Модернизация радиально-сверлильного станка с ЧПУ

Модернизация радиально-сверлильного станка с ЧПУ

Содержание

Введение

.   Общая часть

.1 Общие сведения о сверлильных станках и о работах, проводимых на них

.2 Общий обзор радиально-сверлильных станков

.3 Конструкция базового радиально-сверлильного станка 2М55

.4 Патентный поиск

Выводы по разделу 1

.   Технологическая часть

.1 Анализ обрабатываемой детали (ступица грузовых автомобилей)

.2 Анализ материала детали

.3 Краткая характеристика существующего уровня технологии

.4 Обработка конструкции детали на технологичность

.5 Анализ технических условий, предъявляемых к детали

.6 Обоснование метода изготовления заготовки

.7 Выбор и обоснование технологических баз

.8 Разработка технологического маршрута обработки детали

.9 Расчёт припусков на механическую обработку

.10 Расчёт режимов резания

Выводы по разделу 2

. Конструкторская часть

.1 Назначение и область применения спроектированного станка

.2 Общая компоновка спроектированного станка

.3 Схема кинематическая

.4 Плита, цоколь, колонна

.5 Охлаждение

.6 Механизм зажима колонны

.7 Редуктор перемещения рукава

.8 Рукав, его зажим на колонне и механизм подъема

.9 Шпиндельная бабка, ее устройство

.10 Шпиндель

.11 Описание конструкции крепления инструмента

.12 Описание приспособления

.13 Основные технические характеристики и данные спроектированного радиально-сверлильного станка с ЧПУ

.14 Расчет зубчатых передач

.15 Расчёт шариковинтовых пар

.16 Описание системы управления станком

.17 Возможность создания роботизированного модуля на базе спроектированного станка

Выводы по разделу 3

. Научно-исследовательская часть

.1 Оптимизация шпиндельного узла в программном комплексе SPIN

.2 Оптимизация шпиндельного узла в программном комплексе COSMOS WORKS

. Организационно-экономическая часть

.1 Технико-экономическое обоснование проектирования радиально-сверлильного станка с ЧПУ для обработки ступицы грузового автомобиля

5.2 Расчёт себестоимости обработки детали на проектируемой конструкции станка

5.3 Годовые затраты на материалы (S_т), связанные с изготовлением детали

5.4 Годовые затраты по плате труда основных и вспомогательных рабочих, занятых обслуживанием станка

.5 Годовые затраты на содержание и эксплуатацию металлообрабатывающего станка

5.6 Годовая амортизация металлорежущего станка

5.7 Годовые затраты на технологическую оснастку

5.8 Сравнительная оценка технологической себестоимости детали

Выводы по разделу

6. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды

6.1 Безопасность жизнедеятельности

Выводы

6.2 Охрана окружающей среды

Выводы

Выводы по проекту

Список используемой литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Введение

Станки, длительное время находившиеся в эксплуатации и в результате этого морально или физически устаревшие, сохраняют свою ценность для предприятия. Безусловно, такие станки можно продать и, добавив немалую сумму, купить на их место другие, более современные, однако в последнее время нехватка средств на покупку нового оборудования вынуждает большинство предприятий восстанавливать при необходимости имеющиеся у них станки по возможности с их одновременной модернизацией. Эта тенденция характерна не только для России, но и для развитых зарубежных стран. Многие станки, особенно крупногабаритные, выпускаемые сейчас в ограниченных количествах, выгоднее модернизировать и использовать на собственном предприятии, принимая заказы от других фирм. Рынок подержанных станков в мире постоянно расширяется и охватывает уже не только действительно бедные фирмы, но и вполне платежеспособные, однако считающие деньги. Объем этого рынка достигает уже несколько миллиардов долларов.

Фирмы обычно стремятся отремонтировать и одновременно модернизировать очень крупные станки, имеющие довольно универсальное применение возрастом до 40-50 лет. Их базовые детали, как правило, хорошо сохранились и в термическом отношении давно стабилизированы. Кроме того, потребность в деталях, обрабатываемых на этих станках, осталась достаточно велика, а новые технологии для их получения пока отсутствуют.

По нарастанию степени сложности существует 3 типа ремонта и модернизации станков:

а) ремонт, главным образом механический или замена любых компонентов с целью восстановления станка до его первоначального состояния с добавлением при этом любых расширяющих технические возможности качеств, которые захочет получить заказчик, например, более высоких скоростей вращения шпинделя или перемещений рабочих органов;

б) полный капитальный ремонт, включающий ремонт или комплексную замену электрооборудования (приводов, электродвигателей и блоков управления) всего станка на такое, которое соответствует современным требованиям промышленности;

в) при комбинации указанных выше типов ремонта и модернизации станок полностью разбирают, заменяя при этом все его механические и электрические компоненты и получая в результате как минимум прежние характеристики станка, а нередко и значительно более высокие. При этом аналоговые приводы заменяют цифровыми, ручное управление - ЧПУ, гидравлические приводы - шариковинтовыми передачами, что позволяет в среднем удвоить скорости подач и в 3-4 раза увеличить частоту вращения шпинделя.

В последнее время расширилась область деятельности многих фирм, занимающихся ремонтом и модернизацией станочного оборудования. По некоторым типам станков они конкурируют даже с их непосредственными изготовителями. В результате стоимость полностью обновленного станка составляет 55-60% стоимости нового. Для заводов мелкосерийного производства модернизация кроме технического имеет психологическое значение. Потому что на старых и привычных, хотя и модернизированных, станках может работать менее квалифицированный персонал.

Между сегментом “переоснащенных” станков с ЧПУ, в том числе многоцелевых, и сегментом традиционных станков с ручным управлением находится ниша станков с упрощенными УЧПУ. Оснащение подержанных станков, которые после модернизации остаются по функциям фактически прежними, такими системами позволяет исключить дорогостоящее обучение операторов и сократить длительный период запуска этих станков. Кроме того, не возникает потребности в новой организации труда. Таким образом, модернизация станков, пусть даже всего лишь их оснащение УЧПУ разной степени сложности, имеет перед собой широкие перспективы.

1. Общая часть

.1 Общие сведения о сверлильных станках и о работах, проводимых на них

Назначение и область применения

Сверлильные станки являются весьма распространённым видом металлорежущего оборудования машиностроительных заводов.

По универсальности сверлильные станки общего назначения уступают лишь токарным. По технологическим возможностям и простоте наладки - стоят наряду с револьверными станками.

На сверлильных станках могут быть выполнены следующие работы:

)   Сверление цилиндрических, многогранных сквозных и глухих отверстий в сплошном металле (рисунок 1.1, а). Как законченная операция сверление применяется в тех случаях, когда требуемая точность обработки не превышает 4-5 классов точности, а чистота поверхности обработки не выше 4-5 классов. Сверление можно осуществлять:

вращением и подачей сверла на неподвижную деталь;

вращением и подачей детали на неподвижное сверло.

Первый способ сверления наиболее распространён и особенно незаменим при обработке отверстий в тяжёлых и громоздких деталях.

Второй вид сверления широко применяется при обработке глубоких отверстий в сплошном металле.

)   Рассверливание и зенкерование (рисунок 1.1, б). По точности и чистоте обработки рассверливание мало отличается от сверления. Для обеспечения большей точности отверстия по диаметру, а также более высокой производительности рекомендуется, по возможности, заменять рассверливание зенкерованием.

Рисунок 1.1 - Схемы видов обработки на сверлильных станках

Черновое зенкерование может обеспечить 5-й класс точности отверстия, чистовое - 4-й класс. По чистоте обработки зенкерованием можно обеспечить 5-й класс чистоты поверхности.

Этот метод обработки можно успешно осуществить на сверлильных станках при обработке отверстий, расположенных на детали по точным координатам.

Черновое растачивание обеспечивает 5-й класс точности и применяется для снятия поверхностного слоя в отверстии поковки или отливки.

