Проект механического цеха с подробной разработкой участка по изготовлению детали «Кронштейн мостика» 8.22. 150 для условий ОАО «Муромтепловоз»

Министерство образования РФ Владимирский Государственный университет Муромский институт Тема: Проект механического цеха с подробной разработкой участка по изготовлению детали «Кронштейн мостика» 8.22.150 для условий ОАО «Муромтепловоз»

Муром 200_

Аннотация Данный дипломный проект имеет цель спроектировать механический цех с подробной разработкой участка по изготовлению кронштейна мостика. Проект содержит разработанную технологическую документацию на кронштейн, а также все необходимые технологические и конструкторские расчеты.

В проекте определены технико-экономические показатели изготовления, а также разработан контурно-заземляющее устройство корпусов электрооборудования станков, установленных на участке.

К пояснительной записке приложена полная чертежная документация.

Abstract

This degree project has the purpose to design a mechanical shop with detailed development of a site for manufacturing an arm of the bridge. The project contains the developed technological documentation as for an arm, and also all necessary technological and design calculations.

In the project technical and economic parameters of manufacturing are determined, and also artificial earth the device of electric equipment cases for the machines established on a site is developed.

The erfare drawing documentation is enclosed to the explanatory note.

• Содержание
• Введение
• 1. Общая часть
• 1.1 Описание материала детали, его химический состав, механические и технологические свойства
• 1.2 Нормоконтроль и оценка технологичности детали
• 1.3 Выбор и обоснование типа производства. Расчет коэффициента закрепления операции
• 1.4 Расчет партии запуска деталей
• 2. Технологическая часть
• 2.1 Анализ технологичности детали
• 2.2 Выбор способа изготовления заготовки
• 2.3 Анализ базового технологического процесса
• 2.4 Выбор технологических баз
• 2.5 Выбор оборудования и технологической оснастки по операциям
• 2.6 Расчет припусков с допусками на две операции
• 2.7 Расчёт режимов резания на две операции
• 2.8 Назначение, область применения и технические данные радиально-сверлильного станка модели 2М55
• 3. Конструкторская часть
• 3.1 Расчет и конструирование специального режущего инструмента
• 3.2 Разработка конструкции контрольно-измерительного приспособления
• 3.3 Проектирование и расчет станочного приспособления
• 4. Безопасность жизнедеятельности
• 4.1 Основные положения расчёта заземлителей
• 4.2 Монтаж заземлителей
• 4.3 Расчёт простого заземлителя
• 5. Организационно-экономическая часть
• 5.1 Организация работы производственного участка по проектной технологии
• 5.2 Расчет расценки на изделие и фонда заработной платы работающих
• 5.3 Расчет себестоимости и цены изделия
• 5.4 Расчет технико-экономических показателей изготовления изделия
• 5.5 Базовый расчет. Определение себестоимости и цены изделия по заводской технологии.
• 5.6 Экономическое обоснование изготовления изделия

• Заключение

  и выводы

• Список использованных источников
• ПРИЛОЖЕНИЕ А. Результаты расчета режимов резания на ЭВМ
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Управляющая программа для станка с ЧПУ CW-800

Машиностроительный комплекс, как и вся промышленность, в настоящее время развиваются под влиянием преобразований, обеспечивающих переход к рыночной экономике. Важным фактором, отрицательно повлиявшим на работу всех машиностроительных предприятий, явился кризис неплатежей, неплатежеспособность потребителей и прежде всего агропромышленного, и строительного комплексов, МПЗ и ТЭК, сбой в работе банковской системы, разрыв хозяйственных связей, снижение инвестиционной активности и возможности бюджетного финансирования — все это привело к появлению стихийных процессов в народном хозяйстве со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями для предприятий машиностроения.

В поисках путей выхода машиностроения из сложившегося кризисного состояния, главными направлениями можно считать следующее: нормализацию денежно-кредитной сферы, рационализацию системы в государственных финансах, переход к активной структурной и промышленной политике, формирование эффективных форм организации производства, создание конкурентной рыночной среды.

Как и многие российские машиностроительные предприятия ОАО «Муромтепловоз» в 1992;2003 гг. оказался в очень трудном положении: резкое сокращение объемов производства, проблема неплатежей, засилье бартера, требующее замены оборудование, выросшая кредиторская задолженность. Кроме этого, для обновления номенклатуры выпускаемой продукции и модернизации производственных мощностей, предприятию крайне необходимы были инвестиции и доступ к ноу-хау западных компаний аналогичного профиля.

Руководство завода в 2004 г. приоритетным направлением в своей деятельности определила разработку и внедрение программы реструктуризации ОАО «Муромтепловоз». Программа нацелена на совершенствование методов управления, рационализацию неприбыльных видов деятельности и продукции, а также разработку новых рынков изделий.

1. Общая часть

1.1 Описание материала детали, его химический состав, механические и технологические свойства Деталь изготовлена из материала сталь 45Л.

Вид поставки: отливка ГОСТ 977–88.Сталь 45Л применяется для изготовления станин, зубчатых колес, тормозных дисков, муфт, клиньев, кулачков и других ответственных деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и, работающие под действием статических и динамических нагрузок. Состав и свойства стали 45Л представлены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 — Химический состав

Таблица 1.2 — Механические свойства

Технические свойства стали следующие:

— свариваемость — трудносвариваемая, способ сварки: ручная дуговая сварка, необходимы подогрев и последующая термообработка;

— обрабатываемость резанием — в отожженном состоянии при HB, Котв = 1,1, Кб ст = 0,7;

— склонность к отпускной хрупкости — не склонна;

Литейные свойства стали 45Л:

— температура начала затвердевания 1480 — 1490 С;

— показатель трещиноустойчивости Кту = 0,8;

— склонность к образованию усадочных раковин Кур = 1,2;

— жидкотекучесть Кжт = 1,0;

— линейная усадка 2,2 — 2,3%;

— склонность к образованию усадочной пористости Куп = 1,0.

Деталь кронштейн мостика относится к ответственным отливкам, эксплуатируемым в условиях толщины стенки 3 — 15 мм и массы отливки 0,25 — 100 кг.

