованим
на центральній колоні усередині планшайби кільцевого столу.
По характері взаємодії блоків інструментів силових агрегатів
з робочими позиціями компонування типу Б можуть бути двох різновидів: а) з
індивідуальними операційними станціями(силовими агрегатами) на кожній позиції
(див. мал.1.1);
б) із загальними силовими агрегатами (чи одним силовим
агрегатом) на кілька робочих позицій чи відразу на всі позиції. Останній
варіант, коли один вертикально розташований силовий агрегат з багатошпиндельною
коробкою і різальними інструментами в її шпинделях виконує обробку у всіх
робочих позиціях, називають компонуванням, що накриває. Таке компонування
характерне для великих агрегатних верстатів виробництва МЗАЛ і Московського
станкозаводу.
Мал.
1.1. Верстат моделі ХА963 для обробки корпусу масляного насосу
Мал. 1.2. Верстат з периферійною багатопозиційною компоновкою
типу що накриває
Мал. 1.3. Центроколонний п’ятипозиційний верстат моделі
1АМ156 для обробки отворів у крестовині кардана
Мал.
1.4. Пятипозиційний верстат з горизонтальною віссю обертання поворотного столу
моделі АМ152
Мал.
1.5. Двобічний верстат з трьохпозиційним столом фірми Хілле
На мал.1.1 приведений приклад верстата з компонуванням типу
Б1а, на мал.1.2 - типу Б1б, на мал.1.3 - типу Б3;
В) компонування з багатопозиційним поворотним барабаном, що
обертається навколо горизонтальної осі (багатопозиційні барабанного типу).
Обробка в них можлива одночасно з двох протилежних сторін. Силові агрегати
розташовуються по торцях поворотного барабана. Приклад верстата з таким
компонуванням приведений на мал.1.4;
Г) багато- чи однопозиційні верстати з прямолінійним
поступальним рухом позиционирования. Такі агрегатні верстати застосовуються для
обробки (за кілька проходів) великогабаритних деталей, а також для виконання
повторюваних операцій. При такім компонуванні верстата зручно виконувати
двосторонню обробку. Прямолінійний поступальний рух столу використовується для
введення заготівлі в зону обробки і висновку обробленої деталі. На мал.1.5
приведений приклад верстата з прямолінійним рухом позиціонування фірми Хилле.
Верстат має 3 позиції, з яких 2 робочі й одна завантажувально-розвантажувальна.
При проектуванні і виробництві агрегатних верстатів
використовуються уніфіковані функціональні вузли єдиної гами, що поділяються на
чотири основні групи: силові, шпиндельні(вузли технологічного оснащення силових
вузлів), базові і транспортні. Крім цього, функціональна структура[19]
агрегатних верстатів містить у собі систему керування (электро-, гидро- і
пневмооборудование), систему змазування рухливих елементів, систему охолодження
зони різання і систему відводу стружки. У випадку автоматизації у верстаті
компонуються також вузли завантаження-вивантаження оброблюваних деталей і
контролю оброблюваних поверхонь. Обов'язково проектується і поставляється з верстатом
пристрій для настроювання різальних інструментів після їхнього переточування.
Силові агрегати компонуються на основі силових вузлів двох
типів: силових голівок і силових столів, на які встановлюються шпиндельні вузли
технологічного оснащення. Силові голівки реалізують у своїй конструкції всі
рухи різальних інструментів - головне (звичайно обертальне) і циклові рухи -
рух подачі і допоміжні (швидкий відвід, підведення, вистій і т.д.). Силові
столи реалізують (забезпечують) тільки циклові рухи.
По використовуваному виді енергії силові вузли можуть бути
электро-механичними, гідравлічними, пневматичними і комбінованими.
Электро-механичні силові голівки по конструкції механізму подач бувають:
пинольного типу з плоско-кулачковим чи барабанно-кулачковим приводом, із
гвинтовим приводним механізмом рухливого корпуса голівки й інші.
Для виконання конкретних типів технологічних операцій силові
вузли оснащуються спеціальними шпиндельними вузлами (начіпними
пристосуваннями). На платформу силових столів установлюються шпиндельні
(свердлильні, фрезерні, розточувальні й інші) бабки чи багатошпиндельні
коробки. Силові голівки оснащуються такого ж типу пристосуваннями, що називають
насадками, тому що в голівці вже мається шпиндель чи приводний вал, що одержує
обертання від одного з приводом подачі двигуна.
В агрегатних верстатах середнього типорозміру, що випускалися
ХЗАС, яким буде і проектований верстат, застосовують силові агрегати на основі
плоскокулачкової пинольної силової голівки У1Х4035 і електромеханічних силових столів
із гвинтовим приводом УЕ4530.
Силова голівка пинольного типу з плоскокулачковым механізмом
подачі використовується для свердління, зенкерування, розгортання, торцування і
нарізування різьблення. При оснащенні спеціальними пристосуваннями за допомогою
голівки можна виконати фрезерування, обточування і розточування кільцевих
канавок в отворах. Передбачено можливість оснащення голівки багатошпиндельною
насадкою, механізмом зворотного ходу, механізмом двосторонньої обробки,
фрезерною насадкою й іншими пристроями. Голівка може встановлюватися в
горизонтальному, вертикальному чи похилому положенні.
Як транспортний пристрій для періодичного переміщення
встановлених у пристосуваннях оброблюваних деталей з однієї позиції на іншу з
точною фіксацією (позиціонуванням) їх на кожній позиції, в агрегатних верстатах
з компонуванням типу Б1 і Б2 застосовують поворотно-ділильні столи, що
розрізняють-ся конструкцією привода повороту планшайби і її діаметром. Як
привод повороту використовуються электро- і гидро-механічні приводи з
зубцюватими, черв'ячни-ми і мальтійськими механізмами реалізації періодичних
рухів. В агрегатних верстатах виробництва ХЗАС застосовують електромеханічні
поворотні столи з мальтійським механізмом повороту внутрішнього зачеплення.
Число позицій планшайби цих столів складає 2 - 12. Ці столи випускають з
діаметром планшайби 500, 630 і 800 мм.
До уніфікованих базових вузлів і деталей агрегатних верстатів
відносяться корпусні деталі несущої системи: станини, стійки, підкладки й інші.
Елементи (вузли і деталі) інших функціональних систем агрегатних верстатів
(затискних пристосувань, систем змазування, охолодження, відводу стружки й
інших) є частково уніфікованими чи створюються на основі документації типових
проектів цих вузлів.
1.2 Аналіз оброблюваної деталі і
технічних вимог на її обробку
Заготівлею для оброблюваної деталі "Кришка базова"
креслення МШ50.7090203.10К-01 служить частково механічно оброблений виливок з
алюмінієвого сплаву АЛ-9 із твердістю поверхні НВ90 і межею міцності 250 мпа.
Маса заготівлі 1.12 кг.
За геометричною формою оброблювана деталь відноситься до
корпусних деталей коробчастої форми. Габаритні розміри LxBxН = 146x89x56 мм. У
заготівлі мається(пролита) фігурна порожнина з боку площини 146х89.
У деталі "Кришка базова" необхідно обробити 3 групи
поверхонь:
) 8 глухих різьбових отворів М8-7Н с фасками 1х45о,
розташованих по сторонах прямокутника 126х26 з боку площини заготівлі 146х56.
Відстань між осями отворів 26 мм по меншій стороні прямокутника і 42 мм по
більшій. Глибина отворів 19.5 мм, а глибина різьблення - 13 мм;
) 8 наскрізних отворів Æ9Н14(+0.36), розташованих
перпендикулярно площини 146х89. Довжина отворів уздовж їхньої осі дорівнює 42
мм. Осі цих отворів також розташовані по сторонах прямокутника 126х50 (два ряди
по 4 отвори з відстанями між ними 42 мм);
) 3 східчасті отвори Æ31Н13/Æ25Н14. Глибина отворів Æ31 дорівнює 21 мм, а отвору Æ25Н14 - наскрізні і виходять
у внутрішню порожнину заготівлі.
Загальна кількість оброблюваних отворів (осей обробки)
дорівнює 19, число елементарних поверхонь дорівнює 33, число сторін обробки
дорівнює 2.
Деталь є технологичною з погляду обробки її на агрегатному
верстаті, має зручну для установки і закріплення форму зовнішніх поверхонь.
Необхідна точність поверхонь (JT13-14) і їхня шорсткість (Rz80), а також
точність розташування осей отворів ( 0.2) дозволяє обробляти їх за одне
встановлення на агрегатному верстаті нормальної точності.
1.3 Попередній вибір елементної бази
для проектування верстата
На підставі виконаного аналізу креслення оброблюваної на
проектованому верстаті деталі, виходячи з розмірів оброблюваних поверхонь,
припусків на обробку і розмірів самої заготівлі, а також виходячи з існуючого
набору конструкцій і компонувань агрегатних верстатів, вибираємо попередньо
елементну базу для проектування агрегатного верстата для обробки заданої деталі
на задану продуктивність.
Елементна база для проектування і виготовлення агрегатного
верстата містить у собі сукупність уніфікованих вузлів і деталей, до яких
відносяться силові і транспортні агрегати, вузли технологічного оснащення,
корпусні деталі й інші уніфіковані елементи. Як силові агрегати проектованого
верстата приймаємо електромеханічну силову голівку пинольного типу з
плоско-кулачковым приводом У1Х4035 з умовним діаметром свердління 25 мм. Як
вузли технологічного оснащення силових вузлів будемо застосовувати
багатошпиндельні насадки і кондуктори.
Форма, кількість, розташування і вимоги якості оброблюваних
поверхонь дозволяють зробити висновок про необхідність многопереходной обробки,
тому верстат повинний бути багатопозиційним. Для позиціонування пристосувань із
заготівлями (як транспортний пристрій) застосовуємо електромеханічний
поворотний ділильний стіл з мальтійським механізмом повороту і діаметром
планшайби 800 мм моделі УХ2036.
На підставі обраного набору типів основних уніфікованих
вузлів і деталей робимо висновок, що проектований верстат буде відноситися до
верстатів середнього типорозміру класу ХА(напівавтомат), що випускалися
Харківським заводом агрегатних верстатів (ХЗАС).
2. РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ОБРОБКИ ДЕТАЛІ НА ВЕРСТАТІ
2.1 План (маршрут) обробки окремих
поверхонь
Виходячи з вимог точності і шорсткості оброблюваних поверхонь
призначаємо наступні набори технологічних переходів по кожній групі однакових
поверхонь (див. таблицю 2.1).
Таблиця 2.1. Маршрут обробки поверхонь деталі
|
Номер
|
Найменування
переходу
|
Діаметр, мм
|
Довжина різання
|
Якість обробки
|
Інструмент
|
|
Пов-ні
|
Пе-рех.
|
|
до
|
після
|
|
Rz, мкм
|
JT
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-8
|
1
|
Свердління
|
0
|
6.7
|
19.5
|
40
|
13
|
Свердел 1213 ДСТ
10902-77
|
|
2
|
Зенкування фаски
|
6.7
|
8.7
|
1.0
|
40
|
14
|
Свердел 1213 ДСТ
10902-77
|
|
3
|
Нарізання різьби
|
6.7
|
8.0
|
13.0
|
40
|
7Н
|
Мітчик М8 КД
2600-4192
|
|
9-16
|
1
|
Свердління
|
0
|
9.2
|
28.0
|
80
|
14
|
Свердел 1221 ДСТ
10902-77
|
|
2
|
Досвердління
|
0
|
9.2
|
14.0
|
80
|
14
|
Свердел 1221 ДСТ
10902-77
|
|
17-19
|
1
|
Розсвердління
|
21
|
25
|
14.0
|
80
|
14
|
Свердел 1221 ДСТ
10902-77
|
|
20-22
|
1
|
Розсвердління
|
25
|
29
|
20.0
|
80
|
14
|
Свердел 1221 ДСТ
10902-77
|
|
2
|
Зенкерування
|
29
|
31
|
20.0
|
80
|
13
|
Зенкер торцевий
2323-4404
|
У такий спосіб на верстаті необхідно виконати 8 різних
технологічних переходів: три по першій групі поверхонь (8 отворів М8-7Н), два
переходи по 2-й (8 отворів Æ9Н14) і три по 3-й (трьох східчастих
отворів Æ25Н14/ Æ31Н13 з обробкою дна отворів Æ31Н13).
2.2 Попереднє технологічне
компонування верстата
Визначаємо попередній варіант технологічного компонування
верстата шляхом групування намічених технологічних переходів, тобто розподілу
їх по інструментальних шпинделях (комбінованим інструментам), силовим
агрегатам, робочим позиціям (операційним станціям). При цьому виходимо з
принципів побудови технологічних компонувань агрегатних верстатів середнього
типорозміру, елементна база яких прийнята за основу для проектованого
верстата[19].
Структура технологічного компонування верстата приведена в
таблиці 2.2, а схема компонування на мал.2.1.
У розробленому варіанті компонування верстат буде мати 7
операційних станцій (робітників позицій). В другій і п'ятій позиціях
установлюємо по двох силових агрегату (по одному вертикально для обробки 8-ми
отв. Æ9Н14
і по одному горизонтально), а на інших позиціях по одному агрегаті
(горизонтально). Усього на верстаті буде 9 силових агрегатів. Число груп
інструментів (різних і/чи встановлюваних у різних операційних станціях)
дорівнює 9 (у кожнім силовому агрегаті по одній групі інструментів). При цьому
2 групи інструментів виконуємо комбінованими. Це східчасті свердли для
свердління 8-ми отворів Æ6.7 під різьблення М8-7Н и зенкування
в них фасок 1х45о.
Загальне число інструментів (і, відповідно, шпинделів для
їхньої установки) дорівнює 41, число різних технологічних переходів дорівнює 11
(на 2 більше числа груп інструментів).
Затискні пристосування з оброблюваними заготівлями
встановлюємо по периферії планшайби поворотного столу, змонтованого в центрі
круглої станини верстата. Загальне число позицій поворотного столу дорівнює 8
(7 робочих і одна завантажувальна). На кожній позиції буде встановлюватися й
оброблятися по одній деталі за одну установку.
Таблиця 2.2. Структура технологічного компонування
агрегатного верстата
|
Операційні станції
|
Силові агрегати
|
Групи інструментів
|
Номери шпинделів
|
Номери техноло
гичних переходів
|
Технологичні
переходи
|
|
1 2 2 3 4 5 5 6
7
|
1 2 3 4 5 6 7 8
9
|
1 2 3 4 5 6 7 8
9
|
1-3 4-6 7-14
15-17 18-21 22-25 26-33 34-37 38-41
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11
|
Розсвердління 3
отв. Æ25 от Æ18,
напрохід (14 мм) Розсвердління 3 отв. Æ29
от Æ21, на глибину 20 мм Свердління 8 отв. Æ9.2 на глибину 28 мм Зенкерування 3 отв. Æ31Н13 на глибину 20 мм Свердління 4 отв. Æ6.7 на глибину 19.5 мм Зенкування фасок
1х45о в 4 отв. Æ6.7 мм Нарізування різьблення М8-7Н в 4
отворах (Lрез=13.0 мм) Досвердління 8 отв. Æ9.2 на глибину 14 мм Свердління 4 отв. Æ6.7 на глибину 19.5 мм Зенкування фасок
1х45о в 4 отв. Æ6.7 мм Нарізування різьблення М8-7Н в 4
отворах (Lрез=13.0 мм)
|
Мал. 2.1. Схема компонування верстата
Розроблене технологічне компонування верстата є базою для
подальшого його проектування і виконання розрахунків (режимів різання, вибору
виконань і параметрів налагодження уніфікованих вузлів, розрахунку і
конструювання оригінальних вузлів).
2.3 Розрахунок необхідних режимів
різання
.3.1 Підготовка вихідних даних для
розрахунку на ЕОМ
Розрахунок режимів різання виробляється по програмі,
розробленої на кафедрі технології машинобудування і металорізальних верстатів
НТУ “ХПІ”[12].
Таблиця
2.3. Загальні дані по верстаті
|
п а р а м е т р
|
значення
|
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
|
модель верстата
дата формування завдання група прізвище розроблювача найменування деталі
марка оброблюваного матеріалу межа міцності на розтягання (мПа) твердість
заготівки річна програма випуску (годинна продуктивн.) час
завантаження-вивантаження однієї деталі орієнтована площа верстата (M.Kв)
число одночасно оброблюваних деталей число перестановлень за цикл роботи
число верстатів обслуговуваємих одним робітником число верстатів
обслуговуваємих одним наладчиком число змін роботи верстата коеффициент
технічного використання загальне число агрегатів на верстаті максим. число
груп інструментів в агрегаті
|
МШ50.7090203.10К
8.12.2005 МШ-50 Чебітько Кришка базова АЛ9 250 90 80 0.2 10.5 1 0 1 6 2 0.80
9 1
|
Таблица 2.4. Дані по силових агрегатах, інструментах и
переходах
|
Aгрегат
|
Інструмент
|
перехід
|
поверхня
|
розміри обробки,мм
|
|
NA
|
TA
|
Nи
|
ки
|
Mи
|
Z
|
чи
|
Nп
|
код
|
JT
|
RZ
|
ус
|
D0
|
D1
|
LPV
|
SRB
|
|
1
|
0
|
1
|
11
|
1
|
2
|
3
|
1
|
4
|
14
|
40
|
11
|
21.0
|
25.0
|
12.0
|
|
|
2
|
0
|
2
|
11
|
1
|
2
|
3
|
4
|
14
|
80
|
10
|
25.0
|
29.0
|
20.0
|
|
|
3
|
0
|
3
|
11
|
1
|
2
|
8
|
3
|
1
|
14
|
80
|
10
|
0.0
|
9.2
|
28.0
|
|
|
4
|
0
|
4
|
21
|
1
|
4
|
3
|
4
|
2
|
13
|
40
|
10
|
29.0
|
31.0
|
21.0
|
|
|
5
|
0
|
5
|
16
|
1
|
2
|
4
|
5
|
1
|
12
|
20
|
10
|
0.0
|
6.7
|
18.5
|
|
|
5
|
0
|
5
|
16
|
1
|
2
|
4
|
6
|
6
|
12
|
20
|
10
|
6.7
|
8.7
|
1.0
|
|
|
6
|
0
|
6
|
51
|
1
|
3
|
4
|
7
|
7
|
7
|
20
|
10
|
6.7
|
8.0
|
14.0
|
1.25
|
|
7
|
0
|
7
|
11
|
1
|
2
|
8
|
8
|
1
|
14
|
80
|
11
|
0.0
|
9.2
|
15.0
|
|
|
8
|
0
|
8
|
16
|
1
|
2
|
4
|
9
|
1
|
12
|
20
|
10
|
0.0
|
6.7
|
18.5
|
|
|
8
|
0
|
8
|
16
|
1
|
2
|
4
|
10
|
6
|
12
|
20
|
10
|
6.7
|
8.7
|
1.0
|
|
|
9
|
0
|
9
|
51
|
1
|
3
|
4
|
11
|
7
|
7
|
20
|
10
|
6.7
|
8.0
|
14.0
|
1.25
|
Розрахунок виконується в два етапи. Спочатку розраховуються
режими для елементарних технологічних переходів виходячи зі стійкості 100 хв
різання. На другому етапі визначаються найбільш економічні режими, виходячи з
заданої продуктивності.
Вихідними даними для розрахунку є загальні параметри верстата
і параметри обробки (відповідно заповнюються 2 таблиці: 2.3 і 2.4).
У таблиці 2.4 уводяться наступні дані:
номер агрегату (Na) - порядковий номер силового агрегату, що
виконує даний елементарний технологічний перехід;
тип силового агрегату (Ka) - код, що вказує тип силового
агрегату (0 - силова голівка, 1 - силовий стіл);
номер інструмента (Nи) - порядковий номер інструмента, що
ріже, виконуючий даний елементарний перехід;
код інструмента (Ки) - задається код інструмента відповідно
до кодифікатора (свердел спіральне - 11, зенкер комбінований - 26, розгорнення
циліндрична - 41, мітчик - 51).
Код матеріалу частини інструмента, що ріже, (Мі) - задається
код матеріалу відповідно до класифікатора (сталь Р6М5 - код 10, твердий сплав
ВК8 - код 27);
Число зубів (Z) - задається число зубів частини інструмента,
що ріже. Даний параметр обов'язково повинний указуватися при фрезеровании, у
всіх інших випадках, якщо його значення невідоме, приймається стандартне число
зубів для конкретного інструмента;
кількість інструментів (Чи) - число інструментів,
встановлених у даному силовому агрегаті;
Номер технологічного переходу (Nп) - задається порядковий
номер переходу (порядковий номер заповнюваного рядка);
Код технологічного переходу (Код) - задається код
технологічного переходу відповідно до кодифікатора (свердління - 1,
зенкерування - 2, розгортання - 3, розсвердління - 4, зенкування фасок - 6,
нарізування різьби - 7);
Точність обробки (JТ) - задається квалитет оброблюваної
поверхні. Якщо на кресленні обробки заданий допуск на розмір, його необхідно
перевести в квалитет.
Для проміжних переходів призначаються види обробки, точність
і шорсткість виходячи з економічної доцільності: свердління (код 1, квалитет
14, Rz80), зенкерування (код 2, квалитет 12, Rz40), зенкування (код 6, квалитет
12, Rz40), нарізування різьблення (код 7, клас точності 7, Rz40).
Шорсткість поверхні (RZ) - задається в одиницях відповідно до
креслення деталі: якщо на кресленні деталі шорсткість задана в Ra, необхідно
перевести в одиниці Rz. Для проміжних переходів одержання поверхні
призначається економічна шорсткість поверхні, що залежить від виду обробки.
Умови обробки (усл) - задається код умов на вході і виході
інструмента у виді цілого двозначного числа, перша цифра якого характеризує
умови обробки на вході інструмента в зону різання, друга - на виході. Перша
цифра може приймати значення від 1 до 3, друга від 0 до 3. Значення цих кодів
(цифр) наступне:
- немає виходу інструмента (обробляється закрита
/напівзакрита поверхня);
- вхід-вихід інструмента здійснюється на оброблену поверхню
- вхід-вихід інструмента здійснюється необроблену поверхню;
- вхід-вихід інструмента здійснюється під кутом до нормалі.
Розміри обробки - задається номінальний розмір обробки у виді
числа з фіксованою крапкою (у міліметрах). Для обробки кінцевим інструментом і
фрезерування заповнення стовпчиків таблиці відмінно друг від друга. При обробці
кінцевим інструментом основні розміри оброблюваної поверхні заносять у
відповідні графи.
Діаметр поверхні до обробки (Do) - задається зовнішній
діаметр поверхні при точінні чи внутрішній при розсвердлінні,
розгортанні,зенкеруванні, цекуванні і розточенні. Допускається при свердлінні,
різьбонарезанні і зацентруванню даний діаметр не задавати.
Діаметр обробки (D1) - задається діаметр поверхні,
одержуваний у результаті виконання даного переходу.
Довжина поверхні (LPV) - задається довжина поверхні,
одержувана в результаті обробки.
Крок різьблення (SRB) - задається тільки для різьбонарізанні,
у випадку нарізування різьблення відмінної від метричної. Необхідно задавати
параметри D1 і SRB у міліметрах.
2.3.2 Результати розрахунку
Результати розрахунку режимів різання приведені нижче і
містять у собі режими різання по окремих технологічних переходах, узагальнені
режими різання різальних інструментів і силових агрегатів, розрахункові
параметри продуктивності верстата й інші дані.
Таблиця
2.5. Режими по технологічних переходах
|
№
|
Найменування
переходу
|
Do, мм
|
Lпов мм
|
So, об/ хв
|
Sмин мм/ хв
|
Vрез м/хв
|
n об/ хв
|
Po,Н
|
Mкр, Н*м
|
Nрез кВт
|
tp, сек
|
|
1
|
Розсвердлін.
|
25.0
|
12
|
0.46
|
471.4
|
80.8
|
1030
|
212
|
11.3
|
1.21
|
1.5
|
|
2
|
розсвердлін.
|
29.0
|
20
|
0.51
|
485.3
|
85.9
|
943
|
222
|
14.3
|
1.42
|
2.5
|
|
3
|
свердління
|
9.2
|
28
|
0.15
|
235.6
|
44.9
|
1553
|
610
|
2.8
|
0.45
|
7.1
|
|
4
|
зенкерование
|
31.0
|
21
|
0.70
|
348.3
|
48.7
|
500
|
205
|
10.7
|
0.56
|
3.6
|
|
5
|
свердління
|
6.7
|
19
|
0.16
|
372.6
|
50.5
|
2400
|
451
|
1.6
|
0.40
|
3.0
|
|
6
|
зенкування
|
8.7
|
1
|
0.09
|
78.4
|
25.1
|
920
|
38
|
0.6
|
0.05
|
0.8
|
|
7
|
різьбонаріз
|
8.0
|
14
|
1.25
|
364.1
|
7.3
|
291
|
1
|
1.3
|
0.04
|
2.3
|
|
8
|
свердління
|
9.2
|
15
|
0.19
|
376.0
|
56.0
|
1940
|
716
|
3.3
|
0.68
|
2.4
|
|
9
|
свердління
|
6.7
|
19
|
0.16
|
372.6
|
50.5
|
2400
|
451
|
1.6
|
0.40
|
3.0
|
|
10
|
зенкування
|
8.7
|
1
|
0.09
|
78.4
|
25.1
|
920
|
38
|
0.6
|
0.05
|
0.8
|
|
11
|
різьбонаріз
|
8.0
|
14
|
1.25
|
364.1
|
7.3
|
291
|
1
|
1.3
|
0.04
|
2.3
|
Таблица 2.6. Режими по інструментам і силовим агрегатам
|
Aгрегат
|
Інструмент
|
Do
|
Lпов
|
Lрх
|
So
|
n баз
|
Po
|
Mкр
|
|
N
|
Тип
|
N
|
Код
|
Кол
|
мм
|
мм
|
мм
|
мм/об
|
об/хв
|
Н
|
Нм
|
|
1
|
0
|
1
|
11
|
3
|
25.0
|
12.0
|
22.0
|
0.458
|
1029.7
|
212
|
11.25
|
|
2
|
1
|
11
|
3
|
29.0
|
20.0
|
31.0
|
0.515
|
942.9
|
222
|
14.34
|
|
3
|
0
|
1
|
11
|
8
|
9.2
|
28.0
|
32.0
|
0.112
|
1552.8
|
500
|
2.77
|
|
4
|
0
|
1
|
21
|
3
|
31.0
|
21.0
|
26.0
|
0.696
|
500.2
|
205
|
10.67
|
|
5
|
0
|
1
|
16
|
4
|
8.7
|
18.5
|
22.0
|
0.085
|
1343.9
|
326
|
1.55
|
|
6
|
0
|
1
|
51
|
4
|
8.0
|
14.0
|
22.0
|
1.250
|
291.3
|
1
|
1.28
|
|
7
|
0
|
1
|
11
|
8
|
9.2
|
15.0
|
19.0
|
0.112
|
1940.0
|
500
|
3.33
|
|
8
|
0
|
1
|
16
|
4
|
8.7
|
18.5
|
22.0
|
0.085
|
1343.9
|
326
|
1.55
|
|
9
|
0
|
1
|
51
|
4
|
8.0
|
14.0
|
22.0
|
1.250
|
291.3
|
1
|
1.28
|
Параметри продуктивності верстата (попередні):
Прийнятий час повороту столу 4.0 сек,акт випуску деталі 19.35
сек.
Таблиця 2.7. Продуктивність Qшт[дет/годину]
|
Кти
|
1.00
|
0.90
|
0.85
|
0.80
|
0.75
|
0.70
|
|
Qшт
|
190
|
171
|
162
|
152
|
143
|
133
|
Агрегат, що лімітує, 5, що лімітує інструмент 1.
Стійкість інструмента, що лімітує, 158 хв.
Таблиця 2.8. Очікувані сумарні зусилля по силових агрегатах
|
Агрегат
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
Po, H
|
635
|
666
|
4000
|
615
|
1305
|
-
|
4000
|
1305
|
-
|
2.4 Попередня побудова циклограми
верстата й оцінка одержуваної продуктивності
Аналіз результатів розрахунку режимів різання на ЕОМ,
приведених у таблицях 2.5 - 2.8, показує, що по нормативних режимах
розрахункова продуктивність виходить значно (приблизно в 1.9 рази) більше
необхідної (при Кти=0.8 Qшт=152 дет/година). Однак, необхідно перевірити (уточнити)
час циклу силових агрегатів і продуктивність верстата по нормативних режимах
(на ЕОМ розраховано тільки час різання).
Час циклу плоскокулачкових силових голівок (крім операції
різьбонарізання) приблизно дорівнює 1.5*tрх (при рівномірному обертанні кулачка
1/3 його обороту затрачається на швидке підведення/відвід, а 2/3 - на робочий
хід, тобто tхх=0.5*tрх). Розрахункова формула в цьому випадку буде мати вид
цсг = 60*(1.5*Lрх/Sмин), сек (2.1)
Операція резьбонарезания виконується з реверсуванням обертання
шпинделю і подачі (і обертання кулачка), тому час циклу тут визначається інакше
tцсг = 60*(2.5*Lрх/Sмин), сек (2.2)
Для силових столів час циклу складається з часу робочого ходу
і часу холостих ходів(швидкого підведення і відводу). При цьому час холостих
ходів для обраного типу столів приблизно дорівнює 2-3 сек.
цсг = 60*Lрх/Sмин +txx, сек (2.3)
Повний час циклу верстата з багатопозиційним периферійним
компонуванням (це штучний час) дорівнює сумі часу циклу силового агрегату, що
лімітує, tцлим і часу повороту багатопозиційного столу на одну позицію tп
(tшт=tцлим+tп). Час повороту планшайби поворотного столу на одну позицію tп =
0.067 хв = 4 сек (див.п.2.3.2).
Штучна продуктивність визначається по формулі:
шт = 3600 * Кти * n / tшт, дет/година, (2.4)
де Кти - коефіцієнт технічного використання; n - число
деталей, оброблюваних (знімаються з верстата) за один цикл верстата; tшт -
штучний час обробки деталі, сек.
Результати розрахунку часу циклу силових агрегатів по
нормативних режимах різання приведені в таблиці 2.9.
Таблиця
2.9. Час циклу силових агрегатів
|
N агрегата
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
Lрх, мм
|
22.0
|
31.0
|
32.0
|
27.0
|
23.0
|
22.0
|
19.0
|
23.0
|
22.0
|
|
Sмин,мм/хв
|
471.6
|
485.7
|
173.9
|
348.0
|
114.2
|
364.1
|
217.3
|
114.2
|
364.1
|
|
tцса, сек
|
4.20
|
5.75
|
16.6
|
6.98
|
18.1
|
9.06
|
7.87
|
18.1
|
9.06
|
шт = 3600 * 0.8 * 1 / (18.1 + 4) = 130.3 шт/час
Таким чином, уточнена продуктивність трохи нижче,
розрахованої на ЕОМ, але вище необхідної. При цьому операцією, що лімітує, є
свердління 4-х отворів (6.7 на глибину 19.5 мм із зенкованием фасок, виконувана
на п'ятому і восьмому силових агрегатах. Отже при розрахунку налагодження
силових вузлів режими різання (швидкість і подачу) можна зменшити, що дозволить
підвищити стійкість різальних інструментів і витрати на їхнє переточування.