Чистовое растачивание применяется для придания отверстию правильной формы соответствующей точности и чистоты поверхности обработки. Растачивание резцом обеспечивает 2-й класс точности (а при многократном растачивании 1-й класс точности), а резцовой головкой 3-й класс точности с чистотой поверхности отверстия до 6-го класса.

)   Развёртывание цилиндрических и конических отверстий (рисунок 1, г). В отличие от растачивания, развёртывание не исправляет отверстия м погрешность в расположении оси отверстия относительно базы. Поэтому предварительная обработка под развёртывание должна быть проведена тщательно.

Однократное развёртывание применяется для устранения грубых следов предыдущей обработки. Оно обеспечивает получение 3-го класса точности и чистоты поверхности до 6-го класса включительно.

Двухкратным развёртыванием при соответствующем припуске и тщательно изготовленном инструменте можно обеспечить отверстие 2-го класса точности с чистовой поверхности обработки до 7-го класса включительно.

Тонкое или прецизионное развёртывание осуществляется после чистового развёртывания и предусматривает съём весьма малых припусков, в два раза меньших, чем при чистовом развёртывании. Этот вид обработки может обеспечить получение точности отверстия в пределах 1-2-го классов точности, с чистотой поверхности обработки до 8-го класса включительно.

В качестве инструмента для тонкого развёртывания применяются регулируемые развёртки с тщательно заправленными режущими кромками и небольшим углом заборного конуса.

Крепление развёртки к шпинделю станка плавающее, что весьма существенно для обеспечения надлежащей точности и чистоты обработки.

Тонкое развёртывание производится при низких скоростях резания - порядка, 1,5-2 м/мин и подачах - 0,2-0,5 мм/об с применением охлаждающей жидкости.

)   Проглаживание или развальцовывание (рисунок 1, к). Этот вид обработки применяется для уплотнения или сглаживания гребешков после чистового развёртывания отверстия в деталях из лёгких сплавов (дюраля, электрона). В качестве инструмента для развальцовывания служит специальная роликовая оправка. Припуск под развальцовывание оставляется незначительный (в пределах 0,005-0,01 мм для отверстий диаметром 22-25 мм). Величина припуска устанавливается опытным путём и зависит от диаметра обрабатываемого отверстия, материала и жёсткости изделия.

5)      Кроме перечисленных работ, на сверлильных станках выполняются:

- нарезание внутренней и наружной резьбы (рисунок 1, д);

снятие фасок у отверстий и зенкерование цилиндрических отверстий под головку винта (рисунок 1, е);

облицовка торцев наружных и внутренних бобышек (рисунок 1, ж);

вырезка дисков из листового металла (рисунок 1, и);

проточка внутренних канавок всевозможной конфигурации (рисунок 1, л);

формование головки заклёпки методом раскатывания (рисунок 1, м).

Технико-экономическая точность

Рациональное использование сверлильных станков может быть обеспечено при:

ведении процесса обработки при высокопроизводительных режимах резания с использованием совершенной оснастки;

правильно выбранном технологическом процессе, обеспечивающем необходимую чистоту и экономическую точность обработки.

Классификация сверлильных станков

Все существующие типы сверлильных станков, по классификации ЭНИМС Министерства станкостроения относятся, ко второй группе системы нумерации металлорежущих станков.

По конструктивным признакам сверлильные станки могут быть разделены на три подгруппы:

)   универсальные станки общего назначения;

2)      специализированные станки;

)        специальные станки.

Универсальные сверлильные станки являются наиболее многочисленной подгруппой всего парка сверлильного оборудования. К этой подгруппе относятся вертикально-сверлильные станки:

со стационарным вылетом шпинделя с приводом от индивидуального электродвигателя, с механизмом для регулирования скорости главного движения и движения подачи, или с ручной подачей;

c переменным числом сверлильных головок, так называемые групповые (или рядовые) сверлильные станки, созданные на базе основных узлов одношпиндельных сверлильных станков;

с переменным вылетом шпинделя, т. Е. радиально-сверлильные станки разных конструкций.

Указанные станки строятся разных габаритов и веса, с разными параметрами.

Конструкции сверлильных станков, их габариты, кинематика и компоновка узлов обусловливается их целевым назначением.

Для более крупных и разнообразных по характеру сверлильных работ строятся сверлильные станки больших габаритов, более жёсткие и мощные.

В зависимости от их назначения (по типу производства) эти станки, в той или иной мере, оснащены механизмами для регулирования числа оборотов и подач шпинделя, механизмами для автоматизации рабочего цикла.

Сверлильные станки общего назначения характеризуются следующими особенностями:

возможностью ведения обработки изделий всевозможной конфигурации разных материалов и разными, характерными для сверлильных работ, инструментами;

возможностью быстрой и лёгкой настройки станка для работы с наивыгоднейшими режимами резания;

возможностью ведения обработки изделия последовательным методом - путём смены инструмента на ходу станка. При таком методе работы особо ценным является возможность быстрой настройки станка на требуемый режим работы;

возможностью реверсирования шпинделя при нарезании резьбы метчиками.

Перечисленные особенности содействуют широкому распространению универсальных сверлильных станков на машиностроительных и металлообрабатывающих предприятиях.

Специализированные сверлильные станки в отличие от универсальных предназначены для выполнения ограниченного количества технологических операций и представляют собой предельно автоматизированные сверлильные станки с универсальными механизмами главного движения и движения подач.

Их специализированность определяется оригинальной оснасткой, т. Е. рабочими приспособлениями, режущим и крепёжным инструментом, которые на длительное время устанавливаются на станке для выполнения заданной операции обработки определённой детали.

Настройка на требуемый режим обработки осуществляется с помощью сменных шестерён и фиксируется на всё время обработки данной детали.

К специализированным станкам могут быть также отнесены сверлильные станки с одним лишь механизмом регулирования главного движения, но также со специальной оснасткой.

Специализированные сверлильные станки являются нормальным оборудованием механических цехов машиностроительных заводов крупносерийного и поточно-массового производства.

Специальные сверлильные или операционные станки предназначаются для выполнения одной или нескольких операций обработки в заданной детали. Переналадка этих станков для выполнения другой операции в какой-либо другой детали нецелесообразна, так как это требует коренной переделки станка.

.2 Общий обзор радиально-сверлильных станков

Из группы сверлильных станков наиболее универсальными являются радиально-сверлильные. Основное их назначение - обработка отверстий в крупных деталях при единичном и мелкосерийном производстве.

Радиально-сверлильные станки применяют на заводах в механических, сборочных, ремонтных и инструментальных цехах, а также мастерских строек. Транспорта и сельского хозяйства. В последнее время их начали применять в крупносерийном производстве при обработке крупных деталей.

Высокая производительность этих станков достигается оснащением их специальными приспособлениями.

В отличие от вертикально-сверлильных станков, при работе на которых приходится перемещать деталь относительно сверла, на радиально-сверлильных станках перемещается сверло относительно обрабатываемой детали.

Шпиндель радиально-сверлильного станка легко перемещается как в радиальном направлении, так и по окружностям различных радиусов, благодаря чему сверло может быть установлено в любой точке площади, ограниченной двумя концентрическими окружностями, одна из которых образована радиусом наибольшего вылета шпинделя, а другая - наименьшего вылета (при круговом вращении рукава).

Особенно существенную роль это отличие играет тогда, когда обрабатывается громоздкая или тяжёлая деталь.

На радиально-сверлильных станках производится сверление отверстий в сплошном материале, рассверливание, зенкование и зенкерование предварительно просверлённых отверстий, зенкование торцовых поверхностей, цилиндрических и конических углублений, развёртывание отверстий, нарезание внутренней резьбы метчиками.

