ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННИХ КАНАЛОВ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ИССЛЕДОВАНИЕМ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ И МОДЕРНИЗАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ CAD/CAM ПРОГРАММ - Студенческий научный форум

VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННИХ КАНАЛОВ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ИССЛЕДОВАНИЕМ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ И МОДЕРНИЗАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ CAD/CAM ПРОГРАММ

Долгов П.В. 1
1ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет» (ФГУП ФНПЦ "ПО "Старт" им. М.В.Проценко")
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ОТДЕЛОЧНО-ЗАЧИСТНАЯ ОБРАБОТКА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ПОДАЧА, СКОРОСТЬ РЕЗАНИЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАЛАДКА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС.

Объектом разработки является деталь - волновод.

Целью работы – является обеспечение качества сложнопрофильных внутренних поверхностей малого размера с покрытием на основе совершенствования отделочной центробежно-планетарной обработки деформирующими средами.

В работе приведено описание существующих методов обработки внутренних каналов мелкоразмерных деталей. Проведены исследования кинематических и динамических характеристик рабочей среды при объемной обработке. Разработана маршрутная и операционная технология изготовления обоймы цилиндрической.

Проведен технико-экономический анализ вариантов построения операций.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………...…………………….

6

1

Обзор методов обработки внутренних каналов мелкоразмерных деталей ………….....

8

 

1.1 Способ абразивно-экструзионной обработки канала с цилиндрической и конусной частями…….………………………………………………………………………………….

8

 

1.2 Способ шлифования и полирования отверстий………………………………………

9

 

1.3 Способ абразивного полирования отверстий……………………………………..….

11

 

1.4 Устройство для абразивно-экструзионной обработки деталей………………….…..

12

 

1.5 Устройство для обработки мелким абразивом отверстий длинномерных деталей…

13

2

Теоретическое исследование кинематических и динамических характеристик рабочей среды при объемной обработки внутренних полостей деталей в контейнерах с планетарным вращением……………………………………...................................................

15

 

2.1 Сущность предлагаемого способа обработки……………………………………………

15

 

2.2 Определение геометрических параметров уплотненной рабочей загрузки при обработке……………………………………………………………………………………….

20

 

2.3 Динамические характеристики загрузки в полости детали при обработке…………

26

18

 

2.4 Определение динамических параметров единичного контакта рабочего тела с обрабатываемой поверхностью…………………………………………………………...

36

 

2.5 Проведение вычислительного эксперимента для определения влияния основных факторов на обработку…………………………………………………………………….

39

3

Промышленное технологическое оборудование для реализации финишной обработки внутренних поверхностей каналов мелкоразмерных деталей……………………………

55

 

3.1 Особенности конструирования оборудования для технологии объемной центробежно-планетарной обработки мелкоразмерных деталей………………………

55

 

3.2 Программное обеспечение для автоматизации проектирования операций финишной обработки……………………………………………………………………....

68

4

Проектирование технологии механической обработки обоймы цилиндрической …….

73

 

4.1 Анализ служебного назначения и технологичности детали……………...…………..

73

 

4.2 Предварительная проработка проектных решений……………………………….…..

77

 

4.3 Проектирование операционной технологии …………………………………………..

87

5

Расчет режущего и мерительного инструмента………………………………………….

1101000

 

5.1 Расчет расточного резца…………………………………………………..…………..

110

 

5.2 Расчет исполнительных размеров калибр-пробки…………………………………….

11268

6

Безопасность жизнедеятельности…………………………………………………………

114

 

Заключение…………………………………………………………………………….........

130

   
   
   

Введение

В машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности широко применяются мелкоразмерные детали, с определяющими служебное назначение поверхностями в виде внутреннего канала переменного сечения, который не является поверхностью вращения. В процессе формообразования подобных поверхностей наиболее сложной технологической задачей является формирование требуемого качества поверхности канала. К таким деталям относятся волноводы различного назначения, детали оптической техники, элементы клапанной аппаратуры. Отделочной обработке для удаления следов первичного формообразования, обеспечения требуемого качества поверхностей, подвергается подавляющее большинство подобных деталей. Особую сложность представляет обработка внутренних нецилиндрических каналов с предварительно нанесенными покрытиями, поскольку толщина покрытий, а, следовательно, припуски на отделочную обработку невелики. Механизация отделки методами, на основе использования абразивных или деформирующих рабочих сред, перемещаемых инерционными силами, позволяет снизить себестоимость данных изделий.

Однако поверхности внутренних каналов подобных деталей в большинстве случаев расположены таким образом, что равномерная обработка их свободными средами невозможна. Также задача усложняется малыми размерами обрабатываемых каналов. Обеспечение качества производится во многих случаях вручную, при помощи специально изготавливаемых притиров. Процент забракованных на данном этапе технологического процесса деталей достигает 50-60%.

Наиболее перспективной технологией отделочной обработки мелких деталей является центробежно-планетарная объемная обработка (ЦПОО), обеспечивающая высокие давления и скорости перемещения гранулированной рабочей среды для тел малой массы, и сокращение трудоемкости отделочной операции. Одной из причин, затрудняющих широкое использование метода, является отсутствие достоверной информации по технологическим возможностям обработки поверхностей внутренних каналов абразивными или деформирующими рабочими средами. Малые размеры внутренних каналов также являются серьезным препятствием для обеспечения значимых давлений и относительных скоростей рабочих тел среды при обработке. Помимо того, отсутствует математическое описание технологии, позволяющее определить параметры процесса взаимодействия рабочей среды с поверхностью канала, если последний имеет размеры, сопоставимые с размерами элементов среды. Поэтому методы обработки внутренних каналов свободными средами не получили широкого распространения.

Целью работы является обеспечение качества сложнопрофильных внутренних поверхностей малого размера с покрытием на основе совершенствования отделочной центробежно- планетарной обработки деформирующими средами

1 Обзор методов обработки внутренних каналов мелкоразмерных деталей

Известны различные способы обработки внутренних полостей деталей свободным шлифовальным материалом или неабразивными частицами путем их принудительного перемещения в полости канала [1,2,3], причем необходимое контактное давление частиц рабочей среды на обрабатываемые поверхности создают избыточным давлением жидкости при помощи насосов, статическим сжатием среды в цилиндрах поршнями, воздействием вращающегося магнитного поля или инерционных сил, возникающих при планетарном движении деталей. Известны также различные устройства [4,5] для осуществления этих способов.

Недостатком известных способов является неудовлетворительное качество поверхности при обработке деталей с малыми отверстиями, особенно сложной конфигурации в поперечном сечении, так как невозможно обеспечить равномерную обработку по контуру детали.

Наиболее близкими заявляемому методу являются несколько способов отделочной обработки покрытий и два устройства, рассмотрим каждый из них.

1.1 Способ абразивно-экструзионной обработки канала с цилиндрической и конусной частями

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при абразивно-экструзионной обработке деталей, имеющих канал цилиндрической формы, переходящей в конусную. В конусной части канала размещают выравнивающее устройство, имеющее форму конуса. Последнее обеспечивает постоянную площадь поперечного сечения образованного кольцевого зазора по всей длине конусной части. Упомянутая площадь превышает площадь поперечного сечения цилиндрической части канала в 1,2…6,4 раза. По каналу продавливают вязкоупругую абразивную смесь с обеспечением постоянства объемного расхода абразивной смеси. Такие действия способствуют повышению равномерности обработки канала по всей длине.

Недостатком прототипа является сложность профилирования инструмента по обрабатываемому каналу. Выравнивающее устройство с течением времени будет изнашиваться. Уплотнение 6 создаст условия для неравномерной обработки кромок канала.

Рисунок 1.1 – Изображен продольный разрез обрабатываемого канала

Способ предназначен для обработки только внутренних поверхностей вращения.

1.2 Способ шлифования и полирования отверстий

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано для абразивной обработки фасонных, сложно-профильных и малого диаметра отверстий. Режущему инструменту сообщается вращение и возвратно-поступательная продольная и поперечная подачи. При этом в качестве режущего инструмента используют гибкий проволочно-абразивно-алмазный инструмент в виде цилиндра, состоящего из одной или нескольких сплетенных между собой гибких проволок и закрепленного на его наружной поверхности абразивно-алмазного слоя. Режущий инструмент устанавливают из условия расположения его продольной оси под острым углом к оси обрабатываемого отверстия и осуществляют изменение этого угла в зависимости от величины снимаемого припуска с помощью привода поворота инструмента, а вращение режущему инструменту сообщают с помощью индивидуального привода вращения. Использование изобретения позволяет увеличить стойкость инструмента, скорость резания и расширить технологические возможности, что ведет к повышению качества, производительности и точности обработки.

Рисунок 1.2 - Схема обработки фасонного шестигранного призматического отверстия

К недостаткам прототипа можно отнести, что зависимость качества обрабатываемой поверхности от жесткости инструмента при разных радиусах изгиба разная, а также невозможно обработать поверхности, не являющиеся образующими телами вращения.

Проблематичность равномерной подачи абразивного материала приводит к неравномерность износа.

1.3 Способ абразивного полирования отверстий

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при полировании отверстий некруглого сечения в длинномерных ответственных деталях. Полирование осуществляют с помощью эластичного инструмента, наружный профиль которого повторяет форму обрабатываемого отверстия детали. Инструменту и детали сообщают относительное возвратно-поступательное перемещение. Используют эластичный инструмент с выполненными вдоль его продольной оси симметричными полостями с поперечным сечением, повторяющим наружный профиль инструмента. В полости поочередно подают рабочую среду под давлением с обеспечением прижима инструмента к обрабатываемой поверхности. В результате повышаются качество и производительность полирования некруглых отверстий длинномерных деталей.

Рисунок 1.3 - Схема абразивного полирования

Недостатком прототипа является невозможность обработки каналов переменного сечения.

Неравномерность скоростей в начале и в конце канала приводит к неравномерности качества обработки.

1.4 Устройство для абразивно-экструзионной обработки деталей

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для финишной обработки свободным абразивом деталей с отверстиями сложного профиля и поверхностей, расположенных в труднодоступных местах. Устройство содержит рабочую камеру, два оппозитно расположенные первый и второй рабочие цилиндры с поршнями, связанными с первым и вторым двухкамерными гидроцилиндрами. Гидромагистрали последних через электромагнитные реверсивные золотники и управляемые регуляторы давления присоединены к напорной и сливной магистралям насосной станции. В рабочих цилиндрах смонтированы датчики давления, подключенные к пульту управления, связанному с реверсивными золотниками, регуляторами давления и с насосной станцией. Предусмотрен бак для абразивной массы, связанный через насос и первый запорный клапан с одним из рабочих цилиндров. Другой из них через второй запорный клапан и датчик перелива соединен с магистралью перелива. В рабочих цилиндрах смонтированы ультразвуковые излучатели, подключенные к генератору ультразвуковых колебаний, связанному с пультом управления. К последнему подключены датчик перелива, насос и электрически управляемые запорные клапаны. В результате повышаются качество и производительность обработки внутренних поверхностей за счет активирования физико-химических процессов с помощью ультразвука и автоматизации процесса закачки и откачки абразивной массы в рабочие цилиндры и рабочую камеру.

Рисунок 1.4 – Принципиальная схема устройства для абразивно-экструзионной обработки деталей

При перепрессовки абразивной среды через отверстия переменного сечения неизбежна неравномерность обработки, особенно при отклонении оси отверстия и наличия угла в форме сечения направляющей.

1.5 Устройство для обработки мелким абразивом отверстий длинномерных деталей

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для финишной обработки мелким абразивом поверхностей отверстий длинномерных деталей в большом диапазоне их длин в составе полировальных установок. Устройство содержит рабочую камеру, имеющую две полости, разделенные Z-образной перегородкой. Камера шарнирно соединена с плитой, которая жестко соединена с опорой, установленной на столе-приставке. На плите с возможностью перемещения по ней размещены установочная призма для двух деталей и зажимной узел для их закрепления. В каждой из полостей рабочей камеры выполнено отверстие для выхода абразивной массы, а внутри зажимного узла - каналы для прохода абразивной массы. На столе-приставке установлено приспособление для удаления абразивной массы из отверстия детали. В результате повышается качество обработки отверстий деталей на типовых полировальных установках.

Рисунок 1.5 - устройство для обработки поверхностей отверстий длинномерных деталей

При обработке мелкоразмерных деталей отсутствует возможность разместить в каналах то количество абразивных смесей, которое реализует значимый поток.

2 Теоретическое исследование кинематических и динамических характеристик рабочей среды при объемной обработке внутренних полостей деталей в контейнерах с планетарным вращением

2.1 Сущность нового способа обработки

Для обработки внутреннего канала группы деталей, типичный представитель которой (рис. 2.1) имеет канал сложной формы разработан способ центробежной обработки. Способ может быть использован при финишной обработке внутренних поверхностей втулок, колец, труб, преимущественно со сложной конфигурацией в поперечном сечении.

Используя известные технические решения, невозможно обеспечить равномерную обработку внутренних каналов мелкоразмерных деталей с переменной площадью поперечного сечения по длине и контуром канала в виде многоугольника с различными углами сопряжения граней. Поэтому целью разработки, было формирование однородного микрорельефа по длине внутренних каналов деталей со сложной конфигурацией в поперечном сечении.

Рисунок 2.1 – Чертеж детали

Реализуется способ следующим образом. Обрабатываемые детали 1 (рис.2.2) закрывают с одной стороны технологическими заглушками 2 с герметизирующими уплотнениями 3. В полости деталей загружают обрабатывающую среду 4, рабочие тела которой в зависимости от состояния исходной поверхности могут быть абразивными или деформирующими (напр. мелкие стальные шарики), заливают технологическую жидкость и устанавливают детали с рабочей средой в посадочные гнезда 5 радиально к оси контейнера таким образом, чтобы наклон детали к оси контейнера 6 обеспечивал максимальное биение оси канала детали от 2,8 до 3,5d. Контейнеру сообщают планетарное вращение с угловыми скоростями ω1 вокруг центральной и ω2 вокруг собственной в противоположных направлениях. Под действием инерционных сил, возникающих при сложном вращении контейнера, рабочие тела утяжеляются и получают циклическое осевое перемещение по обрабатываемым поверхностям каналов с частотой, соответствующей частоте ω2 вращения контейнера 6 вокруг собственной оси. Биение оси канала детали усложняет траекторию движения рабочих тел по обрабатываемой поверхности и позволяет обеспечить стабильный микрорельеф поверхности и параметры шероховатости как по профилю канала в поперечном сечении, так и по длине канала.

Чтобы обеспечить выход рабочей среды за пределы канала, образованного обрабатываемой поверхностью, а это необходимо для формирования одинакового микрорельефа на участках канала, прилегающих к технологическим заглушкам 2 и посадочным гнездам 5, радиус контейнера должен быть R2 =1,2 lo, где lo - длина обрабатываемого канала детали.

а)

б)

Рисунок 2.2 Принципиальная схема способа финишной обработки: а) поперечное сечение, б) схема радиальной установки детали

Результат достигается тем, что циклическое осевое перемещение рабочей среды по обрабатываемым поверхностям канала происходит под воздействием инерционных сил, возникающих при планетарном вращении контейнеров. Для обеспечения перемешивания ГРС и интенсификации ее воздействия на обрабатываемые детали, последние располагаются радиально к оси контейнера под углом, обеспечивающим биение оси канала детали в пределах от 2,8 до 3,5d(d — диаметр рабочего тела) (см. рис. 2.2б). При биении оси канала детали меньшем 2,8d(d — диаметр стального шарика или эквивалентный описанный диаметр абразивного рабочего тела) угол наклона детали оказывается недостаточным для скольжения рабочей загрузки по стенке канала. В этом случае она будет перемещаться в торцовым стенкам камеры, преимущественно в фазе полета, практически не контактируя со стенками, так как максимальная концентрация рабочих тел будет создаваться в зоне близкой к оси канала. В то же время при биении оси канала, превышающем 3,5d ожидаемо преобладает ударное воздействие рабочих тел загрузки на стенки канала, что приводит к неравномерной обработке стенок по длине канала и разбивке отверстия на участках вблизи торцовых стенок камеры.