К деталям типа «Корпус», работающих под действием статических и динамических нагрузок, предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу. Эти требования обеспечивает материал сталь 45Л.

1.2 Нормоконтроль и оценка технологичности детали Нормоконтроль — оценка документации на соответствие требований стандартов, кроме того, это оценка достижения уровня типизации и унификации, а также рационального использования установленных ограничений, номенклатур оборудования, оснастки, материалов и т. д.

Новые стандартные обозначения на чертежах изделия представим в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Качественная оценка Данная деталь «Кронштейн мостика» изготавливается из наиболее дешевого материала, в тоже время обеспечивающего необходимые прочностные и другие эксплуатационные качества, поэтому замена материала на другой ведет лишь к удорожанию детали и снижению всех необходимых качеств и свойств. Упростить конструкцию данной детали нельзя, т.к. все ее элементы унифицированы.

Количественная оценка Определяем коэффициент прочности

(1.1)

где — средний квалитет точности.

(1.2)

где — квалитет точности обработки;

— число размеров соответствующего квалитета.

0,91 0,8

Согласно расчету данная деталь по коэффициенту точности технологична.

Определяем коэффициент шероховатости

(1.3)

где — средний класс шероховатости

(1.4)

где — класс шероховатости;

— число размеров, шт.

0,25 0,16

Согласно расчету данная деталь по коэффициенту шероховатости технологична. Характеристика поверхностей по точности и шероховатости представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4

1.3 Выбор и обоснование типа производства

Определение типа производства проводят, беря за основу габариты, массу и годовой объем выпуска изделия. Тип производства и соответствующие ему формы организации труда определяют характер технологического процесса и его построение. В соответствии с ГОСТ 3.1108−74 одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операции Кзо, показывающий отношение числа всех различных технологических операций, выполняемых в течение месяца, к числу рабочих мест.

(1.5)

где — число рабочих мест одного наименования;

— количество наименований обрабатываемых деталей;

— количество операций закрепленных за одним рабочим местом.

10 < 15 < 20 — производство серийное.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска. Обычно применяют станки с ЧПУ, реже универсальные, специализированные, агрегатные и другие станки. Станки распределяют в порядке выполнения технологического процесса, т. е. создаются участки валов, шестерен, корпусов и т. д.

Запуск продукции производится партиями, а выпуск сериями. В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован. Детали передаются от станка к станку всей партией целиком при небольшом количестве деталей в партии. В противном случае они передаются от станка к станку поштучно.

1.4 Расчет партии запуска деталей Изготовление деталей партиями — характерная особенность серийного типа производства. Производственная партия — группа заготовок одного наименования и типа разменов, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течении определенного интервала времени. Операционная партия — производственная партия или ее часть, поступающая на рабочее место для выполнения технологической операции.

Партию запуска деталей определяем по формуле, шт.

(1.6)

где N — программа выпуска деталей в год, шт;

— число рабочих дней в году, дней;

t — необходимый запас заготовок на складе, шт;

принимаем = 253; t=5

Расчет произведен по литературе.

2. Технологическая часть

2.1 Анализ технологичности детали Деталь «Кронштейн мостика» 8.22.150 надёжная в эксплуатации, изготовлена наименьшими затратами времени и материалов — технологична.

Деталь технологична, т.к. протяжённость поверхностей, на которые происходит установка и крепление детали при обработке, достаточна для надёжной устойчивости крепления. Обрабатываемые поверхности доступны при обработке для режущих инструментов.

2.2 Выбор способа изготовления заготовки Для выбора эффективного метода получения заготовки данной детали необходимо произвести технико-экономический расчёт двух вариантов изготовления заготовки: литьё в песчано-глинистую форму ручной формовки и литьё выплавляемым моделям.

Вариант первый (принятый) заготовка, полученная методом литья в песчано-глинистую форму. Литые заготовки, получаемые в разовых, однократно заполняемых металлом, литейных формах, отличаются обширной номенклатурой и размерами. Точность отливок оценивается 8-м классом, а допуски на размеры находятся в пределах от ± 0,5 до ±0,7 мм.

Припуск на механическую обработку по ГОСТ 26 645–85 8−0-0−4 составляет 2 мм. 16].

Масса заготовки Мз = Мg + Мобр, (2.1)

где Мg — масса детали (4,8 кг);

Мобр — масса стали, снимаемой при обработке.

Мобр = Vобр · ?ст, (2.2)

где Vобр — объём стали, снимаемой при обработке;

?ст — плотность стали (7,8 г/ см3).

Vобр = 112,5 см³

Мобр = 112,5 · 7,8 = 877,5 г = 0,88 кг Мз = 4,8 + 0,86 = 5,68 кг Стоимость заготовки

Сз1 = С1 · mз2 (2.3)

где С1 — стоимость 1 кг заготовки литья в землю (39 руб/кг).

Сз1 = 39 · 5,68 = 221,52

Коэффициент использования материала

где mg — масса детали;

mз — масса заготовки.

= 0,84 (2.4)

Метод получения литья по выплавляемым моделям широко распространён в массовом и серийном производстве. Литьё по выплавляемым моделям применяют при производстве отливок очень сложной конфигурации, требующих сложной механической обработки. Этот способ позволяет изготовлять отливки весом от 0,02 до 100 кг с толщиной стенок от 0,5 до 10 мм. Точность литья достигается 3 — 5-го классов, а чистота поверхности соответствует 4 — 7-му классам.

Масса заготовки

mз2 = mg + mобр2,

где mg — масса детали (4,8 кг);

mобр2 — масса стали, снятой при обработке (0,39 кг);

mз2 = 4,8 + 0,39 = 5,19 кг Стоимость заготовки Сз2 = С2 · mз2, (2.5)

где С2 — стоимость 1 кг заготовки.

Сз2 = 173 · 5,19 = 897,87 руб Коэффициент использования материала

= 0,92

Заготовку выгодно получать методом литья в песчано-глинистую форму, т.к. при этом методе хоть и ниже коэффициент использования материала Ким1 < Ким2

0,84 < 0,92,

но экономия при данном способе в несколько раз выше.