Кроме перечисленных операций, при помощи специальных инструментов и приспособлений на радиально-сверлильных станках можно растачивать отверстия, канавки, вырезать отверстия большого диаметра и диски из листового металла, сверлить квадратные отверстия, притирать точные отверстия цилиндров, подшипников, клапанов и т.д.

Совершенствование радиально-сверлильных станков идёт по пути повышения производительности. Расширения технологических возможностей, механизации и автоматизации.

Стремление к созданию широкоуниверсальных станков, обеспечивающих качественную и высокопроизводительную работу, привело к тому, что современные радиально-сверлильные станки имеют широкие диапазоны и большое количество чисел оборотов и механических подач шпинделя при высокой мощности.

Доля вспомогательного времени при работе на радиально-сверлильных станках всё ещё довольно велика. Поэтому даже небольшое сокращение затрат времени на выполнение вспомогательных операций приводит к повышению производительности станков. С целью уменьшения вспомогательного времени современные радиально-сверлильные станки снабжаются удобными механизмами для переключения чисел оборотов и изменения подач; органы управления станком сосредоточены в одном месте - на шпиндельной головке.

В промышленности применяется много типов радиально-сверлильных станков. Наибольшее распространение получили станки общего назначения, в которых изделие располагается на плите или столе неподвижно, а шпиндель занимает вертикальное положение и перемещается в трёх направлениях: по окружностям вокруг вертикальной колонны, по радиусам этих окружностей и вертикально вдоль своей оси.

Для сверления не только вертикальных отверстий, но также наклонных и горизонтальных применяются универсальные радиально-сверлильные станки с поворотной шпиндельной головкой.

Если обрабатываемое изделие очень велико, используются радиально-сверлильные станки с колонной, перемещающейся по станине. Дальнейшее совершенствование таких станков привело к созданию самоходных радиально-сверлильных станков, которые могут передвигаться по рельсам.

Кроме передвижных станков при обработке крупногабаритных деталей находят применение также переносные радиально-сверлильные станки. Их переносят подъёмным краном к нужному месту и закрепляют рядом с изделием или непосредственно на нём.

Одной из разновидностей радиально-сверлильных станков являются настенные станки, в которых отсутствует плита и колонна.

Для сверления отверстий в листовом материале используют станки с малым осевым перемещением шпинделя и без плиты (изделие в этом случае кладётся на пол или на стеллаж). Разновидность таких станков - станки с шарнирным хоботом, на конце последнего звена которого укреплена шпиндельная головка.

Выпускают радиально-сверлильные станки общего назначения моделей 2А53, ОС-67, 2А55, 2М55, 2Б55, 257, 2Б57, 258 и 2Б58 с наибольшим диаметром сверления в стали средней твёрдости 35, 50, 75 и 100 мм.

Самый маленький из этих станков имеет наибольшее расстояние от оси шпинделя до наружной поверхности колонны (вылет) 1200 мм и весит 3 т; самый крупный - 4000 мм, а вес его 32 т.

Краткие технические характеристики отечественных радиально-сверлильных станков приведены в таблице 1.1.

За границей выпускают радиально-сверлильные станки общего назначения с диаметром сверления от 25 до 160 мм. Наибольший вылет шпинделя достигает 4500 мм.

Таблица 1.1

Краткие технические характеристики отечественных радиально-сверлильных станков

Вертикальные, горизонтальные и наклонные отверстия в крупных деталях можно обрабатывать на переносных универсальных станках моделей 2А592, 2П55, 2П56, 2П57.

На станке 2П57 сверлят в стали отверстия диаметром до 75 мм. Станок установлен на салазках, которые механически перемещаются по станине. Вес этого уникального станка 35 т.

Созданы самоходные радиально-сверлильные станки моделей 2Д53А, ОС-97 и 2Д58 трёх типоразмеров с наибольшим диаметром сверления 35, 75 и 100 мм. Эти станки смонтированы на самоходной тележке, перемещающейся по нормальной железнодорожной колее. Обрабатываемые изделия (в большинстве случаев это металлические фермы мостов) располагают вдоль железнодорожного полотна. Станок своим ходом подъезжает к месту обработки, останавливается, крепко прихватывается к рельсам, после чего рабочий производит с его помощью необходимые технологические операции. Затем станок перемещается дальше.

Выпускают переносные радиально-сверлильные станки моделей 2А592, 2П55 и 2П56. Кроме них, переносным является также станок ОС-29, на котором можно сверлить в стали отверстия диаметром 125 мм и нарезать резьбу диаметром 160 мм. Правда, переносить этот станок нелегко, так как его длина около 6 м, высота превышает 6 м, а вес достигает 28 т.

Для обработки листового металла служат радиально-сверлильные станки 2Г53 и ОС-86.

На станке 2Г53 удобно выполнять разного рода сверлильные работы в невысоких изделиях большой площади. Наибольший диаметр сверления на этом станке 35 мм.

Станок ОС-86 снабжён двумя хоботами . На конце одного из них укреплена сверлильная головка, на конце другого - фрезерная. На этом станке сверлят отверстия диаметром до 8 мм в пакетах их тонких листов металла, а также разрезают их фрезой по шаблону. Таким образом, станок является комбинированным, сверлильно-фрезерным.

Радиально-сверлильные станки всех типов изготавливает Одесский завод радиально-сверлильных станков; универсальные переносные станки 2А592 - Витебский станкозавод им. Коминтерна.

Каждой модели станка присваивается особый номер. Для этого все универсальные станки разбиты на девять групп, в каждой из которых они разделены по разновидностям с присвоением им порядковых номеров.

Сверлильные и расточные станки отнесены ко второй группе. За разновидностями станков этой группы закреплены такие номера: вертикально-сверлильные 1, полуавтоматы 2 или 3, координатно-расточные 4, радиально-сверлильные 5, расточные 6, алмазно-расточные 7, горизонтально-сверлильные 8, разные сверлильные 9.

Номер (шифр) модели станка состоит из трёх или четырёх цифр. Иногда между цифрами или в конце их ставятся буквы русского алфавита. Первая цифра номера обозначает группу, к которой относится станок. Вторая цифра указывает тип станка в этой группе. Третья цифра, при четырёхзначном обозначении и четвёртая цифра условно определяют основной размер станка. Добавочные буквы указывают на конструктивные изменения данного типа станка.

Для сверлильных станков самым характерным размером является наибольший диаметр сверления, т. е. Диаметр такого отверстия, которое можно просверлить на этом станке в стали средней твёрдости быстрорежущим сверлом.

В номерах радиально-сверлильных станков применяемые буквы обычно имеют такие значения: буква А обозначает модернизацию (усовершенствование) предшествующей модели станка; буква Б говорит о том, что в данном станке вылет больше, чем в базовой модели станка с таким же диаметром сверления; буква Г характеризует станок без вертикального перемещения рукава; буква Д применяется для обозначения самоходных станков, перемещающихся по рельсам; буква П почти всегда обозначает переносный и имеется в номерах переносных и универсальных станков для обработки вертикальных, горизонтальных и наклонных отверстий.

Для обозначения специальных и специализированных станков каждому станкостроительному заводу присвоены две буквы. Порядковый номер специального станка в сочетании с буквами, обозначающими завод, даёт номер модели станка. Так, станок ОС-86 - это 86-я модель специального станка производства Одесского завода радиально-сверлильных станков.

1.3 Конструкция базового радиально-сверлильного станка 2М55

Назначение и область применения

Радиально-сверлильный станок модели 2М55 (рисунок 1.2) предназначен для широкого применения в промышленности.

Благодаря своей универсальности станок находит применение везде, где требуется обработка отверстий - от ремонтного цеха до крупносерийного производства.