Разработанный способ должен обеспечить воздействие среды на обрабатываемые поверхности желательно в режиме истирания при проскальзывании относительно обрабатываемой поверхности. Размеры (и, соответственно, масса) рабочих тел ГРС должны быть соизмеримы с величиной конструктивных элементов обрабатываемого профиля канала, и для мелкоразмерных деталей будут невелики. Однако динамическое воздействие среды на обрабатываемую поверхность зависит от массы рабочих тел. Для компенсации снижения массы рабочих тел необходимо создавать высокую степень утяжеления рабочей загрузки, которую количественно можно оценить утяжелением η

(2.1)

На основе изучения технологических параметров ЦПОО [35пон] и сопоставления с массами приемлемых по размерам тел ГРС, ожидаемое утяжеление рабочей загрузки должно превышать 30-40g (g — ускорение свободного падения.

Обычно при центробежно-планетарной обработке используют утяжеления η < 25,

При известной угловой скорости ω1переносного вращения контейнера угловую скорость ω2 вращения вокруг собственной оси контейнера необходимо ограничивать условием, при котором центробежные силы инерции действующие на рабочие тела в полости канала, от вращения со скоростью ω2 не превысят сил инерции , возникающих от переносного вращения контейнера со скоростью ω1. Поэтому для определения соотношения угловых скоростей ω1 и ω2 планетарного вращения контейнеров рассмотрим равновесие произвольного рабочего тела, находящегося на внутренней стенке контейнера, в точке В:

, (2.2)

где - кориолисова сила инерции ().

Или, учитывая, что R2=1.2lo, получим

.

Угловые скорости ω1 переносного и собственного ω2 вращений связаны передаточным числом k, т.е. или .

Тогда уравнение (2.2) примет вид:

.

После преобразований получим:

(2.3)

Знак «минус» соответствует противоположному, а знак «плюс» одностороннему направлению угловых скоростей ω1 иω2 планетарного вращения контейнеров.

Таким образом, для противоположного направления угловых скоростей ω1 иω2 условие перемещения рабочей среды по обрабатываемому каналу детали под действием инерционных сил будет иметь вид

(2.4)

где ω1 - угловая скорость переносного вращения контейнера;

ω2 - угловая скорость вращения контейнера вокруг собственной оси;

R1 - расстояние между осями переносного и собственного вращения контейнеров;

lо- длина обрабатываемого канала детали.

Выражение (2.4) является предварительным граничным условием, определяющим возможность обработки.

2.2 Определение геометрических параметров уплотненной рабочей загрузки при обработке

Для создания модели движения уплотненного массива загрузки внутри полости детали при обработке в контейнерах с планетарным движением необходимо проведение теоретических исследований.

Рассмотрим модель движения массива рабочей загрузки со скоростью υзотносительно полости детали в плоской системе координат (рисунок 2.3), с центром координат, совпадающим с осью контейнера и направим ось Yвдоль оси водила ОО1, а ось Z вдоль оси контейнера. При проведении исследований рассматривались детали, длина полости которых в 5-50 раз больше ее ширины и высоты.

Загрузка проскальзывает относительно стенки полости детали два раза за оборот контейнера в момент, когда проекции ее сил инерций на стенку полости детали направлены противоположно силе трения загрузки о стенку и превосходят ее по модулю. Остальное время загрузка движется уплотненно.

Рисунок 2.3 – Схема движения массива загрузки внутри полости детали при обработке

(1-массив загрузки; 2-деталь; 3-внутренняя полость детали; 4-плечо водила; 5-контейнер)

В переходный момент имеет место пересыпание верхних слоев массива. Однако, количество перемещающихся рабочих тел при этом невелико, время существования пересыпания незначительно, поэтому принято допущение, что процесс несущественно влияет на результат обработки.

Для определения кинематических характеристик рабочей загрузки, которые необходимы в качестве исходных данных, для моделирования примем следующие допущения:

- при уплотненном движении загрузки перемещение шаров относительно друг друга и стенки полости детали отсутствует;

- при проскальзывании загрузки перемещение шаров относительно друг друга отсутствует, а загрузка перемещается уплотненным бруском;

- проскальзывание загрузки происходит одновременно для всего массивав момент, когда ее проекции сил инерций на стенку полости детали направлены противоположно силе трения загрузки о стенку и превосходят ее по модулю;

- угловые скорости вращения водила 1 и контейнера 2 постоянны;

- рабочая загрузка состоит из стальных шаров небольшого количества технологической жидкости, необходимой для смачивания, т.е. сопротивлением технологической жидкости можно пренебречь;

- движение с различными скоростями шаров и обрабатываемых поверхностей полости детали при наличии контактного давления между ними является основным взаимодействием, определяющим эффективность отделочно-зачистной обработки;

- загрузка в сечении перпендикулярном оси контейнера образует трапецию;

- инерционные силы от вращения водила со скоростью ω3 и переменное направление вектора силы тяжести при рассмотрении динамических характеристик пустотелой детали в уплотненной массе рабочей загрузки в плоскости перпендикулярной оси контейнера пренебрежимо малы;

- силы, действующие на загрузку, в каждый момент времени одинаковы для всего массива загрузки;

Для определения массы загрузки mз при необходимой степени заполнения R полости детали необходимо знать объем полости детали и насыпную плотность загрузки. Объем полости детали можно найти с помощью программного обеспечения «Компас». Объем внутренней полости детали «Волновод» составил Vп =1069.5мм3. В качестве рабочих тел использовались стальные шары диаметром 0,2 мм насыпная плотность которых составила ρн = 7.65г/мм3. Тогда массу mззагрузки определим по формуле:

,

где mз – масса загрузки, г;

R – степень заполнения полости детали;

Vп – объем полости детали, мм3;

ρн – насыпная плотность загрузки, г/мм3.

Для определения длины lз массива рабочей загрузки при обработке, необходимо знать геометрические параметры полости детали. Представим массив загрузки, уплотненный инерциальными силами при обработке в полости детали, в виде единичных объемов с размерами lix liх lkв проекции на плоскость XY, где lk – размер единичного объема по оси Z. Причем каждый единичный объем имеет соответствующую массу, плотность и координаты Xiи Yiцентра масс (рисунок 2.5).

Рисунок 2.4 – Единичные объемы загрузки.

(1-единичный объем массива загрузки; 2-деталь; 3-внутренняя полость детали.)

Тогда массу mз загрузки можно представить в следующем виде:

,

где n – количество единичных объемов загрузки.

Тогда длину загрузки lз определим по выражению:

,

где n – количество единичных объемов вдоль оси полости детали.

Координаты центра масс массива загрузки X0 и Y0 найдем по следующим выражениям:

,

где X0,Y0 – координаты центра масс массива загрузки;

Xi,Yi – координаты центра масс единичного объема загрузки;

2.3 Динамические характеристики загрузки в полости детали при обработке

При проектировании технологии обработки стенок полости детали в контейнерах с планетарным движением для прогнозирования качества поверхности необходимо знать силу воздействия рабочих тел на обрабатывающие поверхности и скорости их относительных перемещений. А для определения требуемых для обработки динамических характеристик загрузки, уплотненной инерционными силами в полости детали, необходимо знать условия,при которых загрузка проскальзывает относительно стенок полости детали.

Для этого рассмотрим процесс обработки детали, в контейнере с планетарным движением, с полостью, в которой находиться загрузка массой mз, (рисунок 2.5).

Равнодействующую силу, действующую на центр масс загрузки в полости детали при обработке в контейнерах с планетарным движением, представим в виде:

, (2.1)

где- сила тяжести, Н;

- сила инерции от вращения контейнера с угловой скоростью 2, Н;

- сила инерции от вращения водила с угловой скоростью 1, Н;

- кориолисова сила инерции, Н;

- сила трения качения рабочих тел загрузки о стенки полости детали, Н;

- сила реакции стенок полости детали на воздействие загрузки, Н.

Так как сила тяжести направлена вдоль оси контейнера, она не будет влиять на движение загрузки в системе координат ХY.

Рисунок 2.5 - Схема действия сил на загрузку при ее движении в полости детали при обработке.(1- центр массы загрузки)

Силу инерции , действующую на загрузку при вращении контейнера вокруг собственной оси О1, можно определить по выражению:

, (2.2)

где - ускорение загрузки, при вращении детали с контейнером вокруг собственной оси, мс2;

Величина ускорения может быть определена по следующему выражению:

, (2.3)

RЗК- расстояние от центра масс загрузки до оси контейнера, м (рис. 2.6).

Расстояние RЗК можно определить по выражению:

, (2.4)

Так как загрузка может двигаться только вдоль оси полости детали то для определения динамических и кинематических характеристик загрузки необходимо определить проекции сил на ось полости детали и на плоскость перпендикулярную данной оси. Назовем проекцию сил на ось полости детали – тангенциальной, а перпендикулярную данной оси – нормальной. При этом будем считать тангенциальную проекцию силы положительной, если она направлена к оси контейнера. А нормальную проекцию силы положительной, если она направлена от оси водила О.

Так как сила , действующая на загрузку при вращении контейнера вокруг собственной оси О1 всегда направлена от оси контейнера и параллельна оси полости детали по проекции Fи F2nпримут вид:

(2.5)

(2.6)

где F- проекция силы на ось полости детали, Н;

F2n- проекция силы на плоскость перпендикулярную оси детали, Н;

Силу инерции , действующую на загрузку при вращении водила вокруг собственной оси О, можно определить по выражению:

, (2.7)

где - ускорение загрузки, при вращении детали с контейнером вокруг оси водила, мс2;

Величина ускорения может быть определена по следующему выражению:

, (2.8)

RЗВ- расстояние от центра масс загрузки до оси водила, м (рис. 2.5).

РасстояниеRЗВможно определить по выражению:

, (2.9)

где R1- расстояние от оси контейнера до оси водила, м (рис. 2.3).

Для определения тангенциальной и нормальной проекции силы инерции необходимо знать угол γ между вектором этой силы и осью полости детали (рисунок 2.7).

Угол γ можно определить из треугольника ОО1С (рис. 2.6):

, (2.10)

где α – угол, определяющий положение центра масс загрузки относительно оси водила О и оси контейнера О1, рад (рис. 2.5);

β – угол, определяющий положение центра масс загрузки относительно оси контейнера О1 и оси Х, рад (рис. 2.5).

Зная координатуX0 центра масс загрузки, найдем величины угловαи β по выражениям:

(2.11)

(2.12)

Рисунок 2.6 – Схема определения угла между вектором силы и осью полости детали.

Тогда проекции Fи F1nсилы , примут вид:

(2.13)

(2.14)

где F–проекция силы на ось полости детали, Н;

F1n–проекция силы на плоскость перпендикулярную оси детали, Н;

Направление вектора кориолисовой силы зависит от относительной скорости и меняется при проскальзывании массива загрузки относительно стенок полости детали. Рассмотрим кориолисову силу в проекциях(рисунок 2.8). Тангенциальная проекция кориолисовой силы обусловлена окружной скорости относительно оси водила О, и направлена к оси контейнера. Нормальная проекция появляется при проскальзывании массива загрузки относительно стенок полости детали и обусловлена наличием скорости υз массива загрузки относительно оси контейнера О1. Причем когда массив загрузки движется к оси контейнера нормальная проекция кориолисовой силыFкn положительная, а в случае движения массива загрузки от оси контейнера – отрицательна.

Тангенциальную проекцию кориолисовой силы Fкτ, действующую на загрузку, определим по формуле:

(2.15)

где aкτ–проекция кориолисового ускорения загрузки на ось полости детали, мс2;

Величину кориолисового ускорения найдем по выражению:

, (2.16)

Нормальную проекцию кориолисовой силы Fкnможно определить по следующему выражению:

, (2.17)

где aкn–проекция кориолисового ускорения загрузки на плоскость перпендикулярную оси полости детали, мс2:

, (2.18)

где υз – скорость массива загрузки относительно стенок полости детали, мс.

Рисунок 2.7 – Схема действия кориолисовой силы на массив загрузки в момент ее проскальзывания относительно стенок полости детали.

Сила трения качения рабочих тел загрузки о стенки полости детали возникает в момент начала движения массива загрузки со скоростью υз относительно стенок детали. Сила трения качения будет параллельна оси полости детали и направлена в противоположную сторону вектору скорости υз массива и определяется по выражению:

; (2.19)

где k – коэффициент трения скольжения, kпримем равным 0,01 мм [1];

Dр – диаметр рабочих тел, мм;

Rn – сила нормальной реакции стенок полости детали, Н.

Реакцию Rn можно определить по следующему выражению:

; (2.20)

Координаты центра масс X0 и Y0 обрабатываемой детали определяются при помощи разработанного программного обеспечения «Канал»

Тогда тангенциальная проекция азτ результирующего ускорения массива загрузки в полости детали примут вид:

; (2.21)

где азτ– проекции результирующего ускорения массива загрузки на ось полости детали, м/с2;

Скорость центра масс загрузки в произвольный момент времени ti может быть определена численным способам:

(2.22)

где υз(i-1)– скорости массива загрузки относительно стенок полости детали в момент времени, предшествующий расчету, мс.

Для определения координат центра масс загрузки в полости детали при обработке в системе координат XYвоспользуемся полярными координатами в этой системе (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 – Полярные координаты центра масс загрузки в системе XY.

Зная ускорениеазτ и скорость υз центра масс загрузки определим радиальную координату ρ центра масс загрузки в системе XY по выражению:

(2.23)

гдеρ(i-1)–радиальная координата центра масс загрузки в системе XYв момент времени, предшествующий расчету, м.

2.4 Определение динамических параметров единичного контакта рабочего тела с обрабатываемой поверхностью.

Процесс обработки поверхности стальными шарами малого диаметра в контейнерах с планетарным движением, протекает в условиях, отличающихся от большинства методов поверхностного пластического деформирования. Взаимодействие рабочих тел с обрабатываемой поверхностью характеризуется невысокими силами взаимодействия и низкими температурами. Для прогнозирования показателей качества поверхности в зависимости от технологических режимов ,необходимо рассчитать динамические параметры единичного контакта рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, а именно силу Fед взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 – Схема взаимодействия единичного объема загрузки с обрабатываемой поверхностью.

(1 – массив загрузки, 2 – обрабатываемая деталь, 3 – единичный объем загрузки, контактирующий с поверхностью детали.)

Этот расчет также необходим для анализа принципиальной возможности обработки стенок каналов при утяжелениях, обеспечиваемых центробехно-планетарными установками.

Кроме того при определении силыFед взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью сложнопрофильной полости детали, необходимо учитывать угол θ наклона поверхности полости к ее оси в каждой точке контакта (рисунок 2.10). Это позволит оценить неравномерность воздействия тел ГРС при различных формах продольного сечения каналов.

Рисунок 2.10 – Схема взаимодействия единичного объема загрузки с наклонной поверхностью относительно оси полости детали.

(1 – рабочее тело; 2 – обрабатываемая деталь; 3 – ось полости детали)

Используя формулу 2.20 можно определить силу Fед взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью:

(2.24)

где Fед – сила взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, Н;

nк – количество контактов рабочих тел с обрабатываемой поверхностью в каждый момент времени;

θ – угол наклона поверхности полости детали к ее оси, рад.