Экономия на одну деталь Эдет = Сз2 — Сз1 (2.6)

Эдет = 897,87 — 221,52 = 676,35 руб Экономия на партию деталей

Эпарт = Эдет · N,

где N — партия деталей (800 шт).

Эпарт = 676,35 · 800 = 541 080 руб. (2.7)

2.3 Анализ базового технологического процесса При анализе базового технологического процесса обнаружены недостатки. Не полностью используются возможности станка с ЧПУ CW-800. Поэтому предлагаю исключить из базового технологического процесса обработку на горизонтально-расточном станке, а переходы, которые она содержит, добавить в операцию «Расточка с ЧПУ», выполняемая на CW-800, исключить нарезку резьбы в слесарной операции и включить её в операцию «Расточная с ЧПУ» на CW-800.

Использование большей части обработки на обрабатывающем центре CW-800 сокращает количество операций, а также повышает качество и точность обрабатываемых размеров за счёт постоянства баз и обоснованного выбора режимов резания.

2.4 Выбор технологических баз Технологические базы используют при механической обработке Они представляют собой плоскости, цилиндрические поверхности, оси и точки, которые используются для определения положения предмета труда в процессе изготовления.

На операции 15 «Вертикально-фрезерная» в качестве базы используется необработанная поверхность (черновая база) На этой операции изготавливается чистовая база, которая используется на последующем переходе и операции 20 «Шлифовальная». На операции 25 «Радиально-сверлильная» деталь устанавливается в редукторе, в качестве базы используются обратные поверхности. 30 «Расточка с ЧПУ» деталь базируется в специальное приспособление по плоскостям. В качестве баз используются обратные поверхности детали и окна.

2.5 Выбор оборудования и технологической оснастки по операциям Таблица 2.1

2.6 Расчет припусков с допусками на две операции Величину межоперационного припуска выбирают в зависимости от вида механической обработки и способа получения заготовки. Расчёт припусков на обрабатываемые поверхности литой детали 8.22.150 «Кронштейн мостика» производим аналитическим способом, а на остальные поверхности назначаем по таблицам (ГОСТ 26 645−85).

Рассчитаем припуск на внутреннюю поверхность детали с шероховатостью Ra = 6,3

Обработка отверстия производится на радиально-сверлильном станке 2М55. Приспособление — кондуктор.

Последовательность обработки: сверление, зенкование и развёртывание. Качество поверхности отливки: Ra 100, L = 15 мм, (Rz + h) = 500 мкм.

Суммарное отклонение расположения поверхности включает перекос отверстия n, коробление k, погрешность расположения отверстия относительно технологических баз ртб. Перекос отверстия для диаметра 13 мм составляет 10 — 20 мкм на один миллиметр длины отверстия. 1].

Принимаем 13 мкм, тогда:

n = 13 · 15 = 195 мкм.

Величина коробления составляет 0,3 — 1,5 мкм на один миллиметр наибольшего размера детали. Принимаем величину удельного коробления 0,9 мкм, тогда

k = 0,9 · D,

где D — наибольший размер заготовки (200 мм).

k = 0,9 · 200 = 180 мкм Погрешность расположения отверстия относительно технологической базы составляет ± 1,2 — 2,5 мм. Принимаем ртб = ± 1,2 мм = ±1200 мкм. Тогда суммарное отклонение расположения отверстия отливки составит

(2.8)

где n — перекос отверстия;

k — коробление, ртб — погрешность расположения отверстия относительно технологической базы.

= 1229 мкм Допуск на изготовление отверстия заготовки TD = 0,9 мм. 1].

Величина коэффициента уточнения после сверления Ку = 0,05, после зенкования Ку = 0,02, после развёртывания Ку = 0,02. Следовательно, величина суммарного отклонения расположения поверхности на промежуточных переходах составит

= 1223 · 0,05 = 61,15 мкм;

= 61,15 · 0,03 = 1,84 мкм;

= 1,84 · 0,02 = 0,04 мкм — в расчёте пренебрегаем.

Погрешность установки заготовки в приспособлении: Е1 = 200 мкм. 1].

Погрешность установки после сверления Е2 = Ку · Е1

Е2 = 0,05 · 200 = 10 мкм Величина расчётных минимальных припусков будет:

— под сверление

(2.9)

= 3478 мкм

— под зенкование

= 522 мкм

— под развёртывание

= 44 мкм Результаты расчётов сводим в таблицу 2.2.

Проверка расчёта

TD3 — TD4 = 2Z0max — 2Z0min, (2.10)

где 2Z0max и 2Z0min — соответственно полученные суммы предельных допусков;

TD3 — допуск на изготовление заготовки;

TD4 — допуск на изготовление детали.

2Z0max = 3490 + 518 + 44 = 4052 мкм

2Z0min = 4410 + 628 + 62 = 5100 мкм

1100 — 52 = 5100 — 4052

1048 = 1048

Номинальный размер внутренней поверхности

Dном = Dmax — TD/2 = Dmin + TD/2, (2.11)

где Dmax — максимальный размер на заготовку (9,0 мм);

TD — поле допуска на заготовку (1,1 мм);

Dmin — минимальный размер на заготовку (7,9 мм).

Dном = 9 — 0,55 = 7,9 + 0,55 = 8,45 мм Соответственно размер заготовки: 8,45 ± 0,55 мм Рассчитаем припуск на внутреннюю поверхность детали 10Н9 () с шероховатостью Ra 6,3 мкм.

Обработка отверстия производится на многооперационном станке CW-800 с числовым программным управлением. Приспособление — специальное.

Таблица 2.2 — Расчёт припуска на обработку

Последовательность обработки: сверление, зенкование, развёртывание.

Качество поверхности отливки: (Rz + h) = 500 мкм. 1].

Суммарное отклонение расположения поверхности включает перекос отверстия n, коробление k, погрешность расположения отверстия относительно технологических баз ртб. Перекос отверстия для диаметра 16 мм составляет 10 — 20 мкм на один миллиметр длины отверстия. 1].

Принимаем 13 мкм, тогда

n = 13 · 10 = 130 мкм.