3. ВИБІР І РОЗРАХУНОК НАЛАГОДЖЕННЯ УНІФІКОВАНИХ СИЛОВИХ
ВУЗЛІВ І ВУЗЛІВ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОСНАЩЕННЯ
3.1 Вибір і обґрунтування типів і
компонування силових агрегатів
У п.1.3, виходячи з розмірів оброблюваної деталі, кількості і
розмірів оброблюваних поверхонь, для компонування верстата в якості основного
силового агрегату були попередньо обрані силові голівки У1Х4035.
Силова голівка У1Х4035 (по РТМ 03-88) має наступні основні
технічні і налагоджувальні характеристики:
потужність приводного двигуна 1.1... 3.0 квт;
повний хід пинолі 80 мм, максимальний робочий хід 80 мм;
найбільше зусилля подачі 4200 Н;
найбільший момент, що крутить, на ведучому валу 70 Нм;
межі частот обертання шпинделя (вихідного вала) від 72 до
4000 об/хв.
Виконання голівки можуть бути різними в залежності від необхідних
умов обробки і компонування технологічних переходів. Конкретне виконання
визначається двома параметрами: типом привода - зубцюватий, ремінний чи з
пружною муфтою; типом настановної плити - напрямна, відкатна, підкатна і
приводна. Усього мається 12 виконань. Направляюча плита призначена тільки для
настроювання осьового положення голівки; відкатна плита має ті ж функції і
додатково дозволяє реалізувати цикл із вистоюванням на твердому упорі; підкатна
плита має пневмопривод і призначена для відводу корпуса силової голівки для
зміни інструментів; приводна плита має електромеханіч-ний привод і дозволяє
виконувати прискорене підведення і відведення корпуса голівки з інструментами
на досить великі відстані (до 200 мм).
Виконання вихідного вала голівки також можуть бути різними в
залежності від типу і конструкції встановлюваного начіпного пристосування.
Мається два типи вихідних валів голівки: вал приводний для з'єднання з
начіпними пристосуваннями і шпиндель для безпосередньої установки інструмента.
Параметри цих виконань приведені в табл.3.1. Позначення вихідного вала
записується у виді 1УХ4035.ХХХ-ХХ.
Таблиця 3.1. Виконання і параметри вихідного вала голівки
У1Х4035
|
Найменування
|
Позна- чення
|
Призначення
|
Dотв, мм
|
|
вал приводний
|
.020
|
з торцевою шпонкою
(шп. насадки)
|
-
|
|
вал приводний
|
.030
|
з конусом (фрезерні
насадки)
|
-
|
|
вал приводний
|
.040
|
із шліцами
(мех.удвоен.ходу)
|
-
|
|
шпиндель
|
.010
|
для мех.зворотного
ходу, пристрій для розточ. канавок, мостів
|
28Н7
|
|
шпиндель
|
.150
|
під швидкозмінні
патрони
|
28Н7
|
|
шпиндель
|
.010-01
|
для мех.зворотного
ходу, пристр. для розточ. канавок, мостів
|
20Н7
|
|
шпиндель
|
.150-01
|
під швидкозмінні
патрони
|
20Н7
|
|
шпиндель
|
.050
|
|
36Н7
|
Таблиця 3.2. Компонування силових агрегатів проектованого
верстата
|
№ агре-гата
|
тип си- лового
вузла
|
Тип вста- новочної
плити
|
Тип вузлів
технологичного оснащення
|
тип ви- хідного
вала
|
Кільк. шпин- делів
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
У1Х4035
|
підкатна
|
Шпинд. насадка,
кондуктор
|
вал приводний
|
3
|
|
2
|
те ж
|
- " -
|
те ж
|
те ж
|
3
|
|
3
|
- " -
|
Направляюча
|
- " -
|
-"-
|
8
|
|
4
|
- " -
|
Підкатна
|
- " -
|
-"-
|
3
|
|
5
|
- " -
|
- " -
|
- " -
|
-"-
|
4
|
|
6
|
- " -
|
- " -
|
Шпинд. насадка
|
-"-
|
4
|
|
7
|
- " -
|
Направляюча
|
Шпинд. насадка,
кондуктор
|
-"-
|
8
|
|
8
|
- " -
|
Підкатна
|
- " -
|
-"-
|
4
|
|
9
|
- " -
|
- " -
|
Шпинд. насадка
|
-"-
|
4
|
У проектованому верстаті на всіх робочих позиціях
встановлюваємо силові голівки У1Х4035. Компонування силових агрегатів приведена
в таблиці 3.2. Вертикально розташовані третій і сьомий агрегати (свердління
8-ми отворів Æ9.2 мм) установлюємо на направляючі плити, що дозволяють
виконувати тільки ручне перімещение корпуса голівки при зборці і налагодженні
агрегатного верстата. Інші силові голівки встановлюємо на підкатні плити з
пневмоприводом, що дозволяють відводити силову голівку від зажимного
пристосування на 200 мм і виконувати зручну зміну і настроювання різальних
інструментів.
Усі силові агрегати, мають більше одного що ріже инструмента,
тому оснащуємо їх багатошпиндельними насадками, шпинделі яких будуть одержувати
обертання від приводного вала голівки. Крім того, для направлення різальних
інструментів на операціях свердління, розсвердління і зенкерування встановлюємо
рухливі кондуктори.
3.2 Розрахунок, налагодження і вибір
виконань основних силових вузлів
.2.1 Налагодження приводів головного
руху і приводів подачі
Для коректування розрахункових режимів різання по заданій продуктивності
визначаємо час що лімітує (мінімальний) циклу верстата і силових агрегатів.
Приймаємо коефіцієнт технічного використання Ктв=0.8 (рекомендується 0.7-0.9).
Тоді
цст = 3600 * Ктв / Qшт = 3600 * 0.8 / 80 = 36 сек.
При багатопозиційному периферійному компонуванню верстата й
одночасній роботі всіх силових агрегатів
цст = tцсамах + tп, (3.1)
де tцсамах - час циклу силового агрегату, що лімітує, tп -
час повороту планшайби поворотного столу на одну позицію (час позиціонування
пристосувань із заготівлями). Попередньо було прийнято tп = 4 сек. Тодіцсамах =
36 - 4 = 32 сек.
Для кожного силового вузла визначаємо мінімальну по
продуктивності хвилинну подачу.
а) для силових голівок У1Х4035 (крім операції
різьбонарізання)
мміn = 1.5 * 60 * Lрх / tцсамах, сек. (3.2)
б) для силових голівок У1Х4035 при різьбонарізанні
мміn = 2.5 * 60 * Lрх / tцсамах, сек. (3.3)
в) для силових столів 1УЕ4532
мміn = Lрх / tрх = Lрх / (tцсамах - tхх), сек. (3.4)
Час холостого ходу силового столу дорівнює tхх = Lхх / Vхх,
де
Vхх=7.0 м/хв (Lхх=250-400 мм, tхх=2-3 сек).
Уточнюємо також довжини робочих ходів силових вузлів,
виходячи з набору уніфікованих кулачків подачі силової голівки У1Х4035
(РТМ03-88).
Результати коректування довжин робочих ходів, значення
минимальных хвилинних подач і скоректовані режими різання зводимо у таблицю
3.3.
Таблиця 3.3. Уточнені по продуктивності режими різання
|
№ сил. агр.
|
№ пе- рех
|
Розрахункові режими
|
Lрх при-нята
|
Sм міn
|
Sм/ Sмміn
|
Прийняті режими
|
|
|
Sо
|
n
|
Lрх
|
Sм
|
|
|
|
So
|
n
|
Sм
|
|
1
|
1
|
0.458
|
1030
|
22
|
471.6
|
21
|
65.2
|
7.23
|
0.240
|
600
|
144.0
|
|
2
|
2
|
0.515
|
943
|
31
|
485.7
|
86.9
|
5.59
|
0.250
|
540
|
135.0
|
|
3
|
3
|
0.112
|
1553
|
32
|
173.9
|
36
|
111.7
|
1.56
|
0.110
|
1300
|
143.0
|
|
4
|
4
|
0.696
|
500
|
26
|
348.0
|
24
|
74.5
|
4.67
|
0.270
|
500
|
135.0
|
|
5
|
5
|
0.085
|
1344
|
22
|
114.2
|
28
|
86.9
|
1.32
|
0.085
|
1500
|
127.5
|
|
6
|
7
|
1.250
|
291
|
22
|
364.1
|
24
|
124.1
|
2.93
|
1.25
|
220
|
275.0
|
|
7
|
8
|
0.112
|
1940
|
19
|
217.3
|
21
|
65.2
|
3.33
|
0.080
|
1300
|
104.0
|
|
8
|
9
|
0.085
|
1344
|
22
|
114.2
|
28
|
86.9
|
1.32
|
0.085
|
1500
|
127.5
|
|
9
|
10
|
1.250
|
291
|
22
|
364.1
|
24
|
124.1
|
2.93
|
1.25
|
220
|
275.0
|
Розрахункові (нормативні) режими різання на всіх позиціях
перевищюють необхідні по продуктивності від 1.32 до 7.23 рази. Зрозуміло, що
занизити подачу і швидкість різання в 7 разів по відношенню до нормативних
неприпустимо, тому що це приведе до значному зниженню якості обробки. Тому
занижуємо режими (хвилинну подачу) від 1.2 до 3.6 рази (в основному за рахунок
подачі).
При призначенні частоти обертання інструментальних шпинделів
основне передатне відношення насадок приймаємо рівним 1.0.
Після коректування режимів по необхідній продуктивності виконуємо
розрахунок(вибір) параметрів їхнього налагодження в силових агрегатах.
Налагодження приводів головного руху і приводів подач силових
агрегатів полягає в підборі параметрів приводів, забезпечующих необхідну
частоту обертання вихідного вала і подачу його робочого органа (пиноли чи
платформи столу) з мінімальною погрішністю. Для силових вузлів на базі силової
голівки У1Х4035 параметрами для настроювання привода головного руху є:
) тип привода (зубцюватий, ремінний чи муфтовий);
) модель і параметри (потужність, частота обертання)
приводного електродвигуна;
) настроєна частота обертання вихідного вала голівки і
виконання привода (якому відповідають значення чисел зубів змінних коліс чи
діаметри змінних шківів).
Параметри що настроються привода подач силової голівки:
) довжина повного і робочого ходу по кулачку (L, Lрх);
) виконання кулачка подачі (визначається довжиною робочого
ходу і напрямком спіралі кулачка);
) число заходів черв'ячної пари ланцюга подач - Кч (1,3,6);
) числа зубів змінних зубчастих коліс ланцюга подач Z1, Z2;
) число оборотів вихідного вала голівки на 1 оборот кулачка -
nкул.
Виконуємо підбор параметрів налагодження голівки по РТМ03-88.
Обрані значення приведені в таблиці 3.4.
Після вибору параметрів налагодження силових вузлів уточнюємо
навантаження (зусилля подачі і моменти що крутять), що діють на інструменти і
сумарні на силових вузлах, а також швидкості різання, потужність різання і час
циклу силових вузлів по формулах:
Рон = Рор *(Sон/Sop) yр, (3.5)
Мн = Мр *(Sон/Sop)yм, (3.6)н = Vp * nн / nр, (3.7)рез = Мкр *
n / 9550, квт. (3.8)ц = 60 * nдо / nвв, c. (3.9)ц = 120 * (a*nкул / 360 + Lрх / S) / nвв,
c. (3.10)
Таблиця 3.4. Параметри налагодження приводів головного руху і
подач силових вузлів
|
№ сил. вузла
|
Привод головного
руху
|
Привод подачі
|
Сум.навантаження
|
|
тип
|
nед об/хв
|
Nед квт
|
nвв об/хв
|
Vрез м/хв
|
Sвв, мм/ об
|
n кул
|
Кч
|
Sм мм/хв
|
Ро, Н
|
Мкр, Нм
|
Nэф, квт
|
|
1
|
рем
|
940
|
1.5
|
594
|
46.6
|
0.241
|
142
|
3
|
156.65
|
492
|
8.6
|
1.25
|
|
2
|
зуб
|
925
|
2.2
|
526
|
47.9
|
0.249
|
180
|
3
|
131.0
|
498
|
16.5
|
1.33
|
|
3
|
зуб
|
1410
|
3.0
|
1273
|
36.8
|
0.105
|
539
|
1
|
133.67
|
3844
|
17.0
|
2.24
|
|
4
|
рем
|
920
|
1.1
|
479
|
46.6
|
0.273
|
142
|
3
|
130.77
|
291
|
12.8
|
0.76
|
|
5
|
рем
|
1400
|
1.1
|
1591
|
43.5
|
0.083
|
539
|
1
|
132.05
|
1201
|
3.6
|
0.67
|
|
6
|
зуб
|
1395
|
1.1
|
213
|
5.4
|
1.104
|
46
|
6
|
235.15
|
-
|
20.0
|
0.11
|
|
7
|
зуб
|
1395
|
2.2
|
1259
|
36.4
|
0.080
|
426
|
1
|
100.72
|
3221
|
14.8
|
1.81
|
|
8
|
рем
|
1400
|
1.1
|
1591
|
43.5
|
0.083
|
539
|
1
|
132.05
|
1201
|
3.6
|
0.67
|
|
9
|
зуб
|
1395
|
1.1
|
213
|
5.4
|
1.104
|
46
|
6
|
235.15
|
-
|
20.0
|
0.11
|
У формулах (3.5)-(3.8) індекс "н" означає настроєні
режими, а "р" - розрахункові. Показники ступеня yp і yм узяті з [24]
і для операцій наявних у верстаті мають наступні значення:
Операція: свердління розсвердління зенкерування наріз.різьб=
0.65 0.4 0.8 -
yм = 0.75 0.8 0.8 1.5
По формулі (3.9) розраховується час циклу силових голівок для
всіх операцій крім різьбонарізання, а по (3.10) - для операции різьбонарізання
(a - кут
швидкого підведення на профілі кулачка подачі - у нашому випадку 63.65 градуса,
S - крок різьблення).
Перелічені значення сумарних навантажень, швидкості і
потужності різання, а також часи циклу силових вузлів приведені в таблиці 3.5.
Таблиця 3.5. Скоректовані значення параметрів режимів різання
по налагодженим подачі і частоті обертання
|
N
|
nр,
|
nн,
|
Vp,
|
Vн,
|
Sор,
|
Sон,
|
Рон,
|
Мн,
|
Nрез,
|
tц,
|
|
об/хв
|
об/хв
|
м/хв
|
м/хв
|
мм/об
|
мм/об
|
Н
|
Нм
|
квт
|
сек
|
|
1
|
1030
|
594
|
80.8
|
46.6
|
0.458
|
0.241
|
164
|
6.73
|
0.42
|
14.3
|
|
2
|
943
|
526
|
85.9
|
47.9
|
0.515
|
0.249
|
166
|
8.02
|
0.44
|
20.5
|
|
3
|
1553
|
1273
|
44.9
|
36.8
|
0.112
|
0.105
|
481
|
2.10
|
0.28
|
25.4
|
|
4
|
500
|
479
|
48.7
|
46.6
|
0.696
|
0.273
|
97
|
5.05
|
0.25
|
17.8
|
|
5
|
1353
|
1591
|
37.0
|
43.5
|
0.085
|
0.083
|
300
|
1.00
|
0.17
|
20.3
|
|
6
|
291
|
213
|
7.3
|
5.4
|
1.25
|
1.104
|
-
|
1.28
|
0.029
|
15.4
|
|
7
|
1940
|
1259
|
56.0
|
36.4
|
0.112
|
0.080
|
403
|
1.72
|
0.226
|
20.3
|
|
8
|
1353
|
1591
|
37.0
|
43.5
|
0.083
|
300
|
1.00
|
0.17
|
20.3
|
|
9
|
291
|
213
|
7.3
|
5.4
|
1.25
|
1.104
|
-
|
1.28
|
0.029
|
15.4
|
3.2.2 Побудова циклограм роботи
силових вузлів
У проектованому верстаті застосовуємо 2 типи циклограм
силових
агрегатів:
) БП-РХ-БО - для силових вузлів 1-5,7,8 (мал.3.1.а);
) БП-РХ-В-БО - для 6 і 9 силових вузлів (мал.3.1.б -
резьбонарізування).
БП РХ БП РХ
|------------->|======>|
|-------------->|======>|
а) | БО | б) | БО B |
|<-------------------------|
|<--------------|<======|
Мал.3.1. Циклограми силових агрегатів
У позначенні циклограм: БП, БО - швидке підведення(відвід),
РХ - робочий хід; В - вигвинчування (зворотний хід на робочій подачі).
Повний хід пиноли силової голівки У1Х4035 дорівнює 80 мм.
Вибрані значення довжин робочих ходів приведені в таблиці 3.3. При цьому для
різьборезних операцій довжина робочого ходу по профілі кулачка подачі
вибирається значно більше необхідної довжини, так як тут основним є підбор
значення робочої подачі, котре повинне бути менше величини кроку нарізаємої
різьби на 5-10%. У нашому випадку при кроці 1.25 мм приймаємо подачу 1.104
мм/об, що має місце при робочому ході по кулачці 32 мм і числі оборотів
ведучого вала на один оберт кулачка nдо = 46.
Зображення циклограм усіх силових агрегатів з довжинами
рабочих і холостих ходів приведені на кресленні інструментальної наладки
(МШ50.7090203.010К-02).
3.2.3 Вибір виконань силових вузлів
і оформлення таблиць налагодження
Виконання силової голівки У1Х4035 визначається типом плити,
на який установлюється її корпус, типом привода і типом виходного вала. Ці
параметри визначені при виборі компонування силовых вузлів і приведені в
таблиці 3.2.
У таблицю налагодження силової голівки крім параметрів
приводів головного руху і подач, перерахованих у п.3.2.1, заносяться:
) номер силового вузла за схемою компонування;
) час циклу вузла;
) кількість відводів для циклів глибокого свердління;
) сумарні моменти, що крутять, Мкр і осьове зусилля подачі
Ро;
) виконання самого силового вузла;
) тип і виконання вихідного вала голівки;
) тип і виконання плити, на якій установлюється корпус
силової голівки.
Для всіх силових вузлів проектованого верстата складені і
заповнено таблиці налагодження за установленою формою і приведені в додатку до
пояснювальної записки.
3.3 Проектування і розрахунок
багатошпиндельної насадки
Багатошпиндельні насадки призначені для оснащення силових
голівок з висувною пинолью. При цьому розташування шпинделів визначається розташуванням
оброблюваних поверхонь.
Багатошпиндельна насадка складається з фланця, корпуса і
дахівки, усередині яких розташовуються деталі, що передають рухи від приводного
вала силової голівки до шпинделів. Корпус насадки встановлюється на скалках, що
запресовані в державке, установленної на торці корпуса силової голівки. У
фланці насадки мається циліндричний базовий отвір діаметром 100 мм, яким
насадка встановлюється на пиноль голівки.
Змазування зубчастих коліс і підшипників насадки виконується
методом створення масляного тумана. При горизонтальному расположении за
допомогою вала із зірочкою-росприскувачем, а при вертикальном - за допомогою
гвинтового насоса, який накачує рідину на верхні зубчасті колеса.
Проектована насадка буде виготовлятися в 3-х виконаннях для
1,2 і 4-го силових агрегатів. Розрізнятися вони будуть лише встановлюваємим у
шпинделях різальним інструментом і режимами роботи (частотою обертання валів і
навантаженнями).
3.3.1 Компонування насадки
Компонування насадки вибираємо виходячи з кількості і
расположения шпинделів, осі яких збігаються з осями оброблюваних отворів у
деталі. У проектованій насадці повинне бути 3 шпинделя (обробка 3-х східчастих
отворів Æ25.0/Æ29.0, розташованих на одній горизонтальній осі на відстані 42
мм друг від друга.
Застосовуємо найбільш просте компонування насадки (див.
мал.3.2) з роздачею руху від ведучого вала до шпинделів однією зубцюватою
передачею на кожен шпиндель. При цьому зубчасті передачі від ведучого вала до
середнього шпинделя (обробка отвору 2) і до крайніх шпинделів (обробка отворів
1,3) розташовуємо в різних плоскостях уздовж осі шпинделів (у різних шарах
розкочування). У такий спосіб на ведучому (приводному) валу насадки буде
встановлено 2 зубцюватих колеса.
Параметри компонування насадки наступні:
) по 1РТМ05-77 вибираємо симетричну уніфіковану компоновку
корпусних деталей насадки з відстанню між качалками 200 мм (корпус УНМ
40103.01-01, кришка УНМ 40203.01-02, фланець УНМ 40303.21-02, державка УНМ
40403.13-01). Ведучий вал голівки встанавлюваємо на відстані 44 мм від
горизонтальної осі обробляємих отворів деталі, встановленої в затискному
пристосуванні. Відстань від осі ведучого вала до осі качалок приймаємо 70 мм;
) від ведучого вала 4 до шпинделів 1,3 установлюємо по однієї
передачі Z4/Z1, Z4/Z3 у площині В (консольно на шпинделях);
) до шпинделя 2 передаємо рух передачею Z4’ / Z2,
установленої в площині Б;
) розташування силової голівки з проектованою насадкою -
горизонтальне, тому установлюємо вал-розбризкувач для створення масляного
туману в порожнині насадки (вал 5, поз. по кресленню насадки). Обертання до
нього передаємо від приводного вала передачею Z4 / Z5;
) установлюємо додатковий вал у насадці з виступаючим у
сторону різальних інструментів шестигранним отвором під ключ. Це необхідно для
втримання шпинделів насадки від проворота при знятті й установці різальних
інструментів.
Вибираємо уніфіковані складальні одиниці і деталі насадки по
1РТМ05-77 (шпиндельні вузли, що веде вал, вал-розбризкувач, додатковий валик,
шестірні й інші). Їхнього позначення і найменування приведені в специфікації до
насадки.
3.3.2 Кінематичний і геометричний
розрахунок насадки
Передатні відносини від ведучого вала до шпинделів прийняті
рівними 1.0 (при виборі параметрів налагодження голівки).
Виходячи з прийнятих передатних відносин і рівності
міжосьових відстаней, а також розташування оброблюваних отворів у деталі,
виконуємо паралельно кінематичний розрахунок (визначаємо числа зубів зубчастих
коліс) і розрахунок координат отворів (розточень) у корпусі насадки. Вихідні
дані для розрахунку приведені в таблиці 3.6.
) Початок координат сполучаємо з віссю лівої скалки (з боку
інструментів). Тоді координати осі розточень під качалки будуть рівні:
= 0, Y7 =0; Х8 = 200.0 мм, Y8 = 0 мм
Таблиця 3.6. Режими роботи виконань проектованої насадки
|
N сил. агрег.
|
n вед.вала об/хв
|
n шпинд об/хв
|
Ро, Н
|
Мкр, Нм
|
|
1
|
594
|
594
|
164
|
6.7
|
|
2
|
526
|
526
|
166
|
8.02
|
|
4
|
479
|
479
|
97
|
5.05
|
2) Положення ведучого (приводного) вала голівки (і насадки)
приймаємо по центрі насадки між качалками: X4 = 100, Y4 = 70;
) Налагоджена частота обертання приводного вала силовий
голівки, на якій установлена проектована насадка, дорівнює nвв = 594 об/хв.
Частота обертання шпинделів насадки також буде дорівнює nш = 594 об/хв
(передатне відношення дорівнює 1.0).
Отже, Z4/Z1 = Z4/Z3 =Z4’ / Z2 = 1.0 і числа зубів зубчатых
коліс попарно рівні між собою Z4 =Z1 = Z3 і Z4' = Z2;
) По прийнятій міжосьовій відстані між ведучим валом і віссю
другого шпинделя а4-2=44.0 мм і модулю зубчастих передач m=2.0 мм визначаємо числа
зубів зубчастих коліс передачі Z4' / Z2.
' = Z2 = (2*a4-2 / m) / (1+u), (3.11)
У вираженні (3.11) u - передаточне число передачі (u=1).
Підставляючи значення змінних у (3.11), одержуємо Z4' = Z2 = (2*44/2) / (1+1)=
22;
) Для розрахунку чисел зубів передач Z4/Z1 і Z4/Z3 визначаємо
міжосьові відстані між ведучим валом і шпинделями 1 і 3. При цьому виходимо з
відстані між сусідніми шпинделями а2-1= а2-3= 42.0 мм. З трикутника
4-2-1(див.мал.3.3) знаходимо
Потім по вираженню (3.11) знаходимо числа зубів
= Z1 = Z3 = (2*60.827 / 2) / (1+1) = 30.414
Число зубів зубчастих коліс повинне бути цілим, тому получене значення
необхідно округлити. Тут можливо декілька варіантів:
а) можна прийняти число зубів одного з коліс рівним 30, а другого 31,
виконуючи одне з них з негативним коефіцієнтом корекції. При цьому буде мати
місце відхилення від прийнятого передатного відношення;
б) прийняти всі числа зубів рівними 31 із сумою зубів 62 і с
негативними коефіцієнтами корекції. Однак у цьому випадку знижується згинальна
міцність зубів;
в) прийняти всі числа зубів рівними 30 із сумою зубів 60 і с
позитивними коефіцієнтами корекції. Це приводить до підвищення згинальної
міцності зубів (збільшується товщина ніжки зуба).
У такий спосіб зупиняємося на варіанті в) і приймаємо Z4 = Z1 = Z3 =
30. Коефіцієнти корекції визначимо при перевірочному розрахунку зубчастих
передач.
Числа зубів ведених коліс передач до валу-розприскувачу і додатковому
валу приймаємо рівним Z5 = Z9 = 20. Тоді частота обертання вала-розприску-вача
буде рівною
= n9 = nвв * Z4 / Z5 = 594 * 30 / 20 = 891 об/хв.
) Визначаємо координати розташування осей шпинделів 1 і 3:
Х1 = Х2 - а2-1 = 100 - 42 = 58.0 мм,
Х3 = Х2 + а2-3 = 100 + 42 = 142.0 мм,= Y3 = Y2 = 114.0 мм;
) Визначаємо координати осей вала розприскувача і додаткового вала. При
цьому варто врахувати, що ведуче колесо до цих валів Z4 буде корригированным, а
ведені шестірні Z5 і Z9 без зсуву вихідного контуру.
а) визначаємо міжосьову відстань передач Z4/Z5 і Z4/Z9.
Колеса Z5 і Z9 приймаємо без зсуву з уніфікованого набору по 1РТМ05-77.
Для визначення міжосьової відстані необхідно визначити коефіцієнт корекції
колеса Z4. У передачах від вала 4 до шпинделів 1 і 3 має місце корекція, що
вирівнює, на необхідну міжосьову відстань а=60.827 мм [ ]. Кут зачеплення цих
передач
cos(aw) = m*(Z1 +Z4) * cos(a) / 2*aw (3.12)
Сумарний коефіцієнт корекції
= X1 + X2 = (Z1 + Z4) * (invaw - inva) / 2*tga, (3.13)a = tga - a.
Коефіцієнти корекції кожного колеса визначаємо розбиваючи
сумарний коефіцієнт Xc пропорційно їхньому числу зубів
= X2 = Xc * Z1 / (Z1 + Z4), (3.14)
Початкові діаметри коліс Z1 і Z4:
= dw1= 2 * aw * Z4 / (Z1 + Z4), (3.15)
По виразам (3.12)-(3.15) виконуємо розрахунок
(aw) = 2*(30+30)*cos(20)/2*60.827 = 0.9269166
aw =
arccos(0.9269166) = 22.0408 градуса= (30+30) * (inv22.0408 - inv20) / 2*tg20 =
= 60*(0.02017 - 0.0149) / (2*0.364) = 0.434038.
Приймаємо Xc = 0.43404, тоді X1 = X2 = 0.43404 * 30 / 60 = 0.21702
і початкові діаметри коліс 1,3 і 4 будуть рівні
= dw1 = dw3 = 2*60.827*30/(30+30) = 60.827.
б) Приймаємо положення осі вала-розбризкувача (вал 5) по осі Х
співпадаючим з центром насадки Х5 = 0. Координату Y визначаємо по зачепленню
колеса Z5 c ведучим колесом Z4. Колесо Z5 приймаємо без зсуву. Його початковий
і ділильний діаметр буде дорівнює:
= d5 = m*Z5 = 2*20 = 40 мм
Міжосьова відстань між валами 4 і 5, 4 і 9 буде дорівнює міжосьовій
відстані зачеплення пари зубчастих коліс Z4 і Z5-5 = a4-9 = aw = (dw5 + dw4) /
2 = (40+60.827)/2 = 50.4135 мм.
в) Приймаємо положення осі додаткового вала 9 по вертикалі стосовно осі
вала 4 зміщеним униз на величину DY=18 мм.
Тоді Y9 = Y4 - 18 = 70-18 = 52 мм, а друга координата
= X4 + а4-92 - DX2 = 100 + 50.41352 -
182 = 100 + 47.091 = 147.091 мм
Розраховані значення координат отворів у корпусі насадки приведені в
таблиці на кресленні насадки.
3.3.3 Перевірочний розрахунок на міцність
основних деталей насадки
Розраховуємо навантаження на валах і передачах насадки з обліком КПД
передач і підшипників. КПД зубчастої передачі hзп = 0.98, а пари підшипників кочення (пп =
0.99-0.995. Їх загальний КПД (п = 0.97.
За кінематичною схемою(мал.3.2 ) і схемі компонування валів насадки
(мал.3.3 ) визначаємо діючі на валах моменти що крутять . Результати оформляємо
у виді таблиці 3.6.
Таблиця 3.6. Моменти, що крутять, і осьові сили на шпинделях і валах
насадки
|
№ вала
|
Ро, Н
|
Мкр, Нм
|
Формула для
розрахунку
|
|
1
|
166.0
|
8.02
|
|
|
2
|
166.0
|
8.02
|
|
|
3
|
166.0
|
8.02
|
|
|
4
|
0
|
28.01
|
(М1+М2+М3) / (о
|
Загальний КПД насадки: 
Потужність на ведучому валу Nвв = Nрез / hо = 1.33 / 0.859 = 1.548 квт.
Розрахунок зубчастої передачі Z4/Z1
Колесо Z4 є ведучим для шпинделів 1,3 і валів - розприскувача і
додаткового і на ньому суммируются всі навантаження.
Розрахунок виконуємо на ЕОМ з використанням пакета прикладних программ
(ППП) АПП - "Автоматизоване проектування
передач", розробленому в МВТУ ім. Баумана. По цій програмі можна виконати
розрахунок будь-якої передачі з одержанням креслення основної деталі
(зубчастого колеса) у системі AutoCAD.
Вихідними даними для розрахунку є:
) модуль передачі m=2.0 мм;
) міжосьова відстань а=60.827 мм (за умовами компонування насадки);
) момент, що крутить, на колесі Z4: М4 = 28.01 Нм;
) частота обертання коліс: n=594 об/хв;
) ресурс(термін служби) передачі: Т=20000 годин.
Повний набір вихідних даних і результати розрахунку передачі
приведено нижче.
З розрахунку обоє колеса Z1 і Z4 є коригованими з коефіцієнтом зсуву Х1
= Х2 = 0.217. При заданій міжосьовій відстані і модулі ширина обох коліс
отримана рівної 9 мм. Уніфіковані колеса, з яких скомпонована насадка, мають
ширину 12 мм. Це показує, що вони мають значний запас міцності (витривалості)
при вихідному режимі нагружения передачі.
За допомогою системи АПП отримане креслення колеса Z4, що при-
ведене у додатку (креслення МШ50.7090203.10К-09).