Для определения количество nк контактов рабочих тел с обрабатываемой поверхностью необходимо определить площадь Sк контакта массива загрузки с обрабатываемой деталью:

(2.25)

где Sк – площадь контакта массива загрузки с обрабатываемой деталью, мм2;

где lк – размер единичных объемов загрузки по оси Z, контактирующих с обрабатываемой поверхностью (рис. 2.5, 2.9), мм;

Выделим на площади контакта Sк массива загрузки обрабатываемой поверхностью правильные шестиугольники, в которые вписаны окружности диаметром Dр соответствующим диаметрам рабочих тел. Тем самым получим проекцию массива загрузки на обрабатываемую поверхность. Площадь такого шестиугольника составляет . Тогда разделив площадь контакта на площадь правильного шестиугольника (рисунок 2.11) количество nк рабочих тел, контактирующих с обрабатываемой поверхностью определим, по выражению:

. (2.26)

Рисунок 2.11 – Схема расположения следов рабочих тел контактирующих с обрабатывающей поверхностью.

(1 – проекции рабочих тел на обрабатываемую поверхность; 2 – правильный шестиугольник)

Для рассматриваемых рабочих тел ожидаемое количество nк рабочих тел, контактирующих с обрабатываемой поверхностью на площади в 1мм2 будет составлять 28.868 шт.

Выражения (2.1) – (2.26) легли в основу разработанного программного обеспечения «Канал» для моделирования движения загрузки в полости детали при обработке в контейнерах с планетарным движением.

2.5 Проведение вычислительного эксперимента для определения влияния основных факторов на обработку

Для экспериментальной проверки эмпирических зависимостей (2.8) и (2.9), полученных путем вычислительного эксперимента, были выполнены однофакторные эксперименты по методике [6Error: Reference source not found].

В качестве переменных факторов были приняты:

1) степень заполнения полости R, %;

2) минимальное расстояние от полости детали до оси контейнера s, мм;

3) частота вращения водила , об/мин;

4) диаметр рабочего тела D, мм.

Уровни и интервалы варьирования факторов приведены в таблице 4.7.

Таблица 2.1 – Уровни и интервалы варьирования факторов

Факторы

Уровни факторов

Интервалы варьирования факторов

R, %

20

30

40

50

60

10

s, мм

10

15

20

25

30

5

, об/мин

200

300

400

500

600

100

D, мм

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

0,02

Результаты опытов приведены в таблице 4.8.

Таблица 2.2 – Результаты экспериментальных исследований

Переменные факторы

Скорость массива загрузки относительно стенок полости детали

Сила взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью

R, %

s, мм

, об/мин

D, мм

, м/с

, Н

20

20

400

0,16

69,3835

0,00654

30

20

400

0,16

66,6992

0,00579

40

20

400

0,16

64,9763

0,00579

50

20

400

0,16

62,1344

0,00539

60

20

400

0,16

60,0106

0,00544

40

10

400

0,16

65,0128

0,00579

40

15

400

0,16

65,0204

0,005788

40

20

400

0,16

64,9763

0,00579

40

25

400

0,16

65,036

0,005788

40

30

400

0,16

65,0172

0,00579

40

20

200

0,16

28,9273

0,001274

40

20

300

0,16

47,2918

0,003177

40

20

400

0,16

64,9763

0,00579

40

20

500

0,16

84,2816

0,009252

40

20

600

0,16

102,617

0,01363

40

20

400

0,12

53,3189

0,00272

40

20

400

0,14

59,7761

0,004058

40

20

400

0,16

64,9763

0,00579

40

20

400

0,18

70,3843

0,007784

40

20

400

0,2

74,8446

0,01032

Эмпирические зависимости для определения скорости массива загрузки и силы взаимодействия рабочего тела по методике [6Error: Reference source not found] будут иметь вид:

(2.27)

(2.28)

где и – общие коэффициенты эмпирических моделей;

x, y, z, и q – показатели степени.

Для определения коэффициентов общих уравнений находились частные зависимости , , , , , , и в виде:

,

где , , , , , , и – коэффициенты частных зависимостей.

После логарифмирования эти зависимости примут вид:

.

В прямоугольной системе координат с логарифмическим масштабом это будут линейные зависимости вида:.

Для определения значений коэффициентов A и B должно выполняться условие:

,

где n- число экспериментальных точек.

Выразим частные производные по А и В и приравняем их к нулю:

или:

После решения системы уравнений получим значения коэффициентов A и Bв виде:

,

.

Определим значения коэффициентов A и B для эмпирической зависимости cкорости массива загрузки от технологических факторов.

Для этого составим вспомогательную таблицу и определим коэффициенты частной зависимости (таблица 2.3).

Таблица 2.3 Вспомогательная таблица для определения коэффициентов частной зависимости

№ опыта

R, %

lg R =x

, мм

lg =y

x2

xy

1

20

1,30103

69,3835

1,841256

1,692679

2,39553

2

30

1,477121

66,6992

1,824121

2,181887

2,694447

3

40

1,60206

64,9763

1,812755

2,566596

2,904142

4

50

1,69897

62,1344

1,793332

2,886499

3,046817

5

60

1,778151

60,0106

1,778228

3,161822

3,161958

После преобразований найдем:

А = х = -0,12957334,

В = lg= 2,01355854, = 103,1712138.

Тогда частная зависимость примет вид:

Аналогично составим вспомогательную таблицу для определения коэффициентов частной зависимости (таблица 2.4).

Таблица 2.4 Вспомогательная таблица для определения коэффициентов частной зависимости

№ опыта

S, м/с

lg S =x

, мм

lg =y

x2

xy

1

10

1

65,0128

1,812999

1

1,812999

2

15

1,176091

65,0204

1,81305

1,383191

2,132312

3

20

1,30103

64,9763

1,812755

1,692679

2,358449

4

25

1,39794

65,036

1,813154

1,954236

2,53468

5

30

1,477121

65,0172

1,813028

2,181887

2,678063

После преобразований найдем:

А = y = 0,0000956725,

B = lg= 1,812875568, = 64,99434452.

Тогда частная зависимость примет вид:

.

Для определения коэффициентов частной зависимости также составим вспомогательную таблицу 2.5:

Таблица 2.5 Вспомогательная таблица для определения коэффициентов частной зависимости

№ опыта

, м/с

lg =x

, мм

lg =y

x2

xy

1

200

2,30103

28,9273

1,461308

5,294739

3,362513

2

300

2,477121

47,2918

1,674786

6,13613

4,148648

3

400

2,60206

64,9763

1,812755

6,770716

4,716897

4

500

2,69897

84,2816

1,925733

7,284439

5,197495

5

600

2,778151

102,617

2,011219

7,718124

5,587471

Найдем коэффициенты:

А = z = 1,15172284,

B = lg = -1,184456539, = 0,065394837.

Частная зависимость примет вид:

.

Для определения коэффициентов частной зависимости построим вспомогательную таблицу 2.6.

Таблица 2.6 Вспомогательная таблица для определения коэффициентов частной зависимости

№ опыта

, м/с

lg =x

, мм

lg =y

x2

xy

1

0,12

-0,92082

53,3189

1,726881

0,847907

-1,59014

2

0,14

-0,85387

59,7761

1,776528

0,729097

-1,51693

3

0,16

-0,79588

64,9763

1,812755

0,633425

-1,44274

4

0,18

-0,74473

70,3843

1,847476

0,554619

-1,37587

5

0,2

-0,69897

74,8446

1,87416

0,488559

-1,30998

Найдем коэффициенты:

А = q = 0,662885264,

B = lg = 2,339759853, = 218,6552214.

Частная зависимость примет вид:

.

Тогда общий коэффициент эмпирической модели (2.28) найдем в виде:

,

где:

,

,

.

Окончательно найдем:

.

После обработки результатов опытов получим уравнение регрессии для cкорости массива загрузки в виде:

. (2.29)

Аналогично преобразуем модель (2.28) влияния переменных факторов на силу взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью к виду:

. (2.30)

Для графической интерпретации полученных результатов были построены однофакторные зависимости путем стабилизации значений остальных факторов на постоянном уровне.

Установлено, что с увеличением степени заполнения контейнера R (рисунок 2.12) уменьшается скорость массива относительно стенок полости детали, что объясняется падением силы взаимодействия шаров и поверхности детали.

Рисунок 2.12 – Влияние степени заполнения контейнера R на скорость

1–зависимость по модели (2.29) на основе вычислительного эксперимента;

2 – зависимость по расчетам программы «Канал»

Изменение минимального расстояния от полости детали до оси контейнера большого влияния на скорость массива не оказывает.

Рисунок 2.13 – Влияние минимального расстояния s на скорость :

1 – зависимость по модели (2.29) на основе вычислительного эксперимента; 2 – экспериментальная зависимость

При возрастании частоты вращения водила увеличивается скорость массива (рисунок 2.14), что вызвано увеличением вращательного момента.

Рисунок 2.14 – Влияние частоты вращения водила

на скорость : 1 – зависимость по модели (2.29) на основе вычислительного эксперимента; 2 – экспериментальная зависимость

Установлено, что при увеличении диаметра рабочего тела, скорость массива , увеличивается (рисунок 2.15), что объясняется большей площадью контакта и возрастанием силы контактного взаимодействия.

Рисунок 2.15 – Влияние диаметра рабочего тела на скорость :

1 – зависимость по модели (2.29) на основе вычислительного эксперимента;

2 – экспериментальная зависимость

С увеличением степени заполнения контейнера R сила взаимодействия Fед рабочего тела с обрабатываемой поверхностью исследованном диапазоне снижается.

Рисунок 2.16 – Влияние степени заполнения контейнера R на силу взаимодействия Fед рабочего тела с обрабатываемой поверхностью:

1 – зависимость по модели (2.30) на основе вычислительного эксперимента;

2 – экспериментальная зависимость

Изменение минимального расстояния, от полости детали до оси контейнера, большого влияния на силу взаимодействия Fед, рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, не оказало.

Рисунок 2.17 – Влияние минимального расстояния s на силу взаимодействия Fед рабочего тела с обрабатываемой поверхностью:

1 – зависимость по модели (2.30) на основе вычислительного эксперимента; 2 – экспериментальная зависимость

При возрастании частоты вращения водила увеличивается сила взаимодействия Fед, рабочего тела с обрабатываемой поверхностью (рисунок 2.18), что вызвано увеличением вращательного момента.

Рисунок 2.18 – Влияние частоты вращения водила на силу взаимодействия Fед рабочего тела с обрабатываемой поверхностью:

1 – зависимость по модели (2.30) на основе вычислительного эксперимента; 2 – экспериментальная зависимость

Установлено, что при увеличении диаметра рабочего тела, сила взаимодействия Fед рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, увеличивается (рисунок 2.19), что объясняется большей площадью контакта и возрастанием силы контактного взаимодействия.

Рисунок 2.19 – Влияние диаметра рабочего тела на силу взаимодействия Fед рабочего тела с обрабатываемой поверхностью:

1 – зависимость по модели (2.30) на основе вычислительного эксперимента; 2 – экспериментальная зависимость

Ниже представлены графические зависимости (рис. 2.20, 2.21, 2.22, 2.23) влияния основных технологических факторов на размах, среднее значение и дисперсию массива сил и скоростей контактирования.

Рисунок 2.20 Влияние частоты вращения водила на размах, среднее значение и дисперсию массива скоростей контактирования

Рисунок 2.21 Влияние диаметра рабочего тела на размах, среднее значение и дисперсию массива скоростей контактирования

Рисунок 2.22 Влияние частоты вращения водила на размах, среднее значение и дисперсию массива сил контактирования

Рисунок 2.23 Влияние диаметра рабочего тела на размах, среднее значение и дисперсию массива скоростей контактирования

Вывод: в результате проделанной работы были получены графические зависимости влияния основных технологических факторов центробежной установки на скорости и силы взаимодействия рабочих тел с поверхностью канала волновода. Полученные данные по расчетам в САЕ программе и анализ представленных зависимостей позволили назначить рекомендуемые режимы обработки, а именно скорости от 85 до 110 м/с при радиусе рабочего тела 0,2 мм, что соответствует частоте вращения водила от 500 до 600 об/мин.

3 Промышленное технологическое оборудование для реализации финишной обработки внутренних поверхностей каналов мелкоразмерных деталей

3.1 Особенности конструирования оборудования для технологии объемной центробежно-планетарной обработки мелкоразмерных деталей.

Метод объемной обработки на центробежных станках, реализующих планетарное движение контейнеров, относится к технологии с широкой областью применения. Объемная обработка в центробежных станках позволяет решить широкий диапазон технологических задач, начиная от грубого обдирочного галтования до полирования поверхностей деталей сложной формы. Кроме обработки свободным шлифовальным материалом метод может быть использован для упрочняющей обработки пластическим деформированием поверхностных слоев металла и низкотемпературной обработки заготовок из полимерных материалов для удаления облоя и грата, причем технология центробежно-планетарная обработки по эффективности значительно превосходит многие способы объемной обработки [7,8].

Наиболее перспективным направлением развития наукоемкой технологии центробежно-планетарной объемной обработки (ЦПОО) является обработка мелкоразмерных деталей. Преимущества технологии связаны с тем, что размеры (и, соответственно, масса) рабочих тел обрабатывающей среды должны быть соизмеримы с величиной конструктивных элементов , и для мелкоразмерных деталей будут невелики. А поскольку динамическое воздействие среды на обрабатываемую поверхность зависит от массы рабочих тел, для компенсации снижения массы рабочих тел необходимо создавать высокую степень утяжеления рабочей загрузки. Утяжеление рабочей загрузки для деталей размером до 10 мм должно превышать 30-40g (g — ускорение свободного падения). Однако технологическое оборудование для ЦПОО, распространенное на текуший момент в промышленности, обеспечивает утяжеление до 25g,

Таким образом, обеспечение основного технологического фактора, обуславливающего высокую интенсивность динамического воздействия рабочих тел и широкий спектр применения ЦПОО [7], представляет определенные технические трудности при проектировании технологического оборудования, конструктивное исполнение которых должно обеспечивать достаточный ресурс и безопасность эксплуатации. Как показал анализ многочисленных конструкций центробежных станков, обладающих широким разнообразием способов крепления контейнеров и схем их планетарного привода вращения, накопленного опыта внедрения технологии ЦПОО, необходимо иметь научно-обоснованный подход к решению ряда технических задач, возникающих при проектировании оборудования такого типа.

Первой задачей является уменьшение дисбаланса массы вращающихся частей центробежных станков до величин, обеспечивающих уровень вибраций, допустимый для сохранения приемлемого ресурса. Балансировка на специализированных стендах планшайбы в сборе с приводами и контейнерами позволяет в первом приближении получить решение указанной задачи, но не всегда может быть реализована из-за конструктивных особенностей сборочной единицы. Кроме того, при конструктивной реализации схемы планетарного движения контейнеров станка с дополнительным переносным движением планшайбы [9] возникает необходимость ее динамической балансировки. Обеспечение заданной величины дисбаланса методом удаления материала с корпуса планшайбы малоэффективно из-за снижения ремонтопригодности сборочной единицы. Также невозможно использование балансировочных колец вследствие больших габаритов планшайбы и значительной величины неуравновешенной массы. Поэтому предлагается оснастить дополнительно планшайбу подвижными компенсаторами, смонтированными на торцовой плоскости и выполняющими роль балансиров. На корпусе планшайбы 1 между контейнерами 2 располагаются балансиры 3 (рис.1), которые выполняются подвижными и монтируются на направляющих 4 с Т-образными пазами, что позволяет корректировать величину дисбаланса планшайбы перемещением балансиров и фиксацией их на направляющих в нужном положении.