Величина коробления составляет 0,3 — 1,5 мкм на один миллиметр наибольшего размера детали. Принимаем величину удельного коробления 0,9 мкм, тогда

k = 0,9 · D,

где D — наибольший размер заготовки (200 мм).

k = 0,9 · 200 = 180 мкм Погрешность расположения отверстия относительно технологической базы составляет ± 1,2 — 2,5 мм. Принимаем ртб = ± 1,2 мм = ±1200 мкм. Тогда суммарное отклонение расположения отверстия отливки составит

= 1220 мкм Допуск на изготовление отверстия заготовки TD = 0,9 мм. Допуск симметричный, т. е. ES = +450мкм, EJ = -450 мкм. 1].

Величина коэффициента уточнения после сверления Ку = 0,03, после зенкования Ку = 0,02, после развёртывания Ку = 0,03. 1]. Следовательно, величина суммарного отклонения расположения поверхности на промежуточных переходах составит

= · Ку1, (2.12)

= · Ку2, (2.13)

= · Ку3, (2.14)

где Ку1, Ку2, Ку3 — коэффициенты уточнения после сверления, зенкования и развёртывания соответственно.

= 1220 · 0,05 = 61 мкм;

= 61 · 0,03 = 1,83 мкм;

= 1,83 · 0,02 = 0,04 мкм — в расчёте пренебрегаем.

Погрешность установки заготовки в приспособлении: Е1 = 200 мкм. 1].

Погрешность установки после сверления Е2 = Ку · Е1

Е2 = 0,05 · 200 = 10 мкм Величина расчётных минимальных припусков будет:

— под сверление

= 3473 мкм

— под зенкование

= 204 мкм

— под развёртывание

= 23,66 мкм Результаты расчётов сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 — Расчёт припуска на обработку Проверка расчёта (по формуле 2.10)

2Z0max = 4393 + 314 + 51 = 4758 мкм

2Z0min = 3473 + 204 + 24 = 3701 мкм

1100 — 43 = 4758 — 3701

1057 = 1057

Номинальный размер внутренней поверхности (по формуле 2.10)

Dном = 12,342 — 0,55 = 11,242 + 0,55 = 11,792 мм Соответственно размер заготовки: 11,792 ± 0,55 мм.

2.7 Расчёт режимов резания на две операции Назначение рационального режима резания при обработке на станках сверлильной группы заключается в выборе наиболее выгодного сочетания скорости резания и подачи, обеспечиваемых в данных условиях с учётом целесообразного использования режущих свойств инструмента и кинематических возможностей оборудования.

Для уменьшения машинного времени следует работать с возможно большей технологически допустимой подачей и соответствующей этой посадке скорости резания.

При этом должны быть наиболее полностью использованы режущая способность инструмента и его прочность, динамические возможности станка при соблюдении технологических условий на изготовление детали.

Проведём расчёт режимов резания при сверлении двух отверстий 13 Н12 мм Материал детали — сталь 45Л GB = 540 МПа, состояние поверхности заготовки — без корки.

Операция: «Радиально-сверлильная». Оборудование: радиально-сверлильный станок модели 2М55. Приспособление: кондуктор.

Инструмент: Сверло 13 ГОСТ 10 903–77, форма заточки — двойная с подточкой перемычки, материал режущей кромки — Р6М5. Сверление производится с применением СОЖ.

Глубина резания

t = 0,5 · D,

где D — диаметр сверла.

t = 0,5 · 13 = 6,5 мм Подача при сверлении отверстий: Sпр = 0,35 мм/об. 1].

При средней жесткости технологической системы, с учётом поправочного коэффициента Кж = 0,75, подача на оборот сверла равна

Sр = Sпр · Кж, где Sпр — принятая подача

Sр = 0,35 · 0,75 = 0,27 мм/об Корректируем подачу по паспорту станка S = 0,25 мм/об.

Скорость резания определяем по формуле

(2.17)

Значения периода стойкости Т, коэффициента Cv и показателей степеней равна Т = 45 мин, Cv = 9,8,qv = 0,4, m = 0,2,yv = 0,5, xv = 0. 1]. Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, равен

(2.18)

где Kmv — коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

Kuv — коэффициент, учитывающий влияние марки инструментального материала на скорость резания;

Klv — коэффициент, учитывающий глубину сверления.

Согласно [1]

(2.19)

где nv — показатель степени, равный -0,9 для сверления. 1].

= 0,74;

= 1,0 [1];

= 1,0.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания для изменённых условий работы

= 0,74 · 1,0 · 1,0 = 0,74

С учётом поправочных коэффициентов скорость резания определяется по формуле

= 18,9 мм/мин Частота вращения шпинделя определяется по формуле

(2.20)

где D — диаметр сверла

= 463,01 об/мин С учётом корректировки частоты вращения шпинделя по паспорту станка принимаем n = 375 об/мин. Тогда фактическая скорость резания будет

= 15,3 мм/мин Крутящий момент при сверлении определяется по формуле

(2.21)

Значения коэффициента и показателей степеней в формуле крутящего момента согласно равны: Cm = 0,0345, q = 2,0, y = 0,8.

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

(2.22)

где n — показатель степени при определении крутящего момента (n = 0,75). 1].

Тогда

= 0,78

= 15,02 Н· м Осевая сила при сверлении отверстий

(2.23)

Значения коэффициента Ср и показателей степеней в формуле осевой силы, согласно [1], равны: Ср = 68; q = 1,0; y = 0,7.

Коэффициент, учитывающий условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением Кр = Кмр = 0,78

= 2612,78 Н Мощность резания определяется по формуле

(2.24)

где n — частота вращения шпинделя.

= 0,58 кВт, что гораздо меньше мощности электродвигателя главного движения станка Nст = 5,5 кВт.

Проведём расчёт режимов резания при сверлении двух отверстий под зенковку и развёртывание 18 мм, отверстия сквозные, сверлятся на глубину 15 мм Инструмент: Сверло 18 2301−0061 ГОСТ 10 903–77 ГОСТ 10 903–77, форма заточки — двойная с подточкой перемычки. Материал режущей кромки — Р6М5. Сверление производится с применением СОЖ.