3.4 Проектування кондукторів
.4.1 Конструкція кондуктора
Рухливі кондуктори призначені для оснащення силових голівок при
багатоперхідній обробці отворів для направлення ріжучих інструментів. Усі
деталі кондукторів уніфіковані крім кондукторних плит, форма і розміри яких
залежать від конфігурації оброблюваної деталі і набору виконуваних
технологічних операцій.
Обробка по кондукторі використовується на перших 4-х позиціях (робочих
станціях) при виконанні операцій свердління, зенкерування і зенкування фасок
(позиції 22-25 по складальному кресленню верстата МШ50.7090203.10К-03).
У дипломному проекті спроектований кондуктор для розсвердління і
зенкерування 3-х східчастих отворів Æ25/31
1,2 і 4-м силовыми агрегатами.
Кондуктор (креслення МШ50.709090203.10К-05) переміщається по двох
направляючим скалках (УНМ509.01.01-05). Рух кондукторові подається від
шпиндельної насадки, що одержує рух від пиноли силової голівки. Насадка штовхає
вперед кондукторну планку 10, у яку встанавлені 3 кондукторні втулки 20 для
напрямку ріжучих інструментів. Кондукторна планка закріплена на двох повзушках
7,8 (1УДН019).
Між корпусом шпиндельної насадки і ползушками (поз.7,8) на втулках 3
(УДИ042 -01) установлені дві пружини 22 (див. креслення кондуктора), що
забезпечують силове замикання плити кондуктора на корпус затискного
пристосування (втулок 1 на палец-ловитель затискного пристосування) і, тим
самим, фіксоване положення кондукторної втулки і, відповідно, осі що ріже
инструментів щодо оброблюваної деталі.
Положення кондуктора щодо повзуна в напрямку робочої подачі обмежується
спеціальним пристроєм, що складається з тяги 19, знімного упора 9, труби 2 і
гайок 14. Цим же пристроєм регулюється зусилля попереднього стиску пружин 22.
Для зміни інструментів кондукторна плита може бути відсунута від корпуса
насадки на необхідну відстань. Ця можливість забезпечується знімним упором,
відсутність якого дозволяє проходити трубі в паз корпуса повзуна до упора шайби
і гайок у цей корпус.
3.4.2 Розрахунок пружини кондуктора
Розраховуємо кручену циліндричну пружину стиску з проволоки круглого
перетину за методикою, приведеної в [3, т.3, с.97-146]. Приймаємо клас пружини
II, розряд 2 [3,табл.1 і табл.2] із границею циклічної витривалості N=100000
циклів. Вихідними даними для розрахунку є: зовнішній діаметр базових утулок
кондуктора, на який удягаються пружини Dвт=50 мм; допускне зусилля подачі
силової голівки Рп=4200Н; сумарне діюче зусилля подачі Рд=
Н; довжина робочого ходу інструмента Lрх=28 мм.
) Зусилля попереднього стиску пружини Р1=160 Н;
) Зусилля пружини, стиснутої в робочому стані (наприкінці рабочого ходу
пиноли силової голівки) Р2 = 400 Н (P2 < Рп-Рд);
) Величина робочого стиску пружини h = Lрх = 28 мм;
) Найбільша швидкість переміщення рухливого кінця пружини
Vo = Lxx / txx,= 2*80 - Lрх = 160 - 28 = 132 мм,= tц - tрх, tц = 20.53
с,рх = 60*Lрх / (Sон*nн) = 60*28 / (0.249*526) = 12.83 с,= 20.53 - 12.83 = 7.7
c,= (132 / 7.7) / 1000 = 0.017 м/с;
5) Зовнішній діаметр пружини приймаємо D=60 мм, діаметр проволоки d=5.0
мм;
) Відносний інерційний зазор d =
0.05-0.25 для пружин стиску II класу;
) Сила пружини при максимально деформації
Р3 = Р2 / (1 - d) = 400 / (1 -
(0.05..0.25)) = 422... 534 Н.
По таблиці 15 [3] приймаємо пружину номер 470 з Р3 = 530 Н,
твердістю одного витка Z1 = 37.56 Н/мм і найбільшим прогином одного
витка= 14.11 мм.
) Максимальне дотичне напруження при крутінні [3, табл.2] t3 = 0.5*sв = 0.5*1600
= 800 Н/мм2;
) Критична швидкість пружини Vкр = t3*(1-Р2 / Р3) / 35.8 =
= 800 * (1-400/530)/35.8 = 5.48 м/с.
Модуль зрушення пружинної сталі G = 8*105 Н/мм2, щільність материала
пружини r = 8*10-9 Н*с2/мм4.
Перевіряємо на відсутність зіткнення витків по інерції по умові V0 /
Vкр < 1.0, 0.017 / 5.48 = 0.0031, має місце значний запас.
) Жорсткість пружини z = (Р2 - Р1) / h = (400-160)/9 = 26.67 Н/мм;
) Число робочих витків n = Z1 / Z = 37.56 / 26.67 = 1.41 = 2;
) Повне число витків n1 = n + n2, де n2 = 2 - число опорних витків,=
2+2 = 4;
) Середній діаметр пружини D0 = D - d = 60 - 5 = 55 мм;
) Індекс пружини c = D0 / d = 55/5 = 11. Цей параметр характеризує
стійкість пружини при великій величині стиску. Рекомендується с = 4..12;
) Величина попереднього стиску (деформації) пружини F1 = P1 / z = 160 /
26.67 = 6.0 мм;
) Максимальна деформація при зіткненні витків F3 = P3 / Z = 530/26.67 =
19.87 мм;
) Висота пружини при максимальній деформації (n3 - число зашліфованих
витків):
H3 = (n1 - n3 + 1) * d = (4 - 1 + 1) * 5 = 20 мм;
18) Висота пружини у вільному стані:
H0 = H3 + F3 = 20+19.87 = 39.87 мм;
19) Висота пружини при попередній деформації:
H1 = H0 - F1 = 39.87 - 6.0 = 33.87 мм;
20) Висота пружини при робочій деформації (наприкінці робочого ходу
насадки з інструментами):
H2 = H0 - F2 = 39.87 - 9 = 30.87 мм;
21) Крок пружини t = f3 + d = 14.11 + 5 = 19.11 мм;
) Довжина розгорнутої пружини
L = 3.2 * D0 * n1 = 3.2 * 55 * 4 = 704 мм;
23) Маса пружини
М = 19.25 * 10-6 * D0 * d2 *n1 = 19.25 * 10-6 * 55 * 52 * 4 = 0.106 кг.
3.5 Вибір ріжучих і допоміжних інструментів
У проектованому верстаті для всіх операцій (свердління, розсвердління,
зенкерування), крім нарізування різьблення, застосовуємо инструмент замовника
(хоча більшість його стандартна).
Всі інструменти з конічним хвостовиком - конус Морзе, крім мітчиків.
Позначення інструментів по ОКП[ ] із відповідним стандартом.
Для свердління 8-ми отворів Æ9.2
приймаємо свердла з конічним хвостовиком Морзе 1 зі стандартним заточенням.
Для операції свердлення отворів Æ6.7
і зенкування фасок у різьбових отворах М8-7Н застосовуємо східчасті свердла,
поставляємі замовником. Діаметр свердлів приймаємо Æ6.7/10.0 мм, декілька більше максимального діаметра
фасок, рівного 8.7 мм (фаски 1х45 в отворах Æ6.7). Хвостовик свердлів - конус Морзе 1.
Довжина хвостовика свердлів з конусом Морзе 1 дорівнює 65.5 мм, а з
конусом Морзе 3 - 98.0 мм.
Довжина частини, що ріже, і загальна довжина свердлів вибирається
виходячи з необхідної довжини інструментальної осі, що містить у собі: довжину
робочого ходу, довжину (вишину) кондукторних утулок, довжину запасу на
переточування інструмента і додаткову довжину. При цьому враховується також
можливість витягу інструментів разом з патронами, у яких вони встановлені, для
переточування чи заміни.
У таблиці 3.7 приведені параметри обраного інструмента що ріже і
допоміжного. Матеріал усіх різальних інструментів - швидкорізальна сталь Р6М5.
Кріплення інструмента повинне забезпечувати його центрування, твердість
і зручність зміни. Для цього використовується допоміжний інструмент у виді
патронів, цанг. Для стержневих інструментів (свердлів, зенкерів, розгорнень,
мітчиків) у ХПО АС застосовують уніфікований допоміжний інструмент по РТМ
14-88.
Для усіх свердлів і зенкерів вибираємо швидкозмінні патрони з конічним
отвором (конус Морзе) для установки інструмента серії УДИ015 і УДИ020.
Виконання їх відрізняються тільки розміром конуса Морзе, що відповідає розміру
конуса інструментів. Патрони мають різьбову ділянку для гайки, яка
використовується для регулювання положення патрона щодо торця шпинделя і,
відповідно, налагоджувального розміру інструмента.
Таблиця 3.7. Виконання і параметри інструментів що ріжуть і допоміжних
|
Інструмент що ріже
|
Доміжний
|
Кіль-кість
|
|
Назва
|
Позначе- ння, ДСТ
|
D, мм
|
L, мм
|
Хвос- товик
|
патрон, цанга
|
виліт, мм
|
|
|
свердел
|
1221 ДСТ 10903-77
|
25.0
|
272
|
КМ 3
|
УДИ015.000-03
|
0
|
3
|
|
свердел
|
1221 ДСТ 10903-77
|
29.0
|
282
|
КМ 3
|
УДИ015.000-03
|
0
|
3
|
|
свердел
|
1221 ДСТ 10903-77
|
9.2
|
225
|
КМ 1
|
УДИ020.000-05
|
0
|
16
|
|
свердел комбін.
|
1241, Р75-В-022А
|
6.7/ 10.0
|
230
|
КМ 1
|
УДИ020.000-05
|
0
|
8
|
|
Зенкер торцев
|
2323-4404
ДСТ12489-71
|
31.0
|
248
|
КМ 3
|
УДИ015.000-03
|
0
|
3
|
|
мітчик
|
2620-1424 ДСТ
3266-81
|
М8-7Н
|
82
|
Æ8.0
|
УДИ040.000-03
|
42
|
8
|
Для кріплення мітчиків застосовуються спеціальні патрони типу
УДИ040 і УДИ045, що мають підпружинену ( щоплаває в осьовому напрямку) частину.
Це необхідно для того, щоб компенсувати ефект самозагвинчування, що має місце
при нарізуванні різьблення мітчиками і плашками. Для цього подача призначається
на 5-10% менше кроку нарізаємого різьблення. Виконання обраного для мітчиків
патрона приведено в таблиці.
Регулювання вильоту різальних інструментів здійснюється
гайкою, що має стопорний гвинт. Патрон встановлюється в циліндричний отвір
шпинделя і фіксується двома гвинтами по скосі на його циліндричній ділянці. Для
передачі моменту, що крутить, від шпинделя до інструментів патрон має шпонкове
з'єднання.
4. ВИБІР, НАЛАГОДЖЕННЯ І ПРОЕКТУВАННЯ ТРАНСПОРТНО-БАЗУЮЧИХ
ВУЗЛІВ ВЕРСТАТА
4.1 Проектування і розрахунок
установочно-затискного пристосування
.1.1 Обґрунтування конструкції
пристосування
Конструкція спеціальних установочно-затискних пристосувань
(УЗП) визначається наступними параметрами:
) Форма і розміри оброблюваної деталі(заготівлі);
) Кількість, форма, розташування, розміри і вимоги якості
оброблюваних поверхонь;
) Структура технологічного процесу обробки деталі на
верстаті, тобто його технологічне компонування (кількість робочих позицій,
характер обробки поверхонь на кожній позиції, тип і кількість різальних
інструментів).
Ці параметри впливають на габарити пристосування, схему
установки і закріплення оброблюваної деталі і, отже, на конструкцію базових
елементів і механізму затиску.
Проектований верстат по типу технологічного компонування
відноситься до класу багатопозиційних периферійних із круговим рухом
позиціонування. УЗП установлюються по периферії планшайби поворотно-ділильного
столу (ПДС). Конструкція (форма, характер базування і кріплення) підстави
пристосування, яким воно встановлюється на планшайбі ПДС, уніфіковані [ ].
Форма підстави - круговий сегмент, кут якого дорівнює 360/Z, де Z - число
позицій столу (Z=8). Пристосування встановлюється на планшайбі на два базових
пальці втулками 12(див. креслення пристосування МШ50.7090203.10К-06) і
кріпляться до неї чотирма гвинтами.
Вибираємо схему базування оброблюваної деталі в
пристосуванні. При цьому виходимо з характеру і вимог точності розташування
оброблюваних поверхонь.
У деталі (креслення обробки МШ50.7090203.10К-01) необхідно
обробити 19 отворів - 8 наскрізних отворів: Æ9.2 у вертикальній площині
(агрегати 3,7), 8 отворів М8-7Н и 3 східчасті отвори Æ25Н14/ Æ31Н13 у горизонтальній
площині (інші агрегати). Необхідно забезпечити точність розташування осей
отворів у межах: -0.2...+0.2 мм для 8-ми різьбових отворів М8-7Н щодо осі
лівого східчастого отвору Æ25/31; -0.26..+0.26 мм для 3-х
східчастих отворів щодо площини 146х89 і 8-ми отворів Æ9.2 щодо площини 146х41.5.
Вибираємо в якості базових наступні поверхні заготівлі:
) Настановна площина - площина 146х89 забезпечує орієнтацію
деталі по трьох координатах (позбавляє 3-х ступенів волі) - переміщення
перпендикулярно цієї площини і проверт щодо осей у ній;
) площину 146х41.5 приймаємо як направляючу базу. Вона
позбавляє деталь 2-х ступенів волі - переміщення перпендикулярне до неї і
проворот щодо осі, перпендикулярної настановної площини;
) Напівциліндричні(округлені) поверхні з діаметром 21 мм
(бонки), відстань між осями яких дорівнює 126 мм (див. ескіз деталі мал.1.6 і
креслення обробки МШ50.7090203.10К-01),приймаємо як опорну базу, що орієнтує її
уздовж направляючої бази.
Таким чином, маємо повну схему базування. Деталь позбавлена
6-ти ступенів волі (зорієнтована по всім 6-ти координатах.
Як базові деталі (див.креслення пристосування)
використовуємо:
) настановна база - дві прямокутні планки (поз.23);
) направляюча база - опорна планка (поз.19), що
встановлюється з боку підходу різальних інструментів і має фігурний проріз для
обробки 3-х східчастих отворів Æ25/31 і 8-ми різьбових отворів М8-7Н;
) опорна база - підводима притискна призма (поз.20) по
округленому контурі заготівлі.
По класифікації схем базування [19] прийнята схема буде мати
позначення УНО 4.3.6.
Як механізм затиску заготівлі (див.креслення пристосування і
мал.4.1 ) приймаємо кліно-плунжерний механізм із пневмоприводом, що містить у
собі :
) однобічний (одне скосий) клин (поз.26), виконаний за одне
ціле зі штоком пневмоцилиндра;
) клин через ролик 13, установлений на осі у
плунжері-штовхальнику 12, надає зусилля притиску притискній призмі 20. Призма
переміщається в направляючої 21, а з плунжером з'єднана через тягу 27.
Заготівля притискається до опорної планки 19, а скосами на притискній призмі до
настановних базових планок 23.
Процес завантаження-вивантаження деталі в пристосуванні
протікає в наступній послідовності:
) на завантажувальній позиції відбувається віджим деталі.
Поршень пневмоцилиндра піднімається нагору, піднімає клин, звільняє плунжер і
знімає притискне зусилля з рухливої призми;
) Під дією пружини 42 і стакана 11 плунжер із призмою
відводяться від деталі на відстань приблизно 10 мм;
) оператор знімає готову деталь з баз пристосування і встановлює
на те ж місце нову заготівлю.
) при повороті планшайби на наступну позицію відбувається
затиск деталі (поршень опускається вниз і клином через плунжер і рухливу призму
притискає деталь до базових деталей).
Перерозподіл тиску повітря в пневмоцилиндрах затискних
пристосувань відбувається через пневморозподільник, установлений на центральній
колоні поворотного столу.
Крім розглянутих 3-х елементів конструкції пристосування
(базування деталі, механізм затиску з пневмоприводом і настановних елементів
самого пристосування) на корпусі пристосування в напрямку осей різальних
інструментів (у горизонтальній і у вертикальної площинах) установлені 4
пальця-ловителя (поз.7), на яких базуються кондукторні плити всіх кондукторів
для підвищення точності напрямку різальних інструментів.
4.1.2 Розрахунок надійності
закріплення заготівель
Для розрахунку зусиль затиску і необхідного для цього
діаметра пневмоцилиндра визначаємо найбільш небезпечні варіанти нагружения
заготівлі в пристосуванні. Усього на верстаті в процесі обробки мають місце 3
варіанти нагружения (кількості і напрямки сил і моментів різання).
) Тільки горизонтальні сили Рг і моменти Мг різання. Це має
місце на 1,3,4 і 6-й операційних станціях, де працюють тільки горизонтально
встановлені силові агрегати. З них найбільш навантажена по сумарному зусиллю
різання 4-я і 6-я позиції (Рг=1201 Н, Мг=4.0 Нм), а по діючому моменті, що
крутить - 1-я позиція (Рг=492 Н, Мг=20.2 Нм).
) Діють і горизонтальні і вертикальні навантаження. Це має
місце на 2-й і 5-й операційних станціях. На 2-й станції вертикально прикладені
Рв=3844 Н, Мв=16.8 Нм (свердління 8-ми отворів Æ9.2 мм), а горизонтально
Рг=498 Н, Мг=24.06 Нм (розсвердління 3-х отворів Æ29 мм).
) Діє тільки крутить момент Мг=5.13 Нм (нарізування
різьблення М8-7Н в 4-х отворах на 7-й операційної станції).
Тому що по другому варіанті нагружения вертикальна сумарна
сила різання Рг=3844 Н притискає заготівлю до основної настановної бази і
сприяє її нерухомості в напрямку обох базових площин (настановної і спрямован),
те як найбільше небезпечний варіант приймаємо варіант 1.
Розрахункова схема пристосування приведена на мал.4.1. За
розглянутою схемою нагружения і базування-закріплення деталі можливі два
варіанти її зсуву під дією сил і моментів різання:
а) зсув (віджим від бази) під дією осьового зусилля подачі
Рг. Для забезпечення нерухомого положення деталі в процесі обробки необхідно
забезпечити ефект самогальмування в парі клин-ролик;
б) проворот (перекидання) її у вертикальній площині щодо
правої крайки правої опорної планки настановної бази під дією моменту різання
Мг. Утримуючим від проворота деталі буде момент сил тертя, що виникає на
опорному торці бази 146х41.5 і вертикальна складова Рн сили затиску від скосу
притискної призми (45о) у вертикальній площині.
У такий спосіб умови нерухомості деталі при обробці для двох
прийнятих гіпотез розкріплення будуть мати вид:
по 1-й гіпотезі - віджим деталі від бази, необхідно
перевірити наявність самогальмування в парі клин-ролик
K = tg(fпр)/tg(a) = fпр/tg(a) > [K], (4.1)
де K - запас самогальмування; fпр - приведений кут тертя, а
fпр=0.23 - приведений коефіцієнт тертя в місцях контакту клин-ролик,
плунжери-втулки, клин-втулки; a=11.32о - кут скосу клина; [K]=1.1-1.5 - запас
самогальмування, що допускається.
Для підвищення ефекту самогальмування установлюємо вісь
пневмоцилиндра (і, відповідно, вісь клина) таким чином, щоб напрямок сили
різання було перпендикулярно поверхні клина в крапці контакту її з роликом.
Крім того, для більшої надійності необхідно забезпечити умову
Кз*Рг < Pзаж. (4.2)
- по 2-й гіпотезі - проворот(перекидання) деталі від дії
моменту різання Мг
Кз*Мг < Рн*LА+Мтр, (4.3)
де Кз=1.5 - коефіцієнт запасу, LА=112 мм - відстань від
ймовірної крапки перекидання (крапка А на мал.4.1 ) до крапки додатка
вертикальної складової сили затиску Рн, Мтр - момент тертя в опорній базі.
Мтр = (Рзаж-Рг)*f*Rтр, (4.4)
Рн = 0.5*Рзаж*h.
У рівняннях (4.4): Рзаж,Н - зусилля, що розвивається
механізмом затиску, f=0.15 - коефіцієнт тертя заготівлі по опорах (алюміній по
сталі), h=0.96 - коефіцієнт утрат на тертя в парі притискна призма-заготівля,
Rтр = (164+42)/4 = 47 мм - радіус тертя в направляючій площині (площини
проворота). З виражень (4.3) і (4.4) виводимо формулу для розрахунку Рзаж.
Рзаж = (Рг*f*Rтр + K*Мг) / f*Rтр. (4.5)
Зусилля затиску Рзаж, що розвивається механізмом затиску при
зусиллі на штоку(клині) пневмоцилиндра [1] Q, визначається по формулі
(4.6)
де a=11.32о - кут робочої ділянки клина, jпр - приведений кут тертя
клина з роликом, d=12 мм, D=25 мм - діаметри осі і ролика, j2=arctg(f1) - кут тертя
плунжера в направляючій утулці, j1=arctg(f2) - кут тертя клина по його направляючій
утулці
jпр = arctg(f)*d/D (4.7)
Коефіцієнти тертя в контактах механізму затиску для
матеріалів, з яких виготовлені його деталі(алюміній по сталі) мають значення
f=0.1, f1=tgj1=0.15, f2 = tgj2 = 0.15.
Множник при Q у вираженні (4.4) позначимо через і. Тоді
необхідне зусилля на штоку пневмоцилиндра
Q = Рзаж/i. (4.8)
Фактичне зусилля пневмоцилиндра при діаметрі поршня Dц і
тиску повітря р визначається по вираженню
Q = 0.785*Dц2*р, (4.9)
відкіля необхідний діаметр пневмоцилиндра
Dц = Q / 0.785*р, мм, (4.10)
Тиск у пневмоцилиндрі верстата р = 0.4-0.6 МПа. Робимо
обчислення і перевірки за вираженнями (4.1)-(4.10).
Запас самогальмування в клиновому механізмі
К = 0.23/tg(11.36о)= 0.23/0.2 = 1.15 > [K]=1.1.
Розраховуємо необхідне зусилля затиску. Одержуємо:
заж = Кз*Рг = 1.5*1201 = 1800 Н.
По 2-й гіпотезі:
на 4-й і 6-й операційних станціях:
Рзаж = (1201*0.15*47 + 1.5*4000) /(0.15*47) = 2052 Н.
на 1-й операційної станції:
Рзаж = (492*0.15*47 + 1.5*20200) /(0.15*47) = 4790 Н.
jпр = arctg(0.1)*12/25 = 2.74о,
Передаточне число клинового механізму:
Тоді необхідне зусилля, що розвивається пневмоцилиндром, по найбільшому
необхідному зусиллю затиску= 4790 / 2.45112 = 1954.2 Н,
і діаметр пневмоцилиндрац = 1954.2/(0.785*0.4) = 6223.57 = 78.5 мм.
Попередньо був прийнятий діаметра пневмоцилиндра Dц=125 мм.
4.1.3 Розрахунок погрішності установки
заготівель у пристосуванні
Погрішність установки eу деталей у затискних пристосуваннях
у загальному випадку визначається по вираженню
,
(4.11)
де eб - погрішність базування, eз - погрішність закріплення
(зсув деталі під дією сил затиску), eпр - погрішність пристосування.
Погрішністю закріплення зневажаємо (eз=0), тому що сила затиску
спрямована уздовж осі деталі перепендикулярно контрольованим розмірам і не
впливає на їхню точність.
Погрішність базування при обраній схемі базування і
розташуванні контрольованих розмірів буде визначатися максимальною величиною
зсуву осей оброблюваних отворів щодо базових площин. Визначаємо погрішність
положення осей оброблюваних отворів щодо баз у двох напрямках для кожної з
трьох їхніх груп.
) 3 отвору Æ25/31.
Від настановної площини(бази) положення їхніх осей
визначається розміром 20.5±0.26. Тут настановна і вимірювальна бази збігаються,
тому
eб =0. У напрямку уздовж настановної площини положення
осей цих отворів ув'язано тільки між собою заданими відстанями між ними. При
цьому eб також
дорівнює 0, тому що всі три отвори обробляються одночасно налагодженими
інструментами.
) 8 отворів Æ9.2 мм.
Ці отвори також обробляються одночасно з використанням
багатошпин-дельних насадок. Тому погрішність відстаней між їхніми осями
дорівнює погрішності координат розташування шпинделів насадки (дорівнює 0.01
мм). Відстань до крайнього отвору також задано від направляючої базової площини
(29.3 мм), тому і тут eб=0.
) 8 різьбових отворів М8-7Н. Ці отвори обробляються двома
групами: 4 отвору верхнього ряду і 4 - нижнього. Тут також положення отворів
уздовж направляючої і настановної площин ув'язано тільки між собою. У напрямку,
перпендикулярному цим площинам, положення верхнього ряду отворів ув'язано з
віссю трьох отворів Æ25/31 (13±0.2). Задане також положення цих рядів відносно один
одного (26±0.2 мм). Тут погрішність базування також дорівнює eб=0.
Погрішність пристосування - це зсув осі отвору базової втулки
щодо середньої осі встановлених різальних інструментів (теоретичного положення
осі оброблюваної деталі), що визначається точністю зборки верстата (юстировки
силових агрегатів щодо затискних пристосувань за допомогою монтажного шаблона).
Допуск на розташування юстировочных отворів у монтажному шаблоні звичайно
приймається рівним 0.02 мм (±0.01). Крім того, при юстіровці силових вузлів допуск
на точність юстировки також дорівнює 0.02 мм. У такий спосіб сумарна
погрішність пристосування eпр=0.04. Тоді
що значно менше допуску на зсув осей оброблюваних отворів
щодо осі деталі eу=0.04 < d=0.4.
4.1.4 Перевірочний розрахунок на
міцність елементів пристосування
Найбільш навантаженими деталями в пристосуванні будуть: місце
контакту ролика з клином (зминання) і вісь ролика (зріз).
Спочатку визначаємо максимальне, діюче по нормалі в крапці
контакту, зусилля в парі клин-ролик N. Максимальне зусилля, що розвивається
пневмоцилиндром по вираженню (4.8)
= 0.785*1252*0.4 = 4906 Н,
Рзажмах = Qmax * і = 4906 * 2.45112 = 12025.2 Н.
) Перевірочний розрахунок контактних напруг в парі
клин-ролик:
sк = 418* Рзаж*E/(b*rр) < [sк] (4.12)
де E=2.1*105 Мпа - модуль пружності стали, b=20 мм - ширина
ролика, rр=12.5 мм - радіус ролика.
sк = 418*12025.2*2.1*105 / (20*12.5) = 1160.4 Мпа
Ролик виготовлений зі сталі 40Х с загартуванням ТВЧ.
Контактна напруга, що допускається, для нього дорівнює [sк ]=1500 Мпа.
Клин виготовлений зі сталі 45 із загартуванням ТВЧ із
напругою, що допускається, [sк ]=1300 Мпа.
У такий спосіб у даному випадку умова міцності (4.12)
виконується.
) Перевірочний розрахунок осі ролика на зріз:
Умова міцності має вид
tср = Рзаж/(pd2/4) < [t], (4.13)
де [t]=245 МПа (вісь із загартованої до HRc 37-41 сталі 40Х).
Підставляючи значення параметрів, одержуємо
tср = 12025.2/(p*162/4) = 61.3 Мпа < [t]=245 Мпа.
Умова міцності осі на зріз також виконується.
4.2 Вибір виконання і розрахунок
налагодження поворотно - ділильного столу
Поворотні столи призначені для транспортування оброблюваних
заготівель між робочими позиціями верстата і їхньої точної фіксації
(позиционирования) щодо заздалегідь набудованих у цих позиціях різальних
інструментів.
Після закінчення циклу транспортування (повороту на заданий
кут) і фіксації планшайби з пристосуваннями і деталями в робочій позиції
поворотний стіл продовжує брати участь у процесі обробки, тому що він є
одночасно і базовим вузлом і входить у несущу систему верстата.
Таким чином, поворотні столи в агрегатних верстатах виконують
три основні функції: транспортування оброблюваних заготівель, точну фіксацію
їхній у необхідному положенні щодо різальних інструментів і збереження цього
положення протягом усього циклу обробки. Цими функціями визначаються вимоги,
пропоновані до поворотних столів агрегатних верстатів.
По-перше, конструкція їхнього привода повинна забезпечувати
мінімальний час повороту планшайби з пристосуваннями і закріпленими в них
деталями на необхідний кут.
По-друге, необхідно забезпечити мінімальну погрішність
позиционирования заготівель щодо різальних інструментів, що впливає на точність
розташування оброблюваних поверхонь.
Третьою основною вимогою, пропонованим до поворотних столів,
є висока жорсткість, оскільки в процесі роботи верстата всі навантаження
різання від силових агрегатів концентруються саме на ньому.
Поворотні столи будь-якої конструкції включають наступні
основні функціональні елементи: планшайбу, що є робочим органом столу і несе на
собі затискні пристосування з оброблюваними заготівлями; корпус столу з
напрямними і центральною колоною, призначений для з'єднання всіх інших
елементів у єдину систему і кріплення столу на станині верстата; привод
повороту планшайби, що забезпечує необхідний закон її руху і необхідний час
повороту; механізм фіксації планшайби в заданих позиціях, що визначає точність
і жорсткість столу; механізм притиску планшайби до напрямних для зменшення її
деформації в процесі роботи верстата; систему керування роботою столу.
Вибір параметрів поворотного столу в процесі проектування
агрегатного верстата здійснюється по трьох факторах: розмірам і масі
встановлюваних на планшайбі затискних пристосувань, необхідному числу позицій і
часу повороту. Число позицій столу визначається числом робочих позицій - 7 і
загрузочно - розвантажувальної позиції верстата. Таким чином, у нашому випадку
число позицій столу дорівнює 8.
Час повороту столу на одну позицію вибирають у залежності від
маси пристосувань і встановлених у них заготівель Мпо, розташування їхнього
центра ваги щодо осі планшайби Rцт і числа позицій Z.
Мпо = (Мп + Мзаг)*Z = (52 + 1.12)*8 = 424.96 кг
Згідно РТМ02-82 визначаємо, що при сумарній масі пристосувань
425.0 кг і кількості позицій рівному 8 час повороту столу моделі УХ2036 складає
4 с. Забезпечується це приводом УХ2075.000-04. У залежності від виконання
привода столу вибираємо приводний електродвигун моделі АИР71В4У3, потужністю
0,75 квт і частотою обертання 1370 об/хв.
Крім того, у таблиці налагодження поворотно - ділильного
столу відбиваються параметри додаткової обробки планшайби столу, що визначають
кріплення затискних пристосувань, тобто позначення планшайб на обробку під
настановні пальці (УХ2036.001-04) і кріплення (УХ2036.002-10).
У таблицю налагодження заноситься перелік змінних деталей, що
складаються з кулачка, що вибирається в залежності від моделі столу і кількості
позицій (УХ2036.104-02).
Для видалення стружки зі стружкосборника станини призначені
шкребки, що встановлюють на планшайбі столу. Шкребок складається з кронштейна,
що вибирається в залежності від моделі столу,і планки, обираної в залежності
від моделі станини. Кронштейн і планка також записуються в специфікацію змінних
деталей таблиці налагодження поворотно - ділильного столу.
4.3 Конструкція і розрахунок
параметрів монтажного шаблона
Монтажний шаблон (креслення МШ50.7090203.10К.07) призначений
для юстировки (орієнтації) силових агрегатів з начіпними пристосуваннями
(насадками, кондукторами) і різальними інструментами щодо базових елементів
затискних пристосувань при зборці агрегатного верстата.