Рисунок 3.1 – Компенсаторы неуравновешенности планшайбы центробежного станка:

1-корпус планшайбы; 2- контейнер; 3- балансир-компенсатор;

4- направляющие балансира.

Балансировка планшайбы в производственных условиях на смонтированном оборудовании предполагает, что после сборки и первичного пуска центробежного станка, необходимо обеспечить свободное вращение планшайбы. Соответственно, в конструкции станка необходимо предусматривать размыкание кинематической цепи привода для обеспечения свободного вращения планшайбы, причем количество звеньев кинематической цепи, остающихся в кинематической связи с балансируемой сборочной единицей, должно быть минимальным. Технически это может быть реализовано установкой электромагнитной муфты непосредственно между фрикционным или зубчатым элементом привода и осью планшайбы. Другим вариантом является использование легкосъемного элемента (стопора, разъемной муфты, съемного фрикционного или зубчатого колеса) размыкающего кинематическую цепь. Поскольку балансировка проводится только при регламентном обслуживании оборудования, то второй вариант, не влияющий на производительность центробежного станка, является более дешевым в исполнении.

Вторым обязательным условием для балансировки планшайбы в сборе является минимальный момент сопротивления качению в подшипниковых опорах планшайбы. Допустимый момент M сопротивления качению должен быть определен из условия:

,

где m – неуравновешенная масса планшайбы, r- расстояние от оси вращения до центра масс планшайбы.

Большее значение момента относится к планшайбам с малыми массами - до 1.5 кг. С ростом массы допустимый момент Mсопротивления неизбежно увеличивается абсолютно,но удельно уменьшается Если принять во внимание, что величина дисбаланса U планшайбы не должна превышать 20-40 г/м , т.е.

,

то момент сопротивления подшипников качения не должен превышать 0,05-0,01 Нм при приложении начального сдвигающего момента с учетом преодоления статического момента трения.

Если учесть, что планшайбы промышленных центробежных станков в подавляющем большинстве имеют угловую скорость вращения ω1 ≤ 65рад/с, то при таких скоростях можно успешно использовать в качестве опор конические роликоподшипники с регулируемыми зазорами, что позволяет регулировать момент сопротивления подшипниковых опор при балансировке. Также следует отметить, что для повышения эффективности балансировки, важно использовать жидкие, а не консистентные смазки для подшипниковых опор планшайбы. Система принудительной подачи жидкой смазки несколько усложняет конструкцию оборудования, но обеспечивает значительно большие сроки между регламентными работами при эксплуатации центробежных станков.

Балансировка контейнеров в сборе может осуществляться различными путями в зависимости от типа контейнера. При внутреннем диаметре контейнера до 130 мм целесообразно использование балансировочных колец (рис.3.1), аналогичных кольцам, используемым в инструментальной оснастке для выполнения фрезерных операций. Балансировка контейнера в сборе проводится до установки на планшайбу. На станках с горизонтальной компоновкой контейнеров целесообразно использовать съемные конструкции последних , что обеспечивает минимальное загрязнение станка при загрузке и выгрузке рабочей среды. При больших диаметрах контейнера целесообразно использовать для балансировки навесные грузы.

Основным элементом, влияющим на величину дисбаланса контейнера, является крышка с запорными элементами. Наилучшим вариантом для уменьшения неуравновешенности является использование цилиндрических крышек с резьбовым или байонетным креплением. Установка крышки на заполненный рабочей загрузкой контейнер производится вручную или автоматическим устройством, причем конструктивные элементы под захватные устройства должны располагаться симметрично относительно оси крышки. Для захвата контейнера манипулятором или автооператором, на крышке предусматривают кольцевую проточку 4 (см. рис.3.2). Передача вращающего момента при закреплении или откреплении производится штифтами манипулятора, входящими в отверстия 5. Изменение глубины сверления отверстий обеспечивает балансировку крышек контейнеров.

Рисунок 3.2 – Конструктивные элементы контейнера центробежного станка:

1 - балансировочное кольцо, 2- стопорная гайка кольца, 3- крышка контейнера, 4- кольцевая проточка под захватное приспособление,

5- отверстие для передачи крутящего момента.

Другой мерой уменьшения дисбаланса контейнера является использование съемных полимерных вкладышей в контейнеры для рабочей загрузки (рис.3.3). Вкладыш 1 выполняется с жесткостью, достаточной для его извлечения с рабочей загрузкой из контейнера или обоймы. Тонкостенные полимерные вкладыши могут быть снабжены внутренними ребрами. Герметичность вкладыша обеспечивается резиновыми кольцами на крышке 2. Герметизация вкладыша при установке крышки не предполагает значительных усилий, а необходимое уплотнение достигается крышкой 3. Момент при закреплении крышки необходимо нормировать во избежание повреждения уплотняющей полимерной крышки 2 и стенок вкладыша 1.

Рисунок 3.3 – Конструкция уплотнения крышки контейнера:

1-тонкостенный вкладыш; 2-крышка вкладыша; 3-крышка контейнера

Кроме дисбаланса планшайбы, регламентируемого соотношениями (1) и (2), а также контейнера, существенную роль в возникновении неуравновешенной массы играет неравномерность изменения массы контейнеров при заполнении их рабочей загрузкой. Особенно это проявляется при упрочняющей обработке или полировании деталей с использованием в качестве рабочих тел стальных шаров. Техническим решением по уменьшению влияния неуравновешенной массы контейнеров на величину дисбаланса планшайбы может быть размещение подвижных компенсаторов-балансиров в непосредственной близости от подшипниковых узлов на которых монтируются контейнеры с рабочей загрузкой (см. рис.3.1).

При реализации технологических операций требующих утяжеления свыше 12g необходимо вводить в состав оснащения рабочего места приспособления для нормирования массы загрузки контейнера. Величину допустимой погрешности Δm при использовании этих приспособлений можно приближенно оценить по соотношению:

,

где - минимальная масса рабочей загрузки контейнера в технологическом цикле.

Экспериментальные исследования влияния дисбаланса от неравномерно загруженных контейнеров на ресурс подшипниковых опор станка показали, что, если при средней массе загрузки 5,4 кг неуравновешенная масса превышает 0,2 кг, то ресурс между обслуживанием подшипниковых узлов несущих планшайбу, сокращается на 20-25%. Обслуживание считалось необходимым при биении планшайбы свыше 0,3 мм/м.

Увеличение ресурса подшипниковых опор, несущих контейнеры, достигается традиционными способами. Для центробежных станков целесообразно использовать закрытые радиально-упорные шариковые подшипники, либо регулируемые конические роликовые подшипники. Регулируемые подшипники увеличивают ресурс опоры до замены, но значительно (на 15-20%) приводят к возрастанию массы контейнера в сборе при равной несущей способности. Это связано с необходимостью размещения подвижных или неподвижных компенсаторов для регулировки зазоров.

Ранее отмечалось, что эффективным способом интенсификации технологии обработки мелкоразмерных деталей является сообщение планшайбам, несущим контейнеры с рабочей загрузкой, дополнительного переносного движения, путем установки двух планшайб на вращающуюся горизонтальную траверсу [9]. Такое технологическое оборудование за счет изменения траекторий движения рабочих тел и деталей повышает стабильность показателей качества поверхностей сложных деталей. Однако при разработке центробежных станков с переносным вращением планшайб необходимо учитывать воздействие на опоры траверсы дополнительной нагрузки, обусловленной возникновением гироскопического момента. Разработано технологическое оборудование [10] с двумя планшайбами, расположенными симметрично относительно оси 1 траверсы (рис.3.4), несущими по три контейнера. Для определения гироскопического момента найдем величину кинематического момента вращающихся частей станка относительно точки Е по известным методикам.

Величину момента представим в виде разности кинематического момента , создаваемого шестью контейнерами станка при вращении вокруг собственных осей со скоростью 3, и кинематического момента , создаваемого при вращении двух планшайб, несущих контейнеры:

,

или

,

где - момент инерции двух планшайб станка относительно оси Z;

- момент инерции шести контейнеров относительно оси Z .

Для определения момента инерции представим контейнер в виде полого цилиндра массой mц с внутренним радиусом R0 и наружным Rн.

Тогда

Рисунок 3.4 – Расчетная схема для определения гироскопического момента от переносного вращения планшайб с контейнерами

При определении момента инерции для упрощения представим контейнер как материальную точку массой mк, а планшайбу как три стержня длиной l, расположенных под углом 120, общей массой mп. Тогда

С учетом изложенного после преобразований получим выражение для определения гироскопического момента в виде:

Величина гироскопического момента МЕ уравновешивается суммарным моментом реакций опор А и В траверсы станка. Реакцию каждой опоры можно представить в виде двух составляющих: статической, обусловленной силой тяжести (G- вес подвижных частей станка), и динамической, обусловленной гироскопическим моментом , где АВ – расстояние между опорами станка.

Учитывая, что у спроектированного технологического оборудования угловая скорость переносного вращения планшайб ω2 невысока (), то возникающий гироскопический момент МЕ не приводит к появлению вибраций. Однако необходимо учитывать, что при массе подвижных планшайб 44,7 кг, пустых контейнеров 8,2 кг и скорости планшайбы дополнительный гироскопический момент МЕ составляет 1131,1 кг. Этот момент создает дополнительную нагрузку на опоры траверсы, значительно превышающую статическую нагрузку, что было учтено при проектировании станины и подшипниковых опор траверсы станка, реализующего способ обработки [9]. Оборудование с подобной схемой сложного вращения контейнеров, выпускается серийно и успешно эксплуатируется. Ресурсные испытания центробежного станка подтвердили обоснованность расчетов подшипниковых узлов крепления для траверсы переносного вращения планшайб с контейнерами.

Кроме усложнения траектории движения рабочих тел существует другой путь интенсификации технологии ЦПОО, основанный на увеличении напряженности инерционного силового поля. Для технологии ЦПОО мелких деталей из труднообрабатываемых материалов разработан центробежно-планетарный станок ЦУ-500, технические характеристики которого приведены в таблице. На рис. 3.5 приведены компоновка и принципиальная кинематическая схема установки.

Таблица 3.1– Технические характеристики центробежной установки со стационарной планшайбой.

№ п/п

Наименование параметра

Величина параметра

1

Количество контейнеров, шт.

4

2

Рабочий объем контейнеров, дм3

0,6

3

Диаметр контейнера, мм

95

4

Высота контейнера, мм

120

5

Частота вращения планшайбы, мин-1

20-650

6

Частота вращения контейнеров, мин-1

27-1150

7

Масса одновременно загружаемых деталей в каждый контейнер, кг

до 0,5

8

Мощность приводных двигателей, кВт

6,5

9

Размеры, мм: длина

ширина

высота

1200

1600

1600

10

Масса установки, кг

920

Станок состоит из рамы 1, планшайбы 2, контейнеров 3, приводного двигателя 4, шкафа для размещения электроаппаратуры 5 и кожуха 6. Контейнеры 3 установлены в гнездах планшайбы с возможностью планетарного вращения. Для этого в корпусе планшайбы смонтированы зубчатые колеса 7 и 8, причем зубчатое колесо 7 жестко установлено на обойме 9, в которой располагается съемный контейнер 3, а центральное зубчатое колесо 8 установлено на оси 10 планшайбы 2 с возможностью вращения или фиксации. Фиксация осуществляется фрикционной электромагнитной муфтой 11, жестко связанной с рамой 1. На приводном валу 12 жестко установлены два шкива 13 и 14, а шкив 15 смонтирован с возможностью вращения или фиксации фрикционной электромагнитной муфтой 16, относительно вала 12.

а) б)

Рисунок 3.5 –Центробежный станок ЦУ-500 для полирования мелких деталей:

а)- компоновка; б)- принципиальная схема привода планшайбы и контейнеров.

Для интенсификации технологии обработки и создания однородных условий обработки во всем объеме рабочей загрузки предусмотрено циклическое реверсирование вращения контейнеров вокруг собственной оси.

Приводной двигатель 4 передает вращение через клиноременную передачу шкивам 13 и 14. От шкива 14 момент через клиноременную передачу сообщается планшайбе 2. При этом центральное зубчатое колесо планетарного механизма фиксируется на оси 10 планшайбы 2 электромагнитной муфтой 11, а шкив 15 свободно вращается на валу 12. При вращении планшайбы 2 зубчатые колеса 7, жестко смонтированные на обоймах 9, в которые установлены контейнеры 3, обкатываются по неподвижному зубчатому колесу 8.

Таким образом, контейнеры совершают планетарное движение, причем вращаются они в ту же сторону, что и планшайба. Если магнитная муфта 11 обесточивается, а на электромагнитную муфту 16 подается напряжение, то шкив 15 через клиноременную передачу передает вращение на расторможенное зубчатое колесо 8, которое начинает вращаться со скоростью, большей скорости вращения планшайбы. Таким образом, контейнеры, будут вращаться относительно планшайбы с той же скоростью, но в противоположном направлении. Частота реверсирования вращения контейнеров зависит от целей реализуемого технологического процесса.

Поскольку планшайба станка для обеспечения утяжеления загрузки 50-55g развивает максимальную угловую скорость до 70 рад/с, то одной из главных задач при конструировании было обеспечение минимальных величин дисбаланса сборочных единиц на основе описанных выше принципов. Технический ресурс подшипниковых опор установки до регулировки по регламентному техническому обслуживанию составляет около 600 часов машинного времени.

Разработанные промышленные образцы технологического оборудования, обеспечивают различную степень утяжеления рабочей загрузки, а соответственно, расширяют технологические возможности наукоемкого метода центробежной обработки гранулированными средами [11], которые значительно превосходят отечественные аналоги. Реализована технология ЦПОО деталей массой 0,7…1,22г из труднообрабатываемых сплавов позволившая исключить ручную зачистку. Обеспечив удаление заусенцев и шероховатость поверхности в пределах Ra , метод позволил сократить трудоемкость технологической операции на 30-55%. Основными преимуществами созданного малогабаритного станка ЦУ-500 являются эффективная обработка мелкоразмерных деталей при высоких контактных давлениях рабочих тел и значительный технический ресурс оборудования.

3.2 Программное обеспечение для автоматизации проектирования операций финишной обработки

Программа «Канал.exe» предназначена для моделирования движения загрузки в полости канала произвольной формы мелкоразмерной детали при обработке гранулированным материалом в контейнерах с планетарным вращением.

Исходными данными для проектирования служат основные технологические факторы и геометрия обрабатываемого канала.

В качестве выходных данных программа возвращает распределение скоростей и сил контактирования рабочих тел ГРС с поверхностями канала. Выходные данные программы «Канал.ехе» являются исходными данными для моделирования контактного взаимодействия обрабатываемой поверхности и рабочего тела методом конечных элементов с использованием программы ANSYS LS_DYNA.

Таким образом, программа «Канал.ехе» используется для определения границ приемлемых режимов обработки поверхностей каналов деталей в контейнерах с планетарным вращением.

Технологические режимы и конструктивные параметры установки вводятся в ячейки окна исходных данных программы (рис. 3.6):

- размер эскиза по горизонтали, мм;

- степень заполнения полости канала R, %;

- радиус водила r1, мм;

- радиус контейнера r2, мм;

- минимальное расстояние от полости детали до оси контейнера, мм;

- частота вращения водила, мин-1;

- передаточное число;

- диаметр рабочего тела Dр, мм;

- плотность загрузки ρн, г/см3;

- коэффициент трения качения k, мм.

Рисунок 3.6 – Интерфейс ПО «Канал»

Программа «Канал.exe» состоит из 4-х модулей (рис.3.7).