Глубина резания

t = 0,5 · D,

где D — диаметр сверла.

t = 0,5 · 18 = 9 мм Подача при сверлении отверстий: Sпр = 0,32 мм/об. 1].

При средней жесткости технологической системы, с учётом поправочного коэффициента Кж = 0,75, подача на оборот сверла равна

Sр = 0,32 · 0,75 = 0,24 мм/об Корректируем подачу по паспорту станка S = 0,24 мм/об.

Скорость резания определяем по формуле (2.17).

Значения периода стойкости Т, коэффициента Cv и показателей степеней равна Т = 45 мин, Cv = 9,8,qv = 0,4, m = 0,2,yv = 0,50. 1]. Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания находится по формуле (2.18).

Значение Kmv находим по формуле (2.19). При nv = -0,9; = 1,0 [1]; = 1,0 получаем

= 0,74;

Общий поправочный коэффициент на скорость резания для изменённых условий работы

= 0,74 · 1,0 · 1,0 = 0,74

С учётом поправочных коэффициентов скорость резания равна (2.17)

= 29,7 мм/мин Частота вращения шпинделя определяется по формуле (2.20)

= 525 об/мин С учётом корректировки частоты вращения шпинделя по паспорту станка принимаем n = 600 об/мин. Тогда фактическая скорость резания будет

= 33,9 мм/мин Крутящий момент при сверлении определяется по формуле (2.21).

Значения коэффициента и показателей степеней в формуле крутящего момента согласно равны: Cm = 0,0345, q = 2,0, y = 0,8.

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением (2.22)

= 0,78

= 27,8 Н· м Осевая сила при сверлении отверстий определяется по формуле (2.23).

Значения коэффициента Ср и показателей степеней в формуле осевой силы, согласно [1], равны: Ср = 68; q = 1,0; y = 0,7.

= 3515,8 Н Мощность резания определяется по формуле (2.24)

= 1,7 кВт, что меньше мощности электродвигателя главного движения станка Nст = 5,5 кВт.

2.8 Назначение, область применения и технические данные радиально-сверлильного станка модели 2М55

Радиально-сверлильного станка модели 2М55 предназначен для широкого применения, где требуется обработка отверстий. На станке можно производить сверление в сплошном материале, рассверливание, зенкерование, развёртывание, подрезку торцов, нарезку резьбы метчиками и другие подобные операции.

Класс точности Н по ГОСТ 3918–71

Наибольший условный диаметр сверления, мм 50

Вылет шпинделя от образующей колонны, мм:

— наибольший 1600

— наименьший 375

Расстояние от торца до плиты, мм:

— наибольшее 1600

— наименьшее 450

Количество ступеней скоростей шпинделя 21

Пределы скоростей шпинделя, об/мин от 20 до 2000

Количество ступеней механических подач шпинделя 21

Пределы подач шпинделя, мм/об от 0,056 до 2,5

Наибольшая эффективная мощность на шпинделе, кВт 4,0

Наибольший крутящий момент на шпинделе, кгс· см 7100

Наибольшее усилие подачи, кгс 2000

Габариты станка, мм:

— длина 2665

— ширина 1020

— высота 3430

Масса станка, кг 4700

2.9 Расчёт нормы штучного времени Расчёт нормы штучного времени на операцию 25 «Радиально-сверлильная» Станок: радиально-сверлильный модели 2М55. Приспособление — кондуктор.

Нормы штучно-калькуляционного времени определяется по формуле

(2.25)

где Т0 — основное время, мин;

Тв — вспомогательное время, мин.

Основное технологическое время определяется по формуле

(2.26)

где L1 — величина на врезание и перебег инструмента, мм;

L2 — длина обрабатываемой поверхности, мм;

i — число проходов;

n — партия запуска, шт;

S — подача, мм/об.

Переход 2. Сверлить 2 отверстия 13 при подаче S = 0,25 мм/об, частоте вращения зенкера n = 375 об/мин, длине резания L2 = 19 мм.

Основное технологическое время

= 0,4 мин Вспомогательное время, переход при сверлении, подвод инструмента. 15]

Тв = 0,18 мин Переход 3. Расчёт ведётся аналогично.

Переход 4. Зенкеровать 2 отверстия 12,5 при подаче S = 0,187 мм/об, частоте вращения зенкера n = 300 об/мин, длине резания L2 = 15 мм.

Основное технологическое время по формуле (2.26)

= 0,68 мин Вспомогательное время. 15]

Тв = 0,15 мин Переход 5. Развернуть 2 отверстия 13 Н9 при подаче S = 0,3 мм/об, частоте вращения n = 100 об/мин, длине резания L2 = 15 мм.

Основное технологическое время по формуле (2.26)

= 1,27 мин Вспомогательное время. 15]

Тв = 0,15 мин Переход 6. Сверлить 2 отверстия 18 при подаче S = 0,24 мм/об, частоте вращения зенкера n = 600 об/мин, длине резания L2 = 15 мм.

Основное технологическое время по формуле (2.26)

= 0,26 мин Вспомогательное время. 15]

Тв = 0,18 мин Переход 7. Зенкеровать 2 отверстия 19,75 при подаче S = 0,187 мм/об, частоте вращения зенкера n = 300 об/мин, длине резания L2 = 15 мм.

Основное технологическое время по формуле (2.26)

= 0,68 мин Вспомогательное время. 15]

Тв = 0,15 мин Переход 8. Развернуть 2 отверстия 20Н9 при подаче S = 0,125 мм/об, частоте вращения n = 100 об/мин, длине резания L2 = 15 мм.

Основное технологическое время по формуле (2.26)

= 1,27 мин Вспомогательное время. 15]

Тв = 0,15 мин Результаты заносим в таблицу 2.4

Время на обслуживание рабочего места Тобс составляет 4% от оперативного времени.

Тобс = 0,04 · 4,99 = 0,2 мин Время на отдых и естественные надобности Тотлн на станках с механической подачей составляет 4% от оперативного времени.