Конструктивно монтажний шаблон імітує затискне пристосування
з встановленими в ньому вже обрабатанными деталями. Основним елементом його
корпуса є підстава, яким він базується на планшайбі поворотного столу на те ж
місце, що і затискні пристосування. Тому форма і розміри підстави монтажного
шаблона такі ж як і в затискного пристосування.
У корпусі шаблона виконуються точні отвори, по яких
виставляються (юстіруються) силові вузли. Процес юстіровки відбувається в такій
послідовності:
) на планшайбі столу в одній з позицій на місці затискного
пристосування встановлюється монтажний шаблон;
) планшайба повертається таким чином, щоб монтажний шаблон
знаходився в позиції монтуемого силового агрегату. При цьому силовий агрегат
повинний бути в зібраному виді, але без різальних інструментів;
) в отвори монтажного шаблона вставляються оправлення, а в
отвори шпинделів, по яких виконується вивірка положення силових агрегатів,
також вставляють оправлення з індикаторами;
) сполучаючи осі оправлень в отворах монажного шаблона й
інструментальних шпинделів, підводять индкаторы до торкання оправлень у
монтажному шаблоні, провертають шпинделі з індикаторами навколо цих оправлень і
переміщають силовий вузол таким чином, щоб відхилення стрілки індикатора було
мінімальним (в ідеалі рівним нулю).
Остаточне положення осей силових агрегатів може бути
перевірене по входженню без заїдання оправлень, встановлених у шпинделях
силових вузлів, у юстіровочні отвори монтажного шаблона. Глибина цих отворів
виконується не менш 3-х діаметрів. Стандартні діаметри цих отворів Æ20Н7, глибина Н=60 мм.
Основною задачею проектування монтажного шаблона є вибір
набору юстіровочних отворів і розрахунок координат їхнього розташування в
корпусі монтажного шаблона.
В оброблюваній на верстаті деталі мається всего 19 осей
оброблюваних отворів. Число шпинделів у силових агрегатах верстата дорівнює 41.
У таблиці 4.1 приведені номери отворів, оброблюваних кожним силовим агрегатом і
номера отворів, прийнятих для них у якості юстировочных(див. креслення обробки,
монтажного шаблона і мал.1.6 і 4.1).
Таблиця 4.1. Номери оброблюваних силовими агрегатами отворів
деталі
|
№ силових агрегатів
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
№ шпинделів
|
1,3
|
4,6
|
7,10
|
15,17
|
18,21
|
22,25
|
26,29
|
34,37
|
38,41
|
|
№ оброб-х отворів
|
9-11
|
9-11
|
12-19
|
9-11
|
5-8
|
5-8
|
12-19
|
1-4
|
1-4
|
|
№ юстіровочних
отворів
|
а,б
|
а,б
|
ж,з
|
а,б
|
в,г
|
в,г
|
ж,з
|
д,е
|
д,е
|
У такий спосіб у монтажному шаблоні буде всего 8 юстировочних
отворів діаметром Æ20Н7 по двох для кожної групи силових агрегатів, що виконують
обробку поверхонь по однакових осях. У таблиці 4.1 показані номери юстировочных
отворів, по яких виставляється кожен силовий агрегат. На малюнку 4.1 і в
таблиці вони позначені малими літерами
"а","б",...,"ж","з". На кресленні
монтажного шаблона біля кожного юстіровочного отвору проставлені відповідні
номери силових агрегатів.
Виконуємо розрахунок горизонтальних і вертикальних координат
юстіровочних отворів. Початок координат приймається по центрі лівої базової
втулки корпуса пристосування. При цьому виходимо з координат розташування
деталі в затискному пристосуванні (креслення МШ50.7090203.10К.06).
У вертикальній площині відстань від нижньої опорної площини
пристосування до настановної бази (площини) деталі Hо = 64.5±0.02 мм, а до осей
пальцев-ловителей Hл=50.0±0.02 мм.
У горизонтальній площині:
по радіусі поворотного столу площина, до якої притискається
деталь розташована на відстані Rб=204.3±0.1 мм від осей базових утулок, а осі
пальцев-ловителей для кондукторів - на відстані Rл=150±0.02 мм від цих же осей;
по дотичній до окружності столу центр деталі (вісь середнього
східчастого отвору Æ25/31) сполучаємо із серединою відстані між базовими втулками
Lб=150±0.01 мм
і між осями пальців ловителей Lл=210±0.01 мм.
Для зручності розточування юстіровочних отворів координати їх
перетворюємо таким чином, щоб відлік переміщень столу координатно-розточу-вального
верстата виконувався щораз щодо попереднього положення. Відносні координати
будемо позначати через dX, dY з парою індексів, що вказує номера осей отворів,
між якими воно виміряється.
Спочатку розраховуємо абсолютні координати двох пар юстіровочних
отворів "ж","з" і "а","б", які можна
назвати базовими. При цьому розраховуємо координати щодо базових утулок (з
індексом "б") і щодо осей пальцев-ловителей (з індексом
"л").
) Координати юстіровочних отворів "ж" і
"з" для вертикальних силових агрегатів 3 і 7(відстань між осями
отворів "ж" і "з" дорівнює відстані між осями крайніх
оброблюваних отворів з номерами 12,15 і 16,19, Æ9.2 по кресленню обробки
Lжз=126.0 мм, а відстань до осей цих отворів від базової площини 146х41.5
Rжз=29.3+50.0=79.3 мм):
верстат деталь різання обробка
Хжл=(Lл-Lжз)/2 = (210.0-126.0)/2 = 42.0 мм,
Хжб=(Lб-Lжз)/2 = (150.0-126.0)/2 = 12.0 мм,жб = Yзб = Rб-Rжз
= 204.3-79.3 = 125.0 мм,жл = Yзл = Rл-Yжб = 150.0-125.0 = 25.0 мм.
) Координати отворів "а" і "б" імітують
положення оброблюваних отворів 9 і 11
Хал=(Lл-Lаб)/2 = (210.0-84.0)/2 = 63.0 мм,
Хаб=(Lб-Lаб)/2 = (150.0-84.0)/2 = 33.0 мм,ао = Ho+Hа =
64.5+20.5 = 85.0 мм,л= Zао-Нл = 85.0-50.0 = 35.0 мм.
Тепер розраховуємо відносні координати інших юстіровочних
отворів (вони збігаються з відстанями між відповідними оброблюваними отворами).
) Для вертикальних агрегатів отвір "з":
з = Lжз = 126.0 мм, dуз = 0.
) Для горизонтальних агрегатів 1,2 і 4 (отвір "б"):
б = Lаб = 84.0 мм, dZб = 0.
) Для інших агрегатів (отвору
"у","м","д","е"):
в = dXд = Lав = 21.0 мм,д = dZе = 13.0 мм.г = dXе = Lвг =
126.0 мм,в = dZг = 26.0 мм.
На кресленні монтажного шаблона проставлені всі розраховані
координати юстіровочних отворів. Допуски на всі координати приймаємо
однаковими, рівними 0.02 мм (верхнє відхилення +0.01, нижнє відхилення -0.01).
5. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ І РОЗРАХУНОК
ПРИСТОСУВАННЯ ДЛЯ НАСТРОЮВАННЯ ІНСТРУМЕНТА
Для швидкої зміни і настроювання різальних інструментів в
агрегатних верстатах застосовують інструменти з уніфікованими приєднувальними
поверхнями, швидко змінні патрони і спеціальні пристосування для настроювання
інструментів поза верстатом чи заміні їх після переточування.
Настроювання стрижневого інструмента по довжині після
переточувань при заміні досягаються регулюванням осьового положення подовжувача
в шпинделі за допомогою системи гайок. У проектованому агрегатному верстаті
застосоване пристосування для настроювання інструмента поза верстатом. Цю
операцію виконує наладчик верстата в пристосуваннях, установлених на столах
інструментальних шаф. Через велику номенклатуру інструментів, які необхідно
налагоджувати, застосоване уніфіковане багатомісне універсальне пристосування,
креслення якого (МШ50.709090203.10К-08) представлено у графічній частині
проекту.
Пристосування складається з корпуса поз.1, на якому
встановлена стійка поз.5, а на ній обертовий диск поз.2 зі штифтами-еталонами
(пальцями) поз.4. Кількість штифтів, встановлюваних у диск дорівнює кількості
інструментів у налагодженні верстата, що мають різні налагоджувальні розміри. У
корпус поз.1 установлюються втулки поз.3, внутрішній діаметр яких дорівнює
посадковим діаметрам патронів. Комплект, що налалагджується, який включає в
себе інструмент і патрон, установлюють у втулку поз.3. Повертаючи диск поз.2
навколо осі стійки поз.5, підводять до інструмента штифт-еталон, який має
необхідний для налагодження розмір . Обертаючи регулювальну гайку на патроні,
переміщають інструмент до збігу торців інструмента і штифта-еталона.
Кожну вимірювальну позицію налагоджують по відповідному еталоні,
розмір якого визначається значенням налагоджувального розміру інструмента. У
проектованому верстаті мається 7 груп інструментів з різними налагоджувальними
розмірами. На кресленні інструментальної наладки верстата (креслення
МШ50.709090203.10К-02) приведена таблиця з налагоджувальними розмірами і
номерами різальних інструментів, до яких вони відносяться,
Значення налагоджувальних розмірів (див.креслення
інструментальної наладки МШ50.7090203.10К-02, кондуктора МШ50.7090203.10К-05,
шпиндельної насадки МШ50.7090203.10К-04) визначаються по довжині різальних
інструментів (точніше довжині вильоту інструментів від зовнішнього торця
патронів, у яких вони встановлені) і довжині вильоту патронів. Довжина вильоту
патрона це відстань від торця регулювальних гайок, який вони спираються на
торець шпинделя, до торця патронів.
Довжина вильоту інструментів визначається сумою довжини
різання, висоти кондукторних утулок, відстані від кондукторної втулки до торця
шпинделя. При цьому враховується запас на переточування інструмента, додаткові
відстані між кондукторною втулкою і початком оброблюваної поверхні й інших
факторів.
Пристосування для настроювання інструмента забезпечує
точність настроювання положення різальних інструментів у напрямку робочої
подачі в межах -0.1...+0.1 мм.
6. ДОПОМІЖНІ СИСТЕМИ ВЕРСТАТА
6.1 Система змазування вузлів
верстата
Безвідмовність і довговічність роботи усіх вузлів і
механізмів верстата можливі лише при регулярному і правильному їхньому
змазуванні.
На спроектованому агрегатному верстаті передбачена
комбінована система змазування - індивідуальне змазування окремих агрегатів
сполучається з централізованою імпульсною системою для змазування складових
частин, що не мають індивідуальних систем. Індивідуальну систему змазування
мають силові голівки, поворотно - ділильний стіл.
Для змазування власне поворотно-ділильного столу
застосовується індивідуальна циркуляційна система 2УДС037, що забезпечує
примусову подачу дозованого мастильного матеріалу до тертьових поверхонь.
Для змазування тертьових поверхонь направляючих
багатошпиндельних насадок і рухливих кондукторів застосовані індивідуальні
пристрої, що змазують:
для змазування тільки багатошпиндельних насадок: УДС170.000
-01 для 7-го силового агрегату (досвердління 8-ми отворів Æ9.2) і УДС260.00 - для 6-го і
9-го агрегатів (нарізування різьблення);
для змазування одночасно насадок і кондукторів у силових
агрегатах 1,2,4,5,8 застосовуємо пристрій УДС240.000.
Централізована імпульсна система змащення 0146И-ЦСЕ-2,5 з
електроприводом складається з мастильної станції, імпульсних мастильних
живильників, приладу керування, реле тиску, трубопроводів і з'єднань до них.
Мастильна станція призначена для подачі рідкого мастила в
імпульсні живильники і для розвантаження їх після закінчення мастильного циклу.
Вона складається з бачка, до верхньої кришки якого кріпляться шестерний насос з
електродвигуном і клапанною коробкою.
Станція постачена заливальним і повітряними фільтрами. При
включенні приладу керування і наявності олії в бачку мастильної станції,
включається електродвигун насоса й олія з бачка станції нагнітається в
імпульсні мастильні живильники, розташовані поблизу крапок змазування і
з'єднані з ними. Мастильна станція змонтована на бічній поверхні станини,
прилад керування встановлюється в электро шафі, а імпульсні живильники - у
місцях, зручних для з'єднання з крапками змазування.
Станція змазування заповнюється очищеним від часток більш 25
мкм мінеральною олією " Індустріальне И-30". Реле тиску монтується
наприкінці системи після останнього по напрямку потоку олії живильника в місці,
зручному для установки. Система керування дозволяє регулювати тривалість
періоду між циклами. В агрегатних верстатах система змазування включається
через 20 хвилин.
В імпульсних мастильних системах контроль подачі олії здійснюється
побічно, по спрацьовуванню реле тиску, що набудовується на 1,0 мПа вище, ніж
номінальний тиск спрацьовування живильника.
Крім розглянутих вузлів, мастильна система верстата містить у
собі гідрокомунікацію змащення УДС001.000-01, пристрій для установки станції
змащення УДС010.000, пристрій контролю тиску УДС030.000.
6.2 Система охолодження зони різання
Для збільшення стійкості інструмента, що ріже, і запобігання
його від передчасного зносу застосована мастильно-охолодна рідина(СОР), яка
зменшує утворення теплоти при різанні і перешкоджає налипанню металу на крайки
інструмента, що ріжуть.
Крім того, СОР відводить стружку й абразивний пил, що
поліпшує умови праці і збільшує термін служби верстата.
У якості СОР на спроектованому верстаті застосований 3%-5%
водяний розчин эмульсола "Укринол-1" ТУ 38-101197-82.
Система охолодження повинна забезпечити подачу СОР до всіх
різальних інструментів одночасно в кількості, необхідному для даного
інструмента і відповідного якості.
У проектованому верстаті встановлене і працює одночасно 41
стрижневих різальних інструментів з діаметрами від 6.7 до 31.0 мм. Розрахунок
необхідної кількості СОР за методикою[19] приведений у таблиці 6.1. Для подачі
СОР у зону різання застосовуємо насос П-100М, продуктивністю 100 л/хв.
Системи охолодження агрегатного верстата в основному
уніфіковані.
Система охолодження спроектованого агрегатного верстата
складається з бака СОР ємністю 300 л, на кришці якого установлений відцентровий
насос П-100М, комунікацій, що з'єднують насос з водозбірником, закріпленому на
станині і регуляторів, через які СОР подається до охолоджуваних інструментів.
З комунікації СОР попадає у водозбірник (колектор), на якому
маються патрубки для приєднання регуляторів. Колектор розташований навколо
поворотно-ділильного столу. Він має форму розімкнутого кільця. На кожній
робочій позиції до колектора приєднується регулятор, що представляє собою
муфтовий кран з трубкою, що підводить, що направляється безпосередньо на
охолоджуваний інструмент.
Таблиця 6.1. Витрата мастильно-охолодної рідини
|
Найменування
переходу
|
Діаметр ріжучего
інструменту
|
Кількість
Інстру-ментів
|
Розмір підводячих
трубок, мм
|
Витрата рідини на
інструмент
|
Сумарна витрата
рідини, л хв
|
|
1. Свердління отв-в
o9.2
|
9.2
|
16
|
8.0
|
2.5
|
40.0
|
|
2. Свердління отв-в
o6.7 мм
|
6.7
|
8
|
8.0
|
2.5
|
20.0
|
|
3. Розсвердління
о25.0
|
25.0
|
3
|
8.0
|
2.5
|
7.5
|
|
4. Розсвердління
о29.0
|
29.0
|
3
|
8.0
|
2.5
|
7.5
|
|
5. Зенкерування
отв. 31
|
31.0
|
3
|
8.0
|
2.5
|
7.5
|
|
6. Нарізання різьби
М8-7Н
|
8.0
|
8
|
8.0
|
2.5
|
20.0
|
СОР у зону різання подається вільно падаючим струменем. Правильно
спрямований струмінь СОР забезпечує вимивання стружки з зони різання.
6.3 Відвід стружки з верстата(з
розрахунком її кількості)
Своєчасне видалення стружки з зони різання поліпшує умови
різання, зменшує імовірність поломки інструмента і виходу бракованих деталей.
Надійне видалення дрібної стружки і металевого пилу з базуючих, затискних і
інших пристроїв сприяє підвищенню точності обробки і попереджає знос робочих
поверхонь верстатів.
Відпрацьована СОР і стружка змиваються в кільцевий канал
станини верстата, розташований концентрично поворотно-ділильному столу. Надалі
шкребком, укріпленому на обертовій планшайбі поворотно-ділильного столу,
стружка переміщається до отвору в каналі і по похилій поверхні жолоба попадає в
прийомний лоток, що розташований у баці для СОР, встановленому в задньої стінки
станини.
Велика стружка затримується в прийомному лотку сіткою. У баці
СОР циркулює через кілька відсіків, де вона відстоюється, очищається від
дрібної стружки і бруду перед тим, як потрапити в забірний відсік, відкіля вона
насосом подається в комунікацію.
Дрібна стружка й абразивний пил, що утвориться під час
обробки деталей, віддаляється централізованою пиловідсосною системою. При
включенні вентилятора в магістральних трубопроводах створюється розрідження в
результаті чого стружка і пил через відводи відсмоктуються від верстата і по
трубопроводу надходять у циклон, де осаджуються в нижній частині і висипаються
в бункер, відкіля потім надходять у транспортні пристрої.
Розрахунок
кількості стружки Vс робимо по наступній формулі
Vс = V * К = 3.14 * 10-9 * (Dн2 - Dв2) * L / 4, м3. (6.1)
де V - обсяг матеріалу, що зрізується, на переході, мм3; К -
коефіцієнт, що враховує тип стружки (для кручений алюмінієвої стружки К
=12...17, для зенкування, нарізування різьблення К = 5...8); Dн, Dв - зовнішній
і внутрішній діаметр оброблюваного отвору, мм; L - глибина отвору, мм.
Розрахунок кількості стружки зводимо в таблицю.
Таблиця 6.2. Розрахунок кількості стружки
|
Найменування
переходу
|
Dн, мм
|
Dв, мм
|
L, мм
|
В оброб. пов.
|
Розрахунковий обсяг
матеріалу, що зрізується, мм3
|
К
|
Розрахунковий обсяг
стружки,м3
|
|
Свердління
Свердління Розсвердління Розсвердління Зенкерування Нарізання різьби
|
6.7 9.2 25 29 31
8.0
|
0 0 22 25 29 6.7
|
19.5 41.5 12.0 20.0
21.0 13.0
|
8 8 3 3 3 8
|
22000.1 88280.5
15946.8 40715.1 23750.5 3121.9
|
14 14 12 12 12 6
|
0.000308 0.001236
0.000223 0.000489 0.000285 0.000019
|
Загальний обсяг стружки, утвореної на верстаті при обробці
однієї деталі дорівнює 0.00256 м3, а за зміну (з 80 деталей) - біля 0.2048 м3.
Звідси випливає, що немає необхідності встановлювати на верстаті систему
автоматичного відводу стружки з верстата, тому що ємність бака для СОР, куди
змивається і стружка, складає 300 л (0.3 м3).
7. СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ВЕРСТАТОМ
7.1 Електроустаткування верстата
Електричні зв'язки і блокування між окремими складальними
одиницями верстата, засоби і методи захисту силових ланцюгів, ланцюгів
керування і сигналізації є визначальним чинником у побудові електричної схеми й
електричної системи керування верстатом.
Електроустаткування спроектованого верстата виготовляється в
кліматичному виконанні УХЛ4.2 за ДСТ 15150-69: висота над рівнем моря не більш
1000 м, навколишнє середовище - невибухонебезпечна, інтервал температур від 5 С
до 50 С. Ступінь захисту электрошаф керування 1Р54, пультів керування - 1Р44.
Верстат підключається до мережі 3 N,(50+1)Гц, 380+38 В.
На верстаті застосовуються наступні величини напруги: силові
ланцюги - 380 В, ланцюга керування - 110 В, 24 В, ланцюга сигналізації - 110 В,
22 В, ланцюга місцевого освітлення - 24 В.
Электросхемою верстата передбачена наступна сигналізація:
наявності напруги на панелі станції керування при відкритих
дверцятах электрошкафа - сигнальний пристрій АН1;
наявності напруги на верстаті - лампи НО1 (пульт керування,24
В) і НО2 (дверцята электрошкафа, 110 В);
вихідного положення вузлів - лампи 1Н1 - 7Н1;
завдання циклу - Н2;
відпрацьовування усіх вузлів - Н3;
притиску і фіксації планшайби поворотного столу - Н5;
затиску деталі - Н6.
Подача напруги в схему керування верстата і його зняття
виробляється автоматичним вимикачем, установленим на бічній стінці електрошафи.
Захист всіх електродвигунів від перевантажень здійснюється тепловим реле, а від
струмів короткого замикання - автоматичними вимикачами. Для захисту ланцюгів
керування перемінного струму і ланцюга місцевого освітлення використовуються
автоматичні вимикачі.
При установці верстат і всі його вузли, що містять
електроустаткування, що знаходяться під напругою вище 24 В, повинні бути
заземлені.
7.2 Пневмоустаткування
Пневматичний привод в агрегатних верстатах проектованого типу
застосовується для затиску оброблюваних заготівель у пристосуваннях,
розвантаження і притиску планшайби до корпуса поворотно - ділильного столу і
для допоміжних переміщень (пневмоциліндри підкатних плит силових голівок).
Пневмопривод агрегатного верстата містить у собі: 8
пневмоциліндрів затиску, що входять до складу затискних пристосувань,
центральний перемикач повітря 1ПВ46А.000-22 (поз.16 на складальному кресленні
верстата), що забезпечує автоматичний затиск усіх деталей, що знаходяться на
робочих позиціях, і автономне керування затиском і отжимом деталі, що
знаходиться на розвантажувально - завантажувальній позиції, стійку 2ПВ46.030-01
(поз.21) для підведення повітря до пневмопереключателю, пневмопанель керування
УДВ016.000-01, вузол підготовки повітря УДВ017.000-05. пневмопривод
поворотно-ділильного столу.
Пневмоперемикач встановлюється в центрі поворотно-ділильного
столу. Він складається з двох деталей - корпуса кільцевої форми, вихідні отвори
якого зв'язані трубопроводом із пневмоцилиндрами затискних пристосувань, і
розподільника, що здійснює розподіл подводимого стиснутого повітря через
систему кільцевих каналів. Корпус жорстко зв'язаний із планшайбою поворотно -
ділильного столу й обертається разом з нею при переміщенні деталі на чергову
позицію.
Пневмопривод поворотно - ділильного столу містить
пневмоциліндр, зв'язаний з важелями механізму розвантаження і притиску
планшайби, оригінальний двохпозиційний пневморозподільник, керований кулачком,
за допомогою якого виробляється переключення подачі повітря в порожнині
пневмоцилиндра. Безштокова порожнина циліндра служить для притиску планшайби, а
штокова - для її розвантаження. Тому в ланцюзі подачі повітря в штокову
порожнину встановлений регулятор тиску, що настроює тиск розвантаження
(звичайно в межах 0,05 - 0,1 Мпа), і манометр, яким цей тиск контролюється.
Вузол підготовки повітря[19] складається з фильтра-
вологоочисника Ф1, регулятора тиску КР, манометра МН, реле тиску РД,
маслорозпилювача МР і зворотного клапана КО. Крани ВН1 і ВН2 служать для
відключення верстата від пневмомагистралі. Фільтр Ф1 служить для відділення
вологи від повітря, що надходить із заводський пневмомережі. Надлишкова
вологість повітря викликає корозію у виконавчих механізмах і апаратах
пневмопривода. Регулятором тиску КР1 настроюється постійний тиск у
пневмосистемі верстата. Звичайний тиск у заводський пневмомережі 0,5- 0,6 Мпа.
Тиск у пневмосистемі верстата настроюється на 0,4 Мпа, щоб коливання в
заводський пневмомережі не впливали на роботу верстата. Манометр МН1 служить
для контролю тиску, що набудовується. Реле тиску РД1, як правило, набудовується
на тиск 0,3 Мпа і служить для відключення верстата при падінні тиску в системі
нижче зазначеного рівня. Маслорозпилювач МР1 служить для насичення повітря
розпиленою олією, що забезпечує змазування внутрішніх поверхонь механізмів і
апаратів пневмосистеми і захищає їх від корозії. Зворотний клапан КО1 служить
для підвищення ступеня безпеки роботи на верстатах і утримує протягом деякого
часу повітря в пневмосистемі верстата при різкому падінні тиску в магістралі.
7.3 Режими роботи і керування
верстатом. Пульт керування
Електро схемою верстата передбачена робота верстата в двох
режимах[19]: режим "Робота" і режим "Налагодження".
Перед початком роботи верстата в режимі "Робота"
необхідно переконатися , що всі захисні автомати і теплові реле включені
(електрошафа), вимикачі силових голівок знаходяться в положенні
"вкл.", перемикач "РОБОТА -
НАЛАГОДЖЕННЯ" знаходиться в положенні "РОБОТА"
(пульт керування), у пневмо системі верстата нормальний тиск (вузол підготовки
повітря).
При включенні вступного автомата QF1 на пульті керування і на
дверцятах електрошафи загоряються сигнальні лампи НО1 і НО2. Якщо всі силові
вузли знаходяться у вихідному положенні, на пульті керування горять лампи
1Н1-7Н1 ("ВИХІДНЕ ВУЗЛІВ") і включені реле К7-1, К7-2.
Пуск електронасоса охолодження MN1 і системи змащення
здійснюється натисканням кнопки SBN1. При цьому включається пускач KN1, що
замикає ланцюг підводу току до електродвигуна насоса і системи змащення.
Нормально працююча система змащення, замикаючи ланцюг (92 -
93), дозволяє включення реле циклу КЗ-1. Затиск деталі відбувається при
одночасному натисканні кнопок 13SB2.1 і 13SB2.2 ("ЗАТИСК"), що включають
електромагніт 13Y2. Контроль затиску робить реле тиску SPW2. При відпусканні
хоча б однієї з кнопок "ЗАТИСК" до спрацьовування реле контролю
затиску, автоматично включається віджим (електромагніт 13Y1).
Включення циклу верстата здійснюється натисканням кнопки SB2
("ЦИКЛ"), контакти якої замикають ланцюг котушки реле К3-1. Реле К3-1
включає магнітний пускач поворотно-ділильного столу КС1, що включає
електродвигун МС1.
Повороту планшайби столу передує її отжим і расфиксация. При
цьому розмикаються контакти датчиків SQC1 і SQC3, включається реле К10 і
блокується робота силових вузлів. При повороті планшайби включається реле К9,
що підготовляє включення пускача КСО і відключає реле К3-1.
Після повороту планшайби відбувається її фіксація і притиск.
Ланцюг (25-15 В) замикається, включається реле К10 і пускач КСО, що включає
реле К9 і пускач КС1. Силові контакти пускача КСО переключають електродвигун
МС1 у режим динамічного гальмування. Одночасно з К10 включається реле К11-1,
К11-2, дозволяючи подачу силових вузлів. При цьому спрацьовують електромагніти
подачі 1Y1 - 7Y1. Реле К11-1 включає реле К15-1, К15-2, що включають магнітні
пускачі силових голівок 1К1 - 7К1. Реле К11-2 включає електромагніт 13Y1
"ВІДЖИМ".
Пускачі силових голівок підключають до мережі електродвигуни
1М1 - 7М1. Починається робота голівок (прямої і зворотний хід пинолей).
При русі вперед пинолей голівок замикаються контакти
1SQ1-7SQ1 (72-86), включаючи реле К2 і розмикаються контакти (710 - 744),
відключаючи реле К7-1 і К7-2. Реле К2, уключивши, переходить на самохарчування
і підготовляє ланцюга включення лампи Н3 і магнітний пускачі КС1 (у наступному
циклі). В міру повернення у вихідне положення пинолей голівок замикаються
контакти 1SQ1 - 7SQ1 (710 - 744), що включають лампи "ВИХІДНЕ ВУЗЛІВ"
і розмикаються контакти (72 - 86).
Коли усі вузли приходять у вихідне положення включається реле
К7-1, К7-2 і загоряється лампа Н3 ("ВІДПРАЦЬОВУВАННЯ ВУЗЛІВ"). Цикл
кінчений. Для повторення циклу необхідно затиснути деталь і задати новий цикл.
Затиск деталі і завдання циклу можна робити відразу після
повороту планшайби, не чекаючи відпрацьовування вузлів. Схема запам'ятає
завдання нового циклу і включить його після закінчення поточного.
Для скасування попередньо заданого циклу необхідно натиснути
кнопку SB5 ("СКАСУВАННЯ ЦИКЛУ").
При необхідності деталь можна перезатиснути. Віджим деталі
здійснюється кнопкою 13SB1 ("ВІДЖИМ"). Після віджиму попередньо
заданий цикл автоматично скасовується. Зупинка верстата здійснюється шляхом
натискання кнопки SB0 ("СТІП").
Перед початком налагоджувальних робіт необхідно перемикач А2
установити в положення "НАЛАГОДЖЕННЯ".
Якщо до цього моменту верстат не працював у режимі
"РОБОТА" (реле К1-1 відключене), включається реле К6-1. Якщо верстат
відпрацьовує цикл, то реле К6-1 включається після відпрацьовування циклу.
Якщо якийсь вузол не прийшов у вихідне положення, необхідно
натиснути кнопку SB0 ("СТІП").
Включення насоса охолодження і системи змащення здійснюється
кнопкою SBN1, а вимикання - кнопкою SBN01.
Затиск деталі на завантажувальній позиції здійснюється як і в
режимі "РОБОТА", одночасним натисканням кнопок 13SB2.1 і 13SB2.2.
Для повороту планшайби столу необхідно натиснути кнопку SB2.
Включення обертання шпинделів голівок здійснюється
натисканням кнопки SB9. Подачі пиноли індивідуально кожної голівки при
включеному обертанні шпинделя даної голівки здійснюється натисканням кнопки
(механіч-ної), розташованої на корпусі голівки. Кожну голівку можна
індивідуально відключити тумблерами 1SА1 - 7SА1.
7.4 Уточнення циклограми верстата і
його продуктивності
Циклограма агрегатного верстата розробляється для
забезпечення правильної взаємодії його функціональних (керованих) елементів і
необхідної продуктивності.
Циклограма являє собою графік робіт, у якому по вертикалі (по
рядках) перелічуються виконавчі механізми в послідовності виконуваних ними
рухів і переключень, а по горизонталі відкладається тривалість роботи кожного
механізму (від моменту початку до моменту закінчення) у секундах. Довжина
кожного елемента циклу відповідає його тривалості від подачі команди на
виконання до зупинки. Звичайно початком циклу верстата вважається подача
команди на поворот ділильного столу (натисканням кнопки "Пуск").
Після повороту ділильного столу починають роботу силові вузли. Закінченням
циклу вважається повернення силових агрегатів у вихідне положення.
Вихідними даними для складання циклограми є тривалості циклів
усіх силових агрегатів і інших циклових механізмів, види циклів їхньої роботи,
обрані для виконання заданих переходів, розрахована тривалість повороту
планшайби ділильного столу. При цьому повинна враховуватися будь-яка можливість
сполучення елементів циклу і їхнє перекриття.
Циклом верстата є відрізок часу від початку першого елемента
циклу, після якого вся послідовність елементів повторюється.