Рисунок 3.7 – Функциональная схема программы «Канал.ехе» и взаимодействия с внешним ПО

Первым является модуль импортирования геометрических параметров канала произвольной конфигурации детали из типов файлов с расширением *.bmp. В программе «Канал.ехе» конфигурация полости детали и примыкающие полости технологической оснастки задается эскизами двух проекций (рис.3.8). При этом с помощью программы проекции масштабируются, и разбиваются на единичные объемы, после чего формируются массивы координат этих объемов.

Рисунок 3.8 – Эскизы проекции канала типовой детали волновод

Полость канала заливается на эскизе боковой проекции цветом blue (#0000FF, (0, 0, 255)); на эскизе проекции в плане цветом green (#008000, (0, 128, 0)). Контур полости детали цветом gray, (#808080, (128, 128, 128)). Эскизы сохраняются в формате *.bmp.

Во втором модуле производится расчет массы, кинематических и динамических характеристик единичный объемов загрузки. Они служат исходными данными, которые необходимы для дальнейшей визуализации и моделирования движения загрузки в полости детали. Также в данном модуле производиться расчет массы всей загрузки при заданной степени заполнения полости детали.

Третий модуль моделирования и визуализации движения загрузки в полости детали производит расчет траекторий, скоростей и ускорений рабочих тел в полости канала детали. Визуализация производится в отдельном окне интерфейса (рис.3.9).

Рисунок 3.9– Графическая интерпретация движения массива загрузки в полости канала деталей

В правой части окна выводятся данные о скорости υз массива загрузки относительно стенок полости детали (в мс), силе Fед взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью (в Н). Данные связаны с координатами ρ центра масс загрузки в миллиметрах по горизонтали относительно левого края детали. Для обработки данных в ПО «Microsoft Excel» предусмотрена процедура импорта данных.

Четвертый модуль формирования массива скоростей и сил воздействия рабочих тел загрузки на обрабатываемые поверхности полости детали позволяет вывести данные в отдельном поле в виде графиков изменения скорости υз массива загрузки относительно стенок полости детали (в мс) и силы Fед взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью (в Н) соответственно координатам ρ центра масс загрузки по горизонтали относительно левого края детали (рис. 3.10).

Рисунок 3.10 – Зависимости скорости и давления рабочих тел от расстояния от оси контейнера

Таким образом, программа позволяет получить исходные данные расчета параметров контактного взаимодействия методом конечных элементов с помощью программы ANSYS LS_DYNA.

4 Проектирование технологии механической обработки обоймы цилиндрической

4.1 Анализ служебного назначения и технологичности изделия

Обойма является особо ответственным узлом в конструкции контейнера. Испытывает значительные нагрузки при эксплуатации. Основные недостатки в данном узле - это износ сопрягаемых поверхностей, возникающих в процессе эксплуатации, что приводит к сокращению ресурса работы контейнера в целом.

Материал, применяемый для изготовления – Сталь ВСт3сп ГОСТ 380-2005. Химический состав и механические свойства материала в % представлены в таблицах 4.1, 4.2.

Таблица 4.1 - Химический состав материала Сталь ВСт3сп.

Fe

Si

Mn

Ni

   

Cr

Cu

As

C

~98

0,12 – 0,30

0,40 – 0,65

до0,30

до0,05

до0,04

до0,30

до0.30

до 0,08

0.14 – 0,22

Таблица 4.2 - Физические свойства материала Сталь ВСт3сп.

σВ, МПа

σТ, МПа

δ5, %

КСU, кДж/м2

Твердость, НВ

353

175

24

59

130

Невысокий КИМ (0,273), обеспечиваемый существующими заготовками, требует пересмотра припусков и конструирования новых заготовок.

Точностные характеристики основных поверхностей – в пределах 7-10 квалитета.

Качественная оценка технологичности.

Конфигурация детали представляет собой сочетание простых форм наружных поверхностей, с незначительным перепадом размеров. Плавный переход от одного размера к другому, конусообразные поверхности, позволяет применить высокопроизводительный метод токарной-винторезной операции. Заданные квалитеты точности и шероховатости поверхностей строго обоснованы служебным назначением. На основании выше описанного, можно сделать вывод, что деталь в целом технологична по конструкции и изготовлению.

Количественная оценка технологичности.

Таблица 4.3 – Показатели технологичности детали « Цилиндрическая обойма »

Наименование

поверхности

Количество

поверхностей

Количество

унифицированных

элементов

Квалитет

Параметр

шерохова-

тости Ra

Цилиндрические поверхности

1

1

1

1

-

-

-

-

10

10

9

9

6,3

6,3

3,2

3,2

Торцевые поверхности

1

1

1

1

1

-

-

-

-

-

10

10

9

9

9

6,3

6,3

3,2

3,2

3,2

Канавка

1

-

10

6,3

Конические поверхности

1

1

1

-

-

-

7

7

10

0,8

0,8

6,3

ИТОГО

13

0

-

-

Коэффициент точности обработки определяется по формуле

где Аср – средний квалитет поверхностей детали.

где Ai – квалитет поверхности для каждого номинального размера.

ni – число поверхностей детали.

По коэффициенту точности деталь технологична.

Коэффициент шероховатости рассчитывается по формуле

где Бср – средняя шероховатость поверхностей детали.

где Бi – шероховатость поверхности для каждого номинального размера.

ni – число поверхностей детали.

По коэффициенту шероховатости деталь технологична.

Коэффициент унификации элементов конструкции определяется по формуле

где Qy.э – количество унифицированных элементов.

Коэффициент использования материала определяется по формуле

где Мд – масса детали.

Мз – масса заготовки.

Заготовка – штамповка на ГКМ из углеродистой стали ВСт3сп ГОСТ 380-2005.

По коэффициенту использования материала деталь технологична.

4.2 Предварительная проработка проектных решений 4.2.1 Выбор типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К3.О., который показывает отношение всех технологических операций, выполняемых в течении месяца, к числу рабочих мест.

где - общее количество однотипных операций;

- общее количество рабочих мест.

Если , то производство массовое.

Если , то производство крупносерийное.

Если , то производство среднесерийное.

Если , то производство мелкосерийное.

Если , то производство единичное.

Исходные данные:

Годовая программа изделий N1=100 шт.

Количество деталей на изделие m=1 шт.

Запасные части β = 10 %.

Режим работы предприятия 1 смены в сутки.

Годовая программа N = N1∙m (1+ ) = 110 шт. деталей

Действительный годовой фонд времени работы

оборудования Fд = 2014 ч.

Для определения штучно-калькуляционного времени Тш.к.окопределяется основное время для каждой операции.

Предполагаемая операция – 005 Токарная с ЧПУ.

Операция имеет следующие переходы:

Переход 1. Сверление отверстия ∅30.

мин.

Переход 2. Растачивание торцевой поверхности.

мин.

Переход 3. Растачивание поверхности предварительно.

мин.

Переход 4.Растачивание поверхности окончательно.

мин.

Переход 5. Растачивание канавки.

мин.

мин.

Определяем расчетное количество станков:

,

где - трудоемкость выполнения соответствующей технологической операции, мин;

- годовой объем выпуска детали, шт.:

- действительный годовой фонд работы технологического оборудования, ч. (при односменной работе =2014 часов).

Определяем фактический коэффициент загрузки рабочего места:

,

где - расчетное количество станков, шт;

- принятое количество станков, шт.

Определяем количество однотипных операций выполняемых на одном рабочем месте:

,

где - нормативный коэффициент загрузки рабочего места;

- фактический коэффициент загрузки рабочего места.

Определяем общее количество однотипных операций на участке:

ΣОi=O005 =

Определяем общее количество рабочих мест:

ΣРi005 =1

Рассчитанные значения заносим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 - Данные по проектируемому технологическому процессу.

операции

Операция

Тшт (мин)

mp

ηз.ф.

О

Р

005

Токарно-винторезная

       

1

Определяем тип производства:

Исходя из найденного коэффициента закрепления операций, производство определяем единичным.

4.2.2 Анализ существующего технологического процесса

В таблице 4.5 представлен технологический процесс изготовления детали "Цилиндрическая обойма".

Коэффициент использования материала при этом составляет 0,48. Отсюда следует, что использование данного метода нерационально.

Используемый инструмент в технологическом процессе - это резцы из быстрорежущей стали, которые не могут обеспечить высоких режимов резания и достаточную стойкость.

Таблица 4.5 - Базовый технологический процесс

№ операции

Наименование

операции

Оборудование

Оснастка

Описание

005

Токарная

черновая

Токарно-винторезный станок 16К20

 

Обточить  144 и подрезать базовый торец

010

Токарная

черновая

Токарно-винторезный станок 16К20

 

Расточить внутренние поверхности начерно с ЧПУ

Обточить наружнюю поверхность начерно

015

Термическая

   

Нормализация

020

Токарная

чистовая

Токарно-винторезный станок 16К20

 

Растачивание внутренних поверхностей

025

Токарная

чистовая

Токарно-винторезный станок 16К20

 

Обработка базового торца

4.2.3 Выбор и обоснование способа получения заготовки

По базовому варианту технологического процесса изготовления обоймы, в качестве заготовок используется прокат. Учитывая довольно сложную конфигурацию детали, а также высокую стоимость материала, в качестве исходных заготовок наиболее целесообразно использовать штамповку. Способ получения штамповок определяется величиной программы выпуска изделий.

Необходимо применять наиболее точные штамповки, максимально приближенные по форме к форме готовой детали. Кроме того, способ получения заготовок должен быть высокопроизводительным. Исходя из этих требований, выбираем изготовление штамповки на горизонтально-ковочных машинах. Расчет припусков, проведенный далее, позволит уменьшить массу заготовок и объем механообработки.

При проектировании штампованной заготовки были приняты радиуса равные 3мм-5мм. Уклоны, обеспечивающие извлечение заготовки принимаем равными 5°.

4.2.3.1. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

1) Расчет коэффициента использования материала

где mд - масса детали;

mз - масса заготовки;

Заготовка прокат:

Заготовка штамповка:

Как видно из приведенных расчетов КИМ заготовки штамповки превышает КИМ заготовки прокат.

2) Расчет технологический себестоимости с учетом черновой обработки

С = Сисх.заг .+ Сз+ Сэ, где

Сисх.заг. – себестоимость исходной заготовки,

Сз – затраты на заработную плату основных рабочих,

Сэ– затраты на эксплуатацию оборудования.

Стоимость исходной заготовки определяется по формуле:

Сисх.заг. = mзCмКТЗ – moCo; где

mЗ – масса исходной заготовки;

См – стоимость единицы массы заготовки;

КТЗ – коэффициент транспортно-заготовительных расходов (1,08…1,1);

mО – масса отходов;

СО–стоимость единицы массы отходов (9 руб./кг.).

Затраты на заработную плату основных рабочих определяются по формуле:

Сз = Квнпр*1,26*∑tштт, где

Квн – коэффициент выполнения норм;

Кпр – коэффициент прямых и дополнительных выплат (1,3);

1,26 – отчисления на социальное страхование;

Ст – часовая тарифная ставка рабочего 4 разряда (по данным предприятия);

tшт – трудоёмкость операций, отличающихся для разных типов заготовок

(берём из расчета типа производства на черновое точение).

Затраты на эксплуатацию оборудования рассчитываются по формуле:

, где

СМЧ – стоимость машино-часа (по данным предприятия);

tштi – трудоёмкость операций, отличающихся по трудоёмкости на различных заготовках;

КО– коэффициент машино-часа [12].

Прокат:

mЗ=24,5 кг., mО = 17,8 кг., См=40руб/кг.; СО = 9 руб./кг.; Сm =55руб/час.;

СМЧ =2332,8руб/час.; КТЗ = 1,1; Kим =0,48; Σtшт=1,55ч.;KO=1,3;

Сисх.заг. =24,5·40·1,1-17,8·9=917,8 руб.;

Сз=1,07·1,3·1,26·0,89·55=85,8 руб.;

Сэ=2332,8·0,89·1,3=2699 руб.;

С=917,8+85,8+2699=3702 руб.

Штамповка:

mЗ=10,72 кг., mО = 4,02 кг., См=40руб/кг.; СО = 9 руб./кг.; Сm=55руб/час.; СМЧ =2100,8руб/час.; КТЗ = 1,1; Kим =0,72; Σtштi=0,89ч.;KO=1,5;

Сисх.заг. = 10,72·40·1,1-4,02·9=435,5 руб.;

Сз=1,07·1,3·1,26·0,89·55=110 руб.;

Сэ=2100,8·0,89·1,5=2804,6 руб.;

С=435,5+110+2804,6=3350 руб.

На основе расчёта технологической себестоимости заготовки можно сказать, что использование проката дороже, поэтому целесообразнее в качестве заготовки использовать штамповку. Однако окончательный вывод можно сделать только после расчёта приведённых затрат.

4.2.3.2 Расчет по приведенным затратам

, где

С – технологическая себестоимость заготовки

N – годовая программа запуска изделия (N = 100 шт.).

Е – нормативный коэффициент экономической эффективности (0,15)

К – капитальные вложения.

Объём капитальных вложений для каждой из заготовок рассчитывается по формуле:

, где

mР – количество станков на операцию:

ЦС– цена станка (BIGLIA B 545YS–12,1млн.руб.);

ЦП– цена 1 м2 производственных площадей (20000 руб.);

S– площадь, занимаемая станком (BIGLIA B 545YS –8,4м2).

Прокат:

mР= 1;

К = 1·(1,122 ·12100000 +8,4·20000) = 13744200руб.

З = 3702·100 + 0,15 ·13744200 = 2431830 руб.

Штамповка:

mР=1

К = 1· (1,122 ·11200000 + 12,8·20000) = 13744200 руб.

З = 3350·100+ 0,15 ·13744200=2396630 руб.

Годовой экономический эффект составляет:

Ээк.эф. = Зпр.об.т. – Зпр.выс.т.

Ээк.эф. = 2431830– 2396630= 35200 руб.

Расчёт приведённых затрат подтвердил целесообразность использования в качестве заготовки штамповку.

4.2.4 Разработка маршрутной технологии

Таблица 4.6. Проектируемый технологический процесс

№ операции

Наименование операции

Оборудование

Оснастка

Технологические базы

005

Заготовительная

Г-К машина В1234

   

010

Контроль

 

Стол контрольный

 

015

Токарная черновая

Токарный

обраб-ий центр BIGLIA B 545YS c ЧПУ

 

Обточить  144 и подрезать базовый торец

020

Контроль

 

Стол контрольный

 

025

Токарная

черновая

Токарный

обраб-ий центр BIGLIA B 545YS c ЧПУ

 

Сверлить поверхность 1, ø 30 предварительно, R15 по УП

Точить торцевую поверхность 1 предварительно по УП

Точить поверхность 2 предварительно по УП

030

Контроль

 

Стол контрольный

 

035

Термическая

   

Нормализация

040

Токарная

чистовая

Токарный

обраб-ий центр BIGLIA B 545YS c ЧПУ

 

Расточить поверхности 1, 2 окончательно

Расточить канавку 3 окончательно по УП

Обработка базового торца

045

Контроль ОТК

     

В разработанной маршрутной технологии будет задействован токарный обрабатывающий центр BIGLIA B 545YS c ЧПУ, позволяющий обработать деталь за 1 установ.

4.3 Проектирование операционной технологии

Расчёт режимов резания выполняется для наиболее ответственных операций. В данной работе проводится расчет для токарной операции.

4.3.1 Обоснование выбора технологических баз с расчетом погрешности установки

Правильность выбора технологических баз является, важнейшей составляющей частью при проектировании технологического процесса, и от этого зависит выбор маршрута обработки и точности получаемых размеров.