Тотлн = 0,2 мин Подготовительно-заключительное время. 15]

Тп.з. = 21 мин Штучно-калькуляционное время Тшт = 4,99 + 1,39 + 0,64 = 7,02 мин Дополнительное время Тдоп = 0,1 · (То + Тв) (2.27)

Тдоп = 0,1 · (4,99 + 1,3) = 0,64 мин Таблица 2.4 — Исходные данные для определения нормы штучного времени

Расчёт нормы штучного времени на операцию 25 «Вертикально-фрезерная» Деталь — «Корпус». Заготовка — отливка. Станок: Вертикально-фрезерный модели 6Р13.

Все расчёты производим по формулам из п. 2.9.1.

Длина резания

L = 180 + 5,5 = 180,5 мм Количество проходов i = 1. Ширина фрезерования В = 200 мм; Ширина фрезы D = 200 мм; Припуск на обработку t = 3 мм; Минутная подача Sмин = 0,23 мм/об.

По формуле (2.26)

= 3,93 мин Результаты расчёта заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 — Исходные данные для определения нормы штучного времени

Подготовительно-заключительное время Тп.з. предусматривает выполнение следующей работы: получение на рабочем месте наряда, технической документации и необходимого инструктажа, ознакомление с заданием и чертежами, подготовка рабочего места, наладка оборудования, инструмента и приспособлений, снятие инструмента и приспособлений после окончания обработки партии деталей.

Подготовительно-заключительное время даётся в зависимости от вида наладки и размера станка Тп.з. = 16,0.

Тшт. = То + Тв + Тдоп Тдоп = 0,1 · (То + Тв) Тдоп = 0,1 · (7,2 + 7,4) = 1,46 мин Тшт = 7,2 + 7,4 + 1,46 = 16,06 мин

3. Конструкторская часть

3.1 Расчет и конструирование специального режущего инструмента Свойства конструкционного материала детали, а также высокие требования точности и качества обрабатываемых поверхностей ставят перед технологами проблемы изыскания методов и средств наибольшей производительности и экономической целесообразности обработки резанием.

Государственными заводами специальными выполняются 1/3 всех инструментов.

Проектируемая развёртка применяется для окончательной обработки соосных отверстий. Развертывание производится после предварительной обработки отверстий сверлом, зенкером или расточным резцом, что позволяет получать отверстия 2 — 3-го классов точности.

Чистота обработанной поверхности отверстия после развёртывания достигает 7 — 8-го классов. При чистовом развёртывании припуск выбирают в зависимости от диаметра отверстия в пределах 0,05 — 0,3 мм на сторону.

Развёртка с направляющей частью изготавливается из следующих материалов: сталь Р6М5 ГОСТ 19 265–73 — для режущей и сталь 45 ГОСТ 1050–88 — для хвостовой частей, которые впоследствии свариваются стыковой сваркой. Главный угол в плане () при обработке стали равен 10° - 15°. Выбираем = 15°. В целях лучшего ввода развёртки в отверстие и предохранения режущих зубьев от повреждения на режущей части делается направляющий конус с углом. Задний угол на заборной части развёртки (?) обычно небольшой, в пределах 6° - 12°, благодаря чему сохраняется прочность режущих кромок. Выбираем? = 10° ± 2°. Ширина ленточки (f) обычно составляет 0,05 — 0,3 мм. Выбираем f = 0,2 мм. Число зубьев развёртки (Z) выбирается в зависимости от обрабатываемого материала. Выберем Z = 8. Для повышения чистоты обработанной поверхности отверстия стандартные развёртки имеют неравномерный шаг зубьев по окружности. При Z = 8 углы будут следующие: W1 = 42°, W2 = 44°, W3 = 46°, W4 = 48° и т. д.

Конструктивные размеры развёртки

— общая длина развёртки L = 270 мм

— конус Морзе 3АТ7 ГОСТ 25 557–82

— длина режущей части l = 20 мм

— обратный конус l1 = 4 мм

— диаметр направляющей части d1 = 20f9

— длина направляющей части l3 = 70 мм

3.2 Разработка конструкции контрольно-измерительного приспособления Контроль качества изделий весьма важен в современном машиностроении; в особенности велика роль контроля при производстве изделий по принципу полной взаимозаменяемости. Применение универсальных измерительных инструментов и калибров малопроизводительно, не всегда обеспечивает нужную точность и удобство контроля, а в условиях серийного производства вообще неприемлемо.

Контрольные приспособления применяются для проверки заготовок, деталей и узлов машин. Приспособления для проверки деталей применяют на промежуточных этапах обработки (межоперационный контроль) и для окончательной приемки, выявляя точность размеров, взаимное положение поверхностей и правильность их геометрической формы.

Высокая точность современных машин обуславливает использование в контрольных приспособлениях измерителей высокой чувствительности и важности правильного выбора принципиальной схемы и конструкции приспособления.

Погрешность измерения, под которой понимают отклонение найденного значения величины от ее истинного значения, должна быть по возможности малой.

Общая суммарная погрешность измерения определяется рядом ее составляющих: погрешностью, свойственной самой схеме; погрешностью установки контролируемого изделия; погрешностью настройки приспособления по эталону, износом деталей приспособления, а также колебаниями температуры.

В зависимости от вида контролируемых деталей применяют различные измерительные приспособления. Для проверки небольших и средних деталей применяют стационарные контрольные приспособления, а для крупных — переносные.

Контрольные приспособления делят на пассивные и активные. Пассивные применяют после выполнения операций обработки. Активные устанавливают на станках; они контролируют детали в процессе обработки, давая сигнал на органы станка или рабочему на прекращение обработки, или изменения условий ее выполнения при появлении брака.

В данном дипломном проекте разрабатывается приспособление для контроля параллельности противолежащих плоскостей после обработки фрезерованием и шлифованием 0,05 мм. На стол приспособления устанавливается деталь, по противоположной плоскости выставляется индикатор в нулевом положении. При вращении стола за ручку на 180° по индикатору определяется отклонение контролируемой плоскости. Поверхность стола должна иметь 7-й класс шероховатости, плоскость 0,01 мм на длине 196 мм. Отклонение от параллельности поверхности стола и основания плиты — 0,01 мм. Стойку с магнитным индикатором используем по ГОСТ. В контрольно-измерительном приспособлении используются два вида подшипников:

— 204 радиальный, воспринимает на себя радиальные нагрузки и радиальное биение;

— 7203 конический, воспринимает осевые и радиальные нагрузки, устанавливает осевое и радиальное биения.