Циклограма роботи верстата приведена в графічній частині
проекту (креслення інструментального налагодження МШ50.7090203.10К-02).
Як випливає з циклограми, тривалість циклу визначається часом
повороту планшайби столу на одну позицію і часом циклу силового агрегату, що
лімітує, яким у спроектованому верстаті є агрегат 3 (свердління 8 отворів Æ9.2).
Всі інші елементи циклу укладаються в цей час.
Робимо уточнення продуктивності верстата по формулі 2.4 (див.
розділ 2.4). Штучний час дорівнює часу циклу верстата, що складається з часу
циклу силового агрегату, що лімітує, (tц=26.3 с) і часу повороту планшайби
столу на одну позицію (tп= 4 с).шт = 3600 * 0.8 * 1/30.3 = 95 дет/година.
У такий спосіб розрахована продуктивність верстата
забезпечить задану - 80 дет/годину з достатнім запасом.
Фактичний коефіцієнт технічного використання верстата буде
дорівнює Кти = 80/(95/0.8) = 0.674.
8. КОМПОНУВАННЯ ВЕРСТАТА
8.1 Вибір основних корпусних деталей
несучої системи верстата
Несуча система агрегатних верстатів містить у собі корпусні і
базові деталі, що поєднують в одне ціле всі інші вузли і механізми верстата й
забезпечють орієнтацію оброблюваних заготівель і різальних інструментів
відносно один одного в процесі обробки. Такими деталями в агрегатних верстатах
є стійки, станини, підкладки.
Основними вимогами, пропонованими до цих деталей і способів
з'єднання їх між собою є забезпечення необхідної жорсткості, при якій
деформації елементів системи СНІД і взаємний зсув інструментів і оброблюваних
заготівель під дією навантажень, що виникають у процесі обробки на агрегатному
верстаті, не перевищують граничних значень, забезпечення стійкості верстата при
зміні діючих у процесі обробки сил різання і швидкості переміщення елементів,
що рухаються.
У спроектованому верстаті застосована уніфікована кругла
станина типу 2УХ1235 діаметром 2650 мм. Форму і розміри станини приймаємо
виходячи з прийнятого компонування верстата, розташування і розмірів силових
агрегатів. Станина являє собою литий порожній циліндр висотою 750 мм. У передній
частині станини мається секторний проріз, у якому розташовується робоче місце
оператора і знаходиться завантажувальна позиція верстата. Тут же на бічній
поверхні станини мається люк, що закривається дверцятами, у внутрішню порожнину
станини. Верхня площина станини є базовою для монтажу всіх робочих вузлів і
механізмів агрегатного верстата. У центрі станини мається круглий отвір, а
довкола нього кільцева поверхня, на який установлюється поворотно-ділильний
стіл і підкладка під нього. Концентрично цієї поверхні розташовується кільцевий
канал, у який повинна зсипатися і змиватися стружка з зони обробки.
Основна частина верхньої площини станини, розташована між
кільцевим каналом і периферією, служить місцем установки силових вузлів. На цій
поверхні мається кільцева канавка для стоку охолодної рідини, що зливається в
отвори, що входять у жолоб. Щоб СОР не стікала на підлогу, до станини по
периметрі прикріплений обід, що виступає над опорною поверхнею на 25 мм. По
периферії станини під верхньою площиною розташований кільцевий канал, у який
закладають проводку електроустаткування операційних станцій.
Внутрішня поверхня станини має ребра, що зв'язують верхню
площину, бічну поверхню і нижній пояс, що підвищує її жорсткість.
Станина не має суцільного днища, а єднальним передню і задню
стінки елементом є широка поперечка, на якій усередині станини закріплюється
привод поворотно - ділильного столу.
Обслуговування привода столу здійснюється через люк у
передній частині станини. На опорних поверхнях мається по два отвори (одне
різьбове й одне наскрізне) для регулювальних гвинтів і анкерних болтів, а на
бічних поверхнях станини - ніші для підступу до цих отворів. Крім цього, у
бічних поверхнях станини мається вісім отворів, призначених для транспортування
верстата: чотири отвори - для захоплення станин гаками при транспортуванні, і
чотири - для установки в них транспортувальних шланг при підйомі чи тросами
ланцюгами.
Усі горизонтальні силові вузли встановлені на консольні
рівнобіжні підкладки типу 1ПСК05, що являють собою замкнутий контур у виді
чотиригранної призми з величиною консолі 200 мм, що має у верхній частині
опорну площину, що збігається по конфігурації з опорною поверхнею
встановлюваного силового вузла, а нижня опорна поверхня має по всій довжині
підкладки лапи для кріплення до станини.
Для одержання необхідного проміжного значення використані
компенсатори типу УДБ035 по двох на кожен горизонтальний силовий агрегат, що
представляють собою пласко рівнобіжні планки, що підкладаються під напрямні
установлюваного вузла.
Два вертикальних силових агрегати (3-й і 7-й) установлені на
аркових стійках 17 моделі 1УХ1545.010.
.2. Опис компонування верстата
Компонування агрегатного верстата представлені в графічній
частині дипломного проекту на кресленнях МШ50.7090203.10К-02 - інструментальна
наладка і МШ50.7090203.10К-03 - складальне креслення верстата.
Верстат має технологічне компонування типу багатопозиційної
периферійної. У центрі круглої станини встановлений поворотний ділильний стіл
із планшайбою діаметром 800 мм, на якій змонтовані установочно-затискні
пристосування. Верстат має 8 позицій, з яких одна завантажувальна і 7 робочих.
У робочих позиціях установлені 9 силових агрегатів, скомпонованих на основі
силових голівок, оснащених шпиндельними насадками і кондукторами.
На кожній позиції встановлено горизонтально по одному
силовому агрегаті, а на 2-й і 5-й позиціях ще по одному агрегаті вертикально на
аркових стійках. Осі всіх силових агрегатів у горизонтальній площині (вид
зверху) збігаються з радіальними лініями позицій поворотного столу.
На станині, крім поворотного столу з пристосуваннями і
силовими агрегатами, змонтована: система змазування усіх вузлів поз. 79
(централізована, імпульсна); система підведення СОР: бак поз.15, насос, і всі
комунікації; всі елементи пневмосистеми: перемикач повітря 16, пневмостійка 21,
пневмо комунікації, вузол підготовки повітря 2.
Завантажувальна позиція є робочим місцем оператора, на якому
установлений світильник, пульт і пости керування. Два силових агрегати
розташовані з двох сторін від робочого місця оператора закриті щитами 39 для
запобігання оператора від травми.
Електрошафа керування верстатом встановлена окремо.
Електропроводка від неї підведена до клемної коробки, закріпленої на бічній
стінці станини, відкіля здійснюється приєднання всіх електродвигунів і інших
електричних апаратів і приладів.
Загальні габарити верстата 3650 х 3050 х 2750 мм(без обліку
електрошафи), маса приблизно дорівнює 8600 кг.
9. ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПРОЕКТУ
У даному розділі виконані техніко-економічні розрахунки по
обґрунтуванню ефективності виробництва й експлуатації проектованого агрегатного
верстата.
Агрегатні верстати є специфічним (унікальним) товаром, що
виробляється по індивідуальних замовленнях. Тому методи маркетингу його, як
товару, істотно відрізняються від традиційних методів. У розділі розглянуте і
це питання.
Результати техніко-економічних розрахунків наступні:
) Конструкція верстата цілком технологічна по всім
розглянутим показникам;
) Тривалість підготовки виробництва проектованого верстата
склала 23.2 робочих тижнів по розробленому мережному графіку;
) Повна собівартість проектування і виготовлення верстата
дорівнює 129080 грн, оптова ціна верстата - 161350 грн;
) Для розрахунку ефективності експлуатації верстата в якості
базового варіанта прийняте виконання цих же операцій на 8-ми
вертикально-свердлильних верстатах зі спеціальним налагодженням. При цьому
штучна продуктивність спроектованого верстата дорівнює 83 шт/година при
Кз=0.70, а базового варіанта - 80 шт/година при Кз=0.8 при річній програмі
випуску деталей 320000 штук;
Експлуатаційні витрати складають: по базовому варіанті -
89232 грн за один рік і 981552 грн за 11 років експлуатації; для нового
верстата, відповідно, 19649 грн і 216139 грн;
) Повний економічний ефект від застосування верстата
замовником за термін експлуатації складає 758073 грн.
При ціні верстата 161350 грн витрати на його придбання
окупляться менше ніж за три роки.
9.1 Зведення про
підприємство-виготовлювача виробу
Агрегатні верстати проектованого типу випускає Харківське
акціонерне виробниче об'єднання по випуску агрегатних верстатів (ХАВО АВ), до
складу якого входять: завод агрегатних верстатів (ХЗАВ) - як головне
підприємство об'єднання, Глухівський завод агрегатних вузлів (ГЗАУ), Харківське
спеціальне конструкторське бюро агрегатних верстатів (СКБ АВ).
Агрегатні верстати ХЗАВ почав випускати в 1946 році. У ХАВО
АВ завод агрегатних верстатів виконує виготовлення оригінальних вузлів,
деталей, а також зборку, налагодження, іспит і передачу виготовленого верстата
замовнику. Завод має 10 цехів, до складу яких входять: ливарний, заготівельний,
два механічні цехи, два складальних (для верстатів нормальної точності і для
прецизійних верстатів), інструментальний, ремонтно-механічний і
електро-механічний.
Тип виробництва агрегатних верстатів - індивідуальний, тому
основним технологічним устаткуванням є універсальні верстати. Процес зборки
кожного верстата також індивідуальний, але з застосуванням типових операцій.
В даний час положення справ у ХАВО АВ і вхідних у нього
підприємствах дуже жалюгідне. Випуск агрегатних верстатів за період з 1991 року
по дійсний час скоротився з 800-1000 верстатів у рік до декількох десятків
(40-80). Це привело до значного скорочення працівників.
Про перспективи ХАВО АВ, також як і про перспективи
верстатобудування в цілому на Україні, судити дуже складно. Західні конкуренти,
а подібні верстати роблять у ФРН, США, Італії, дуже зацікавлені в ліквідації
ХАВО АВ. З іншого боку, агрегатне устаткування, завдяки модульному принципу
його виробництва, має широкі перспективи застосування в машино- і
приладо-будівельній промисловості. Особливо збільшуються ці перспективи в
зв'язку з розробкою методів і елементної бази створення переналагоджуємих
агрегатних верстатів, що значно розширює область їх застосування, робить їх
більш універсальними.
9.2 Проектований виріб
.2.1 Характеристика виробу
Агрегатні верстати є унікальним виробом, що виробляється
(проектується і виготовляється) по індивідуальним замовленням. Агрегатні
верстати використовуються для обробки деталей машин і приладів у масовому і
крупносерійному виробництві.
В основу методології створення агрегатних верстатів
покладений принцип агрегатування, відповідно до якого верстати проектуються і
виготовляються з заздалегідь визначеного набору уніфікованих функціональних
елементів, називаних агрегатами. Це дозволяє значно скоротити терміни і витрати
на проектування і виготовлення конкретного верстата, тому що уніфіковані
агрегати виготовляються серійно на підприємствах-постачальниках комплектуючих.
По своїм технічної й економічним характеристика проектований
верстат відноситься до агрегатних верстатів середнього типорозміру с масою 3-12
тонн і займаною площею 5-25 кв.м. Ціна верстата залежить від ступеня його
складності, що, у свою чергу, визначається набором технологічних операцій
виконуваних на верстаті, складністю оброблюваної деталі. В даний час оптова
ціна агрегатних верстатів, що випускаються ХАВО АВ, коливається в межах 50-150
тис. гривень, у якій витрати на проектування і виготовлення (собівартість)
складають у середньому близько 80%, а прибуток - 20%. На мал.9.1 приведена
фотографія агрегатного верстата, подібного проектованому, котрі робить ХАВО АВ.
Агрегатні верстати, що випускаються ХАВО АВ зручні в
експлуатації, мають розвиті засоби діагностики несправностей, розмірної наладки
і налагодження циклу роботи. ХЗАВ виконує налагодження складних агрегатних
верстатів в умовах замовника і виконує гарантійне обслуговування верстатів при
виникненні несправностей.
Верстати поставляються замовнику в упакованому виді (у
дерев’яній тарі) і транспортуються в основному залізничним транспортом.
9.2.2 Аналіз технологічності виробу
У сфері виробництва технологічність конструкції виробу
(агрегатного верстата) характеризує трудомісткість його проектування і виготовлення,
а також рівень витрат на конструкторську і технологічну підготовку виробництва.
У сфері експлуатації технологічність - це скорочення витрат часу і засобів на
його технічне обслуговування і ремонт.
Показниками технологічності конструкції виробу (агрегатного
верстата) оцінюють витрати часу (трудомісткість), матеріальних
(матеріалоємність) і грошових (собівартість) ресурсів на його виробництво. При
оцінці технологічності й ефективності виконується порівняння з можливим
альтернативним (базовим) варіантом проектованого виробу. У нашому випадку в
якості базового варіанта приймаємо обробку деталі на 8-ми
вертикально-свердлильних верстатах моделі 2А150 зі спеціальним оснащенням,
аналогічної використаної у проектованому верстаті (багатошпиндельна обробка на
попередньо набудованих верстатах з використанням спеціальних
установочно-затискних пристосувань).
Трудомісткість виготовлення виробу Ти виражається сумою
нормо-годин, витрачених на виробництво виробу
Ти
= 5216 н.ч. (табл. 9.5.)
де Ті - трудомісткість виготовлення, зборки й іспиту виробу.
Відносна трудомісткість процесу виготовлення Тоі визначається як
відношення трудомісткості окремого процесу виготовлення виробу до загальної
трудомісткості
Тоі =
Ті / Ти
а) механічна обробка: Те1 = Тм / Ти = 2096 / 5216 = 0.402;
б) слюсарно-складальні роботи: Те2 = Тсб / Ти = 850 / 5216 =
0.163;
в) електромонтажні роботи: Те3 = Те.м. / Ти = 1054 / 5216 =
0.202;
г) пусконалагоджувальні роботи: Те4 = Тп.н. / Ти = 579 / 5216
= 0.111;
д) заготівельні, термічні, малярські і пакувальні роботи
Те5 = Тм.у. / Ти = 637 / 5216 = 0.122.
Питома трудомісткість по матеріалоємності
Ту = Ти / Р = 5216 / 8600 = 0.607 ч/кг.
де Р=8600 кг - номінальне значення основного технічного
параметра виробу (маса верстата).
Ку.а.м = М / Мб = 8600 / (8*1950) = 0.5513.
Відносна матеріалоємність визначається відношенням сумарної
маси устаткування до сумарної потужності встановлених двигунів
Ку.м. = М / SNэд.
Для проектованого верстата Ку.м = 8600 / 15.65 = 549.5
кг/квт.
Для базового варіанта Ку.м.б = (8*1950) / (8*5.5) = 354.5
кг/квт.
Тоді Ку.о.м = Ку.м / Ку.м.б = 549.5 / 354.5 = 1.55.
По питомій собівартості оцінити проектований верстат не
представляється можливим, тому що для альтернативного варіанта обробки деталі
відома лише продажна ціна устаткування (8 верстатів моделі 2А150 із Цб = 8*9340
= 74720 грн). Тому оцінюємо верстат за питомою ціною
Ку.ц. = Ц / Цб = 90451 / 74720 = 1.21.
Коефіцієнт стандартизації конструкції виробу визначається по
формулі:
де Ест - число стандартних складальних одиниць у виробі; Дст - число
стандартних деталей, що не ввійшли в Ест; Е и Д - загальна кількість
складальних одиниць і деталей.
Коефіцієнт уніфікації виробу визначається по формулі:
де Еу - число уніфікованих складальних одиниць; Ду - число уніфікованих
деталей.
У результаті проведеного аналізу технологічності конструкції робимо
наступні висновки:
) по питомій трудомісткості видів робіт з виготовлення верстата велику
частину 41% займає механічна обробка деталей;
) питома відносна матеріалоємність проектованого верстата в 1.55 рази
вище можливого базового варіанта. Це пояснюється тим, що в універсальних
верстатах резервується велика потужність двигунів. По абсолютній
матеріалоємності проектований верстат має перевагу перед базовим (коефіцієнт
Ку.а.м = 0.5513);
) за оптовою ціною проектований верстат трохи дорожче базового варіанта
(Ку.ц=1.21);
) рівень уніфікації проектованого верстата 60% є досить високим, тому
що принцип агрегатування, по якому будуються агрегатні верстати передбачає
широке використання уніфікованих вузлів і деталей. Відсоток стандартизації
20.2% для спеціального верстата також досить високий (у верстаті в якості
стандартних використовуються в основному кріпильні деталі й арматура).
У такий спосіб проектований агрегатний верстат має достатньо високі
показники технологічності.
9.2.3 Планування технічної підготовки
виробництва
Технічна підготовка виробництва нових виробів включає в себе наступні
стадії:
) Проектування виробу (конструкторська підготовка). На цієї стадії
виконується вибір принципів дії виробу, визначення його технічних
характеристик, розробка його конструкції. Завершується ця стадія оформленням
робочої конструкторської документації виробу за установленою формою;
) Технологічна підготовка. Проектування технологічних процесів
виготовлення деталей, зборки вузлів і виробу в цілому, проектування
технологічного оснащення (установочно-затискних пристосувань, спеціальних що
ріжуть і допоміжних інструментів і інших пристроїв). Результати цього етапу
оформляються в виді технологічної документації;
3) Організаційна підготовка виробництва. На цій стадії -
виконується безпосередня підготовка до запуску виробу у виробництво. По
конструкторській і технологічній документації складаються замовлення і
укладаються договори на постачання матеріалів, комплектуючих стандартних і
уніфікованих деталей і вузлів, здобувається і виготовляється устаткування,
технологічна оснастка, вирішуються організаційні і кадрові питання.
У дипломному проекті при плануванні підготовки виробництва і
побудові сіткового графіка повною мірою враховуємо роботи першого етапу (тому
що в проекті виконане саме проектування верстата) і укрупнено, у цілому,
технологічну підготовку виробництва.
Для визначення тривалості робіт з конструкторської підготовки
виробництва виконуємо їхнє нормування по типових нормах [23]. При цьому
основними видами робіт, на які в [23] маються нормативи, є роботи з виконання
креслень, розрахунків, підготуванню й оформленню текстових і графічних
документів. Одиницями виміру обсягу робіт при цьому є формат аркушів документів
і їхня кількість. Норма на різні види робіт визначається кількістю показників технічного
рівня і якості Кту, кількістю розмірів Кразм на кресленнях деталей і
теоретичних кресленнях стадії ескізного проектування чи кресленнях загальних
видів стадії технічного проекту. Для складальних креслень і принципових чи
монтажних схем визначальним є кількість деталей чи кількість елементів у схемі.
Результати нормування разом з вихідними даним оформляємо у виді таблиці 9.1.
Розрахунок тривалості робіт у днях по кожному етапі
провадиться по формулі
,
(9.1)
де Т - трудомісткість робіт, годин; R - кількість виконавців; tр -
середня тривалість дня( 8 годин при 5-ти денному робочому тижні); Кв=1,1 -
середній коефіцієнт виконання норм; Кa = 1,15 - коефіцієнт, що враховує витрати
часу по узгодженню робіт.
Таблиця 9.1. Результати розрахунку тривалості робіт конструкторської
підготовки виробництва
|
Зміст робіт
|
Норматив
|
Обсяг робіт
|
Тривалість
|
|
формат
|
Кільк годин
|
|
Т, годин
|
R
|
tет, днів
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
1. Складання
висновку за заявкою
|
А4
|
1.0
|
9хА4
|
9.0
|
1
|
1.18
|
|
2 Узгодження
висновку із замовником
|
-
|
8.0
|
-
|
8.0
|
1
|
1.05
|
|
3 Розробка ТЗ:
Графіка
|
А4
|
3.0
|
5хА4
|
|
|
|
|
Розрахунки
|
А4
|
12.33
|
6хА4
|
89.00
|
2
|
5.82
|
|
4 Узгодження ТЗ: з
виготовлювачем
|
|
|
|
10.0
|
1
|
1.44
|
|
із замовником
|
|
|
|
-
|
-
|
15.00
|
|
5 Коректування й
оформлення ТЗ (1/3 від п.3)
|
|
|
|
30.0
|
1
|
3.92
|
|
Стадія технічного
проекту (сполучена з ескізним проектом)
|
|
6 Розробка
технологічного компонування верстата:
|
|
Графіка
|
А1
|
19.0
|
1хА1
|
|
|
|
|
Розрахунки
|
А4
|
12.33
|
8хА4
|
120.5
|
2
|
7.86
|
|
7 Розробка
креслення обробки
|
А3
|
2.7
|
2.5А3
|
7.8
|
1
|
1.02
|
|
8 Складання завдань
на оригін. вузли (текстові)
|
А4
|
3.0
|
12хА4
|
36.0
|
1
|
4.71
|
|
9 Проектування
шпиндельних насадок (5 штук)
|
А1 А4
|
45.2 12.33
|
1хА1 2хА4
|
69.9
|
1
|
9.14
|
|
10 Проектування
затискного пристосування
|
А1 А4
|
51.9 6.13
|
2хА1 6хА4
|
140.8
|
1
|
18.41
|
|
11. Проектування
кондукторів
|
А1 А4
|
44.0 12.33
|
6хA1 12хA4
|
412.2
|
4
|
13.50
|
|
12. Проектування
ріжучих і допоміжних інструментів
|
А1 А4
|
44.2 12.33
|
1хA1 2хA4
|
68.9
|
1
|
9.01
|
|
13. Проектування
інструментального налагодження
|
А1 А4
|
13.7 9.33
|
1хA1 11хA4
|
116.3
|
1
|
15.20
|
|
14. Проектування
креслення загального виду
|
А1
|
48.7
|
1хA1
|
48.7
|
1
|
6.37
|
|
15. Контроль
документації ТП (3 види контролю)
|
А4
|
1.10
|
93.6хA4
|
103.0
|
2
|
3.37
|
|
16. Узгодження ТП
із замовником і коректування
|
|
|
|
|
|
15.00
|
|
С т а д і я р о б о
ч о г о п р о е к т у
|
|
|
17. Проектування
пневмо систем
|
А2
|
31.8
|
1хA2
|
31.8
|
1
|
4.16
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18. Проектування
системи змащення
|
А1
|
48.7
|
1хA1
|
48.7
|
1
|
6.37
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19. Проектування
системи СОЖ
|
А2 А4
|
42.4 12.33
|
1хA1 2хA4
|
61.00
|
1
|
7.97
|
|
|
20. Проектування
електрообладнання (принцип. і монтажна схеми)
|
А1
|
72.1
|
1хA1
|
72.1
|
1
|
9.42
|
|
|
21. Проектування
монтажного шаблона
|
А1 А4
|
39.2 12.33
|
1хA1 2хA4
|
63.90
|
1
|
8.35
|
|
|
22. Розробка
робочих креслень оригінальних деталей
|
А1 А2 А3 А4
|
4.6 2.6 2.3 1.1
|
2хA1 2хA2 15хA3
18хA4
|
68.7
|
4
|
2.25
|
|
|
23. Складання
специфікацій до скл. креслень
|
А4
|
1.8
|
29хA4
|
52.2
|
4
|
1.71
|
|
|
24. Контроль і
оформлення документів
|
А4
|
1.3
|
165.4хA4
|
217.3
|
4
|
7.10
|
|
|
25. Розробка
технологічної документації
|
УД
|
6.4
|
48 УД
|
307.2
|
4
|
10.04
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Виходячи зі складу робіт і їхньої розрахованої тривалості, а
також можливостей їх рівнобіжного (одночасного) виконання складаємо таблицю, що
відбиває послідовність і черговість виконання робіт для наступної побудови
сіткового графіка підготовки виробництва (таблиця 9.2).
Сіткові графіки, являють собою логічну модель процесу
створення нової машини і будуються мовою робіт чи на мові подій. У нашому
випадку графік будуємо мовою подій.
Таблиця 9.2. Вихідні дані для побудови сіткового графіка
|
№ подій
|
Зміст подій
|
Робота, ведуча до
події
|
|
|
Код від-до
|
тривалість, днів
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
0
|
Отримана заявка на
верстат
|
-
|
-
|
|
1
|
Висновок за заявкою
складено
|
0-1
|
1.18
|
|
2
|
Висновок погоджений
із замовником
|
1-2
|
1.05
|
|
3
|
Розроблене технічне
завдання
|
1-3
|
5.82
|
|
4
|
Технічне завдання
погоджене
|
2-4
|
0.00
|
|
|
3-4
|
16.44
|
|
5
|
ТЗ скоректовано й
оформлено
|
4-5
|
3.92
|
|
6
|
Розроблена
технологічне компонування верстата
|
5-6
|
7.86
|
|
7
|
Розроблене
креслення обробки
|
5-7
|
1.02
|
|
8
|
Складені завдання
на оригінальні вузли
|
6-8 7-8
|
0.00 4.71
|
|
9
|
Спроектовані
шпиндельні насадки
|
8-9
|
9.14
|
|
10
|
Спроектоване
затискне пристосування
|
8-10
|
18.41
|
|
11
|
Спроектовані
кондуктори
|
8-11
|
13.15
|
|
12
|
Спроектовані ріжучі
і допоміжні інструменти
|
8-12
|
9.01
|
|
13
|
Закінчене
проектування оригінальних вузлів
|
9-13 10-13 11-13
12-13
|
0.00 0.00 0.00 0.00
|
|
14
|
Спроектована
інструментальне налагодження
|
13-14
|
15.20
|
|
15
|
Спроектоване
креслення загального виду
|
13-15 14-15
|
6.37 0.00
|
|
16
|
Виконаний контроль
документації ТП
|
15-16
|
3.37
|
|
17
|
ТП погоджений і
скоректований
|
16-17
|
15.00
|
|
18
|
Спроектована
пневмосистема
|
17-18
|
4.16
|
|
19
|
Спроектована
система змащення
|
17-19
|
6.37
|
|
20
|
Спроектована
система СОЖ
|
17-20
|
7.97
|
|
21
|
Спроектоване
електроустаткування
|
17-21
|
9.42
|
|
22
|
Спроектований
монтажний шаблон
|
17-22
|
8.35
|
|
23
|
Закінчена розробка
складальних креслень
|
18-23 19-23 20-23
21-23 22-23
|
0.00 0.00 0.00 0.00
0.00
|
|
24
|
Розроблені робочі
креслення деталей
|
23-24
|
2.25
|
|
25
|
Складені
специфікації до складальних креслень
|
23-25 24-25
|
1.71 0.00
|
|
26
|
Виконаний контроль
і оформлення документів
|
25-26
|
7.10
|
|
27
|
Розроблена
технологічна документація
|
10.04
|
Визначення ранніх і пізніх припустимих термінів здійснення
подій.
При визначенні ранніх термінів здійснення подій приймаємо
умова, що ранній термін здійснення нульової події t0(0)=0, тоді ранній термін
кожної наступної події дорівнює
(0) = ti(0) + tij, (9.2)
де ti(0) - ранній термін події; tij - тривалість роботи.
При визначенні ранніх термінів при зворотному рахунку приймаємо
умову, що ранній термін здійснення останньої події t27обр=0. Тоді ранній термін
кожної наступної події дорівнює
обр = tjобр + tij. (9.3)
Пізні терміни здійснення події визначаємо по вираженню
(1) = lкр - tiобр , (9.4)
де lкр - довжина критичного шляху, тижнів.; tiобр - ранні терміни
i-ї події при зворотному рахунку.
Розрахунок повного і вільного резервів часу
іjп = tj(1) - (ti(0) + tij), (9.5)
де Rпі-1 - повний резерв часу, тижнях; tj(1) - пізній термін
здійснення j-ї події, тижнів.св = tj(0) - (ti(0) + tij) , (9.6)
де Rсв - вільний резерв часу, тижнів.
По зазначених залежностях робимо розрахунки і дані параметрів
сіткового графіка заносимо в табл. 9.3.
Таблиця 9.3. Результати розрахунку сіткового графіка
|
Код робо- ти i-j
|
Трива-лість роботи,
Tij
|
Ранні терміни подій
tран
|
Ранні терміни
зворотн. tобр
|
Пізні терміни подій
tпозд
|
tран+tij
|
Резерви часу
|
|
|
|
|
|
|
повний Rполн
|
вільний Rсвоб
|
|
0-1
|
1.18
|
0.00
|
116.01
|
0.00
|
1.18
|
0.00
|
0.00
|
|
1-2
|
1.05
|
1.18
|
93.62
|
22.39
|
2.23
|
21.21
|
0.00
|
|
1-3
|
5.82
|
1.18
|
114.83
|
1.18
|
7.00
|
0.00
|
0.00
|
|
2-4
|
0.00
|
2.23
|
92.57
|
23.44
|
2.23
|
21.21
|
21.21
|
|
3-4
|
16.44
|
7.00
|
109.01
|
7.00
|
23.44
|
0.00
|
0.00
|
|
4-5
|
3.92
|
23.44
|
92.57
|
23.44
|
27.36
|
0.00
|
0.00
|
|
5-6
|
7.86
|
27.36
|
88.65
|
27.36
|
35.22
|
0.00
|
0.00
|
|
5-7
|
1.02
|
27.36
|
86.52
|
29.49
|
28.38
|
2.13
|
0.00
|
|
6-8
|
0.00
|
35.22
|
80.79
|
35.22
|
35.22
|
0.00
|
0.00
|
|
7-8
|
4.71
|
28.38
|
85.50
|
30.51
|
33.09
|
2.13
|
2.13
|
|
8-9
|
9.14
|
35.22
|
71.59
|
44.49
|
44.36
|
9.27
|
0.00
|
|
8-10
|
18.41
|
35.22
|
80.79
|
35.22
|
53.63
|
0.00
|
0.00
|
|
8-11
|
13.15
|
35.22
|
75.53
|
40.48
|
48.37
|
5.26
|
0.00
|
|
8-12
|
9.01
|
35.22
|
71.39
|
44.62
|
44.23
|
9.40
|
0.00
|
|
9-13
|
0.00
|
44.36
|
62.38
|
53.63
|
44.36
|
9.27
|
9.27
|
|
10-13
|
0.00
|
53.63
|
62.38
|
53.63
|
53.63
|
0.00
|
0.00
|
|
11-13
|
0.00
|
48.37
|
62.38
|
53.63
|
48.37
|
5.26
|
5.26
|
|
12-13
|
0.00
|
44.23
|
62.38
|
53.63
|
44.23
|
9.40
|
9.40
|
|
13-14
|
15.20
|
53.63
|
62.38
|
53.63
|
68.83
|
0.00
|
0.00
|
|
13-15
|
6.37
|
53.63
|
53.55
|
62.46
|
60.00
|
8.83
|
8.83
|
|
14-15
|
0.00
|
68.83
|
47.18
|
68.83
|
68.83
|
0.00
|
0.00
|
|
15-16
|
3.37
|
68.83
|
47.18
|
68.83
|
72.20
|
0.00
|
0.00
|
|
16-17
|
15.00
|
72.20
|
43.81
|
72.20
|
87.20
|
0.00
|
0.00
|
|
17-18
|
4.16
|
87.20
|
23.55
|
92.46
|
91.36
|
5.26
|
0.00
|
|
17-19
|
6.37
|
87.20
|
25.76
|
90.25
|
93.57
|
3.05
|
0.00
|
|
17-20
|
7.97
|
87.20
|
27.36
|
88.65
|
95.17
|
1.45
|
0.00
|
|
17-21
|
9.42
|
87.20
|
28.81
|
87.20
|
96.62
|
0.00
|
0.00
|
|
17-22
|
8.35
|
87.20
|
27.74
|
88.27
|
95.55
|
1.07
|
0.00
|
|
18-23
|
0.00
|
91.36
|
19.39
|
96.62
|
91.36
|
5.26
|
5.26
|
|
|
19-23
|
0.00
|
93.57
|
19.39
|
96.62
|
93.57
|
3.05
|
3.05
|
|
|
20-23
|
0.00
|
95.17
|
19.39
|
96.62
|
95.17
|
1.45
|
1.45
|
|
|
21-23
|
0.00
|
96.62
|
19.39
|
96.62
|
96.62
|
0.00
|
0.00
|
|
|
22-23
|
0.00
|
95.55
|
19.39
|
96.62
|
95.55
|
1.07
|
1.07
|
|
|
23-24
|
2.25
|
96.62
|
19.39
|
96.62
|
98.87
|
0.00
|
0.00
|
|
|
23-25
|
1.71
|
96.62
|
18.85
|
97.16
|
98.33
|
0.54
|
0.54
|
|
|
24-25
|
0.00
|
98.87
|
17.14
|
98.87
|
98.87
|
0.00
|
0.00
|
|
|
25-26
|
7.10
|
98.87
|
17.14
|
98.87
|
105.97
|
0.00
|
0.00
|
|
|
26-27
|
10.04
|
105.97
|
10.04
|
105.97
|
116.01
|
0.00
|
0.00
|
|
|
27-
|
0.00
|
116.01
|
0.00
|
116.01
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Критичний шлях: 0- 1- 3- 4- 5- 6-
8-10-13-14-15-16-17-21-23-24-25-26-27
lкр = 116.01 днів = 116.01/5 = 23.2 тижнів.