Погрешность установки на различных этапах механической обработки детали определяется по формуле [2]

мм.,

где - погрешность базирования, мм.

- погрешность закрепления, мм.

- погрешность положения заготовки в приспособлении, мм.

Рассмотрим один вид механической обработки данной детали:

1) При черновом и чистовом растачивании цилиндрической обоймы(размеры отверстия –∅130Н7+0,04мм на длину 175мм), на токарном обрабатывающем центре BIGLIA B 545YS c ЧПУ в качестве базы используется

наружняя цилиндрическая поверхность (размер - ∅144мм).

Погрешность базирования: мм.

Погрешность закрепления на данной операции [1]: мм.

Погрешность положения заготовки на данной операции [1]:

мм.

Следовательно:

4.3.2 Выбор оборудований, режущих инструментов, средств контроля и измерений

Выбор оборудования для разработанного варианта технологического процесса осуществляем, исходя из технических требований на изготовление детали, ее геометрической формы, точности заданных размеров, условий обработки и материала, учитывая выбранный тип производства - единичный.

Рассмотрим более подробно технические характеристики основного технологического оборудования.

1. Токарный обрабатывающий центр BIGLIA B 545YS c ЧПУ.

Станок назначен для производительной токарной обработки изделий в штучном и повторном производстве малых и средних серий. Кроме обыкновенных токарных операций он служит для токарной обработки конусов и резьбы, для обработки общих поверхностей, для шлифования, осевого и внеосевого сверления, для развертывания, для нарезки резьбы и для фрезерования общих поверхностей.

Основные технические характеристики станка:

   

B545

Максимальный диаметр прутка

мм

45 (стандарт)

50 (опция)

Максимальный диаметр точения

мм

220

Максимальная длина точения

мм

560

Перемещение по оси Y

мм

105 (+55 / -50)

Главный шпиндель: скорость вращения

об/мин

50-5000

Диаметр патрона

мм

162 – 210

Постоянная мощность привода (максимальная)

кВт

11 (15)

Противошпиндель: скорость вращения

об/мин

50 - 5000

Диаметр патрона

мм

140 - 165

Постоянная мощность привода (максимальная)

кВт

7,5 (11)

Позиции инструмента в револьверной головке

количество

12

Вес станка

кг

4900

Габаритные размеры

см

4204 x 200 x B

При выборе режущего инструмента для обработки обоймы контейнера в первую очередь руководствуемся технологией изготовления, используемым оборудованием, материалом детали и техническими требованиями.

В процессе механической обработки обоймы на основных операциях технологического процесса используется следующие режущие инструменты и инструментальную оснастку:

  1.  
    1.  
      1. Токарный инструмент фирмы SandvikCoromant (резцы для продольного и поперечного точения, для контурной обработки; твердосплавные пластины для черновой и чистовой обработки стали).

      2. Ротационный режущий инструмент фирмы SandvikCoromant (цельные твердосплавные сверла).

      3. Инструментальная оснастка для ротационного инструмента фирмы SandvikCoromant (патроны и базовые держатели).

В целом оснащение разработанного варианта технологического процесса механической обработки режущим инструментом удовлетворяет условиям получения высокоточной качественной детали с высокой производительностью труда и с меньшими капитальными затратами на него.

При выборе средств измерения главным требованием является качественный и быстрый контроль получаемых размеров, как в процессе обработки, так и по ее окончании.

В процессе механической обработки обоймы на основных операциях технологического процесса используется следующие измерительные инструменты и приспособления:

  • штангенциркули (по стандарту ГОСТ 166-89) - для контроля диаметральных и линейных размеров с дискретностью полей допусков 0,05…0,1 мм;

  • угломеры с нониусом (по стандарту ГОСТ 5378-88) - для контроля угловых размеров с дискретностью шага ÷ ;

  • шаблоны различной конфигурации – для контроля профиля фасок, канавок и т.д.;

  • микрометр (по стандарту ГОСТ6507-90)- для контроля диаметральных размеров с дискретностью полей допусков 0,01…0,001 мм.

4.3.3 Определение припусков расчетно-аналитическим методом

Расчетно-аналитический метод был разработан профессором Кован В. М. Согласно этому методу величина минимального промежуточного припуска должна быть такой, чтобы при его удалении устранялись погрешности и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующем технологическом переходе, а также погрешность установки, возникающая на выполняемом переходе.

Таблица 4.7 - Припуски и допуски на обработку поверхности с размером ∅130Н7+0,04 мм.

Технологические переходы обработки поверхности

130Н7+0,04

Элементы припуска, мкм

Расчетный припуск zmin, мкм

Расчетный размер Dр, мм

Допуск на изготовление TD, мкм

Предельный

размер, мм

Предельные значения припусков, мм

Rz

Т

 

ε

Dmax

Dmin

   

Растачивание черновое

129Н9+0,1

50

50

413,807

-

-

129,1

100

129,1

129

-

-

Растачивание

чистовое ∅130Н7+0,04

20

25

24,826

-

940,54

130,04

40

130,04

130

1

0,94

ε – погрешность установки заготовки, возникающая на выполняемом технологическом переходе;

T – глубина дефектного слоя, получаемая на сложном предшествующем технологическом переходе;

Rz – средняя высота неровностей, получаемая на смежном предшествующем технологическом переходе;

 – отклонения формы и расположения обрабатываемой поверхности, относительно базовых поверхностях заготовки, получаемые на смежном предшествующем технологическом переходе.

Расчет погрешности формы заготовки:

Отклонение расположения поверхностей уменьшается с каждым переходом.

Расчет минимального припуска:

Расчет максимального предельного размера:

Dmaxчист.раст. = 130,04мм;

Dmaxчерн.раст. = 129,1 мм;

Расчет минимального предельного размера:

Dminчист.раст.= Dmaxчист.раст. – TDчист.раст.=130,04 – 0,04=130 мм;

Dminчерн.раст.= Dmaxчерн.раст. – TDчерн.раст.=129,1 – 0,1=129 мм;

Расчет максимального припуска:

zmaxчист раст. = Dminчист.раст.– Dminчерн.раст. =130 – 129= 1 мм.

Расчет минимального припуска:

zminчист раст. = Dmaxчист.раст.– Dmaxчерн.раст. =130,04 – 129,1= 0,94 мм.

Rz, T для штамповки [1]

Rz, Tпосле механической обработки [1]

ρ– удельная кривизна [1]

kу– коэффициент уточнения [1]

TD- допуск [1]

ε – погрешность установки [2].

Производим проверку правильности выполненных расчетов.

Чистовое растачивание:

2zmaxчист раст.– 2zminчист раст.= ТDчерн.раст.– TDчист.раст.

1 – 0,94 = 0,1 – 0,04

0,06 = 0,06

Расчеты выполнены правильно.

Определяем общий номинальный припуск:

Проверяем правильность выполненных расчетов:

Расчеты выполнены правильно.

Определяем общий номинальный припуск:

мм

Рисунок 4.1 - Схема расположения межоперационных припусков и допусков при обработке отверстия ∅130Н7+0,04 мм.

4.3.4 Расчет (назначение) режимов резания на основные или наиболее ответственные операции

Расчет производится выборочно для операций, отображенных в технологических наладках.

005 Токарная с ЧПУ

Сверлить поверхность 1, ø 30 предварительно, R15.

1) По каталогу SandvikCoromantвыбираем:

  • сверло∅30мм., L =197мм., Z=2., - R411.5-30032D30.00, φ=70°;

  • патрон для сверл C5-391.27-32075;

  • базовый держатель C5-390.140-40 030.

Данной инструментальной сборке присваиваем имя в программе Т05.

2) По справочнику [12] выбираем режимы резания:

t= 10 мм.;

S = 0,3 мм/об.;

Т = 25 мин.;

Скорость резания равна:

3) Частота вращения шпинделя, соответствующая выбранной скорости резания равна:

4) Определение крутящего момента и осевой силы:

Kp=Kмр;

Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью привода станка:

Nп=Nэл.д.·ηст.=11 · 0,75=8,25 кВт.

Nп>Nр;

8,25кВт >2,25кВт

Точить внутреннюю торцевую поверхность 1 ø 98 предварительно.

1) По каталогу SandvikCoromantвыбираем:

  • расточная оправка, L =300мм, A25T-SCLCR/L 09;

  • пластина для получистовой обработки стали: CNMG 12 04 08-PM;

  • базовый держатель C3-R/LC2035-00060M;

Данной инструментальной сборке присваиваем имя в программе Т10.

2) По справочнику [1] выбираем режимы резания:

t = 2 мм.;

S = 0,25 мм/об.;

Т = 35 мин.;

Скорость резания равна:

3) Частота вращения шпинделя, соответствующая выбранной скорости резания равна:

4) Определение крутящего момента и осевой силы:

Kp=Kмр=1

Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью привода станка:

Nп=Nэл.д.·ηст.=20 · 0,75=15 кВт.

Nп>Nр;

15кВт >0,04кВт

Следовательно, выбранный станок подходит по мощности привода.

Расточить поверхность 2 ø 130Н7+0,04 на длину 175 предварительно.

1) По каталогу SandvikCoromantвыбираем:

  • расточная оправка, L =300мм, A25T-SCLCR/L 09;

  • пластина для получистовой обработки стали: CNMG 12 04 08-PM;

  • базовый держатель C3-R/LC2035-00060M;

Данной инструментальной сборке присваиваем имя в программе Т10.

2) По справочнику [12] выбираем режимы резания:

t = 1,5 мм.;

S = 0,25 мм/об.;

Т = 35 мин.;

Скорость резания равна:

3) Частота вращения шпинделя, соответствующая выбранной скорости резания равна:

4) Определение крутящего момента и осевой силы:

Kp=Kмр=1

Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью привода станка:

Nп=Nэл.д.·ηст.=20 · 0,75=15 кВт.

Nп>Nр;

15кВт >0,03кВт

Следовательно, выбранный станок подходит по мощности привода.

Расточить поверхность 2 ø 130Н7+0,04 на длину 175 окончательно.

1) По каталогу SandvikCoromant выбираем:

  • расточная оправка, L =300мм, A25T-SCLCR/L 09;

  • пластина для чистовой обработки стали: CNMG 12 04 08-PF;

  • базовый держатель C3-R/LC2035-00060M;

Данной инструментальной сборке присваиваем имя в программе Т15.

2) По справочнику [12] выбираем режимы резания:

t = 0,5 мм.;

S = 0,15 мм/об.;

Т = 35 мин.;

Скорость резания равна:

3) Частота вращения шпинделя, соответствующая выбранной скорости резания равна:

4) Определение крутящего момента и осевой силы:

Kp=Kмр=1

Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью привода станка:

Nп=Nэл.д.·ηст.=20 · 0,75=15 кВт.

Nп>Nр;

15кВт >0,055кВт

Следовательно, выбранный станок подходит по мощности привода.

Расточить канавку 3 окончательно по УП.

1) По каталогу SandvikCoromant выбираем:

  • расточная оправка, L =300мм, R/LAG123J11-40B;

  • пластина для обработки канавок: N123J2-0500-0004-GM;

  • базовый держатель C4-R/LC2045-00075M;

Данной инструментальной сборке присваиваем имя в программе Т20.

2) По справочнику [12] выбираем режимы резания:

t = 5 мм.;

S = 0,15 мм/об.;

Т = 35 мин.;

Скорость резания равна:

3) Частота вращения шпинделя, соответствующая выбранной скорости резания равна:

4) Определение крутящего момента и осевой силы:

Kp=Kмр=1

Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью привода станка:

Nп=Nэл.д.·ηст.=20 · 0,75=15 кВт.

Nп>Nр;

15кВт >0,051кВт

Следовательно, выбранный станок подходит по мощности привода.

4.3.4 Расчет технических норм времени

Технически обоснованные нормы времени определяются расчетно-аналитическим методом в соответствии с общими машиностроительными нормативами.

; где

n - количество деталей в партии запуска (20% от годовой программы);

Тп.з. - подготовительно-заключительное время (для станков с ЧПУ составляет 20 мин.);

Тшт. - штучное время на выполнение программы, мин.;

где

Тц - время цикла автоматической работы станка по программе, мин.;

Таблица 4.8 – Время цикла обработки сверлением ø 30, R15 :

№ о.т.

Х, мм

Z, мм

Lрх, мм

Lхх, мм

Tрх, мин

Tхх, мин

Структура перехода

0

80

250

       

Ноль инструмента

1

0

230

 

82,5

 

0,055

Быстрое перемещение в точку начала обработки

2

0

35

 

195

 

0,013

Перемещение в конечную точку обработки

3

0

20

15

 

0,694

 

Задержка в конечной точке

4

0

230

 

210

 

0,14

Возврат из конечной точки обработки

5

80

250

 

82,5

 

0,055

Быстрое перемещение в референтную точку

Таблица 4.9 – Время цикла обработки растачивания торца ø 98 :

№ о.т.

Х, мм

Z, мм

Lрх, мм

Lхх, мм

Tрх, мин

Tхх, мин

Структура перехода

0

80

250

       

Ноль инструмента

1

0

230

 

82,5

 

0,055

Быстрое перемещение в выгодное положение

2

0

25

 

205

 

0,136

Быстрое перемещение в точку начала обработки

3

0

20

5

 

0,054

 

Начало обработки контура на рабочем ходу

4

-49

20

49

 

0,534

 

Обработка контура, раб ход

5

-49

32

12

 

0,131

 

Перемещение в конечную точку обработки контура

6

85

250

 

203,9

 

0,136

Быстрое перемещение в референтную точку

7

80

250

 

82,5

 

0,055

Возвращение в ИТЦ

Таблица 4.10 – Время цикла обработки отверстия ∅130Н7+0,04мм начерно.

№ о.т.

Х, мм

Z, мм

Lрх, мм

Lхх, мм

Tрх, мин

Tхх, мин

Структура перехода

0

80

250

       

Ноль инструмента

1

-76

214,72

 

159,93

 

0,107

Быстрое перемещение в точку начала обработки

2

-73,27

210

5,45

 

0,044

 

Начало обработки контура на рабочем ходу

3

-67,5

200

11,54

 

0,093

 

Обработка контура, рабочий ход

4

-67,5

195

5

 

0,040

 

Обработка контура, рабочий ход

5

-65

195

2,5

 

0,020

 

Обработка контура, рабочий ход

6

-65

40

155

 

1,246

 

Обработка контура, рабочий ход

7

-63

40

2

 

0,016

 

Обработка контура, рабочий ход

8

-54,34

25

17,32

 

0,139

 

Обработка контура, рабочий ход

9

-54,34

20

5

 

0,040

 

Обработка контура, рабочий ход

10

-46,56

20

7,78

 

0,062

 

Перемещение в конечную точку обработки контура

11

0

230

 

215,09

 

0,143

Быстрое перемещение в референтную точку

12

80

250

 

82,5

 

0,055

Возвращение в ИТЦ

Таблица 4.11 – Время цикла расточки поверхности 1, 2 окончательно.

№ о.т.