3.3 Проектирование и расчёт станочного приспособления Станочные приспособления применяются для установки заготовок на металлорежущем станке В соответствии с требованиями ЕСТПП различают три вида станочных приспособлений: специальные (одноцелевые, непереналаживаемые), специализированные (узкоцелевые, ограниченно переналаживаемые) и универсальные (многоцелевые, широко переналаживаемые). Есть семь стандартных систем станочных приспособлений: универсально-сборные (УСП), сборно-разборные (СРП), универсальные безналадочные (УБЛ), неразборные специальные (НСП), универсальные наладочные (УНП), агрегатные средства механизации зажима (АСМЗ).

Применение станочных приспособлений позволяет получать высокие технико-экономические показатели. Трудоёмкость и длительность цикла технологической подготовки производства, себестоимость продукции можно уменьшить за счёт применения стандартных систем станочных приспособлений, сократив трудоёмкость. В условиях серийного машиностроения выгодны системы УСП, СРП, УНП, СНП и другие станочные приспособления многократного применения.

Точность обработки деталей по параметрам отклонений размеров, формы, расположения поверхностей (в среднем 20 — 40%) за счёт применения станочных приспособлений, точных, надёжных, обладающих достаточной собственной и контактной жёсткостью и стабильными силами их закрепления. Применение станочных приспособлений позволяет обоснованно снизить требования к квалификации станочников основного производства (в среднем на разряд), объективно регламентировать длительность выполняемых операций, расширяя технологические возможности оборудования.

Приспособление МИВУ 120 121 — 04.000 СБ предназначено для закрепления заготовки на операции «Расточная с ЧПУ». Приспособление крепится на столе станка.

Заготовка базируется в приспособлении на плоскость Б.

Закрепление заготовки производится с помощью гайки со шпилькой. Резьба гайки — М20. Она накручивается на шпильку и тем самым прижимает заготовку. Прихват позволяет уменьшить время, требуемое для установки детали в приспособление и снятия детали со станка.

Сила зажима гайкой определяется по формуле

(3.1)

где D — наружный диаметр опорного торца гайки, мм;

d — внутренний диаметр опорного торца гайки, мм;

? — коэффициент трения на торце гайки;

Q — исходная сила, развиваемая винтовым механизмом, Н;

rcp — средний радиус резьбы, мм;

l — длина рукоятки ключа, мм;

? — угол подъёма резьбы, град;

?пр — приведённый угол трения.

Величина исходного усилия Q принимается равной 100 Н. Длина рукоятки ключа l? 14d. Принимаем l = 240 мм. 6].

При применении для закрепления гайки М20 имеем: наружный диаметр опорного торца гайки D = 40 мм, внутренний диаметр опорного торца гайки d = 22 мм, шаг резьбы Р = 3 мм, средний радиус резьбы rcp= 9,19 мм. 6].

Коэффициент трения на торце гайки? = 0,1. Угол подъёма резьбы

(3.2)

? = 2° 52?

Приведённый угол трения составляет? пр = 6° 40?. Так как величина угла подъёма резьбы меньше приведённого угла трения ?<6°40?, условие самоторможения выполняется. Запас самоторможения определяем по формуле

(3.3)

где fпр = 0,1 — приведённый коэффициент трения.

Сила зажима гайкой составит

Н Наибольшие нагрузки на приспособление создаются при фрезеровании плоскости. Главная составляющая силы резания из расчёта режимов резания равна Р2 = 3558,4 Н. Так как она меньше усилия закрепления, то условие выполняется.

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Основные положения расчёта заземлителей В зависимости от требований, которые предъявляют к заземлителям нормы различных стран, целью расчётов заземлителей может быть определение одной из величин — сопротивления заземлителя, напряжения прикосновения и шага, максимального потенциала, либо то или иное сочетание этих величин, а также определение оптимальных параметров заземлителей. Существовавшие до середины 50-х годов теория и методы расчёта заземлителей основывались па представлении об однородности земли. Основным методом расчёта был метод «коэффициентов использования». В этом методе рассчитываются в основном по классическим формулам Ф. Оллендорфа сопротивления отдельных вертикальных и горизонтальных электродов. Сопротивления электродов складываются параллельно, а для учета взаимного влияния их полей вводятся коэффициенты использования. Таким образом, определяется сопротивление заземлителя в целом. Точность метода зависит от правильного применения этих коэффициентов. Значения их определялись многократно на моделях в электролитических ваннах и в земле для разных конфигураций. Метод в первоначальном виде разработан А. П. Беляковым.

В 20-х годах Хоу (Англия) предложил для расчёта радиоантенн метод «средних потенциалов», успешно примененный В. И. Воробьевым для расчёта заземлителей в однородной земле. Дальнейшее развитие этот метод получил в ряде работ, в которых уже учитывалась неоднородность земли.

В 1954 г. В. В. Бургсдорф предложил расчётную модель в виде полупространства, состоящего из двух (или нескольких) слоев с однородным удельным сопротивлением в пределах слоя. В. В. Бургсдорф получил выражения для потенциала электрического поля и сопротивления электродов разного вида, расположенных в земле с двухслойной электрической структурой. Проведенные им расчёты позволили сделать важный вывод о наличии зависимости расчётного эквивалентного удельного сопротивления земли от геометрических параметров заземлителя.

Л. Е. Эбин и А. И. Якобс в 1964 г. предложили «метод наведенных потенциалов» для расчёта сложных заземлителей в неоднородной земле. Одновременно В. В. Бургсдорф и О. В. Волкова предложили метод расчёта сложных заземлителей в неоднородной земле с применением коэффициентов использования. Указанные методы дают четкую картину распределения электрических полей и растекания токов в земле.