Рисунок 1.2 - Общий вид радиально-сверлильного станка 2М55

- плита; 2 - цоколь, колонна; 3 - агрегат охлаждения; 4 - токосъёмник; 5- рукав; 6 - механизм подъёма; 7 - зажим рукава; 8 - редуктор; 9 - гидростанция; 10 - гидрозажим; 11 - головка сверлильная; 12 - фрикционная муфта; 13 - коробка скоростей; 14 - коробка подач; 15 - вал червяка; 16 - механизм включения подач; 17 - механизм ручного перемещения головки; 18 - зажим головки; 19 - гидропреселектор; 20 - привод гидропреселектора; 21 - гидропанель; 22 - командоаппарат; 23 - шпиндель; 24 - противовес; 25 - насосная установка; 26 - главный цилиндр; 27 - гидрокоммуникация; 28 - смазка; 29 - электрооборудование колонны; 30 - электрооборудование рукава; 31 - электрооборудование головки

На станке можно производить сверление в сплошном материале, рассверливание, зенкерование, развертывание, подрезку торцов, нарезку резьбы метчиками и другие подобные операции.

Применение приспособлений и специального инструмента значительно повышает производительность станков и расширяет круг возможных операций, позволяя производить на них выточку внутренних канавок, вырезку круглых пластин из листа и т. д. При соответствующей оснастке на станке можно выполнять многие операции, характерные для расточных станков.

Общая компоновка станка

Основанием станка является фундаментная плита 1, на которой неподвижно закреплен цоколь. В цоколе на подшипниках монтируется вращающаяся колонна 2, выполненная из стальной трубы. Рукав 5 станка со сверлильной головкой 11 размещен на колонне и перемещается по ней с помощью механизма подъема 6, смонтированного в корпусе на верхнем торце колонны. В этом же корпусе расположено гидромеханическое устройство для зажима колонны и токопроводящее устройство для питания поворотных и подвижных частей станка. Механизм подъема связан с рукавом ходовым винтом.

Сверлильная головка 11 выполнена в виде отдельного силового агрегата и заключает в себе узлы: коробки скоростей 13 и подач 14, механизм подачи 16, шпиндель 23 с противовесом 24 и др. Она перемещается по направляющим рукава вручную. В нужном положении головка фиксируется механизмом зажима, установленным на ней.

В фундаментной плите 1 выполнен бак и насосная установка для подачи охлаждающей жидкости к инструменту; На плите устанавливается стол для обработки на нем деталей небольшого размера.

Все органы управления станком сосредоточены на сверлильной головке. На панели цоколя размещены только кнопки вводного выключателя, подключающего станок к внешней электросети, и выключатели управления насосом охлаждения. Для освещения рабочей зоны в нижней части сверлильной головки установлена электроарматура.

Электроаппаратура смонтирована в нише, выполненной с обратной стороны рукава.

Схема кинематическая

Кинематическая схема станка (рисунок 1.3) состоит из четырех кинематических цепей:

1)вращения шпинделя;

2)движения подач;

3)вертикального перемещения рукава;

4)перемещения сверлильной головки по рукаву.

Шпиндель получает вращение от электродвигателя через промежуточную передачу, пусковую фрикционную муфту и коробку скоростей с четырьмя передвижными зубчатыми блоками. Промежуточная передача обеспечивает определенное число оборотов вала фрикционной муфты в различных исполнениях станка. Фрикционная муфта соединяется с коробкой скоростей либо с двойчаткой 9-10, либо через паразитную шестерню 8, неподвижно закрепленную шестерню 13. В последнем случае коробка скоростей получает обратное вращение, т. е. шпиндель вращается против часовой стрелки. Таким образом, каждым двум ступеням оборотов шпинделя в направлении по часовой стрелке соответствует одна ступень оборотов против часовой стрелки.

Передвижные блоки коробки скоростей (три двойных и один тройной) обеспечивают получение 24 ступеней оборотов шпинделя. Структурный график построен таким образом, что три ступени чисел оборотов перекрываются, а остальные 21 образуют геометрический ряд с j=1,26 в интервале от 20 до 2000 об/мин.

Двойной блок на гильзе шпинделя имеет также третье положение, когда обе шестерни выведены из зацепления. При этом шпиндель легко проворачивается от руки.

Коробка подач получает вращение от шпинделя через шестерни 25-26. Один тройной и два двойных блока обеспечивают получение 12 подач, образующих геометрический ряд с j=1,41 в интервале от 0,056 до 2,5 мм/об.

Последний вал коробки подач шлицевой муфтой связан с вертикальным валом механизма подач, несущим на себе специальную регулируемую муфту. Муфта обеспечивает размыкание цепи подач при достижении предельного усилия подачи при резании либо на жестком упоре, размыкание цепи тонкой ручной подачи при включении механической подачи и включение тонкой ручной подачи при срабатывании перегрузочного устройства. Зубчатая муфта перегрузочного устройства С соединена с червяком 43, который через червячное колесо 42 с помощью штурвального устройства А соединяется с реечной шестерней 41, находящейся в зацеплении с рейкой 40 пиноли шпинделя.

Грубая ручная подача осуществляется вращением реечного вала 41 с помощью штурвальных рукояток А. Тонкая ручная подача осуществляется вращением маховичка В.

Перемещение головки по рукаву осуществляется с помощью маховика, сидящего на валу, проходящем через отверстие реечного вала подачи. На другом конце вала имеется шестерня 46, которая через накидную шестерню 47 соединяется с рейкой 61, неподвижно укрепленной на рукаве.

Условные обозначения: С - зубчатые муфты; Д - механизм включения подачи; F - зажим головки; Е - привод гидроселектора.

Вертикальное перемещение рукава производится отдельным электродвигателем через редуктор 56, 55, 58, 57, укрепленный на верхней части колонны, винт подъема 59 и гайку 60, расположенную в рукаве.

Рисунок 1.3 - Кинематическая схема станка

Изменение направления перемещения рукава производится реверсированием двигателя. В цепи привода механизма подъема установлена кулачковая предохранительная муфта, которая срабатывает при увеличении сопротивления" перемещению рукава.

Сверлильная головка, ее перемещение и зажим

Сверлильная головка размещена на направляющих рукава, по которым легко перемещается в радиальном направлении. Легкое перемещение сверлильной головки обеспечивается применением комбинированных направляющих качения - скольжения. В отжатом положении между нижними направляющими скольжения головки и рукава имеется, зазор 0,03-0,05 мм, а по верхней направляющей рукава сверлильная головка перекатывается на двух роликах. Трение между боковыми направляющими не затрудняет перемещения, так как центр тяжести головки располагается примерно в плоскости этих направляющих.

Ролики установлены с помощью шарикоподшипников на эксцентриковых осях. Поворотом эксцентриковых осей регулируется зазор между нижними направляющими скольжения. Этот зазор должен быть одинаковым с обеих сторон головки, так как в противном случае при зажиме головки ось шпинделя будет смещаться (в продольной плоскости станка). Регулировка осуществляется поворотом червяка.

Регулировка зазора между боковыми направляющими осуществляется поворотом эксцентриковых осей, которые по окончания регулировки необходимо застопорить винтом.

При зажиме сверлильная головка поднимается вверх до выборки люфта между нижними направляющими рукава и головки. Зажим осуществляется с помощью эксцентрикового механизма. При повороте вала поворачивается соединенная с ним шпонкой эксцентриковая втулка, вращающаяся в эксцентриковой втулке на иголках. При повороте вала благодаря эксцентриситету втулки нажимной элемент через пяту упирается в верхнюю направляющую рукава, заставляя головку приподниматься

Поворот вала осуществляется гидроцилиндром, через рейку, нарезанную на штоке поршня, и шестерню. Масло в гидроцилиндр подается от электрозолотника управления, расположенного на гйдропанели.

Смещение оси вала зажима относительно вертикальной плоскости направляющих и конструкция нажимной пяты создают в момент зажима головки горизонтальную составляющую усилия зажима, обеспечивающую постоянный прижим головки к боковым направляющим рукава. Помимо повышения эффективности зажима такая конструкция обеспечивает стабильное положение оси шпинделя в поперечной плоскости станка.