Х, мм

Z, мм

Lрх, мм

Lхх, мм

Tрх, мин

Tхх, мин

Структура перехода

0

80

250

       

Ноль инструмента

1

-76

214,72

 

159,93

 

0,107

Быстрое перемещение в точку начала обработки

2

-73,27

210

5,45

 

0,030

 

Начало обработки контура на рабочем ходу

3

-67,5

200

11,54

 

0,064

 

Обработка контура, рабочий ход

4

-67,5

195

5

 

0,028

 

Обработка контура, рабочий ход

5

-65

195

2,5

 

0,014

 

Обработка контура, рабочий ход

6

-65

40

155

 

0,858

 

Обработка контура, рабочий ход

7

-63

40

2

 

0,011

 

Обработка контура, рабочий ход

8

-54,34

25

17,32

 

0,096

 

Обработка контура, рабочий ход

9

-54,34

20

5

 

0,028

 

Обработка контура, рабочий ход

10

-46,56

20

7,78

 

0,043

 

Обработка контура, рабочий ход

11

2,02

20

48,58

 

0,269

 

Перемещение в конечную точку обработки контура

12

0

230

 

210

 

0,14

Быстрое перемещение в референтную точку

13

80

250

 

82,5

 

0,055

Возвращение в ИТЦ

Таблица 4.12 – Время цикла растачивания канавки

№ о.т.

x, мм

z, мм

Lрх, мм

Lхх, мм

Tрх, мин

Tхх, мин

Структура перехода

0

80

250

       

Ноль инструмента

1

0

230

 

82,5

 

0,055

Быстрое перемещение в точку выгодной позиции

2

43,51

20

 

214,5

 

0,143

Быстрое перемещение в точку начала обработки

3

56,34

20

12,83

 

0,201

 

Перемещение в конечную точку обработки

4

43,51

20

 

12,83

 

0,008

Возврат из конечной точки обработки

5

0

230

 

214,5

 

0,143

Быстрое перемещение в референтную точку

6

80

250

 

82,5

 

0,055

Возвращение в ИТЦ

Тв - вспомогательное время на операцию, мин.

Ktb - поправочный коэффициент на время выполнения ручной вспомогательной работы (Ktb=1,2);

аорг, атех, аотд - время на организацию рабочего места, техническое обслуживание и отдых, %;

4.3.5 Технико-экономический анализ вариантов построения операций

Для определения экономической эффективности рассчитаем технологическую себестоимость обработки детали для двух процессов.

Технологическая себестоимость рассчитывается по формуле:

где  – заработная плата основных рабочих;

 – заработная плата вспомогательных работников(наладчиков);

 – амортизационные отчисления на оборудование;

 - амортизационные отчисления на тех. оснастку;

 – затраты на ремонт механической и электрической частей станка;

– затраты на инструмент;

 – затраты на энергию;

 – затраты на содержание и амортизацию производственных площадей;

 – затраты на подготовку управляющих программ (для станков с ЧПУ).

Для наглядности составим вспомогательную таблицу экономических показателей техпроцессов для двух вариантов (таблица 4.13).

Таблица 4.13 - Вспомогательная таблица для определения технологической себестоимости в двух вариантах

Исходные данные

Станки

токарный обрабатывающий центр BIGLIA B 545YS c ЧПУ

токарно-винторезный станок 16К20

1

2

3

Время штучно-кальку-ляционное , мин

5

14,8

Время основное , мин

3,7

10,6

Разряд станочника

4

5

Годовой фонд работы оборудования , ч

2014

2014

Оптовая цена станка, руб.

12100000

1800000

Масса станка, кг

4900

2350

Габаритные размеры станка , мм

4204 x 200

31001390

Площадь, занимаемая станком, 

8,4

12,9

Мощность электродвигателя N, кВт

11

30

Категории ремонтной сложности механической и электрической части станка 

   

Коэффициент машиночаса 

1,2

1,2

Коэффициент, зависящий от класса точности станка 

1

1

Расчет технологической себестоимости по двум вариантам для наглядности сведем в таблицу 4.14.

Таблица 4.14 - Расчет технологической себестоимости по двум вариантам

Наименование составляющих

токарный обрабатывающий центр BIGLIA B 545YS c ЧПУ

токарно-винторезный станок 16К20

1

2

3

4

1

Заработная плата станочника, руб

   

2

Амортизационные отчисления на оборудование, руб.

   

3

Затраты на тех. оснастку не рассчитываются, так как станки имеют нештатное оснащение: резцедержки, патроны и т.д.

4

Затраты на ремонт, руб

   

5

Затраты на электроэнергию, руб

   

6

Затраты на содержание и эксплуатацию производственных площадей, руб.

   

7

Затраты на инструмент И, руб.

мин

мин

Технологическая себестоимость СТ, руб

СТ =

71,00+3,72+7,01+2,26+0,1+31,16

= 115,26 руб.

СТ =

341,95+20,1+21,13+20,36+0,65+

+76,79 = 480,98 руб.

Экономический эффект от применения станка с ЧПУ определяется как разница приведенных затрат

Приведенные затраты определяются по формуле

где  – технологическая себестоимость;  – годовая программа выпуска;  – нормативный коэффициент; К - капитальные затраты

где  – стоимость оборудования;  – стоимость производственных площадей.

Расчет приведенных затрат для обработки детали на токарно-винторезном станке с ЧПУ ТВ-101 КТ-GSK-928:

Расчет приведенных затрат для обработки детали на токарно-винторезных станках 16К20:

Экономический эффект от внедрения станков с ЧПУ составит

5 Расчет режущего и мерительного инструмента

5.1 Расчет расточного резца

Для успешной эксплуатации резцов выбор размеров державок имеет существенное значение. Сечение державки резца, допускаемое габаритами резцедержателя, целесообразно выбирать максимально большим в целях повышения виброустойчивости.

Поперечное сечение державки резца определяют из расчета на прочность, учитывая только главную составляющую усилия резания Рz (рис 5.1), которая вызывает изгиб державки.

Рисунок 5.1 – Схема к расчету на прочность сечения резца

Сила резания:

(5.1)

Kр- коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

(6.2)

KMP=1; KUP=1,08; KJP=1; KπP=1; КRP=1; CP=200; отсюда

КP=1·1,08·1·1·1=1,08

X=1; Y=0,75; N=0 (справочник[13]).

PZ=10·200·4·0,5·159º·1,08=5137,4Н

Максимальный изгибающий момент:

(5.2)

С другой стороны, изгибающий момент, допускаемый сечение державки резца:

, (5.3)

где - допускаемое напряжение на изгиб, МПа;

- момент сопротивления сечения резца, мм.

Момент сопротивления для прямоугольного сечения:

, (5.4)

где – ширина державки резца в опасном сечении, мм;

– высота державки резца в опасном сечении, мм.

Принимая , определяем сечение державки резца из условия ее прочности.

откуда

В державках прямоугольного сечения при высоте

откуда

мм.

мм.

5.2 Расчет исполнительных размеров калибр-пробки

Рассчитаем исполнительные размеры калибр–пробки на размер 130Н7(+0,04) мм.

Исходные данные для расчета:

Допуск на изготовление калибра [6]: Н= 8 мкм.

Величина сдвига поля допуска калибра на изготовление [6]: Z= 6 мкм.

Допуск на износ калибра [6]: Y = 4 мкм.

Расчет исполнительных (предельных) размеров калибра-пробки на размер 130Н7(+0,04) мм выполняется по следующим формулам:

Проходная сторона

Новая ПР–Рmax= dmin+ Z + Н/2 мм, (5.5)

ПР–Рmax= 130 + 0,006 + 0,004 = 130,010 мм

ПР–Рmin= dmin + Z - Н/2 мм, (5.6)

ПР–Рmin= 130 + 0,006 - 0,004 = 130,002 мм

Изношенная ПРизн = dmin – Yмм, (5.7)

ПРизн= 130 – 0,004 = 129,996 мм

Непроходная сторона НЕmax= dmax + Н/2 мм, (5.8)

НЕmax= 130,04 + 0,004 = 130,044 мм

НЕmin= dmax - Н/2 мм, (5.9)

НЕmin= 130,04 - 0,004 = 130,036 мм

Исполнительные размеры калибра-пробки

Р–ПР = 130,010-0,008 мм.

Р–НЕ = 130,044-0,008 мм.

Рисунок 4.3 - Схема расположения полей допусков калибр-пробки на размер 130Н7(+0,04)

6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1 Техника безопасности при работе на ПК

Охрана труда – система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

При проектировании любого объекта и разработке любого технического процесса необходимо проводить анализ их производственной и экологической безопасности, чтобы обеспечить безопасные и здоровые условия труда. На основе проведенного анализа вырабатываются требования безопасности, выполнение которых сводит к минимуму вероятность травмы или заболевания работающих с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда, выбираются и рассчитываются средства защиты работающих и окружающей среды от опасных и вредных факторов, действующих в производственной среде.

Выполнение правил и норм по технике безопасности и производственной санитарии являются юридически обязательным для всех рабочих, служащих и администрации предприятия.

Анализ опасных и вредных факторов при эксплуатации вычислительной сети

Работы, производящиеся при мониторинге локально-вычислительной сети, а также при последующей ее эксплуатации и обслуживании, можно квалифицировать как творческую работу с персональными электронными вычислительными машинами (ПЭВМ) и периферийными устройствами.

Работа сотрудников, непосредственно связанных с компьютером, а соответственно с дополнительным вредным воздействием целой группы факторов, существенно снижает производительность их труда. К таким факторам необходимо отнести:

  • повышенный уровень шума при работе ПЭВМ и периферийных устройств;

  • электромагнитное излучение;

  • ионизирующее излучение от экрана дисплея ПЭВМ;

  • возможность повышенной запыленности рабочей зоны;

  • изменение микроклимата и тепловыделение;

  • наличие опасного значения напряжения в электрической цепи, из-за контакта с которой может произойти поражение человека;

  • перенапряжение зрительных анализаторов.

Характеристика электробезопасности

При эксплуатации ЭВМ возникает следующий опасный фактор: опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через человека. Поражение электрическим током может возникнуть в результате прикосновения к оголенным проводам, находящимся под напряжением или к корпусам приборов, на которых вследствие пробоя возникло напряжение.

Электропитание ЭВМ осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

Перед подключением ЭВМ к сети обеспечивается либо наличие провода защитного заземления в розетке подключения ЭВМ, либо наличие заземляющего контура для внешнего заземления ЭВМ через заземляющий болт на задней крышке кожуха. Максимальное сопротивление цепи заземления 4 Ом.

Кроме того, токопроводящие части (провода, кабели) изолируются, приборы заземляются.

Обслуживающий персонал должен быть технически грамотен, а правила техники безопасности эксплуатации электроустановок должны соблюдаться неукоснительно.

При работе аппаратуры запрещается:

  • проверять на ощупь наличие напряжения токоведущих частей аппаратуры;

  • применять для соединения блоков и приборов провода с поврежденной изоляцией;

  • производить работу и монтаж в аппаратуре, находящейся под напряжением;

  • подключать блоки и приборы к работающей аппаратуре.

Согласно классификации правил эксплуатации электроустановок, помещение должно соответствовать первому классу: сухое, беспыльное помещение с нормальной температурой воздуха и изолированными полами.

Безопасность при работе с электроустановками регламентирует ПУЭ ГОСТ 12.1.038-82.

Пожарная опасность

Анализируемое оборудование может стать источником пожара при неисправностях токоведущих частей.

Наиболее частые причины пожаров:

  • перегрев проводов;

  • короткое замыкание;

  • большие переходные сопротивления в электрических сетях;

  • электрическая дуга или искрение.

Для обеспечения современных мер по обнаружению и локализации пожара, эвакуации рабочего персонала, а также для уменьшения материальных потерь необходимо выполнять следующие условия:

  • наличие системы автоматической пожарной сигнализации;

  • наличие эвакуационных путей и выходов;

  • наличие первичных средств тушения пожаров: пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, сухой песок, огнетушители.

Характеристика психофизиологических и эргономических факторов при работе на ПЭВМ

Особенности характера и условий труда работников, работающих с видеотерминалом и клавиатурой – значительное умственное напряжение, постоянная статическая нагрузка, обусловленная относительно неподвижной рабочей позой и другие физические и нервно – психические нагрузки – приводят к изменению у работников функционального состояния центральной нервной системы, нервно-мышечного аппарата рук, шеи, плеч, спины, напряжению зрительного аппарата. У работников появляются боли, зрительная усталость, раздражительность, общее утомление.

Снижения влияния этих факторов и сохранения высокой работоспособности можно достичь рациональной организацией режима труда и отдыха, который предусматривает периодические перерывы и производственную гимнастику. Гимнастика должна включать специальные упражнения для глаз и для снятия утомления от статического напряжения.

Регламентированные перерывы с интервалом 5-10 минут используются на пассивный отдых и для проведения специальной гимнастики работниками индивидуально, в зависимости от усталости глаз.

В регламентированные перерывы с интервалом 15 минут необходимо проводить комплекс физических упражнений для снятия общего утомления. Гимнастику можно выполнять сидя на рабочем месте.

Большое значение при работе имеет правильная планировка рабочего места. Рабочие места следует размещать таким образом, чтобы монитор был ориентирован боковой стороной к световым проемам, а естественный свет падал преимущественно слева (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Расположение рабочего места с ПК по отношению к световым проемам 1 – дверь, 2 – кресло оператора, 3 – рабочий стол, 4 – окна

Предпочтительнее сидение, имеющее выемку, соответствующую форме бедер, и наклон назад. Спинка стула должна быть изогнутой формы, обнимающей поясницу.

Все необходимое для работы должно быть легко доступным. Уровень глаз при вертикально расположенном экране должен приходится на цент или 2/3 высоты экрана. Расстояние между монитором и лицом оператора должно быть не менее, чем 40 см. клавиатура располагается в 10 см от края стола, что позволяет запястьям рук опираться на стол.

Требования по психофизическим и эргономическим параметрам регламентируются ГОСТ 12.2.032-88.

При конструировании рабочих мест учитываются следующие общие эргономические требования:

  • достаточное рабочее пространство, позволяющее работающему человеку осуществлять необходимые движения и перемещения при эксплуатации и техническом обслуживания оборудования;

  • достаточные физические, зрительные и слуховые связи между работающим человеком и оборудованием, а также между людьми в процессе выполнения общей трудовой задачи;

  • оптимальное размещение рабочих мест в производственных помещениях, а также безопасные и достаточные проходы для людей;

  • необходимое и естественное и искусственное освещение;

  • допустимый уровень шума и вибрации, создаваемых оборудованием рабочего места или другими источниками;

  • наличие необходимых средств защиты работающих от действия опасных и вредных производственных факторов (физических, химических, биологических, психофизических).

Конструкция рабочего места должна обеспечивать быстроту, безопасность, простоту и экономичность технического обслуживания в нормальных и аварийных условиях, полностью отвечать функциональным требованиям и предполагаемым условиям эксплуатации.

Характеристика запыленности

Анализируемое оборудование не является источником пыли и газов.

Но при работе на анализируемом оборудовании пыль, постоянно находящаяся в воздухе, оседает на мониторе, системном блоке из – за электростатического поля компьютера. В помещении, где предусматривается эксплуатация комплекса программных средств, находится бытовая пыль. Электризованная пыль вызывает раздражение кожи и слизистой оболочки глаз и носа. При длительной работе в обстановке повышенной запыленности повышается опасность возникновения воспалительных процессов у человека. Требуемое состояние рабочей зоны достигается выполнением следующих мероприятий:

  • применение вентиляции;

  • кондиционирование воздуха;

  • проведение влажной уборки во всех помещениях, и особенно в тех, где эксплуатируется вычислительная техника.

Для защиты воздуха рабочей зоны и атмосферы от повышенной запыленности применяется система вентиляции. В данном случае необходимо использовать приточную вентиляцию.

Воздух рабочей зоны должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005-88.

Характеристика шума

Повышенный уровень шума, возникающий при работе ПЭВМ и периферийных устройств, вредно воздействует на нервную систему человека, снижая производительность труда, способствуя возникновению травм.