В 1969 г. рабочей группой под председательством П. Г. Грудинского комиссии по составлению «Руководящих указаний по проектированию, сооружению и эксплуатационному контролю заземляющих устройств» была разработана инженерная методика расчёта сложных заземлителей по допустимым величинам сопротивления растеканию и напряжения прикосновения. В основу работы положены выполненные А. И. Якобсом расчёты на ЭЦВМ по алгоритму метода наведенных потенциалов и измерения па моделях, выполненные Е. Я. Рябковой и А. А. Ворониной.

При расчётах целесообразно применять различные методы для простых и сложных заземлителей.

К простым заземлителям могут быть отнесены один-два ряда горизонтальных электродов, один-два ряда вертикальных, соединенных полосой или круглой сталью, прямоугольник из горизонтальных и вертикальных заземлителей ограниченной длины, лучевой заземлитель, углубленный горизонтальный и т. п., т. е. в основном заземлители для установок напряжением до 1000 В и 6−35 кВ с изолированной нейтралью, а также заземлители опор воздушных линий. Расчёт их с достаточной для практических целей точностью может вестись методом коэффициентов использования при однородной земле (но с учетом неоднородности, вызываемой промерзанием или высыханием).

Более точные и сложные методы в данных случаях мало оправданы ввиду относительно небольшой экономии, которую может дать их применение.

Сложные заземлители сооружаются в установках напряжением 110 кВ и выше с глухим заземлением нейтрали.

4.2 Монтаж заземлителей Заземлители должны сооружаться в соответствии с проектом, Правилами устройства электроустановок, строительными нормами и правилами (СНиП) и инструкциями монтажных организаций.

Конструктивные части заземлителей и их транспортабельные узлы заготовляются на заводах и в мастерских монтажных организаций.

Применяемые для укладки в землю электроды и соединительные проводники не должны иметь окраски, должны быть очищены от коррозии, следов масла и т. п. В необходимых случаях при агрессивных средах они должны иметь защитные покрытия или увеличенное сечение.

Верхний конец электрода должен выступать над дном траншей на высоту 0,1—0,3 м. Погружение вертикальных электродов производится, как правило, механизированным способом с помощью копров, вибраторов, гидропрессов, методом ввертывания (при стержневых электродах). Для обеспечения безопасности при питании механизмов электроэнергией должны применяться соответствующие защитные меры.

Горизонтальные электроды прокладываются по дну траншеи на глубине 0,5—0,8 м. Прокладка на меньшей глубине выполняется в местах присоединений к оборудованию и в скальных грунтах по данным проекта. Электроды из полосовой стали прокладываются на ребро.

Согласно требованиям Правил соединения всех частей заземлителя, а также соединения заземлителей с заземляющими проводниками выполняются электросваркой. При отсутствии электросварочного оборудования может применяться термитная сварка. Качество сварных соединений определяется осмотром, а прочность — ударом молотка весом? 1 кг.

В местах пересечений горизонтальных электродов с подземными сооружениями (трубопроводы, кабели и др.), при пересечении дорог и в других местах, где возможны механические повреждения, горизонтальные электроды защищаются металлическими или асбоцементными трубами.

4.2.3 Траншеи с уложенными в них электродами должны засыпаться землей, не содержащей камней и строительного мусора. Засыпка производится с плотной утрамбовкой. Перед засыпкой траншей проверяется качество соединений и составляется акт по установленной форме на скрытые работы. На чертежах наносятся все отступления от проекта.

По окончании монтажа при сдаче в эксплуатацию производятся соответствующие измерения и испытания.

4.3 Расчёт простого заземлителя Расчёт заземлителей ведется методом коэффициентов использования в следующем порядке (приведём методику только для выбранного варианта: вертикальные стержни и горизонтальные полосы):

1. Определяют расчётный ток однофазного замыкания и необходимое сопротивление R3 заземляющего устройства. При совмещении заземляющих устройств различных напряжений или назначений принимается меньшая из требуемых Правилами величин сопротивлений;

2. Определяют по результатам измерений расчётное значение удельного сопротивления земли? расч в месте устройства заземлителя с учетом промерзания или высыхания, пользуясь методом простого пробного электрода;

3. Определяют предварительно конфигурацию заземлителя — ряд, прямоугольник и т. п. с учетом возможности его размещения на отведенной территории;

4. Определяют сопротивление rв принятого типа вертикального электрода по формуле

(4.1)

где? — удельное сопротивление земли, Ом · м;

l — длина электрода, м;

d — внешний диаметр электрода, м;

t — глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины электрода, м.

Уточняют их размещение на располагаемой территории с учетом, что расстояние между вертикальными электродами должно быть не меньше их длины. С увеличением расстояния использование электродов возрастает, но при этом расширяется площадь, занимаемая заземлителем, и увеличивается объем земляных работ;

5. Определяют длину горизонтальных электродов по плану размещения заземлителя (горизонтальные электроды осуществляют связь между вертикальными) и определяются их сопротивление rг по формуле

(4.2)

где l — длина полосы, м;

b — ширина полосы, м;

t — глубина заложения, м;

6. Определяют общее сопротивление заземлителя (в данном случае как параллельное соединение);

7. Сравнивают расчётное значение с требуемым и при необходимости (расчётное больше требуемого) добавляют стержни.

При расчётах заземляющих устройств надо всегда помнить, что они дают приближенные результаты прежде всего из-за неточности исходных параметров удельного сопротивления земли, условий промерзания, влажности и т. д. Поэтому некоторый запас в расчётах более оправдан, чем затрата средств и времени на расширение при сдаче в эксплуатацию. Округления цифр в расчётах следует принимать в сторону запаса.

Принимаем удельное сопротивление? = 100 Ом · м для суглинистой почвы при умеренном климате. 17].

Выбираем рядный тип заземлителя.

Выбираем стальные электроды длиной 3,5 м и диаметром 24 мм, глубину заложения 1,5 м.

Сопротивление принятого типа вертикального электрода по формуле (4.1)

= 28,81 Ом Расстояние между электродами выберем равным среднему расстоянию между станками в соответствии с планировкой участка, т. е. l = 4,63 м, что больше длины электрода (4,63 м > 3,5 м — условие выполняется).