Команда на зажим подается нажатием кнопки, расположенной на пульте в центре маховика ручного перемещения головки. На этом пульте имеются три кнопки, с помощью которых можно осуществлять раздельный зажим и отжим головки при зажатой колонне либо совместный отжим и зажим колонны и головки. При неработающей гидравлике зажим головки можно осуществить вручную. Для этого на свободном конце вала зажима профрезерован квадрат под ключ. Гидравлика включается при нажатии на кнопку «Пуск» пульта управления, расположенного в правой нижней части передней плоскости головки.

Коробка скоростей

Между фрикционной муфтой и шпинделем располагается коробка скоростей, обеспечивающая изменение чисел оборотов шпинделя. С верхней муфтой коробка скоростей соединяется подвижным блоком шестерен. С нижней муфтой коробка скоростей связана шестерней, закрепленной на валу на шпонке, через паразитную шестерню (рисунок 1.4).

Таким образом, при работе верхней муфты вал вращается с одним из двух возможных чисел оборотов в направлении, обеспечивающем вращение шпинделя по часовой стрелке. При работе нижней муфты вал вращается с постоянным числом оборотов в направлении, обеспечивающем вращение шпинделя против часовой стрелки. Вследствие этого каждым двум ступеням оборотов шпинделя по часовой стрелке соответствует одна ступень оборотов против часовой стрелки.

Рисунок 1.4 - Коробка скоростей станка

Нижние опоры валов II, III, IV, V смонтированы непосредственно в расточках корпуса сверлильной головки. Осевое положение этих опор определяется стопорными кольцами. Верхние опоры всех валов размещены в специальных стаканах, расположенных в расточках крышки сверлильной головки.

Вал представляет собой полую чугунную гильзу, во внутреннее шлицевое отверстие которой входит хвостовик шпинделя. В нижней части гильзы установлен отражатель, предотвращающий вытекание масла из картера коробки скоростей. На гильзе закреплена шестерня, служащая для передачи вращения валам коробки подач.

Все шестерни изготовлены из качественных сталей, их зубья закалены до высокой твердости и шлифованы, что обеспечивает бесшумную работу и передачу высоких нагрузок.

Коробка подач

Коробка подач (рисунок 1.5) расположена между шпинделем и механизмом подачи и получает вращение от шпинделя через шестерню, через шлицевое отверстие которой пропущен вал VI.

Рисунок 1.5 - Коробка подач станка

Нижними опорами валов VI и VII служат гнезда, расположенные в корпусе сверлильной головки. Нижняя опора вала VIII расположена в расточке шестерни. Верхние опоры валов расположены в гнездах, установленных в отверстиях крышки сверлильной головки.

На валу VII расположена переборная шестерня-двойчатка, обеспечивающая получение шести ступеней подач. Еще шесть ступеней подач получается при перемещения шестерни в нижнее положение.

Для извлечения подшипников нижних опор валов VI и VII следует резьбовой конец съемника завернуть в отверстие М8 шайбы и легким постукиванием извлечь подшипник.

Все шестерни коробки подач изготовлены из качественной стали, а их зубчатые венцы термически обработаны.

Механизм подачи

Механизм подачи состоит из двух узлов: вертикального червячного вала и горизонтального вала подачи.

Вал связан с последней шестерней коробки подач и передает вращение валу через соединительную муфту. Червяк соединяется с валом при помощи кулачковых муфт, имеющих зубья треугольного профиля. Муфта служит для предохранения цепи подачи от перегрузки и отключения механической подачи при работе на жестком упоре.

Предохранительная муфта механизма подачи отрегулирована на передачу шпинделем максимального осевого усилия. Муфта обеспечивает нормальную работу станка. При регулировке необходимо постепенно сжимать пружину, вращая винт, освободив предварительно контргайку. Пружина предохранительной муфты рассчитана на максимальный момент на валу червяка.

При возрастании крутящего момента на валу червяка до максимального осевая составляющая окружного усилия на муфте перемещает полумуфту вниз, разъединяя ее с полумуфтой. Механическая подача при этом отключается. При вращении маховика через полумуфты вращается червяк, осуществляя тонкую подачу шпинделя вручную.

При выходе из зацепления, полумуфта находящаяся в кольцевом пазу муфты вилка, перемещаясь с рейкой, вызывает поворот шестерни и валика. Установленный на шлицах валика кулачок к моменту отключения полумуфт фиксируется пружинным фиксатором. Включение муфты после ее автоматического отключения производится рукояткой; этой же рукояткой осуществляют досылку муфты для включения маховичка ручной подачи.

Червяк находится в зацеплении с червячным колесом, сидящим на зубчатой муфте, свободно вращающейся на двух конических роликоподшипниках, размещенных на неподвижно укрепленной ступице. Через отверстие ступицы проходит полый реечный вал-шестерня. Задней опорой вала-шестерни служит игольчатый подшипник, расположенный в гнезде. Реечная шестерня входит в зацепление с зубьями рейки гильзы шпинделя.

На шлицевую часть реечного вала насажена втулка, имеющая два торцевых паза, в которых находятся ползушки. Зубья ползушек имеют специальный треугольный профиль, согласованный с профилем зубьев муфты. Внутри ползушек имеются пружины, под действием которых ползушки всегда стремятся выйти из зацепления с внутренними зубьями муфты.

Кроме втулки на шлицах реечного вала закреплена головка переключения, имеющая два паза, в которых на осях закреплены рычаги штурвала. Зубчатые секторы штурвальных рычагов входят в зацепление с реечной частью толкателя, находящегося в расточке вала-шестерни.

В положении штурвала «от себя» толкатель выдвинут вперед. При этом внутренний конец толкателя воздействует на ползушки через ролики, заставляя ползушки своими зубьями войти во впадины зубьев муфты. Шпинделю сообщается механическая подача или тонкая ручная подача маховичка. Если перевести штурвал в положение «на себя», толкатель уходит назад, и против роликов оказываются углубления, куда ролики заталкиваются под воздействием пружин. При этом зубья ползушек выходят из зацепления с зубьями муфты. В таком положении при повороте штурвала вращается реечный вал, сообщая шпинделю ручное перемещение (грубая ручная подача).

Втулка несет на себе червячное колесо, имеющее внутренние треугольные зубья. На червячное колесо насажен лимб со шкалой, градуированной в миллиметрах. В расточке лимба расположен червяк. При ново роте барашка вращается червяк, в результате чего лимб поворачивается относительно червячного колеса. Это позволяет производить тонкую настройку глубины сверления по нониусу. В пазу головки переключения размещается ползушка с треугольными зубьями по наружному контуру. При движении толкателя «от себя» ползушка перемещается в пазу от центра до тех пор, пока ее зубья не войдут во впадины внутреннего венца червячного колеса.

Перемещение толкателя осуществляется поворотом рукоятки, насаженной на хвостовик шестерни, которая входит в зацепление с зубьями, выполненными на хвостовой части толкателя. При движении толкателя «на себя» пружина выводит ползушку из зацепления с червячным колесом.

В лимбе размещена кнопка-упор, которая служит для отключения подачи на заданной глубине. Кнопка-упор имеет два фиксированных положения. В положении «на себя» она не препятствует вращению лимба. В положении «от себя» кнопка-упор при вращении лимба наезжает на шпонку, закрепленную в гнезде, и таким образом жестко связанную с корпусом головки. Если при этом включена механическая подача, то происходит срабатывание муфты. Внешним признаком срабатывания муфты служит поворот рукоятки.

Для предотвращения случайного включения механической подачи при нарезании резьбы метчиками служит специальная кнопка, которая насаживается на штырь, находящийся в стакане. Фиксированное положение кнопки обеспечивается при повороте попаданием ее зубьев в пазы стакана.