Сітковий графік технічної підготовки виробництва приведений
на мал. 9.1.
9.2.4 Порівняльний аналіз продукції
конкурентів
Харківський завод агрегатних верстатів широко відомий у всіх
країнах СНД і за їхніми межами. Він був єдиним підприємством у СРСР, що
випускали агрегатні верстати малого і середнього типорозмірів. ХЗАВ поставляв
верстати і на експорт у країни СЕВ, а також у країни Азії й Африки.
В даний час подібні верстати (агрегатні верстати середнього і
малого типорозмірів) виробляються декількома фірмами в США, ФРН, Італії.
Верстати, що випускаються ХАВО АВ, по технічним характеристикам (точності,
продуктивності, матеріалоємності й іншим показникам) не уступають закордонним
аналогам, але дешевше їх.
Раніш, в умовах планової економіки, верстати, що випускаються
ХАВО АВ, були цілком конкурентноздатні. В даний час про це судити дуже важко,
тому що порушені всі виробничі й інші зв'язки ХАВО АВ, що привело до значних (і
усім відомих) труднощів їхнього виробництва.
9.3 План маркетингу
.3.1 Аналіз ринку
Ринком агрегатних верстатів проектованого типу є всі країни
СНД, але в першу чергу машинобудівні підприємства Росії й України. Подібні
верстати в інших країнах СНД (у тім числі й у Росії) не виробляються і
найближчим часом вироблятися не будуть, тому що створення такого виробництва
вимагає величезних матеріальних і трудових ресурсів. У розділі 9.1 уже
говорилось, що виробництво таких верстатів є унікальним і ХЗАВ був єдиним
підприємством у колишньому СРСР, що них створювало.
9.3.2 Вибір стратегії маркетингу
За рахунок реклами, стимулювання збуту, пропаганди і ціновий
політики ХАВО АВ бажає придбати свій імідж.
Для стимулювання збуту (одержання замовлень на проектування і
виготовлення агрегатних верстатів) передбачається використовувати різноманітні
впливи, покликані прискорити чи підсилити відповідну реакцію ринку. До них
відносяться:
стимулювання замовників - покупців: поширення зразків
(ілюстрованих альбомів, каталогів), участь у виставках, демонстраціях зразків
продукції;
стимулювання сфери торгівлі (заліки за покупку, проведення
торгових конкурсів дилерів і їхнє заохочення);
стимулювання діяльності працівників;
9.3.3 Форми реалізації виробу
Форма реалізації спеціальних агрегатних верстатів може бути
тільки одна - проектування, виготовлення і постачання по спеціальним
замовленням з частковим кредитуванням (передоплатою) підприємством -
замовником. Саме цю форму реалізації і буде використовувати діючий завод
(акціонерне виробниче об'єднання).
9.3.4 Ціноутворення
Для визначення собівартості і ціни виробу робимо розрахунок
витрат (калькуляцію) на сировину, матеріали і комплектуючі виробу, заробітну
плату основних робітників і інші статті витрат по виготовленню верстата.
Розрахунок статей витрат виконується по наступним
залежностях:
) Витрати на основні матеріали
(9.7)
) Витрати на покупні вироби
(9.8)
) Витрати по відрахуванню на соціальне страхування, пенсію і фонд
зайнятості
Зотч = Котч × Зосн, грн (9.9)
) Загально виробничі витрати
Зпр = Кпр × (Зосн+Зсод.ек.),
грн. (9.10)
) Загальногосподарські витрати
Зобщ = Kхр×(Зосн + Зсод.ек),
грн. (9.11)
) Виробнича собівартість
Спр = Зм + Зпк +Зосн +Здоп +Зотч +Зосв +Звозм +Зсод.эк +Зпр+Зобщ;
(9.12)
) Позавиробничі витрати (Квн = 3%):
Звн = Квн×Спр, грн (9.13)
) Повна собівартість:
Сполн = Спр + Звн + Здр, грн, (9.14)
) Прибуток підприємства(Рн=25%):
П = Рн * Сполн, грн. (9.15)
) Оптова ціна підприємства:
Цопт = Сполн×(1 + Рн), грн.
(9.16)
У вираженнях (9.7)-(9.16):= 1.15 - коефіцієнт, що враховує транспортні
витрати,
Цмі, Hpi - ціна і кількість матеріалів, Цотхі, Нотхі - ціна і кількість
відходів; Ці, ni - ціна і кількість покупних виробів;
Зосн - основна заробітна плата, Зсод.ек. - витрати на утримання й
експлуатацію устаткування; Звозм - витрати на відшкодування зносу інструментів
і пристосувань; Зосв - витрати на освоєння нової продукції (на проектування
верстата).
Котч=37.5% - відсоток відрахувань на соціальні заходи (32% - пенсійний
фонд, 4% - фонд соціального страхування, 1.5 % - фонд зайнятості); Кін=25% -
відсоток виробничих витрат, Кхоз = 50% - відсоток загальногосподарських витрат;
Таблиця 9.4. Розшифровка витрат на матеріали і комплектуючі
|
Матеріали і
покупні вироби
|
Ціна, грн
|
коли- чество
|
стоимость грн
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
1. Сировина й
основні матеріали
|
|
|
|
|
Сталь, кг
|
0.9
|
2536
|
2282.40
|
|
Труби, п/м
|
0.5
|
108.5
|
54.25
|
|
Матеріали по
середній нормі на верстат
|
-
|
-
|
211.00
|
|
Разом
|
|
|
2547.65
|
|
Разом по статті 1
із транспортними витратами (15%)
|
|
|
2929.80
|
|
2. Покупні
напівфабрикати й послуги кооперованих підприємств
|
|
|
|
|
а) метали
|
|
|
|
|
- чавунне
лиття(станина), кг
|
1.0
|
5100
|
5100.00
|
|
- сталеве лиття, кг
|
4.65
|
1.45
|
6.74
|
|
- алюмінієве лиття,
кг
|
6.80
|
-
|
-
|
|
Разом
|
|
|
5106.74
|
|
б) Вузли ГЗАУ
|
|
|
|
|
- голівка силова
У1Х4035, шт
|
2564
|
9
|
23076.00
|
|
- стіл силовий
1УЕ4531, шт
|
2097
|
-
|
-
|
|
- стіл поворотний
УХ2036, шт
|
2840
|
1
|
2840.00
|
|
- магнітний
сепаратор, шт
|
1660
|
1
|
-
|
|
Разом
|
|
|
26016.00
|
|
Разом по статті 2
|
|
|
31212.74
|
|
Разом по статті 2
із трансп. витратами
|
|
|
35894.65
|
|
3. Комплектуючі
вироби:
|
|
|
|
|
- нормалі
|
|
|
94.50
|
|
- таблички
|
|
|
96.00
|
|
- арматура
|
|
|
72.00
|
|
- підшипники
|
|
|
188.00
|
|
- резино - технічні
і азбестові вироби
|
|
|
16.37
|
|
- електроапаратура
|
|
|
1027.30
|
|
- гідравліка
|
|
|
154.60
|
|
- пнемо
устаткування
|
|
|
272.90
|
|
- кабельна
продукція
|
|
|
605.90
|
|
Разом:
|
|
|
2527.57
|
|
Разом по статті 3
із транспортними витратами (15%)
|
|
|
2868.80
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
4. Напівфабрикати
свого виробництва
|
|
|
|
|
- шихтові
матеріали, кг
|
0.48
|
1437
|
690.00
|
|
- паливо, кг
|
0.12
|
362
|
43.45
|
|
Разом:
|
|
|
733.45
|
|
Разом по статті 4
із транспортними витратами (15%)
|
|
|
843.47
|
|
О т х о д ы :
|
0.65
|
292.5
|
190.13
|
|
- чавунна стружка,
кг
|
0.45
|
126.8
|
57.06
|
|
- сталева стружка,
кг
|
0.70
|
|
|
|
- алюмінієва
стружка, кг
|
|
|
247.19
|
|
Усього за винятком
відходів:
|
|
|
42289.53
|
Розрахунок витрат на матеріали і комплектуючі вироби при
виготовленні верстата робимо за даними заводу-виготовлювача (ХАВО агрегатних
верстатів). Кількість і тип матеріалів, оригінальних, стандартних і
уніфікованих деталей і вузлів (складальних одиниць) визначаємо по специфікаціях
до складальних креслень і робочим кресленням деталей. Форми таблиць розшифровки
витрат на виробництво верстата прийняті за даними планово-економічного відділу
ХАВО АВ.
Розрахунок витрат по основній заробітній платі виробничих
робітників виконуємо на основі норм і трудомісткості видів робіт з даним ПЕВ
заводу виготовлювача верстата. При визначенні трудомісткості робіт
використовуються базові показники трудомісткості умовного верстата,
технологічна складність якого приймається рівній одиниці. Трудомісткість робіт
будь-якого іншого верстата розраховується через умовний коефіцієнт його
технологічної складності, що визначається:
Таблиця
9.5. Розшифровка витрат по основній заробітній платі виробничих робітників
|
Вид робіт
|
Трудомісткість
виготовлення по обліковим нормам
|
|
н.час
|
розцінка грн.
|
Сума тарифної
зарплати, грн.
|
|
1.
Ковальсько-пресові
|
78
|
1.00
|
78.00
|
|
2. Ливарні
|
145
|
1.12
|
162.40
|
|
3. Заготівельні
|
81
|
0.83
|
67.20
|
|
4. Штампувальні
|
52
|
0.83
|
43.20
|
|
5. Зварювальні
|
120
|
1.12
|
134.40
|
|
6. Токарські
|
324
|
1.00
|
324.00
|
|
7.
Свердлильно-розточувальні
|
166
|
0.90
|
149.40
|
|
8. Фрезерні
|
429
|
1.00
|
429.00
|
|
9. Стругальні
|
152
|
0.90
|
136.80
|
|
10. Револьверні
|
38
|
0.83
|
31.50
|
|
11. Карусельні
|
82
|
1.00
|
82.00
|
|
12.
Координатно-розточувальні
|
179
|
1.12
|
200.50
|
|
13.
Горизонтально-розточувальні
|
92
|
1.00
|
92.00
|
|
14. Шліфувальні
|
225
|
1.00
|
225.00
|
|
15. Зубообробні
|
34
|
0.90
|
30.60
|
|
16. Протяжливі
|
25
|
0.83
|
20.80
|
|
17. Слюсарні
|
220
|
0.90
|
198.00
|
|
18. Слюсарно-збірні
|
850
|
1.00
|
850.00
|
|
19. Електро-
пневмо- гидро- монтажні
|
1054
|
1.12
|
1180.50
|
|
20. Малярські
|
163
|
0.90
|
146.70
|
|
21. Гальванічні
|
60
|
1.00
|
60.00
|
|
22. Термічні
|
48
|
1.12
|
53.80
|
|
23. Пакувальні
|
20
|
0.83
|
16.60
|
|
24.
Пусконалагоджувальні
|
579
|
1.12
|
648.50
|
|
Разом по відрядних
роботах:
|
5216
|
|
5360.90
|
по складності оброблюваної деталі: число сторін обробки -
Кст, число осей обробки - Кос, число оброблюваних поверхонь - Кпов,
коефіцієнтам точності Кjt і якості Кrz оброблюваних поверхонь;
по складності компонування верстата: числу операційних
станцій Коп, числу силових агрегатів Кса, числу інструментальних шпинделів Кшп
і іншим показникам. Коефіцієнт складності проектованого верстата дорівнює 1.85
(розрахований у ПЕВ ХВО АВ).
По розрахованих витратах на матеріали і комплектуючі виробу,
заробітну плату основних робітників виконуємо розрахунок собівартості і ціни
проектованого верстата по залежностях (9.7)-(9.16), приведеним вище. Результати
розрахунку оформляємо в таблиці 9.6.
Таблиця 9.6. Калькуляція собівартості проектованого верстата
|
Найменування статей
калькуляції
|
Ціна, грн
|
|
1. Сировина і матеріали
|
2892
|
|
2. Покупні вироби,
напівфабрикати і послуги
|
|
|
кооперованих
підприємств
|
39025
|
|
3. Поворотні
відходи (віднімаються)
|
-247
|
|
4. РАЗОМ витрати на
матеріали(з 15% трансп. витрат)
|
41670
|
|
5. Основна зарплата
виробничих робітників
|
5361
|
|
6. Додаткова зарплата
(20% від п.5)
|
1072
|
|
7. Відрахування на
соціальні заходи(37.5% від п.5,6
|
2412
|
|
8. Витрати по
освоєнню нового виробництва (проектування)
|
5000
|
|
9. Відшкодування
зносу інструмента і пристосувань
|
|
|
цільового
призначення та інші витрати (22% від п.5)
|
1180
|
|
10. Витрати по
утримуванню й експлуатації устаткування
|
|
|
(250% від п.5)
|
13403
|
|
11. Загально
виробничі витрати (25% від п.5 і 10)
|
4691
|
|
12.
Загальногосподарські витрати (50% від п.5 і 10)
|
9382
|
|
13. Разом виробнича
собівартість
|
125841
|
|
14. Поза виробничі
витрати (3% від п.13)
|
3775
|
|
15. Вартість
деревини (10% від п.5)
|
-536
|
|
16. Разом повна
собівартість
|
129080
|
|
17. Прибуток (25%
від повної с/в)
|
32270
|
|
18. Оптова ціна
підприємства
|
161350
|
Таким чином, за результатами розрахунку маємо: виробнича
собівартість дорівнює 125841 грн, повна собівартість - 129080 грн, оптова ціна
з обліком прибутку дорівнює 161350 грн.
9.3.5 Реклама
Для розширення ринку збуту (точніше, одержання замовлень)
виготовляємих агрегатних верстатів, намічається розробити і видати рекламні
проспекти продукції заводу, у яких будуть підкреслені їх переваги перед
подібними верстатами інших виробників.
ХАВО АВ буде брати активну участь у промислових виставках -
ярмарках, підготує і видасть збірники-каталоги своєї продукції.
Намічається широка рекламна програма по радіо, телебаченню, у
газетах і журналах, а також по мережі Internet.
9.3.6 Сервісне обслуговування
ХАВО АВ буде приймати рішення щодо комплексу послуг клієнтам
у порядку убутної значимості:
надійність постачань по термінах і якості;
оперативність представлення пропозицій за цінами;
можливість одержання інформації з якості;
надання знижок на взаємовигідних умовах;
простота вступу в контакт;
консультаційні послуги;
гарантія якості й усунення неполадок і відмовлень у процесі
експлуатації верстата в гарантійний і, частково, післягарантійний період.
Завод має намір залучити замовник-споживачів не тільки
певними послугами як такими, але і їхньою комплексністю.
9.4 Організаційний план
У реалізації даного проекту (проекту спеціального агрегатного
верстата) беруть участь наступні підрозділи ХАВО АВ:
відділ замовлень (прийом і узгодження заявки на проектування
і виготовлення верстата, розробка технічного завдання на проектування);
планово-економічний відділ (включення замовлення в план
виробництва й узгодження термінів його реалізації, розрахунок лімітної ціни);
конструкторський відділ (раніш було конструкторське бюро),
фахівці якого проектують верстат і видають робочу документацію проекту для
технологічної й організаційної підготовки його виробництва;
відділ головного технолога ХАВО АВ, де розробляється
технологічна документація (технологічні процеси виготовлення оригінальних
деталей і зборки окремих вузлів і верстата в цілому), а також проектується
спеціальне оснащення й інструмент- необхідні для виготовлення верстата;
відділ матеріально-технічного постачання, що формує
замовлення на придбання матеріалів і комплектуючих виробів, необхідних для
виготовлення верстата (на основі специфікацій до складальних креслень і
відомостей робочого проекту);
фінансово-збутовий відділ, що займається питаннями реалізації
збуту вироблених верстатів, одержанням замовлень (їхнім стимулюванням) на
проектування і виготовлення нових верстатів (разом з відділом замовлень), а
також одержанням кредитів і розрахунками з замовниками верстатів і
постачальниками комплектуючих. У цьому відділі заводу мається підрозділ, що
займається проведенням іспитів і здачею готових верстатів замовникам.
Для виконання робіт (проекту) необхідні і маються в ХАВО АВ
наступні фахівці:
інженери-конструктори (ведучі, I,II,III категорії)
спеціальності "Металорізальні верстати і системи", що спеціалізуються
в області проектування й експлуатації металорізальних верстатів;
інженери-технологи спеціальності "Технологія
машинобудування", що спеціалізуються в області виробництва
металорізального устаткування, проектування і виготовлення технологічного
оснащення.
Усі фахівці повинні володіти комп'ютерними засобами обробки
інформації (САПР, текстові і графічні редактори й ін.). Таких фахівців готує
кафедра "Технології машинобудування і металорізальних верстатів"
Національного Технічного Університету “ХПІ”, з яким ХАВО АВ має давні і плідні
контакти і співробітництво.
На жаль поки ХАВО АВ не може забезпечити досить високий
рівень зарплати фахівців (середня зарплата інженера-конструктора 150-200 грн),
але в перспективі система оплати праці буде удосконалюватися і рівень зарплати
істотно підвищиться.
В даний час система оплати інженерних працівників у ХАВО АВ
(при наявності достатньої кількості замовлень) - відрядно-преміальна
індивідуальна і колективна за виконаний обсяг роботи з нормативів на
конструкторські і технологічні розробки, а при недостатнім числі замовлень на
виробництво верстатів - по місячних посадових окладах.
В міру нормалізації умов роботи ХАВО АВ буде розвиватися
позаказна система оплати праці, колективна нормативна - відрядна система по
бригадах, відділам і службам.
9.5 Юридичний план
.5.1 Форма власності в ВАТ
"ХЗАВ"
Відповідно до закону України "Про власність", форма
власності для засновників ВАТ "ХЗАС" - колективна.
9.5.2 Правовий статус ВАТ
"ХЗАВ"
Акціонерне товариство відкритого типу "ХЗАВ" є
юридичною особою. Код підприємства в органах статистики 343112, а в податковій
інспекції - 00236137.
Реквізити:
Юридична адреса: Україна, 61587, вул.Котлова,117
Розрахунковий рахунок: р/с 703764 в АКБ "Промукр"
МФО 360315,
м.Харків
Керівник - Президент - Голова Ради директорів -
Лавренов Валерій Андрійович, тел.22-60-72
Телефон (для зв'язку): 22-24-85, Телефакс: 23-68-03
9.5.3 Необхідний пакет додаткових
документів
Для реалізації даного проекту не потрібно додаткових
документів.
Фінансування проекту - на підставі Договору про передоплату з
замовником верстата.
9.6 Оцінка ризиків і страхування
.6.1 Джерела і міри скорочення
ризиків
Проектування і виготовлення агрегатного верстата виконується
за попереднім договором із замовником - заводом тракторних двигунів і
починається тільки після одержання передоплати від нього в розмірі 50% від
розрахункової ціни верстата. У цьому випадку є ризик після виготовлення верстата
в тім, що замовник може від нього відмовитися і не заплатити.
9.6.2 Види ризиків, зв'язані зі
страхованим
|
Види ризиків
|
Спосіб зменшення
негативних наслідків
|
Перед початком
проектування верстата укладається договір із замовником про передоплату і
робота починається тільки після її одержання
|
|
Стихійні лиха,
псування вантажів при транспортуванню й ін.
|
Страхування сум
ймовірних збитків
|
|
Утрати матеріальних
коштовностей з вини робочих
|
Страхування
вартості можливих збитків
|
9.6.3 Види ризиків, не зв'язані зі
страхованим
|
Види ризиків
|
Спосіб зменшення
негативних наслідків
|
|
Комерційний ризик
|
Для проекту
конкретного верстата не існує
|
|
Дії конкурентів
|
Вивчення їхніх дій
і облік у маркетингу
|
|
Відхід працівників
чи страйк
|
Соціально-економічні
програми для працівників, облік їхніх вимог
|
9.7 Фінансовий план. Оцінка
ефективності використання проектованого виробу
У цьому розділі розглядаємо тільки економічний ефект від
використання спроектованого верстата, тому що оцінити фінансовий стан ХАВО АВ
не представляється можливим (немає даних).
Прогнозувати обсяги реалізації спроектованого верстата також
нема рації, тому що верстат виготовляється в єдиному екземплярі. Як базовий
варіант для оцінки ефективності станка приймаємо обробку деталі на 8-ми
універсальних вертикально-свердлильних верстатах зі спеціальним налагодженням,
аналогічної наладці на проектованому верстаті, але працюючих у неавтоматичному
циклі. Тому кожен верстат буде обслуговуватися одним оператором.
9.7.1 Вихідні дані для розрахунку
Таблиця 9.7. Вихідні дані для розрахунку ефективності
|
Показники
|
Позна- чення
|
Варіант
|
|
|
Базовий
|
Новий
|
|
1. Річний випуск
деталей, шт
|
Вг
|
320000
|
320000
|
|
2. Штучний час на
обробку, хв
|
tшт
|
0.60
|
0.51
|
|
3. Клас точності
верстата
|
А
|
Н
|
Н
|
|
4. Маса устаткування,
тонн
|
М
|
16.8
|
8.6
|
|
5. Займана
площа(один верстат), кв.м
|
S
|
2.10
|
11.13
|
|
6. Установлена
потужність електродв. кВт
|
Nу
|
5.5
|
15.65
|
|
7. Термін служби
верстата до кап.рем., років
|
Т
|
11
|
11
|
|
8. Ремонтна
складність устаткування
|
|
|
|
|
механічної частини
|
Rм
|
7
|
19
|
|
електричної частини
|
Rе
|
5
|
17
|
|
9. Розряд
|
|
|
|
|
верстатника
|
rс
|
3
|
2
|
|
наладчика
|
rн
|
4
|
4
|
|
10. Кількість
верстатів, що обслуговуються
|
|
|
|
|
в одну зміну:
верстатником
|
d
|
1
|
2
|
|
наладчиком
|
f
|
6
|
4
|
|
11. Число змін
роботи устаткування
|
nсм
|
2
|
2
|
|
12.Оптова ціна
одного верстата, грн
|
Цопт
|
14100
|
161350
|
|
13.Кількість
верстатників(операторів)
|
Роп
|
0.887х8
|
0.395/1
|
|
14.Кількість
верстатів розрахункове
|
Рс/
|
0.694х8
|
0.613
|
|
(прийняте)
|
Рп
|
8
|
1
|
|
15.Кількість
наладчиків
|
Рн
|
1.23
|
0.23
|
|
16.Коефіцієнт
завантаження устаткування
|
Кз
|
0.80
|
0.7
|
|
17.Коефіцієнт, що
враховує додатк. площу
|
g
|
1.0
|
1.0
|
|
18.Середньорічна
зарплата, грн
|
|
|
|
|
верстатників
|
Нс
|
3960
|
3625
|
|
наладчиків
|
Нн
|
4185
|
4185
|
|
19.Витрати на
одиницю рем. складності, грн
|
|
|
|
|
механічної частини
|
Нм
|
45
|
45
|
|
електричної частини
|
Нэ
|
25
|
25
|
|
20.Вартість 1 кв.м
виробничої площі, грн
|
Цзд
|
120
|
120
|
|
21.Вартість
амортизації і утримання
|
|
|
|
|
1 кв.м приміщень
під устаткування, грн
|
Нпл
|
40
|
40
|
|
22. Вартість
утримання 1 кв.м
|
|
|
|
|
службового
приміщення, грн
|
Нсл
|
40
|
40
|
|
23. Коефіцієнт,
враховуючий витрати на
|
|
|
|
|
доставку устаткування
|
a
|
0.2
|
0.2
|
|
24. Вартість 1 кв.м
служб. приміщень, грн
|
Цсл
|
190
|
190
|
|
25. Площа службово
- побутових приміщень,
|
|
|
|
|
приходиться на 1
робітника, кв.м
|
Sсл
|
7
|
7
|
|
26. Коефіцієнт
дисконтирування
|
Ен
|
0.1
|
0.1
|
|
27. Вартість 1 кВт
години електроенергії. грн
|
Нeл
|
0.285
|
0.285
|
9.7.2 Загальна методика розрахунку
ефективності
Економічний ефект від виробництва й експлуатації верстата
визначається по залежностях:
Е = а×Цпотр.баз - Цпотр.нов, (9.17)
У цьому вираженні Цпотр.баз і Цпотр.новий - ціна споживання,
відповідно базового і нового варіантів, а коефіцієнт при Цпотр.баз визначається
а = а1 ° а2, а1 = Пн / Пб, а2 = Тн / Тб, (9.18)
де Пн, Пб - продуктивність нового верстата і базового
варианта; Тн і Тб - термін служби базового і нового верстатів.
Ціна споживання визначається як сума
Цпотр = Цп + Иг*Т, (9.19)
де Цп - ціна виробництва (верстата і супутнього
устаткування), Иг - поточні витрати споживача за один рік експлуатації, без
обліку витрат на амортизацію (грн), Т - термін експлуатації устаткування.
Ціна виробництва:
Цп = Ц + Ен*К, (9.20)
де Ц - сумарна ціна устаткування, грн.; Ен - коефіцієнт
дисконтирування, Ен=0.1; К - капітальні витрати виробника.
К = Км + Кзд + Ксл, (9.21)
де Км - витрати на доставку й установ устаткування, Кзд -
вартість приміщення під устаткування, Ксл - вартість службово - побутових
приміщень для виробничих робітників.
Річні експлуатаційні витрати у вираженні (9.19):
Иг = (З + Изд + Исл + Ир + Ие), (9.22)
де З - річна зарплата виробничих робітників , Изд - річні
витрати на амортизацію й обслуговування виробничих приміщень, Исл - витрати на
утримання службово-побутових приміщень, Ир - витрати на ремонт і обслуговування
устаткування, Ие - витрати на електроенергію.
Складові капітальних витрат визначаються наступними
залежностями:
Км = Ц * Pп * a, грн (9.23)
де a=0.2 - коефіцієнт, що враховує витрати на доставку і
установ устаткування.
Кзд = Цзд × (S + Sд) × g × Pп, (9.24)
де Цзд=120 грн - вартість 1 кв.м приміщення цеху; S - площа
на одиницю устаткування, кв.м; Sд=0.5 кв.м - додаткова площа під виносні
пристрої; g - коефіцієнт, що враховує додаткову площу g=1, Рп - прийнята кількість
верстатів.
Ксл=Цсл*Sсл (Роп + Рн), (9.25)
Цсл - вартість 1 кв.м службово-побутового приміщення (Цсл=190
грн); Sсл - площа службово-побутових приміщень на одного робітника, Sсл=7 кв.м;
Роп і Рн - розрахункова кількість, відповідно, операторів і наладчиків.
Розрахункова кількість верстатів, робітників (операторів) і
наладчиків визначається залежностями:
Кількість спеціальних верстатів (розрахункове Рс і прийняте
Рп)
Рс = Вг * tшт / Фо*60*Квн (9.26)
де Вг, шт - річний випуск деталей; Фо=4000 годин - річний
дійсний фонд роботи устаткування, Квн=1.2 - коефіцієнт виконання норм.
Кількість операторів:
Роп = tшт*Вг / Фр*d*60, (9.27)
де Фр=3720 годин - річний фонд роботи робітника(за 2 зміни);
d - кількість верстатів, що обслуговуються одним оператором(d1=1, d2=2).
Кількість наладчиків:
Рн = Рп*nсм*Кф / f (9.28)
см - число змін, nсм=2; f - кількість верстатів, що
обслуговуються одним наладчиком, f1 = 6, f2 = 4; Кф - коефіцієнт, що враховує
збільшення фонду часу роботи устаткування в порівнянні з фондом часу
робітників, Кф = 0.46.
Розрахунок експлуатаційних витрат виконується по наступним
залежностям:
- річна зарплата робітників у розрахунку на одиницю
обладнання:
З = Нс*Роп + Нн*Рн, (9.29)
де Нс і Нн - середньорічна зарплата верстатників і наладчиків
з усіма нарахуваннями, грн.
річні витрати на амортизацію і утримання приміщень, займаних
устаткуванням, грн.
Изд = Нпл (S + Sу) * g * Рп, (9.30)
річні витрати на амортизацію і утримання службово -
побутових приміщень, грн.
Исл = Нсл * Sб * g * (Роп + Рн), (9.31)
- річні витрати на ремонт і технічне обслуговування
обладнання, грн.
Ир=(Нм * Rм + Не * Rе) * m * Рп, (9.32)
m -коефіцієнт, що враховує клас точності устаткування, m=1.0.
річні витрати на силову електроенергію, грн.
Иэ=N * Pп * Нел * Фо, (9.33)
де N - установлена потужність електроустаткування(на одному
верстаті), квт, Pп - прийнята кількість верстатів; Нел - вартість однієї кВт/години
електроенергії.
9.7.3 Результати розрахунку
параметрів ефективності
Результати розрахунку параметрів економічної ефективності по
залежностям (9.17)-(9.33) оформляємо в таблиці 9.8.