При длительном воздействии шума на организм человека происходят нежелательные явления: снижается острота слуха, повышается кровяное давление. Кроме того, шум влияет на общее состояние человека – возникает чувство неуверенности, стесненности, плохого самочувствия.

Для снижения уровня шума в помещении, где эксплуатируется вычислительная техника, проводят:

  • Акустическая обработку помещения (звукоизоляция стен, окон, дверей, потолка, установка штучных звукопоглощателей);

  • Ослаблении шума самих источников, полностью выполнив требования по звукоизоляции оборудования, изложенные в технической документации на данное оборудование;

  • Размещение более тихих помещений вдали от шумных;

  • Мероприятия по борьбе с шумом на пути его распространения (звукоизолирующие ограждения, кожухи, экраны).

Уровень шума на рабочем месте должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.003-83 и составлять:

  • для помещений, где работают программисты и операторы видеотерминалов – не более 50 дБ;

  • где работают инженерно-технические работники, осуществляющие лабораторный, аналитический и измерительный контроль – не более 60 дБ;

  • для помещений, где размещаются шумные агрегаты вычислительных машин –75 дБ.

Характеристика микроклимата

Микроклимат в рабочей зоне определяется сочетанием температуры, влажности, скорости движения воздуха и температурой окружающих поверхностей.

Неблагоприятные микроклиматические условия (повышенная или пониженная температура воздуха, повышенная влажность воздуха, повышенная подвижность воздуха) на рабочем месте приводит к снижению работоспособности, быстрой утомляемости, что может стать причиной получения производственных травм.

Для обеспечения благоприятных микроклиматических условий используются отопительные установки (в зимнее время) и системы кондиционирования (в летнее).

Работа оператора относится к категории Ia (легкие физические работы).

Оптимальные и допустимые нормы температуры, влажности и скорости движения воздуха для рабочей зоны помещения категории работ I отражены в таблицах 6.1 и 6.2 соответственно.

Параметры микроклимата в рабочей зоне регламентирует ГОСТ 12.1.005 – 88.

Таблица 6.1 - Оптимальные нормы параметров воздушной среды

Температура наружного воздуха, 0С

Оптимальные параметры воздушной среды на постоянных рабочих местах

Температура, 0С

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха, м/с

Ниже +10

21 – 25

не более 75

не более 0,1

Выше +10

22 - 28

75 при 24 0С

не более 0,1 – 0,2

Таблица 6.2 - Допустимые нормы параметров воздушной среды

Температура наружного воздуха, 0С

Допустимые параметры воздушной среды на постоянных рабочих местах

Температура, 0С

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха, м/с

Ниже +10

21 – 25

не более 75

не более 0,1

Выше +10

22 - 28

75 при 24 0С

70 при 25 0С

65 при 26 0С

60 при 27 0С

55 при 28 0С

не более 0,1 – 0,2

Требования к освещению помещений и рабочих мест ПЭВМ

Естественное освещение должно осуществляться через светопроёмы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) от 1,2% до 1,5%. Рабочие места должны быть расположены так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случае преимущественной работы с документами, допускается применение системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 – 500 лк. Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк.

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/кв.м.

Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ВДТ и ПЭВМ не должна превышать 40 кд/кв.м и яркость потолка, при применении системы отраженного освещения, не должна превышать 200 кд/кв.м.

Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственных помещениях должен быть не более 20, показатель дискомфорта в административно-общественных помещениях – не более 40, в дошкольных и учебных помещениях – не более 25.

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ВДТ и ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:2 – 5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1.

В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. При устройстве отраженного освещения в производственных и административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп мощностью до 250 Вт. Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.

Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении ПЭВМ.

При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

6.2 Требования безопасности при работе на станках с ЧПУ

Классификация опасных и вредных факторов

При уточнении представлений о природе производственных опасностей будем, как и ранее, исходить из причинной обусловлен­ности аварийности, травматизма и профессиональных заболеваний, интерпретировать их как следствие объективно существующих фак­торов. С одной стороны, так называемых опасных и вредных произ­водственных факторов, рассматриваемых как причины несчастных случаев и профзаболеваний работающих, а с другой - всевозможных средств обеспечения безопасности людей в совокупности с их естест­венными защитными механизмами, противодействующими неблаго­приятному воздействию этих факторов. Известные нам катастрофы, аварии, несчастные случаи являются результатом противодействия перечисленных факторов, а их появление в значительной мере обу­словлено несовершенством самого человека и принимаемых им про­филактических мер.

Другим, не менее важным фактором будет признание обуслов­ленности исследуемого явления законами природы. Поэтому при уточнении сущности опасных и вредных факторов будем исходить не только из установленной терминологии, но и с учетом статистиче­ских данных. Такой подход представляется более конструктивным, хотя и связан с преодолением дополнительных трудностей, обуслов­ленных отсутствием четких границ перехода от количественных из­менений к качественным и не всегда высокой достоверностью имею­щихся статистических данных.

Ранее было показано, что проведение технологических процес­сов иногда сопровождается неблагоприятными последствиями. Ча­ще всего их представляют в виде ущерба, под которым понимают ухудшение здоровья непосредственно работающих, нежелательное изменение свойств производственного оборудования и окружающей их среды. Ухудшение здоровья может приводить к полной или вре­менной потере работоспособности в результате гибели, увечий, травм и профзаболеваний людей, а изменение свойств технологиче­ского оборудования - к выводу его из строя или снижению эффек­тивности по причине повреждений, поломок и аварий. В отдельных случаях нежелательные последствия могут проявляться в причинении ущерба лицам и объектам, не участвующим в проведении про­изводственных процессов, например, в результате загрязнения ок­ружающей среды опасными и вредными веществами.

Рисунок 6.2 - Диаграмма факторов аварийности и травматизма

Обычно считают, что производственную опасность представляют перемещающиеся элементы технологического оборудования, исполь­зуемые токсичные и агрессивные материалы, тела с высокими или чрезвычайно низкими температурами, давлениями и напряжениями, ге­нераторы электромагнитных полей и ионизирующих излучений. Воз­можность причинения ущерба, связанного с этими или совокупностью других факторов, вызвана естественным стремлением энергетических потенциалов к выравниванию или нежелательному рассеиванию опас­ных и вредных веществ. Его фактическое проявление наблюдается в ре­зультате возникновения происшествий, характеризуемых внезапностью и незначительной продолжительностью воздействия потоков энергии или вещества на людей, технологическое оборудование и среду, тогда как развитие у человека профессиональных заболеваний наблюдается при длительной его работе в неблагоприятных (не привычных для есте­ственной жизнедеятельности человека) условиях.

Более пристальное и детальное изучение обстоятельств проис­шествий с целью выявления первопричин, обусловивших ошибки ра­ботающих, позволило установить дополнительные факторы и их со­отношение между основными компонентами системы «человек-машина-среда». Состав и распределение таких факторов показаны в ви­де диаграммы, представленной на рисунке 6.2.

Как следует из рисунка 6.2, дополнительными факторами аварийности и травматизма являются недостаточная надежность и эргономичность отдельных образцов технологического оборудования, несовершенст­во отбора и профессиональной подготовки работающих, низкое каче­ство технологии и организации выполнения работ, приводящих к не­обходимости пребывания людей в потенциально опасных зонах, а также факторы, связанные с дискомфортностью условий выполнения работ. Большинство из этих факторов не всегда приводили к возник­новению происшествий,

но значительно усложняли условия их вы­полнения за счет строгой регламентации технологии, необходимости соблюдения многочисленных мероприятий по обеспечению безопас­ности, способствуя тем самым росту напряженности труда и связан­ных с этим ошибок.

Среди факторов, непосредственно способствующих аварийности и травматизму, выделились слабые практические навыки работающих в нестандартных или сложных ситуациях, неумение правильно оценивать информацию о состоянии протекающих с их участием процессов, низкое качество конструкции рабочих мест, недостаточная в ряде случаев тех­нологическая дисциплинированность их исполнителей.

Таким образом, в результате анализа имеющихся статистических данных о происшествиях, зарегистрированных на представительной выборке технологических процессов и обработанных методами ма­тематической статистики, выделены закономерности, причины, фак­торы аварийности и травматизма. Основные из них могут быть сфор­мулированы в виде совокупности следующих утверждений:

а) аварийность и травматизм при проведении производственных и технологических процессов можно (с приемлемым уровнем дове­рия) интерпретировать как совокупности потоков случайных собы­тий, количество которых на ограниченных интервалах времени рас­пределено по закону Пуассона, а время между появлением отдельных происшествий — по экспоненциальному закону;

б) появление каждого конкретного происшествия или профес­сионального заболевания работающих является, как правило, следст­вием не отдельно взятой причины, а результатом возникновения и развития причинной цепи предпосылок;

в) инициаторами причинных цепей происшествий служат либо ошибки людей, обусловленные их недостаточной профессиональной подготовленностью к работам на технике, которая характеризуется

конструктивным несовершенством и потенциально опасной техноло­гией ее использования, либо отказы технологического оборудования, вызванные собственно низкой его надежностью, а также возникшие в результате ошибочных действий работающих, либо нерасчетные или неожиданные внешние воздействия на людей и технику со стороны рабочей среды.

Исходя из изложенного представляется целесообразной более об­щая интерпретация опасных и вредных факторов. Легче всего такое обобщение сделать путем расширения состава физических и химиче­ских факторов, оказывающих вредное воздействие не только на людей, но и на технологическое оборудование и окружающую их природную среду. Для этого можно использовать последние достижения в обеспе­чении охраны окружающей среды и надежности техники, а также опыт эргономического обоснования инженерно-психологических требований к персоналу сложных технических систем.

Очевидно, что выявление всех факторов, оказывающих в том числе вредное влияние на работоспособность и техническое состояние произ­водственного оборудования, может оказаться при исследовании безопасности более плодотворным. Это позволит более полно учитывать и те предпосылки к происшествиям, которые обусловлены неблагопри­ятным воздействием внешней среды на человека и технику.

Основным принципом выявления и учета вредных факторов мо­жет стать, например, их сопоставление с расчетными режимами экс­плуатации технологического оборудования или комфортными для его персонала условиями рабочей среды.

В случаях несоответствия реальных условий требуемым или оп­тимальным, могут быть установлены уровни их дискомфортности или экстремальности, а также введены на их основе поправочные ко­эффициенты или экстраполирующие функции, корректирующие по­казатели безошибочности работающих и безотказности оборудова­ния.

Некоторые подходы к учету влияния на человека этих дополни­тельных факторов рассмотрены в следующих частях работы.

Безопасность проведения ремонтно-профилактических работ

Особенностью ремонтно-профилактических работ выступает не­обходимость отключения защитных устройств в обслуживаемой ре­монтной зоне и проведения различного рода пробных действий. При этом агрегат (ПР) переводится в режим функционирования с измене­нием степеней подвижности либо в режим ручного управления.

Во время ремонтных операций используются (допустимы) два вида движений: замедленный ход, движение при кратковременном включении. Замедленный ход позволяет человеку при возникновении опасности прервать угрожающее действие и избежать удара. При ремонте подача команды останова движущегося агрегата должна осуществляться с пульта обслуживания, устанавливаемого вне опасной зоны с возможностью визуального наблюдения за ремонтной обстановкой.

Специалисты по ремонту должны иметь соответствующий уро­вень подготовки, достаточный опыт ремонтных работ, знать технику безопасности при ремонте ПР и РТК, получить хороший целенаправленный инструктаж.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения работы было проведено исследование качества поверхности канала волновода после центробежной обработки, а также осуществлена модернизация оборудования.

Был разработан технологический процесс на деталь обойма цилиндрическая контейнера с применением станков с ЧПУ.

В пояснительной записке приведены все необходимые технологические расчеты: режимов резания, межоперационных припусков, техническое нормирование и т.д.

Технико-экономический анализ вариантов построения операций определилтехнологическую себестоимость и экономический эффект.

Технологическая себестоимость: Токарно-винторезный с ЧПУ ТВ-101 КТ-GSK-928=115,26 руб, Токарно-винторезный станок 16К20 = 480,98 руб

Экономический эффект от внедрения станков с ЧПУ составит

Наряду с этим разработаны мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности при работе на ПК, а также установлены требования безопасности при работе на станках с ЧПУ

Список использованных источников
  1. Пат. 2469832, МПК B24B31/116 «Способ абразивно-экструзионной обработки канала с цилиндрической и конусной частями» / В.А Левко, Е.Б. Пшенко; заявитель и патентообладатель Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева (СибГАУ) – № 2011118265/02; заявл. 11.07.2011; опубл. 20.12.2012 Бюл. № 35

  2. Пат. 2237567, МПК B24B1/00 «Способ шлифования и полирования отверстий» / Ю.С. Степанов, Б.И. Афанасьев, А. И. Поляков, Б.И. Афанасьев, Д.С. Фомин, Д.Л. Кобзев; заявитель и патентообладатель Орловский государственный технический университет – № 2011118265/02; заявл. 10.10.2002; опубл. 27.05.2004 Бюл. № 20

  3. Пат. 2359805, МПК B24B29/00 «Способ абразивного полирования отверстий» / Л.В. Зверинцева, С.К. Сысоев; заявитель и патентообладатель Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева (СибГАУ) – № 2008111549/02; заявл. 25.03.2008; опубл. 27.06.2009 Бюл. № 18

  4. Изобретение. 2423218, МПК B24B31/116 «Устройство для абразивно-экструзионной обработки деталей» / В.С. Верба, А.Г. Гудков; В.Ю. Леушин; Н.Г. Назаров, А.Т. Силкин;– № 2010112637/02; заявл. 01.04.2010; опубл. 10.07.2011 Бюл. № 35

  5. Изобретение. 2501642, МПК B24B31/116 «Способ абразивного полирования отверстий» / А.А. Андреев, Е.В. Гусева, А.Н. Кузнецов,Т.Е. Семенова; заявитель и патентообладатель ОАО «Завод им. В.А. Дегтярева– № 2012133585/02; заявл. 06.08.2012; опубл. 20.12.2013 Бюл. № 35

  6. Спиридонов, А.А. Планирование эксперимента. [Текст] / А.А.Спиридонов, Н.Г. Васильев. Учебное пособие. Свердловское изд. УПИ им. С.М. Кирова – Свердловск, - 1975. 152с

  7. Зверовщиков, А.Е. Многофункциональная центробежно-планетарная обработка: моногр. // М. : Инфра-М, 2013. 176 с.

  8. Трилисский В.О., Большаков Г.С., Липов А.В., Ярмоленко Е.Н., Финишная обработка сменных многогранных пластин с центральными отверстиями. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2010. № 2. С. 131-137

  9. А.с. 1627382 (СССР) М. Кл. В24В 31/104. Способ обработки деталей и устройство для его осуществления. // Мартынов А. Н., Зверовщиков В. З., Зверовщиков А. Е., Манько А. Т. Опубл. 15.02.91, Бюл. № 6.

  10. Зверовщиков В. З., Зверовщиков А. Е., Зверовщиков Е. А. Повышение эффективности объемной центробежной отделочно-упрочняющей обработки деталей в контейнерах с планетарным вращением. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 12. С. 3–10.

  11. Артемов И.И., Зверовщиков А. Е., Мартынов А.Н.. Формирование качества поверхностных слоев деталей при изменении характеристик рабочих тел для центробежно-планетарной объемной обработки.// Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2014. № 3. С. 126–137.

  12. Справочник технолога - машиностроителя. Том 1.Том 2. Под ред. Косиловой, Р.К. Мещерякова.- М.: Машиностроение, 1972.- 694 с.

  13. Безъязычный В.Ф., Аверьянов И.Н., Кордюков А.В.РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ. Учебное пособие. - Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьева (РГАТА).

 

128

 

Просмотров работы: 1843