Совместно с механизмом подачи выполнен механизм ручного перемещения сверлильной головки, состоящий из маховика, полого валика-шестерни и паразитной шестерни. Последняя находится в зацеплении с рейкой, закрепленной на рукаве.

Через отверстие валика-шестерни проходит кабельная трубка, на переднем конце которой закреплена кнопочная станция с кнопками зажима и отжима сверлильной головки и колонны.

Шпиндель

Шпиндель станка (рисунок 1.6) вращается на трех точных радиальных подшипниках в пиноли. В передней (нижней) опоре, кроме двух радиальных подшипников, установлен упорный подшипник, воспринимающий осевую нагрузку при сверлении. Задняя (верхняя) опора состоит из радиального подшипника и упорного подшипника. Последний служит для восприятия осевых нагрузок при обратных подрезках и других аналогичных операциях.

Рисунок 1.6 - Шпиндель станка

Посадочные поверхности под подшипники выполнены по первому классу точности. Затяжка упорных подшипников производится через опорную шайбу специальной гайкой, которая стопорится винтом.

Передача крутящего момента от коробки скоростей на шпиндель осуществляется через хвостовую часть его, которая своими шлицами сопрягается с гильзой коробки скоростей. Нижняя утолщенная часть шпинделя имеет конусное отверстие (Морзе №5) для установки инструмента.

На пиноли шпинделя нарезана рейка для передачи движения подачи. Ограничение хода шпинделя обеспечивается специальной шпонкой, конец которой заходит в паз пиноли.

В нижней части пиноли запрессована масленка для смазки нижних опор шпинделя. Для доступа шприцом к смазочному отверстию у верхних подшипников необходимо отвернуть винты и снять переднюю крышку сверлильной головки. Смазку производить через отверстие в корпусе.

Во фланце имеется отверстие, в которое вставляется штифт для предохранения шпинделя от выпадения при демонтаже реечного вала.

Противовес

Пружинный противовес смонтирован в средней части сверлильной головки и служит для уравновешивания всего шпиндельного узла.

Усилие натяжения пружины можно регулировать, благодаря чему достигается уравновешивание шпиндельного узла при работе тяжелым инструментом.

Уравновешивающее усилие создается двумя спиральными ленточными пружинами. Постоянство этого усилия по длине хода шпинделя обеспечивается поверхностью барабана (выполненной по архимедовой спирали), на которую ложится роликовая цепь, Конец роликовой цепи закреплен на штыре. Второй конец цепи наматывается на барабан, выполненный заодно с шестерней, которая зацепляется с реечным валом.

На прифланцованном к корпусу сверлильной головки кронштейне на шарикоподшипниках вращается корпус спиральных пружин. Своим внешним витком пружины крепятся к корпусу, внутренний конец пружины входит во втулку.

На оси имеется муфта, которая торцевыми зубьями связана с втулкой. Муфта имеет два стопорных винта, которые своими наконечниками могут заходить в пазы червячного колеса и оси.

Червячное колесо закреплено на втулке и находится в постоянном зацеплении с регулировочным червяком. Стопорный винт может заходить в соответствующие пазы корпуса пружин. Стопорные винты используются при регулировке пружин, демонтаже узла, демонтаже реечного вала и шпинделя.

Регулирование пружин, уравновешивающих шпиндель с инструментом, осуществляется в нижнем положении шпинделя поворотом червяка по часовой стрелке.

Таблица

Основные технические характеристики и данные радиально-сверлильного станка 2М55

1.4 Патентный поиск

) Радиально-сверлильный станок: Пат. 14158 Россия, МПК⁶ В23В39/12 / Жаринов В.Н, Зинов В.Л., Циковкин С.А.; ОАО “Стерлитамак М. Т. Е.” № 2000101815/20; Заявл. 27.01.2000; Опубл. 10.07.2000, Бюл. № 7.

Станок радиально-сверлильный, содержащий размещенную на фундаментной плите вертикальную колонну, несущую бочку с рукавом, на котором смонтирована сверлильная головка, отличающийся тем, что, с целью улучшения конструкции и снижения веса станка для уменьшения изгибающей нагрузки, механизм коробки скоростей с приводом вращения шпинделя, механизм переключения скоростей, электрооборудование, ранее размещавшиеся в сверлильной головке, располагаются в бочке (рисунок 1.7).

 <#"579421.files/image008.gif">

Рисунок 1.8 - Шпиндель

Изобретение относится к электромашиностроению и может найти применение в высокооборотных шпинделях, используемых в станкостроении и других отраслях.

Шпиндель действует следующим образом. При вращении ротора 3 в активных электромагнитных опорах 4 и 5 электропитание на них подается от блока управления 15 и блока питания 16. Блок управления 15 подключает также блок питания 16 к токосъемнику 9, подающему энергию на электромагнит 6, который взаимодействуя с диском 10 через стакан 11 и переходный диск 12 притягивает осевыми электромагнитными силами мембрану 13 и разжимает изделие 17 для его снятия. После установки очередной детали блок управления отключает электромагнит. Для исключения угловой несоосности механизм фиксации содержит сепаратор 18 с шариками, установленный между внутренней поверхностью стакана и наружной поверхностью ротора. В.А. Рогов

) Шпиндельный узел: Пат. 2080214 Россия, МПК⁶ В23В19/02 /Рогов В.А.; Российский университет дружбы народов - № 94019866/02; Заявл. 30.05.1994; Опубл. 27.05.1997, Бюл. №15 (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - Шпиндельный узел

Изобретение относится к области станкостроения.

Устройство работает следующим образом. В начале работы подается электрический ток на коллектор 8 (например при помощи графических щеток - на чертеже не показаны), а далее на обмотку 7. Шпиндель 4 начинает вращаться. Одновременно подается ток и на катушки магнитных подшипников радиальных 2 и упорного 3. В результате в процессе работы шпиндель 4 вращается бед трения в магнитных опорах, а шарикоподшипники 5, 6 вращаются, не касаясь корпуса 1. Нагрузка, прикладываемая к шпинделю 4 в процессе резания, воспринимается магнитными опорами. Вибрации, возникающие в приводе при переходных процессах, а также в зоне резания, демпфируются материалом корпуса 1 и шпинделя 4.

Выводы по разделу

В данном разделе были рассмотрены общие сведения о сверлильных станках и о работах, проводимых на них, их назначение, классификация и область применения. Был произведён общий обзор радиально-сверлильных станков, где особое внимание было уделено конструкции и техническим характеристикам радиально-сверлильного станка модели 2М55, на базе которого выполнен данный дипломный проект. Произведен патентный поиск, в результате которого были найдены патенты на различные виды радиально-сверлильных станков и конструкции шпиндельных узлов. Это может быть использовано при модернизации радиально-сверлильного станка модели 2М55.

2. Технологическая часть

.1 Анализ обрабатываемой детали (ступица грузовых автомобилей)

Автомобильное колесо состоит из пневматической шины, обода, ступицы и соединительного элемента. Обод колес у грузовых автомобилей плоский, имеет два бортовых кольца (рисунок 2.1). Съемное бортовое кольцо неразрезное и закреплено на ободе разрезным замочным кольцом.

Рисунок 2.1 - Колесо автомобиля с плоским ободом

На дисках колес выполнены конические отверстия, которыми колесо устанавливается на шпильки. Гайки колес также имеют конус. Совпадением конусов гаек с конусными отверстиями на дисках обеспечивается точная установка колес (рисунок 2.2).

Ступица колеса является связующим звеном между ободом колеса и тормозным барабаном.

Ступица колеса устанавливается на двух конических роликовых подшипниках и крепятся гайкой, которая затем стопорится и закрывается колпаком.

Крепление обода колеса осуществляется при помощи шпилек, которые запрессованы в отверстиях ступицы, и гаек. Ступица также жестко связана с тормозным барабаном с помощью гаек и болтов. С помощью болтов колпак закрывает ступицу.