Таблиця 9.8. Розшифровка експлуатаційних витрат
|
Статті витрат
|
Сума витрат, грн
|
|
|
базовый
|
новий
|
|
|
1. Капітальні
витрати на доставку й установку устаткування. Км, грн. По (9.23)
|
22560
|
32270
|
|
|
2. Вартість
приміщень, займаних устаткуванням, Кзд, грн. По (9.24)
|
2496
|
1396
|
|
|
3. Вартість
службово-побутових приміщень для основних робітників Ксл, грн. По (9.25)
|
12272
|
1636
|
|
|
Разом капітальні
витрати (К)
|
37328
|
35302
|
|
|
Разом ціна
виробництва Цп по (9.20)
|
116533
|
164880
|
|
|
1. Заробітна плата
основних і допоміжних робітників, Из. По (9.29)
|
36814
|
4588
|
|
|
2. Витрати на
амортизацію і утримання виробничих приміщень, Изд По (9.30)
|
832
|
465
|
|
|
3. Витрати на
амортизацію і утримання службово-побут.приміщень, Исл, По (9.31)
|
2584
|
345
|
|
|
4. Витрати на
ремонт і технічне обслуговування устаткування, Ир По (9.32)
|
3520
|
1280
|
|
|
5. Витрати на
силову електроенергію, Ие По (9.33)
|
50160
|
17841
|
|
Разом
експлуатаційні витрати на річний випуск деталей Иг, грн. По (9.22)
|
93910
|
24519
|
|
Разом
експлуатаційні витрати на виробництво деталей за Т років експлуатації Ит
|
1033010
|
269709
|
|
Разом ціна
споживання за період експлуатації, грн. По (9.19)
|
1149543
|
434578
|
|
|
|
|
|
|
По вираженнях (9.17) і (9.18) розраховуємо повний економічний
ефект
Е = (83/80) * (11/11) * 1149543 - 434578 = 758073 грн.
Остаточно розраховані показники техніко-економічної
ефективності по проектованому і базовому варіанті представлені у таблиці 9.9.
Таблиця
9.9. Техніко-економічні показники конструкції верстата
|
Найменування
показника
|
Позна-чення
|
Варіант
|
Результат
порівняння
|
|
|
базовий
|
Новий
|
|
|
I. Те х н і ч н і.
|
|
1. Вага
устаткування, тонн
|
М
|
16.8
|
8.6
|
+16.2
|
|
2. Продуктивність,
шт/година
|
П
|
80
|
83
|
-3
|
|
3. Сумарна
потужність, кВт
|
N
|
44.0
|
15.65
|
+28.35
|
|
II. Е к о н о м і ч
н і
|
|
1. Капітальні
вкладення споживача, грн
|
К
|
37328
|
35302
|
+2026
|
|
2. Вартість
устаткування, грн
|
Ц
|
112800
|
161350
|
-48550
|
|
3. Ціна споживання,
грн
|
Цпотр
|
1149543
|
434578
|
+714965
|
|
4 Експлуатаційні
витрати споживача, грн
|
Ит
|
1033010
|
269709
|
+763301
|
|
Повний економічний
ефект, грн
|
Еп
|
|
758073
|
|
10. ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
10.1 Загальні питання охорони праці
і навколишнього середовища
У дипломному проекті розглянуті і розроблені питання
підвищення безпеки експлуатації проектованого верстата і поліпшення умов праці
на ньому. Спроектований верстат є верстатом - напівавтоматом. Робітник при
обслуговуванні його виконує тільки операцію завантаження заготівель і зняття
готових деталей. У верстаті використовується стрижневий різальний інструмент із
досить високою міцністю і зносостійкістю.
При експлуатації спроектованого верстата в механічному цеху
небезпечними і шкідливими виробничими факторами є:
частини верстатів, що рухаються - планшайба поворотного столу
з установленими на ній пристосуваннями, куди робітник завантажує заготівлі,
різальні інструменти і рухливі частини силових агрегатів;
дрібна чавунна стружка і, можливо, осколки інструмента;
підвищена напруга в електричній мережі, запиленість і
загазованість повітря робочої зони й ін.
Ці фактори враховані при проектуванні верстата з обліком його
наступної експлуатації в механічному цеху в напрямку зниження їхнього
шкідливого впливу.
Експлуатація металорізального устаткування зв'язана також з
несприятливим впливом на навколишнє середовище за допомогою вентиляційних
викидів, стічних вод, твердих відходів. Ці питання також розглянуті в даному
розділі дипломного проекту.
10.2 Промислова санітарія
При механічній обробці металів утворюються різні шкідливі
речовини: пил у зваженому стані, продукти термічного розкладання змазувально
охолоджуюча рідина (ЗОР) у зоні різання. Відповідно до ДСТ 12.1. 005-88 [6]
зміст шкідливих речовин у робочій зоні регламентується величиною ПДК - гранично
припустимої концентрації, тобто такий, котра при дії на людину протягом робочої
зміни і усього виробничого стажу не викликає змін у його життє-діяльності. ПДК
шкідливих речовин в аерозольному стані в повітрі робочої зони, що підлягають
контролю, представлені в таблиці 10.1.
Таблиця
10.1. ПДК шкідливих речовин, що підлягають контролю
|
Найменування
шкідливої речовини
|
ПДК, мг/м
|
Клас небезпеки
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Аэрозоли стали
|
6
|
4
|
|
Речовини, що
утворяться при термічному розкладанні мінеральних олій, що входять до складу
ЗОР:
|
|
|
|
Мінеральні олії
|
5
|
3
|
|
Оксид вуглецю
|
20
|
4
|
|
Сірчистий ангідрит
|
10
|
4
|
Зниження змісту шкідливих речовин у повітрі робочої зони
забезпечується вибором оптимальних режимів різання, своєчасним заточенням
інструмента, видаленням шкідливих речовин із зони різання засобами місцевої
вентиляції, пристроєм загальнообмінної вентиляції в цеху, своєчасним збиранням
осілого пилу з використанням пилососних установок.
Для зменшення дратівної дії і продовження терміну
експлуатації ЗОР необхідно ввести в її склад фурацелин ( 0,002 - 0,003% до
обсягу ЗОР ).
10.2.1 Метеорологічні умови
Метеорологічні умови впливають на організм людини і на його
працездатність. Механічний цех відноситься до цехів фізичної роботи середньої
ваги IIa з енерго витратами 172 - 293 Дж/с. Метеорологічні умови
регламентуються ДСТ 12.1.005-88.
Таблиця 10.2. Припустимі норми температури, відносній
вологості і швидкості руху повітря
|
Період року
|
Температура, оС
|
Відносна вологість,
не більш, %
|
Швидкість руху, не
більш, м/с
|
|
1
|
2
|
4
|
|
Холодний
|
17 - 23
|
75
|
0,2
|
|
Теплий
|
18 - 27
|
75
|
0,2 - 0,4
|
Підтримка нормативних параметрів мікроклімату забезпечується
засобами загальнообмінної вентиляції й опалення.
10.2.2 Характеристика вентиляції
У механічному цеху згідно СНиП 2.04.05-92 [16] передбачається
загальнообмінна вентиляція приточно-витяжного типу. У теплий період року
передбачається аерація - організований природний повітрообмін, здійснюваний
унаслідок різниці температур повітря усередині і зовні приміщення і унаслідок
вітрового тиску, що поліпшує обмін повітря без додаткової установки
вентиляторів і витрат електроенергії. Здійснюється вона шляхом надходження
повітря в нижні прорізи цеху і видалення через верхні. Для видалення повітря у
верхній частині приміщення цеху обладнається аераційним ліхтарем, у якому
передбачаються прорізи, що відкриваються, постаченими вітрозахисними щитами.
Місцева вентиляція передбачається для отсоса повітря від
устаткування, що є джерелом утворення шкідливих речовин (газів, аэрозолей і
т.п.). У холодний і перехідний періоди року для запобігання задування холодного
зовнішнього повітря ворота цеху обладнаються повітряною тепловою завісою.
10.2.3 Опалення
Ціль опалення приміщення - підтримка в них у холодний час
року заданої температури повітря. У механічному цеху використовується
центральне водяне опалення, що організоване згідно СНиП 2.04.05-92[16].
10.2.4 Виробниче освітлення
Освітлення відіграє важливу роль у виробничій діяльності
людини, оскільки 90 % інформації про зовнішній світ надходить через органи
зору. По виду джерела освітлення поділяється на природне, штучне і змішане.
Освітлення цеху організоване згідно СНиП II-4-79[17]. Правильно оганізоване
висвітлення сприяє високої продуктивності праці і попереджає виробничий
травматизм. Особливо важливо добре освітлювати робоче місце. Незадовільне
освітлення не тільки стомлює ока робітника, але і змушує його близько
нахилятися над верстатом, що може спричинити травмування стружкою,
інструментом, затискними пристроями і частинами верстата, що обертаються.
У цеху передбачене природне (бічне), штучне (комбіноване) і
сполучене освітлення. Як оцінна величина природного освітлення приймається
коефіцієнт природної освітленості КЕО - відношення одночасне заміряних
освітленостей усередині і зовні приміщення, виражене у відсотках. Нормовані
параметри освітлення у відповідності зі СНиП II-4-79 при середньому контрасті
об'єкта з тлом і середній характеристиці тла при виконанні робіт середньої
точності представлена в таблиці 10.3.
Як джерела загального висвітлення використовуються газорозрядні
лампи (люмінесцентні і дугові), що мають велику світлову віддачу, спектр, що
наближається до денного, високу економічність і термін служби (необхідно
стежити за відсутністю стробоскопичного ефекту). Природне освітлення
забезпечується правильним підбором площі остекления вікон і ліхтарів і
регулярним їхнім миттям. Як місцеві джерела світла використовуються лампи
накалювання.
Таблиця
10.3. Нормовані параметри висвітлення
|
Найменший розмір
об'єкта розрізнення, мм
|
Розряд зорової
роботи
|
освітленість
|
|
|
Штучна
|
Природна
|
Сполучена
|
|
|
|
КЕО,%
|
КЕО,%
|
|
|
комбін.
|
загальна
|
комбін.
|
боков.
|
комбиноване
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
0,5 - 1
|
IV
|
500
|
200
|
4
|
1,5
|
2,4
|
На станині верстата передбачене місце для кріплення
світильника УПД (відкритого типу) з лампою накалювання М 036-25 ДСТ 1182-77,
напруга харчування якої 36 В, потужність 40 Ут, створюваний світловий потік 600
лм.
10.2.5 Шум
Основним джерелом шуму у верстаті є робота електродвигуна,
інструмента що ріже і пневмосистеми. Відповідно до ДСТ12.1.003-89 [7] рівень
шуму не повинний перевищувати нормативний рівень звукового тиску й
еквівалентний рівень звуку, значення яких приведені в таблиці 10.4.
Заходи щодо зниження шуму:
для безшумної роботи силових вузлів, поворотно-ділильного
столу й інших вузлів передбачена централізована мастильна система періодичної
дії в сполученні з індивідуальним змащенням окремих вузлів;
зниження шуму електродвигунів досягається ретельним
балансуванням роторів електродвигунів і розміщенням електродвигунів у кожухи;
Таблиця 10.4. Нормативні рівні звукового тиску й
еквівалентний рівень звуку
|
Найменування
робочого місця
|
Рівні звукового
тиску, дБ, в октавних смугах із середньо геометричними частотами, Гц
|
Рівень звуку, дБА
|
|
31,5
|
63
|
125
|
250
|
500
|
1000
|
2000
|
4000
|
8000
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
Постійні робочі місця
в виробничому приміщенні
|
107
|
95
|
87
|
82
|
78
|
75
|
73
|
71
|
69
|
80
|
зниження шуму при обробці деталі досягається подачею ЗОР у
зону різання;
зниження шуму досягається конструктивним підвищенням
твердості корпусів і валів двигунів;
застосування спеціальних поглиначів шуму;
застосування глушителів при вихлопах стиснутого повітря з
пневмосистем;
контроль за станом верстата і його ремонт.
10.2.6 Вібрація
Відповідно до ДСТ12.1.012-90[8], вібрації, яким піддаються
працюючі в цеху, відносяться до категорії 3а.
Вібрація нормується по наступним параметрах:
) виброшвидкість V, м/с;
) виброприскорення а, м/с2;
) рівні виброшвидкості і виброприскорення Lс, Lу.
Норми вібрації відповідно до ДСТ12.1.012-90 приведені в
таблиці 10.5.
Таблиця 10.5. Нормативні параметри вібрації
|
Середньо
геометричні смуги частот, Гц
|
Виброприскорення
|
Виброшвидкість
|
|
м/c2
|
дБ
|
м/с
|
дБ
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
2 4 8 16 31,5 63
|
0,14 0,10 0,11 0,20
0,40 0,80
|
103 100 101 106 112
118
|
1,3 0,45 0,22 0,20
0,20 0,20
|
108 99 93 92 92 92
|
Заходи щодо зниження вібрації:
вибір підшипників, зубцюватих пар, заміна ударних процесів
безударними, ретельне балансування роторів електродвигунів і інших обертових
частин верстатів;
застосування для даного металу і режимів різання ЗОР,
способів кріплення інструмента і заготівель, пристосувань, що підвищують
твердість системи СНІД;
забезпечення своєчасного переточування інструмента, що ріже,
у процесі його експлуатації;
уведення вибро поглинаючих конструктивних елементів із
пружних-грузлих матеріалів (наприклад, кондукторні втулки з ебоніту);
своєчасний плановий і попереджувальний ремонт верстата з
обов'язковим післеремонтним контролем вібраційних характеристик;
установка верстата на окремий бетонний фундамент;
виключення контакту робітника з вібраційними поверхнями.
10.3 Заходи щодо техніки безпеки
.3.1 Захисні пристрої
Відповідно до ДСТ12.2.009-80[9] центральна частина верстата з
поворотно-ділильним столом, на якому закріплені установочно-затискні
пристосування, обгороджена щитками, надійно закріпленими на корпусі. Ці щитки
захищають робітника від стружки, що відлітає, і бризів ЗОР. Захисні пристрої
виконуються зі сталі товщиною не менш 0,8 мм чи листового алюмінію товщиною не
менш 0,2 мм, чи міцної пластмаси товщиною не менш 4 мм. При необхідності
виконуються оглядові вікна з оглядовим склом товщиною не менш 4 мм безпечним за
ДСТ 5727-83. Найбільш виступаючі при роботі за габарит станини зовнішні торці
складальних одиниць, здатні травмувати ударом ( щопереміщаються зі швидкістю
більш 150 мм/с), офарблюються смугами що чередуються жовтого і чорного кольорів
під кутом 45 градусів з нанесенням попереджуючих знаків небезпеки на
огородження.
10.3.2 Запобіжні і пристрої, що
блокують
Верстат має запобіжний пристрій від перевантаження, здатної
викликати поломку деталей верстата і травмування робітника. У верстаті мається
блокування , що забезпечує включення циклу обробки тільки після закінчення
затиску деталі. Мається також блокування для надійного механічного закріплення
заготівель і інструмента при аварійному припиненні подачі електроенергії,
падінні тиску олії чи повітря в системі.
10.3.3 Органи керування
Органи ручного керування виконані і розташовані так, щоб
користатися ними було зручно і не приводило до випадків защемлення і
наштовхування руки на інші органи керування і частини верстата й у можливо
більшому ступені виключало випадковий вплив на них. Відповідно до
ДСТ12.2.009-80 кожна кнопка постачена написами і сигнальними лампами, що
показують чи включена вона; написи виконуються чіткими символами, що не можна
стерти і видимі на відстані не менш 500 мм. Нижній ряд кнопок розташований не
нижче 600 мм, а верхній не вище 1700 мм від підлоги. Рукоятки й інші органи
керування верстатом постачені надійними фіксаторами, що не допускають
мимовільне переміщення органів керування.
10.3.4 Пристрій для встановлення і
закріплення заготівель і інструмента на верстатах
Пристрою для закріплення заготівель і інструмента мають
гладкі зовнішні поверхні. Закріплення на верстатах патронів, планшайб,
оправлень інструмента й інших знімних елементів виключає мимовільне
реверсування руху.
10.3.5 Пристрій змащення й
охолодження
Форма верстата і його елементів забезпечує зручний відвід
стружки і ЗОР із зони різання і видалення стружки з верстата. Верстат
обладнаний централізованою системою змащення періодичної дії відповідно до
ДСТ12.2.009-80. Місце змащення офарблюють у відмінний від основного кольору
верстата колір. У резервуарах гідравлічної і мастильної систем, установлюваних
біля верстата, передбачені горловини для відкачування олії насосом. Дно резервуара
знаходиться на висоті не менш 100 мм від підлоги. Трубопроводи гидро- і
пневматичних охолодних систем, що прокладаються вище рівня підлоги,
розташовуються на висоті не менш 2000 мм над рівнем підлоги. Пристрої для
підведення ЗОР у зони обробки верстата забезпечують можливість зручного і
безпечного регулювання їхнього положення, надійної фіксації і необхідного
розподілу рідини в зоні різання.
10.3.6 Електробезпека
Згідно правил устрою електроустановки (ПУЭ-87[5]) по
небезпеці поразки електричним струмом механічний цех відноситься до II класу
небезпеки. Напруга, подавана на устаткування - 380 В, а для висвітлення - 220
В.
Електробезпека забезпечується системою організаційних і
технічних заходів. Неприступність струмоведучих частин від випадкового дотику забезпечується
ізоляцією цих частин і поміщення їх в електричні шафи.
У цеху передбачена електрична мережа з заземленою нейтралью.
Для захисту від поразки людини електричним струмом при дотику до корпусів
устаткування, що виявилося під напругою, передбачається занулення.
10.3.6.1 Виконуємо розрахунок
занулення [5]
А. ВИХІДНІ ДАНІ:
) Від трансформаторної підстанції харчується електромережа
цеху. Схема до розрахунку зануления приведена на мал.10.1. Трансформаторна
підстанція убудована в будинок цеху. Розподільний щит РЩ-1 харчується 4-х
жильним кабелем 1 з алюмінієвими жилами, прокладеними в каналі і по стіні цеху.
Температура повітря в цеху 25оС. ДО РЩ-1 приєднані кілька електродвигунів
різної потужності і лінія 3, що харчує щит РЩ-2 з освітлювальним навантаженням;
) Силове навантаження:
ЕД-1: число двигунів n=10, потужність одного двигуна Рд = 15
квт;
ЕД-2: число двигунів n=10, потужність одного двигуна Рд = 22
квт;
) Освітлювальне навантаження: Росв = 50 квт; cosj=0.9;
) Трансформатор: тип - М (масляний), U1/U2 = 10/0.4 кв; схема
з'єднання обмоток - D / Yн;
) Кабелі: довжина: l1 = 100 м, l2 = 50 м;
захист: l1 - АВ(автоматичний вимикач),- Пр (запобіжник);
) кабелі l1, l2 - 4-х жильні з алюмінієвими жилами, нульовий
захисний провідник - 4-я жила кабелю.
Б. Вибір потужності трансформатора і параметрів мережі
Б.1.
Потужність трансформатора
(10.1)
де Ко=0.8 - коефіцієнт одночасності роботи електродвигунів(ЕД); Кз -
коефіцієнт завантаження ЕД (приймаємо Кз=0.8); Рдном - номінальна потужність
кожного ЕД; hд - середній КПД ЕД; соsjд - середній коефіцієнт потужності ЕД; Кс - коефіцієнт
попиту.
Кс = Ко × Kз / hд (10.2)
З табл.3.2[5] для двигунів з Р=15 квт hд =0.88, соsjд
=0.91, з Р=22 квт - hд =0.885, соsjд =0.91. Тоді їхні середні значення будуть рівні
hд =
(10*0.88+10*0.885)/20 = 0.883, соsjд =
(10*0.91+10*0.91) /20 = 0.91.
Коефіцієнт попиту: Кс = 0.8 × 0.8 /
0.883 = 0.565.
Необхідна потужність трансформаторатр = 0.565 × (10 × 15+10
× 22) / 0.91 = 262.82 кВт.
При номінальній вищій напрузі обмоток масляного трансформатора U1=6 кВ
і заданій схемі з'єднання обмоток по таблиці 3.3[5] вибираємо стандартне
значення Sтр=400 кв і опір обмоток Zт=0.056 Ом.
Б.2. Номінальний струм плавкої вставки запобіжника в ланцюзі
електродвигуна ЭД-1.
Повинна виконуватися умова:
Івст ³ Imax, (10.3)
де Imax - максимальний робітник струм ланцюга (лінії) у нормальному
режимі, А.
= Рном / (Ö3 × Uном × cosj), (10.4)
де Рном - максимальна потужність навантаження, приєднаної до
лінії, квт; Uном - номінальне лінійне напруги, кВ; cosj - коефіцієнт потужності
навантаження.
Для ланцюга електродвигунів при розрахунку струму плавкої
вставки необхідно враховувати їхній пусковий струм. При нормальних умовах пуску
(це має місце в нашому випадку)
вст ³ Іпуск/2.5 (10.5)
Виконуємо розрахунок для ЕД-1: Рном=15 квт, Uном=380 В (0.4
кВ), cosj=0.91, коефіцієнт перевищення пускового струму над номінальним Кп=7.0
(табл.3.2).= 15 / (1.732 × 0.4 × 0.91) = 23.8 А.
Іпуск = Кп × Рном / Uном = 7 × 15 / 0.4 = 262.5 А.
Тоді за умовами (10.3) і (10.5)
Івст ³ max (23.8, 262.5/2.5) = 262.5/2.5 = 105 А.
По таблиці 3.5[5] вибираємо запобіжник ПН2-250 з номінальним
струмом запобіжника 250 А, плавкої вставки Івст=120 А, із граничним струмом, що
відключається, 100 кА.
Б.3. Знаходимо перетин проводу відгалуження 2 до зануляємих
електродвигунів з умов припустимого нагрівання
Ідоп ³ Imax = 23.8 А, (10.6)
де Ідоп - довгостроково припустимий з умови нагрівання струм
навантаження провідника, А.
Крім того, перетин проводу повинен узгоджуватися з
номінальним струмом плавкої вставки
доп ³ Iвст / a, (10.7)
де a - коефіцієнт відповідності, що залежить від умов прокладки і
нагляду за мережею. Для промислових мереж a=3.
Тоді: Iдоп ³ max(23.8, 120/3) = 40.0 А.
По таблиці 3.6 при кабелі з гумовою чи пластмасовою
ізоляцією, прокладеному в повітрі, з 4-мя проводами вибираємо кабель з
перетином 16 мм2 і Iдоп=54 А.
Б.4. Максимальний робочий струм магістрального кабелю 1, що
харчує 20 електродвигунів і освітлювальне навантаження в нормальному режимі n
,
(10.8)
де Іном - номінальний струм кожного электро приймача, А.
Іраб = 0.8 × 0.8 × (10 ×
15 / 0.4 + 10 × 22 / 0.4 + 50 / 0.22) = 737.5 А
Б.5. Максимальний струм короткочасного перевантаження магістрального
кабелю 1 з урахуванням робочого навантаження, але без струму того
електродвигуна, що дає найбільший приріст пускового струму. Це один із двигунів
з Р=22 квт.
(10.9)
де Іпуск - пусковий струм самого навантаженого двигуна, Іпуск=7.0 × 22 / 0.4 = 385 А. Його Іном = 22 / 0.4 = 55.0
А. Віднімемо його з Іраб, розрахованого по формулі (10.8) і підставимо в
(10.9).
Іпер = 737.5 - 0.8 × 55.0
+ 385 = 1078.5 А.
Б.6. Визначаємо струм спрацьовування реле розцеплювача автоматичного
вимикача в ланцюзі магістрального кабелю. Реле расцепителя може бути тепловим
чи електромагнітним. Приймаємо для кабелю 1 електромагнітне реле. Для нього
повинні виконуватися умови:
Іср.расц > Imax , (10.10)
Іср.ел ³ 1.25 ×
Іпер , (10.11)
У нашому випадку Imax = Іраб = 737.5 А, Іпер = 1078.5 А. Тоді
Іср.расц > max(737.5, 1.25×1078.5)
= 1348.1 А.
По таблиці 3.7 вибираємо автоматичний вимикач і його струм
спрацьовування. Це АВ типу А3714Б с трьома полюсами, номінальним струмом 160 А
і струмом спрацьовування Іср.расц = 1600 А.
Б.7. Вибираємо перетин магістрального кабелю. Розрахунки виконуються
аналогічно пункту Б.3 по формулі (10.6) з додатковою перевіркою
електромагнітних розцеплювачей
доп ³ Iср.ел / 4.5, (10.12)
Ідоп ³ Іср.расц / a, (10.13)
= 737.5 А (див. п.Б.4), Іср.ел = Іср.расц = 1348.1А. Тоді
Ідоп.max(737.5, 1348/4.5, 1348/3) = max(737.5, 299.6, 449.3) = 737.5 А.
По таблиці 3.6 вибираємо перетин магістрального кабелю. По цій таблиці
для 4-х жильного алюмінієвого кабелю, прокладеного в каналі, з гумовою
ізоляцією найбільше значення Iдоп=347 А, при перетині кабелю 185 мм2. Очевидно,
що цього недостатньо.
В. Вибір перетину нульового захисного провідника і розрахунок занулення
на здатність відключати
В.1. Для забезпечення надійного відключення ушкодженого электро
приймача повинні бути виконані дві умови:
³
k * Iном.з.а, (10.14)
ін.з £ 2 × Zф,
чи 1/Zн.з. ³ 0.5/Zф, (10.15)
де Ikmin - необхідний мінімально припустимий струм
однофазного короткого замикання, що забезпечує автоматичне вимикання в
мінімальний час, А; Iном.з.а - номінальний струм захисного апарата (плавкої
вставки чи запобіжника спрацьовування розцеплювача АВ); k - коефіцієнт
кратності струму короткого замикання стосовно номінального струму захисного
апарата (k ³ 3 для плавких запобіжників чи теплових реле, k ³ 1.4 для АВ з
електромагнітним реле з номінальним струмом до 100 А и k ³ 1.25 для інших АВ з
номінальним струмом більше 100 А); Zн.з , Zф - повні опіри, відповідно,
нульового і фазного провідників, Ом.
Тому що нами обраний 4-х жильний алюмінієвий кабель, то умова
(10.15) виконується при будь-яких перетинах і одночасно виконується умова
(10.14).
В.2. Перетин нульового провідника по (10.15). У нашому
випадку нульовий провідник такий же як і фазний(4-я жила 4-х жильного кабелю).
Його перетин у лінії 2: 16 мм2, а струм, що допускається, Ідоп=54 А; у лінії 1:
185 мм2, струм що допускається Ідоп=247 А.
В.3. Необхідний мінімально припустимий струм однофазного
короткого замикання(КЗ) за умовою (10.14).
Коефіцієнт кратності струму КЗ k=3 (плавкий запобіжник у
ланцюзі ЕД-1), Іном.з.а=120 А, тоді Ikmin ³ 3 × 120 = 360 А.
В.4. Розраховуємо активні й індуктивні опіри фазних і
нульових захисних провідників (Rф,Хф,Rн.з,Хн.з,Xn').
Активний опір для провідників з кольорових металів
= r * l, Ом, (10.16)
де r - питомий активний опір провідника, Ом/км ; l - довжина
провідника від нейтрали трансформатора до місця замикання.
Індуктивні опіри провідників з кольорових металів малі і їх
можна не враховувати. Знаходимо опір нульового і фазного провідників на всій довжині
лінії (l1+l2). Для ліній 1 і 2 використовуються 4-х жильні алюмінієві кабелі,
тому обоє провідника однакові і їхні опіри також однакові.
По таблиці 3.8[5] для алюмінієвого провідника з перетином 16
мм2 і при температурі 38оС r2=2.06 Ом/км, а для перетину 185 мм2 - r1=0.179
Ом/км (x2=0.08, x1=0.07, ними зневажаємо).
ф = Rн.з = (r1 × l1 + r2 × l2) / 1000 =
= (0.179 × 100 + 2.06 × 50) / 1000 = 0.121 Ом.
Зовнішнім індуктивним опором петлі фаза-нуль (взаємоіндукції)
Xn' при використанні 4-х жильного кабелю (чи при прокладці в сталевих трубах)
також можна зневажити.
В.5. Дійсне розрахункове значення (модуль) струму однофазного
короткого замикання розраховується по формулі
де Uф=400 В - фазна номінальна напруга вторинної обмотки
трансформатора; Zт=0.056 Ом - повний опір трансформатора.
= 400 / (0.0187 + 0.269) = 1390.3 А.
В.6. Перевіряємо здатність відключати системи зануления, .
Умовою перевірки є
красч > Ikmin. (10.18)
У нашому випадку 1390.3 > 360. Умова (10.18) виконується,
отже нульовий захисний провідник обраний правильно і здатність відключаим
системи зануления забезпечена.
10.4 Пожежна безпека
Механічний цех відноситься по пожежній небезпеці до категорії
"Д" згідно ОНТ 10-90. Ступінь вогнестійкості будинку II-а.
Можливі причини пожежі:
порушення технологічного режиму;
несправність електроустаткування (коротке замикання);
недостатня підготовка устаткування до ремонту;
не дотримання графіка планового ремонту;
самозаймання промасленого дрантя.
Відповідно до ДСТ 12.1.004-91 передбачена система запобігання
пожежі:
) регулярний ремонт устаткування;
) збереження дрантя в металевих емкостях;
) паління в спеціально відведених місцях;
) пристрій молниезащиты будинку цеху;
) збереження мастил у закритих металевих шухлядах;
) своєчасна заміна зношених деталей.
Міри протипожежного захисту:
застосування засобів пожаро гасіння і відповідних видів
пожежної техніки;
застосування автоматичних установок пожежної сигналізації і
пожаро- гасіння;
застосуванням пристроїв, що забезпечують обмеження поширення
пожежі;
організація за допомогою технічних засобів, включаючи
автоматичні, своєчасного оповіщення й евакуації людей;
застосування засобів колективного й індивідуального захисту
людей від небезпечних факторів пожежі;
застосування засобів протидимного захисту;
організація пожежної охорони.
10.5 Заходи щодо охорони
навколишнього середовища
Вирішуючи питання охорони навколишнього середовища при
проектуванні агрегатного верстата, необхідно звернути увага на дві проблеми:
) використання й утилізація стружки і ЗОР;
) очищення повітря від пилу.
Для очищення повітря, що видаляється з зони різання місцевою
вентиляцією від пилу застосовуються циклони і пилоосаджуючі камери. Повітря, що
викидається в атмосферу загальнообмінною вентиляцією не очищається, тому що
відсутні універсальні агрегати для очищення повітря. Захист атмосфери
досягається шляхом розсіювання шкідливих речовин в атмосфері.
На верстаті використовується водо розчинна емульсійна ЗОР. З
її допомогою дрібна стружка змивається в спеціальну ємність, відкіля
автоматично віддаляється шкребком, після чого ЗОР фільтрується для видалення з
її стружки і повторно використовується.
При забрудненні ЗОР стружкою і мастилами скорочується термін
її експлуатації, знижується стійкість інструмента і збільшується шорсткість
оброблюваних поверхонь.
Для боротьби зі старінням ЗОР у неї додають невелику дозу
азотнокислого натрію. Регенерація емульсійної ЗОР виробляється за допомогою
"відстою". Вона змивається у відстійник і відстоюється в плині доби
при температурі близько 50 С. Верхній шар спливаючої олії відокремлюють від
відстояної емульсії. Повторне використання ЗОР здійснюється в суміші зі свіжою
емульсією в співвідношенні 1:1. Регенерація цілком виробленої ЗОР полягає у
відділенні від її олії і внесенні при безупинному помішуванні 40 %
розчину лугу (щелочи). Після цього додається визначена
кількість нітриту натрію і свіжої емульсії. Емульсія подальшої експлуатації, що
загнила, не підлягає. Вона змивається в ємність і при введенні в неї
розрахункової кількості соляної кислоти утилизується.
Мінеральні олії, що спливли, відправляються на переробку, а
вода зливається в заводську каналізацію.
Тонке очищення повітря, що видаляється з зони різання
верстатів здійснюється за допомогою індивідуальних агрегатів типу, що
відсмоктують, ЗИЛ-900, застосовуваних на шліфувальних верстатах. У процесі
багаторазового використання ЗОР при механічній обробці металів вона утрачає
свої технологічні властивості в результаті нагромадження пилу, емульсії зі
стружкою, влучення в ЗОР робітників рідин з гидро системи верстата. Щоб
продовжити термін експлуатації ЗОР її періодично очищають від твердих і
колоїдних домішок. Коли подальше використання ЗОР стає неможливим їх заміняють.