Рисунок 2.2 - Крепление колеса грузового автомобиля

При торможении ступица переднего колеса испытывает момент кручения, а также знакопеременные нагрузки, поэтому она должна выполняться из достаточно прочного материала.

.2 Анализ материала детали

Материал детали - ковкий чугун КЧ-35-10Ф ГОСТ 1215-79. Ковкий чугун в основном является конструкционным материалом, используемый для изготовления мелких тонкостенных отливок (толщина стенок не более 40-50 мм) для сельскохозяйственных машин, автомобилей, тракторов, арматуры, фитингов и других деталей массового производства. Особенно целесообразно применение ковкого чугуна в случае, если деталь трудно отлить из стали, а получить ее обработкой слишком дорого.

Благодаря хлопьевидной форме графита ковкий чугун отличается достаточно высокой прочностью и пластичностью, занимая промежуточное положение между серым чугуном и сталью.

Ковкий чугун ферритного класса обладает следующими повышенными свойствами: пластичностью, сопротивляемостью ударным нагрузкам и однородностью механических свойств по сечению отливок. Однако ковкий чугун обладает более низкими литейными свойствами, чем серый, в частности пониженной жидкотекучестью, большей усадкой и повышенной склонностью к трещинообразованию.

Химический состав ковкого чугуна КЧ-35-10Ф приведён в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Химический состав ковкого чугуна КЧ-35-10Ф

Таблица 2.2

Физические свойства ковкого чугуна КЧ-35-10Ф

Твердость отливки не более 163НВ.

Относительное удлинение δ=8%.

Сопротивление разрыву 35 кгс/мм².

.3 Краткая характеристика существующего уровня технологии

При изготовлении ступицы используется широкий спектр методов технологической обработки детали в автомобилестроении:

токарная обработка;

сверление;

зенкерование;

развертывание;

раскатывание.

Базовый технологический процесс обработки ступицы достаточно рационален, однако современное развитие технологии механической обработки позволяет его еще более усовершенствовать.

Станки расположены на участке, с учетом последовательности выполнения технологических операций. Передача детали от операции к операции осуществляется при помощи подвесного грузонесущего конвейера. Загрузка оборудования происходит автоматически. Технологическая оснастка специализированная. Вся токарная обработка происходит на токарных вертикальных 8-ми шпиндельных полуавтоматах.

Ступицы производят в условиях крупносерийного производства. Используемая технология отвечает требованиям, предъявляемых к современному производству

.4 Обработка конструкции детали на технологичность

Анализ технологичности конструкции детали производится с целью установления уровня её соответствия требованиям наименьшей трудоемкости материалоемкости.

На основании технологического анализа конструкции заданной детали установим, что:

ступица относится к классу "корпуса";

заготовку данной детали получают методом литья в песчано-глинистые формы, который позволяет получить точную заготовку с хорошей шероховатостью и с минимальными припусками под механическую обработку;

все поверхности детали открыты для свободного подвода к ним режущего инструмента;

конструкция детали позволяет токарную обработку производить на станках полуавтоматах, что повышает точность механической обработки и уменьшает трудоемкость её изготовления;

Технологичность конструкции оценивается несколькими показателями, среди которых коэффициент использования материала и коэффициент унификации конструктивных элементов.

Рассчитаем коэффициент использования материала:

, (2.1)

где M_D - масса детали, кг;

M_Z - масса заготовки, кг.

КиМ>0,6 - деталь по данному показателю является технологичной.

Рассчитаем коэффициент унификации конструктивных элементов:

, (2.2)

где Q_YH - число унифицированных конструктивных элементов;

Q_y - общее количество конструктивных элементов у детали.

>0,6- изделие считается технологичным.

.5 Анализ технических условий, предъявляемых к детали

Каждая поверхность детали имеет свои точностные характеристики, свою точность взаимного расположения. Исходя из назначения детали, можно заключить, что цилиндрические отверстия под подшипники, которые являются технологическими базами (7-ой квалитет точности, шероховатость Ra=0,4, допуск овальности и конусности не более 0,02 мм.) являются основными, так как с помощью этих поверхностей ступица ориентируется на поворотной цапфе. Биение малого цилиндрического отверстия под подшипник относительно баз Е, Ж (цилиндрическое отверстие под больший подшипник и его утопленный торец) должно быть не более 0,12 мм. Биение нижнего торца ступицы относительно баз Е, Ж не должно превышать 0,16 на радиус равного 100 мм. Цилиндрическое отверстие под сальник также выполняется по 7-му квалитету точности (шероховатость Ra=0,4). Менее точными являются восемь отверстий под шпильки. Многие поверхности у данной детали являются свободными и не обрабатываются.

.6 Обоснование метода изготовления заготовки

Наиболее широко применяют для получения заготовок в машиностроении следующие методы: литье, обработка металлов давлением и сварка, а также комбинации этих методов. Однако каждый из методов содержит большое число способов получения заготовок. Многообразие способов получения заготовок и их сочетаний приводит к тому, что выбор способа получения заготовки становится сложной технико-экономической задачей.

Прежде всего, следует определить, каким методом наиболее целесообразно получить заготовку для данной детали. Выбор способа получения заготовки - всегда очень сложная, подчас трудноразрешимая задача, так как часто различные способы могут надежно обеспечить технические и экономические требования, предъявляемые к детали. Таким образом, выбранный способ получения заготовки должен быть экономичным, обеспечивающим высокое качество детали, производительным, нетрудоемким процессом.

Для мелкосерийного и единичного производств характерно использование в качестве заготовок горячекатаного проката, отливок, полученных литьем в песчано-глинистые формы, и поковок, полученных ковкой. Это обусловливает большие припуски и напуски, значительный объем последующей механической обработки, повышение трудоемкости, в том числе и за счет низкой технологической оснащенности. В структуре себестоимости в данном случае велика доля затрат на основные материалы (до 50%) и заработную плату (до 30-35%).

В условиях крупносерийного и массового производств рентабельны такие способы производства заготовок, как литье в кокиль и под давлением, в оболочковые формы и по выплавляемым моделям. Применение этих способов позволяет значительно сократить припуски на механическую обработку (в среднем на 25-30% к массе заготовки), снизить трудоемкость изготовления деталей.

Повышение точности формообразующих процессов, выбор наиболее точных и прогрессивных способов получения заготовок на базе увеличения серийности производства является одним из важнейших резервов повышения технического уровня производства. Технологическую оснащенность производства характеризует наличие технологической оснастки. В заготовительном производстве это подкладные штампы и штампы для горячей объемной штамповки, литейная технологическая оснастка, металлические формы, модели и т. п. Оптимальный уровень технологической оснащенности определяется таким объективным критерием, как себестоимость производства. Лимитируя удельные и общие затраты на оснастку и инструмент, себестоимость связывает между собой первоначальную стоимость технологической оснастки, ее стойкость и экономический эффект, получаемый в результате роста технологической оснащенности. Причем в данном случае основным является характер производства. При единичном и мелкосерийном производствах специальная оснастка, рассчитанная на получение одной детали, не может быть использована до полного ее износа, поэтому дополнительные затраты на оснастку оказывают больше экономии, достигаемой от сокращения объема механической обработки.

Если материал обладает пониженными литейными свойствами (низкая жидкотекучесть, высокая склонность к усадке и т. п.), не рекомендуется применять для получения отливок из этого материала такие способы, как литье в кокиль или литье под давлением, так как из-за низкой податливости металлических форм могут возникнуть литейные напряжения, коробление отливки и трещины. В таких случаях целесообразно применение следующих способов: оболочковое литье и литье в песчано-глинистые формы.