З термічних способів, використовуваних при переробці ЗОР,
найбільше поширення одержали вогневе знешкодження і розпарювання.
Принципова схема установки вогневого знешкодження
відпрацьованих емульсій, представлена на мал.10.2.
Мал.10.2.
Схема установки для вогневого знешкодження відпрацьованих емульсій
Відпрацьована ЗОР подається в ємність 1, оснащену паровим
регістром. За допомогою насоса 4 можна здійснювати інтенсивне перемішування
емульсії і попередній прогрів до 90-95оС. Емульсія, пройшовши фільтри грубого 2
і тонкого 3 очищення, подається в теплообмінник 5, де нагрівається водяною
парою до температури 120-130оС, після чого направляється на форсунки 6
розподільного пристрою для спалювання в топці казана або печі. Вузол спалювання
може працювати на газоподібному, рідкому чи комбінованому паливі. Кількість
емульсії, що переробляється, обмежена, тому що при збільшенні вологовмісту
знижується температура димових газів, що відходять, і зростає їхня корозійна
агресивність.
Спосіб вогневого знешкодження заснований на спалюванні
обводнених мазутів з вологістю до 30%. Термічна температура згоряння емульсії
та ж, що і мазуту. Крапля емульсії випаровується і згоряє швидше, ніж крапля
мазуту того ж обсягу. Дослідниками відзначалася відсутність зривів горіння,
зменшення шуму, зниження викиду в атмосферу окису вуглецю і сажі, а також
збільшення повноти згоряння палива і, як наслідок, деяке підвищення КПД
котлоагрегату. Однак даний спосіб має ряд недоліків: його не можна
застосовувати для емульсії, що містить хлор, фосфор, тому що при спалюванні
його буде забруднюватися атмосферне повітря. Наявність сірки в складі
органічної частини СОЖ не є перешкодою для спалювання, тому що в процентному
відношенні її в емульсії менше ніж у використовуваних мазутах. Хімічний аналіз
димових газів на повноту згоряння і присутність токсогенів дав цілком
задовільні результати.
Металеві відходи - метали і металева стружка, є головним
видом відходів при обробці різанням. Існує 2 шляхи утилізації відходів металу:
без переплавляння і з переплавлянням. Переробка відходів(алюмінієвої стружки),
що утвориться на верстаті, виконується з переплавлянням. Відходи металу з
верстата збираються в спеціальну тару і вивозяться на переплавляння, де
попередньо піддаються здрібнюванню, сортуванню, очищенню від сторонніх домішок
і пакетуванню.
11. ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА
11.1 Хлор
Хлор - це хімічний елемент, що відноситься до сімейства
галогенів. При звичайних умовах (температурі 0оC і тиску 1кгс/см2) хлор
представляє жовто-зелений газ з різким дратівним запахом. Температура кипіння
хлору tкип - 34.05оС, плавлення - 101оС. Хімічно хлор дуже активний.
Безпосередньо з'єдну-ється майже з усіма металами і з неметалами, утворити
хлориди.
Суміші хлору з воднем і киснем вибухонебезпечні.
Зберігають і перевозять хлор у рідкому виді в балонах,
бочках, у залізнично-дорожніх цистернах.
Отруєння хлором можливі там, де він чи застосовується
з'являється, наприклад при аваріях, як у розглянутому випадку.
Хлор дратує слизуваті оболонки очей і дихальних шляхів. До
первинних запальних змін звичайно приєднується вторинна інфекція. Гостре
отруєння розвивається майже негайно. При вдиханні середніх і низьких
концетраций хлору відзначається стиснення і біль у груд, сухий кашель, хекання,
різь в очах, сльозотеча, підвищення температури тіла. Можлива бронхопневмонія,
токсичний набряк легень, депресивні стани, судороги. При тривалому вдиханні
невеликих доз хлору спостерігається аналогічні, але що повільно протікають
форми захворювання.
Захистом від поразки хлором служить протигаз. Інших засобів
захисту не потрібно.
У випадку застосування хлору всі особи, оказавшиеся в
зараженій атмосфері, умовно вважаються "носилковими" хворими. Вони
повинні в мінімально короткий термін бути виведені з вогнища зараження
незалежно від суб'єктивного стану.
Рекомендується зігрівання тіла, гаряче питво. Лікування
уражених припускає боротьбу з набряком легень, усунення кисневої недостатності
і підтримка функцій серцево-судинної системи.
Для дегазації придатні розчини аміаку, амінів, лугів. З
приміщень отруйну речовину можна видалити посиленою вентиляцією.
11.2 Розрахунок стійкості
механічного цеху в умовах хімічного зараження
.2.1 Вихідні дані для розрахунку
Зараження утворилося в результаті руйнування ємності з хлором
масою 50 т при транспортуванні в 7-ми км від об'єкта.
Вітер убік об'єкта зі швидкістю 3 м/с. Температура повітря -
0оС. Изотермія.
11.2.2 Прогнозування глибин зон
зараження СДЯВ
Під еквівалентною кількістю СДЯВ розуміється така кількість
хлору, масштаб зараження яким при інверсії, еквівалентний масштабу зараження
при даному ступені вертикальної стійкості повітря кількістю даної речовини, що
перешло в первинну(вторинну) хмару.
Еквівалентна кількість сильнодіючої отруйної речовини.
По первинній хмарі:
эпо = K1 * K3 * K5 * K7 * Qo,
де K1 - коефіцієнт, що залежить від умов збереження СДЯВ.
Приймаємо K1 = 0.18 ([21],п.1.9); K3 = 1.0 - коефіцієнт, який дорівнює
відношенню граничної токсидози хлору до граничної дози іншого СДЯВ; K5 -
коефіцієнт, що враховує ступінь вертикальної стійкості повітря.
Приймаємо його для ізотермії рівним K5 = 0.23; K7 = 0.6 -
коефіцієнт враховуючий вплив температури повітря (табл.9); Qo - кількість
викинутого (що розлився) при аварії СДЯВ. У нашому випадку Qo = 50 т.эпо = 0.18
* 1 * 0.23 * 0.6 * 50 = 1.242 т.
По вторинній хмарі:
эво = (1 - K1) * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7 * Qo / (h * d)
де K2 = 0.052 - коефіцієнт, що залежить від
фізико-хімічних властиво-стей СДЯВ ([21],табл.9); K4 - коефіцієнт, що враховує
швидкість вітру
= 1 + 0.33 * (V - 1) = 1 + 0.33 * (3 - 1) = 1.66;
- коефіцієнт, що залежить від часу , що пройшов після аварії
N. Значення коефіцієнта визначається після розрахунку тривалості випару Тисп.
Тисп = h * d / (K2 * K4 * K7),
де h - товщина шару СДЯВ (при розливі h=0.05 м); d -
щільність СДЯВ d=1.558 т/м3 ([21], табл.9).8 , при N < T,=.8 , при N > T.
При Т менше 1 години приймають Т=1. Тоді K6 = 10.8 = 1.
Коефіцієнт К7 для вторинної хмари дорівнює 1.0 (табл.9[21]).
Тоді
Тисп = 0.05 * 1.558 / (0.052 * 1.66 * 1.0) = 0.9 ч.эво = (1 -
0.18) * 0.052*1*1.66*0.23*1*1*50 / (0.05*1.558) = 10.45 т.
Глибина зон зараження при аварії на хімічно небезпечному
об'єкті.
По табл.10 [21] глибина зон зараження для первинної хмари Гпо
і вторинної хмари Гво визначається в залежності від еквівалентної кількості
речовини і швидкості вітру.
Для первинної хмари: (1.242 т і швидкість вітру V=3 м/с)
глибина зони зараження складе (значення 1.242 знаходиться між табличними
значеннями 1 і 5, тому виконуємо лінійну інтерполяцію)
Гпо = 2.17 + (1.242 - 1) * (5.34 - 2.17) / 4 = 2.36 км;
для вторинної хмари
Гво = 7.96 + (10.49 - 10.0) * (20.59 - 7.96) / (50 - 10) = 8.12
км.
Повна глибина зони зараження Г (км) обумовлюється впливом
первинної і вторинної хмари СДЯВ:
Г = Г' + 0.5 * Г'',
де Г' - найбільший, а Г'' - найменший з розмірів Гпо і Гво.
Г = 8.12 + 0.5 * 2.36 = 9.3 км.
Отже механічний цех, розташований у 7 км від місця аварії,
може виявитися в зоні зараження.
Отримане значення Г порівнюємо з гранично можливим значенням
глибини переносу повітря
Гп = N * V,
де N - час від початку аварії, ч; V - швидкість переносу
зараженого повітря при даній швидкості вітру і ступеня вертикальної стійкості
повітря, V=18 км/година ([21],табл.11).
11.2.3 Площа зони можливого
зараження первинною і вторинною хмарою СДЯВ
Sв = 8.72*10-3 * Г2 * j.
де j - кутові розміри зони можливого зараження (градусів), що
залежать від швидкості вітру([21],табл.12). Для V=3 м/с j=45о.
Площі зон можливого зараження:
для первинної хмаривпо = 8.72 * 10-3 * 2.362 * 45 = 2.19 км2
для вторинної хмаривво = 8.72 * 10-3 * 8.122 * 45 = 25.87
км2.
Площа зони фактичного зараження:
ф = К8 * Г2 * N0.2,
де К8 - коефіцієнт, що залежить від ступеня вертикальної
стійкості повітря (К8 = 0.133 при изотермии); N - час, що пройшов після аварії
N = Г/V = 9.3/18 = 0.57 ч.ф = 0.133 * 9.32 * 0.570.2 = 10.28 км2,
11.2.4 Час підходу хмари СДЯВ до
об'єкта
Цей час залежить від відстані до об'єкта і швидкості переносу
хмари повітряним потоком:
t = X / V,
де Х - відстань від джерела зараження до заданого об'єкта,
км; V=18 км/год див. п.11.2.2). Тоді: t = 7/18 = 0.39 ч.
Тривалість вражаючого впливу СДЯВ визначається часом його випару
з площі розливу і дорівнює Тисп=0.9 години.
11.2.5 Можливі втрати у вогнищі
хімічної поразки від СДЯВ залежать від умов розташування людей і забезпечення
їх протигазами. По табл.13[21] утрати складуть 50%
Отримані результати зводимо в таблицю 11.1
Таблиця 11.1. Результати оцінки хімічної обстановки
|
Джерела зараження
|
Тип СДЯВ
|
Кіль-кість СДЯВ, т
|
Глибина зони
заражен-ня, км
|
Площа зони
заражен-ня, км2
|
Час початку
заражен-ня, годин
|
Трива-лість дії,
годин
|
Утра-ти, %
|
|
Руйнуван-ня ємності
|
хлор
|
50
|
9.3
|
10.28
|
0.39
|
0.9
|
50
|
Висновок: У випадку руйнування ємності в 50 тонн хлору на
відстані 7 км від механічного цеху і при вітрі зі швидкістю 3 м/с убік цеху він
може виявитися в зоні хімічного зараження через 0.39 години. На території
механічного цеху виникне вогнище хімічної поразки. Утрати л/с у ньому можуть
досягти 50%.
Пропозиції (1-й період, негайно):
оповіщення про аварію;
надання невідкладної(першої медичний) допомоги й евакуація
потерпілих у лікувальні установи;
оцінка масштабів аварії, визначення площі зараження рідким
СДЯВ, глибини і ширини поширення зараженого повітря;
уточнення числа людей на об'єкті й у зоні поширення
зараженого повітря, проведення екстрених заходів щодо захисту населення з
використанням індивідуальних і колективних засобів;
негайна евакуація населення (при необхідності);
приведення в готовність сил і засобів ЕМП,
амбулаторно-профілактичних і лікувальних установ міста;
визначення стійкості СДЯВ;
уточнення напрямку і швидкості вітру й інших метео даних.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1.
Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Л.: Машиностроение,
1975.-656 с.
.
Антонюк В.Е., Королев В.А., Башеев С.М. Справочник конструктора по расчету и
проектированию станочных приспособлений. Минск, Беларусь, 1969. - 392 с.
.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т.- 5-е изд.,
перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979.
.
Брон Л.С., Черпаков Б.И. Конструкции, наладка и эксплуатация агрегатных станков
и автоматических линий.- М.: Высшая школа, 1985.
.
Выбор и обоснование методов и средств защиты работающих и окружающей среды.
Учебное пособие под. ред. Вершининой Н.П.
.
ГОСТ12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху
рабочей зоны.- введен 01.01.89 г.
.
ГОСТ12.1.003-89 ССБТ. Шум. Общие требования.- введен 01.07.89 г.
.
ГОСТ12.1.012-90. ССБТ. Вибрационая безопасность.- введен 01.01.91 г.
.
ГОСТ12.2.009-80. Станки металлорежущие. Общие требования безопасности.
.
ГОСТ12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность.- введен 01.07.91 г.
.
Латышев Н.В., Васерман М.С., Касьянов О.Н. и др. Агрегатные станки в
машиностроении. Харьков, Прапор, 1975.
.
Методические указания по экономическому обоснованию новой конструкции/Сост.
Смоловик Р.Ф.,Устинова Т.И. - Харьков: ХПИ, 1985.-36 с.
.
Проников С.А. Расчет и конструирование металлорежущих станков.-М.:Высшая школа,
1974.
.
ПУЭ-87 Правила устройства электроустановок.
.
Решетов Д.Н. Детали и механизмы металлорежущих станков.
М.:
Машиностроение, 1972.
.
СНиП2.04.05-92. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.-М.:
Стройиздат,1992.-64 с.
.
СНиП II-4-79. Естественное и искусственное освещение.-М.: Стройиздат,1980.-49
с.
.
СНиП2.09.02-85. Производственные здания промышленных предприятий.-М.:
Стройиздат,1986.-16 с.
.
Тимофеев Ю.В., Хицан В.Д., Васерман М.С., Громов В.В. Под. общ. ред. Тимофеева
Ю.В. Агрегатные станки средних и малых размеров.-М.:Машиностроение, 1985.-248
с.
.
Меламед Г.И.,Цветков В.Д.,Азман Д.С. Агрегатные станки.-
М.:
Машиностроение,1964.- 424 с.
. Методические
указания к выполнению домашнего задания по оценке устойчивости работы обьектов
химической промышленности по курсу "Безопасность
жизнедеятельности"/Сост.М.П.Атмажитов,В.И.Сафонов.-Харьков: ХПИ,1992.-33
с.
.
Методические указания по дипломному проектированию для студентов специальностей
0501,0636 / Сост. Смоловик Р.Ф., Устинова Т.И. - Харьков: ХПИ, 1982.- 20 с.
.
Методические указания по расчету эффективности новой конструкции для студентов
специальностей 0501,0636 / Сост. Смоловик Р.Ф., Устинова Т.И. - Харьков: ХПИ,
1985.- 25 с.
.
Методические указания по расчету режимов резания для агрегатных станков на ПЭВМ
в курсовом и дипломном проектировании по курсу "Металлорежущие
станки"/Сост. И.Э.Яковенко, О.С.Заплавский.- Харьков: ХПИ, 1990.- 24 с.
. Типовые
нормы времени на разработку конструкторской документации.- М.: Экономика, 1991.
- 46 с.
РЕФЕРАТ
Дипломний проект включає до себе графичну і текстову частину.
Пояснювальна записка складається з: страниць тексту ( страниц - основний текст
і страниць додатків), таблиць - , малюнків - , список літератури з 25 джерел.
У проекті розроблений технологічний процес обробки деталі на
верстаті і технологічна компоновка верстата, виконано розрахунок режимів
різання і параметрів їх налагодження на верстаті. Побудована циклограма роботи
верстата і скоректовані режими різання по необхідної продуктивності.
Спроектовані основні оригінальні вузли верстата:
установочно-затискне пристосування, 4-х шпиндельна насадка на операцію
свердління, кондуктор, пристосування для розмірного настроювання ріжучих
інструментів, монтажний шаблон для зборки верстата. Виконані кінематичні,
силові, міцністні і геометричні розрахунки цих вузлів. Розрахунок режимів
різання і перевірочний розрахунок зубчастої передачі виконаний на ЕОМ.
Розроблені і описані допоміжні системи верстата (змазування,
охолодження зони різання, відводу стружки) і системи керування верстатом
(електроустатку-вання, пневмо- і гідро-устаткування).
В техніко-економічній частині проекту виконаний аналіз
технологічності верстата, розрахована трудомісткість підготовки виробництва
верстата і складений мережний графік, розрахована собівартість і ціна верстата,
показники ефективності його виробництва і експлуатації у порівнянні з базовим
варіантом (обробка на 8-ми вертикально-свердлильних верстатах).
Розглянуті питання охорони праці і навколишнього середовища
при експлуатації верстата і виконанні дипломного проекту на ПЕОМ, а також
питання цивільної оборони.
План доклада
) Сформулировать задачу, которая была поставлена перед дипломником
(что необходимо было спроектировать и исходные данные);
) Анализ обрабатываемой детали (по чертежу обработки):
название, материал, форма, обрабатываемые поверхности - их форма, количество,
размеры, требования точности и шероховатости;
) Технологическая компоновка станка (по чертежу
инструментальной наладки): тип, число позиций, обработка на каждой позиции, тип
инструментов, тип силовых узлов и их оснащение(насадки, кондукторы, и т.д.);
) Шпиндельные узлы силовых агрегатов (чертеж насадки,
коробки): типы, количество шпинделей, что спроектировано и рассчитано в
проекте;
) Кондукторы: на каких силовых агрегатах, для чего они,
конструкция кондуктора, спроектированного в ДП, что рассчитывалось;
) Установ и закрепление заготовки: схема базирования, почему
именно такая схема, базовые детали; конструкция механизма зажима; общая
компоновка приспособления; выполненные расчеты;
) Настройка инструментов при их смене (при затуплении,
поломке). Конструкция приспособления для настройки инструментов;
) Монтажный шаблон (если есть в проекте): для чего
предназначен, его конструкция, по каким отверстиям монтажного шаблона
настраиваются какие силовые узлы;
) Общая компоновка станка и работа на нем, системы
смазывания, СОЖ, отвод стружки, система управления;
) Что сделано по экономической части. Основные
технико-экономические показатели станка;
) Что сделано по разделу охраны труда и окружающей среды, что
предусмотрено в конструкции станка по этим вопросам.
Д о к л а д о к о н ч е н !
ДОКЛАД
. В дипломном проекте разработан проект специального
агрегатного станка-полуавтомата для обработки детали "Крышка
базовая", производительностью 80 дет/час.
2. (Чертеж обработки)
Заготовкой для обрабатываемой детали служит частично
механически обработанная отливка из алюминиевого сплава АЛ9, твердостью НВ90.
В детали необходимо обработать 19 отверстий: 8 сквозных
отверстий Æ9Н14, 8 глухих резьбовых отверстий М8-7Н глубиной 19.5 мм с
фасками 1х45о и 3 ступенчатых отверстия Æ31Н13/Æ25Н14 глубиной 21 мм и
насквозь.
Требования точности размеров поверхностей (Н13 и Н14) и их
расположения (допуск ±0.2 мм) позволяют обработать их на агрегатном станке
нормальной точности за одну установку.
На основании анализа чертежа детали выбираем в качестве
элементной базы для проектирования станка унифицированные электромеханические
силовые узлы: силовые головки пинольного типа с кулачковым приводом У1Х4035.
. (Наладка инструментальная)
Разработана технологическая компоновка станка, которая
представлена на чертеже инструментальной наладки.
Станок является многопозиционным. Всего имеется 8 позиций, из
которых одна загрузочная и 7 рабочих. На рабочих позициях (операционных
станциях) установлено всего 9 силовых агрегатов, из которых 7 горизонтальных и
2 вертикальных (вертикальные на 2-й и 5-й позициях). Распределение операций по
позициям и агрегатам приведено на чертеже инструментальной наладки.
Поз. 1, силовой агрегат 1 - рассверливание 3-х отверстий Æ25;
Поз. 2, силовой агрегат 2 - рассверливание 3-х отверстий Æ29 мм;
Поз. 2, силовой агрегат 3 - сверление 8-ми отверстий Æ9.2 на глубину 28 мм;
Поз. 3, силовой агрегат 4 - зенкерование 3-х отверстий Æ31Н13 на Н=20 мм ;
Поз. 4, силовой агрегат 5 - сверление 4-х отв. Æ6.7 на глубину 19.5 мм с
зенкованием фасок 1х45о;
Поз. 5, силовой агрегат 6 - нарезание резьбы М8-7Н в 4-х отв.
на глубину 13 мм;
Поз. 5, силовой агрегат 7 - досверливание 8-ми отв. Æ9.2 на глубину 14 мм;
Поз. 6, силовой агрегат 8 - сверление 4-х отв. Æ6.7 на глубину 19.5 мм с
зенкованием фасок 1х45о;
Поз. 7, силовой агрегат 9 - нарезание резьбы М8-7Н в 4-х отв.
на глубину 13 мм;
Расчет режимов резания технологических переходов был выполнен
на ЭВМ по программе, разработанной кафедрой станков. Выполнен расчет и выбор
параметров настройки силовых агрегатов на полученные значения режимов резания,
который оформлен в виде таблиц наладки, приведенных в пояснительной записке.
Построены циклограммы работы узлов и станка в целом. По
рассчитан-ным и настроенным режимам резания станок имеет время цикла 30.3 сек и
цикловую производительность 118 шт/час. При заданной производительности Qшт=80
шт/час коэффициент технического использования его Кти=0.68.
4. (Чертеж многошпиндельной коробки)
На станке установлено три 5-ти шпиндельных насадки, одна 2-х
шпиндельная насадка и две 4-х шпиндельных коробки. Мною спроектирована 4-х
шпиндельная коробка для сверления 4-х отверстий на 1-м силовом агрегате.
Выполнен кинематический расчет, расчет координат отверстий и проверочный
прочностной расчет ведущего зубчатого колеса.
Расчет зубчатого колеса выполнен на ЭВМ с помощью пакета программ
АПП (автоматизированное проектирование передач), разработанного МВТУ
им.Баумана. По результатам расчета передача имеет значительный запас прочности.
Этим же пакетом получен рабочий чертеж зубчатого колеса, который приведен в
пояснительной записке. При кинематическом расчете коробки передаточное
отношение от ведущего вала к шпинделям принимаем равным 1/1.273 (по
рассчитанным режимам резания и частоте вращения вала приводного двигателя).
Смазка зубчатых передач и подшипников коробки выполняется
созданием масляного тумана валом-разбрызгивателем.
5. (Чертеж кондуктора)
Кондукторы установлены на всех силовых агрегатах, кроме 6-го
(нарезание резьбы). Они предназначены для направления стержневых режущих
инструментов.
Мною спроектирован подвижный кондуктор на тот же силовой
агрегат, что и шпиндельная коробка (на сверление 4-х отверстий).
Кондуктор перемещается по двум направляющим скалкам. Движение
кондуктору передается от многошпиндельной коробки. Коробка через пружины
толкает вперед ползушки (9 и 10), с закрепленной на них кондукторной планкой
12, в которой устанавливаются кондукторные втулки 5,6 для направления режущих
инструментов.
Между корпусом коробки и кондуктором на втулках 8 установлены
две пружины 23, которые обеспечивают силовое замыкание плиты кондуктора на
корпус зажимного приспособления и, тем самым, фиксированное положение
кондукторных втулок и, соответственно, осей режущих инструментов относительно
обрабатываемой детали.
В дипломном проекте выполнен расчет пружин кондуктора.
. (Чертеж установочно-зажимного приспособления)
Выполнено проектирование и расчет установочно-зажимного
приспособления.
В качестве базовых для установки заготовки выбраны следующие
поверхности:
выточка о90+0.054 - в качестве центрирующей базы, которая
ориентирует деталь по двум линейным координатам в плоскости установочной базы;
наружный торец со стороны базовой выточки о90 обеспечива-
ет ориентацию детали по трем координатам (лишает 3-х степеней
свободы) - перемещение вдоль оси детали и проворот
относительно
осей в этой плоскости;
полуцилиндрическая (скругленная) поверхность с радиусом R15,
ось которой расположена на радиусе 65 мм от оси детали и на расстоянии 17 мм от
горизонтальной оси принята в качестве опорной поворотной базы, ориентирующей ее
вокруг оси.
Таким образом, имеем полную схему базирования. Деталь лишена
6-ти степеней свободы (сориентирована по всем 6-ти координатам).
В качестве базовых деталей(см.чертеж приспособления)
используем деталь-базу (поз.33), в форме ступенчатого диска со срезанными
лысками(центрирующая и установочная базы) и подпружиненную призму
36(опорная-поворотная база).
В качестве механизма зажима заготовки принимаем
комбинированный клино-плунжерно-рычажный механизм с пневмоприводом, который
включает в себя:
) двухсторонний самоустанавливающийся клин(поз.22),
установленный на штоке пневмоцилиндра;
) клин давит на 2 плунжера 17 и 18, которые через винты 20
воздействуют на:
) два Г-образных рычага - левый (поз.34) и правый (поз.42).
Процесс загрузки-выгрузки детали в приспособлении протекает в
следующей последовательности:
) на загрузочной позиции происходит отжим детали (поршень
пневмоцилиндра поднимается вверх, поднимает клин и освобождает плунжеры);
) Под действием 2-х пружин 65 через винты 10 оба рычага
отводятся от детали;
) оператор снимает готовую деталь с базы 33. При этом призма
36 пружиной 63 подается вперед к оси базы на 2 мм;
) устанавливает на то же место новую заготовку. При этом
вначале выступом детали R15 нажимает на призму 36, а затем сажает заготовку на
базу 33 выточкой в детали о90+0.054;
) при повороте планшайбы на следующую позицию происходит
зажим детали (поршень опускается вниз и клином через плунжеры и рычаги
прижимает деталь к базовой детали).
) (Чертеж приспособления для настройки инструмента)
Спроектировано приспособление для настройки режущих инструментов. За основу
принято типовое(унифицированное приспособление). В проектируемом станке имеется
5 групп инструментов с различными наладочными размерами.
Таблица с наладочными размерами и номерами режущих
инструментов, к которым они относятся, приведена на чертеже инструментальной
наладки. Приспособление для настройки инструмента обеспечивает точность
настройки положения режущих инструментов в направлении рабочей подачи в
пределах -0.1...+0.1 мм.
Настройка стержневого инструмента по длине после переточек
при замене достигается регулированием осевого положения патрона в шпинделе с
помощью гаек.
. Чертеж монтажного шаблона
Для сборки станка спроектирован монтажный шаблон. Он
предназначен для юстировки (ориентации) силовых агрегатов с навесными
приспособлениями (насадками, кондукторами) и режущими инструментами)
относительно базовых элементов зажимных приспособлений при сборке агрегатного
станка.
Конструктивно монтажный шаблон иммитирует зажимное
приспособление с установленными в нем уже обрабатанными деталями. Основным
элементом его корпуса является основание, которым он базируется на планшайбе
поворотного стола на то же место, что и зажимные приспособления. Поэтому форма
и размеры основания монтажного шаблона такие же как и у зажимного приспособления.
В корпусе шаблона выполняются точные отверстия, по которым
выставляются (юстируются) силовые узлы. В спроектированном монтажном шаблоне 4
юстировочных отверстия диаметром о20Н7. Два из них для юстировки силовых
агрегатов, выполняющих обработку 4-х отверстий о11, а другие два для агрегатов,
обрабатывающих 5 резьбовых отверстий М8-7Н.
Выполнен расчет горизонтальных и вертикальных координат
юстировочных отверстий. Начало координат принимается по центру левой базовой
втулки корпуса приспособления. При этом исходим из координат расположения
центра детали в зажимном приспособлении Xо=110 мм и Yо=100 мм.
(Чертеж общего вида станка)
Разработан чертеж общего вида станка. На круглой станине
о2650 мм в центре установлен поворотный делительный стол УХ2036 с диаметром
планшайбы 800 мм. Планшайба стола имеет 7 позиций, в каждой из которых
установлено зажимное приспособление.
Напротив каждой из 6-ти рабочих позиций установлено 6 силовых
агрегатов с узлами технологического оснащения (насадками, коробками и кондукторами).
На станке имеется система подвода СОЖ к зонам обработки (бак СОЖ с насосом и
разводящими трубками). Стружка со станины удаляется скребком, закрепленным на
планшайбе поворотного стола в бак с СОЖ.
Имеется централизованная импульсная система смазки для
смазывания подвижных частей и направляющих (силовые узлы, шпиндельные насадки,
кондукторы и другие).
На загрузочной позиции (рабочее место оператора) установлен
пульт управления станком.
. В технико-экономической части проекта выполнено:
) анализ технологичности спроектированного станка;
Спроектированный станок имеет достаточно высокий уровень
технологичности по большинству показателей. Это
обеспечивается заложенным в агрегатных станках модульным принципом создания
конструкции из выпускаемых серийно унифицированных функциональных узлов и
деталей.
) расчет затрат времени и построение сетевого графика
подготовки производства. Критический путь имеет длительность 23.5 рабочих
недель (117.64 дней);
) Рассчитана себестоимость и цена станка. Себестоимость равна
63493 грн, оптовая цена станка - 79366 грн;
) Выполнен расчет эффективности эксплуатации станка. В
качестве базового варианта принято выполнение этих же операций на 6-ти
вертикально-сверлильных станках со специальной наладкой.
Полный экономический эффект от применения станка заказчиком
за срок эксплуатации составляет 562059 грн.
. Разработаны мероприятия по охране труда и окружающей среды
при эксплуатации станка. Рассмотрены вопросы промышленной санитарии
(вентиляция, отопление, освещение, шум и вибрации), разработаны мероприятия по
безопасной эксплуатации станка (защитные, блокирующие и предохранительные
устройства, удобство расположения органов управления, удобство и безопасность
загрузки-выгрузки деталей, электробезопасность), рассмотрены вопросы пожарной
безопасности и защиты окружающей среды. На станке имеется защитное ограждение
рабочей зоны с блокировкой включения поворота планшайбы. Выполнен расчет
защитного зануления.
Доклад окончен.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ
на защите дипломных проектов по агрегатным станкам
Достоинства и недостатки применения агрегатных станков?
Для чего в станке применены те или иные узлы? (расточное
приспособление, шпиндельные насадки, коробки и др.)
Какие операции выполняются на станке и как они распределены
по позициям?
Сколько линий деления(позиций) имеет поворотно-делительный
стол?
Если изменится материал обрабатываемой детали, то на что это
повлияет в проектируемом станке?
Конструкция и параметры(материал, размеры, способ
крепления,...) режущих инструментов, примененных в станке?
Какая стойкость режущих инструментов в станке?
Способы повышения стойкости режущих инструментов?
Какой силовой агрегат в станке является лимитирующим? Можно
ли уменьшить его время цикла?
Какие силовые узлы применены в станке? Почему именно такие?
(силовой стол, силовая головка,...) Обоснуйте.
Какая система смазки применена в станке? В шпиндельных
насадках? В шпиндельных коробках?
Что входит в экономическую эффективность? Из каких разделов
состоит экономическая часть дипломного проекта?
Обьясните структуру сетевого графика подготовки производства
Что такое резерв времени, критический путь при планировании подготовки
производства?
Как рассчитывается себестоимость и продажная цена станка?
Какие мероприятия по охране труда и окружающей среды разработаны в дипломном
проекте?