Литье в оболочковые формы является прогрессивным способом получения отливок с повышенными чистотой поверхности и точностью размеров. При данном способе литья формы изготавливается по горячим металлическим моделям, формовочная смесь содержит огнеупорный материал (например, кварцевый песок) и органические связующие - термореактивные смолы, например пульвербакелит (3-9% от массы песка). Оболочковая форма состоит из двух полуформ с горизонтальной или вертикальной плоскостью разъема и стержней. После затвердевания отливки оболочковая форма легко разрушается. Для изготовления оболочковых форм в производстве используются различные типы машин, основное назначение которых - формирование и съем оболочек; процесс легко поддается механизации и автоматизации. Литьем в оболочковые формы изготавливают ответственные детали, например ребристые цилиндры для мотоциклов, коленчатые валы для автомобилей, гильзы, звездочки, зубчатые колеса, детали компрессоров, тепловозов, судовых двигателей и т.п. из чугуна, нелегированных сталей, цветных и специальных сплавов. Можно получать отливки массой от нескольких сот граммов до ста килограммов, если допускается невысокая размерная точность, то можно получать отливки массой более ста килограммов. Максимально возможные габариты отливок-500-700 мм. Наиболее рационально применение литья в оболочковые формы при массовом и крупносерийном производствах. Качество поверхностей и точность размеров отливок условно оцениваются по стандартам для механической обработки. Данный способ литья обеспечивает параметр шероховатости поверхности R_z=160-20 мкм и точность размеров, соответствующих 14-15-му квалитетам. Шероховатость поверхности крупных отливок (массой более 50 кг) грубее, точность ниже. Допускаемые отклонения размеров отливок из чугуна по первому классу точности по ГОСТ 1855-55.

Оболочковая форма ко времени затвердевания отливки легко разрушается, не препятствует усадке металла, поэтому в отливках возникают незначительные внутренние напряжения и несколько повышаются механические свойства по сравнению с отливками, изготовленными в песчано-глинистых формах.

Эффективность способа литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы определяется следующими преимуществами:

значительная экономия металла (до 30-50%); отливки имеют чистую поверхность и повышенную точность размеров, последнее позволяет назначать припуски на механическую обработку, примерно в два раза меньшие, чем при литье в песчаные формы;

среднее отклонение размеров отливок в оболочковые формы составляет 0,3-0,7 мм на 100 мм габаритного размера, для мелких отливок - до 0,2 мм;

уменьшается расход формовочных материалов в 10-20 раз;

оболочковые формы не гигроскопичны, имеют высокую прочность, их можно хранить длительное время;

применение оболочковых форм увеличивает выход годного литья за счет снижения брака в 1,5-2 раза; при выбивке формы оболочка легко разрушается, что уменьшает затраты труда на обрубку и очистку отливок в среднем на 50%.

Тем не менее способ литья в оболочковые формы не лишен и недостатков. К ним относятся:

утрата точности формы в разъеме при изготовлении тяжелых и крупногабаритных отливок;

работа с горячей модельной оснасткой вызывает необходимость использования только металлической модели;

высокая стоимость оснастки, оборудования и материалов, в частности стоимость пульвербакелита.

Все это приводит к тому, что стоимость отливок, полученных литьем в оболочковые формы, несколько выше, чем отливок, полученных литьем в песчано-глинистые формы. При литье в оболочковые формы значительно снижаются расходы на технологические операции, так как примерно в четыре раза сокращаются трудоемкость операции выбивки, а также обработка и зачистка отливок. Однако за счет высокой стоимости пульвербакелита расходы на формовочную смесь увеличиваются в шесть раз. Этим в основном и объясняется повышение себестоимости литья в оболочковые формы. Тем не менее, за счет снижения припусков и объема механической обработки происходит снижение общей себестоимости.

Таким образом, заготовку для ступицы колеса грузового автомобиля целесообразно изготавливать методом литья в оболочковые формы. При этом изменится вес отливки с 23,3 кг до 21,2 кг.

Пересчет коэффициента использования материала:

 (2.3)

.7 Выбор и обоснование технологических баз

При выборе баз для механической обработки, в первую очередь, решают вопрос, связанный с назначением баз для выполнения первой операции. В качестве черновой технологической базы выбрана: торцевая поверхность фланца ступицы. В качестве технологических баз следует принимать поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами детали, т. е. соблюдать принцип единства баз. Кроме этого необходимо соблюдать принцип постоянства баз, т. е. нужно использовать как можно меньше количество баз.

В качестве технологических баз применяются следующие поверхности:

. Для обработки торцевых поверхностей со стороны фланца ступицы, отверстия под подшипник и под сальник; для получения отверстий и последующем нарезании резьбы на торце фланца ступицы; для раскатывания цилиндрических отверстий под подшипники - торец фланца ступицы и наружная цилиндрическая поверхность.

. Для обработки внутреннего торца фланца ступицы - торец фланца ступицы и внутренняя цилиндрическая поверхность.

.8 Разработка технологического маршрута обработки детали

При составлении маршрута обработки были соблюдены следующие правила:

. Обрабатываются поверхности, являющиеся черновыми технологическими базами и поверхности, содержащие наибольшее количество металла.

. Подготавливаются поверхности, которые будут использоваться в качестве чистовых технологических баз. Это нижний торец фланца ступицы и внутренняя цилиндрическая поверхность под подшипник.

. Ведется обработка формообразующих поверхностей: вся последующая токарная обработка, растачивание цилиндрических отверстий под сальник и подшипники, развертывание отверстий под подшипник, сверление отверстий, нарезание резьбы под болты и т. д.

. Проводятся отделочная операция: раскатывание отверстий под подшипник.

Технологический маршрут обработки ступицы колеса грузового автомобиля приводится в таблице 2.3 - «Технологический маршрут обработки ступицы грузового автомобиля».

Таблица 2.3

Технологический маршрут обработки ступицы грузового автомобиля

2.9 Расчёт припусков на механическую обработку

Определение припуска на цилиндрическое отверстие под подшипник d= мм

1. Определяем, что для достижения заданной шероховатости и в соответствии с точностью размеров по чертежу, обработку указанной поверхности следует производить в 4 этапа:

чёрное растачивание;

чистовое растачивание;

развёртывание;

раскатывание.

Установочной базой для обработки заготовки можно выбрать цилиндрическую поверхность и внутренний торец фланца ступицы.

. Определяем значения допусков Т для соответствующих операций. Для окончательной операции значение допуска берётся с чертежа детали:

Т_заг=0,63 мм.

. Определяем ρ_заг:

 мкм. (2.4)

. Пространственные отклонения для чернового и чистового точения определяются:

 мкм; (2.5)

 мкм.

На операции развёртывания и раскатывания пространственные отклонения малы и не учитываются. На всех операциях крепление происходит в спутнике. Погрешность установки на первой операции определяется в зависимости от применяемого зажимного приспособления. При этом  мкм. На следующих операциях погрешность установки не учитывается, так как деталь не переустанавливается.

. Определение расчётных значений минимальных припусков:

, (2.6)

где R_z - высота микронеровностей;

П - глубина дефектного слоя;

ρ - суммарное значение пространственных отклонений;

ε - погрешность установки;

 мкм;

 мкм;

 мкм;

 мкм.

. Определение расчётных припусков:

; (2.7)

 мкм;

 мкм;

 мкм;

 мкм;

. Определение расчётных размеров:

, (2.8)

где А_i-1 - расчётный размер с предыдущей операции, мм;

Z_расчi-1 - расчётный припуск с предыдущей операции, мм;

А₄=119,976 мм;

А₃=119,976-0,122=119,854 мм;

А₂=119,854-0,312=119,542 мм;

А₁=119,542-0,526=119,016 мм;

А₀=119,016-2,156=116,86 мм.

. Определение наибольших предельных размеров путём округления в меньшую сторону соответствующих расчётных размеров.

Определение наименьших предельных размеров:

А_нмi=А_нбi-Тd_i, (2.9)

где А_нбi - наибольший размер на данной операции, мм;

А_нм4=119,97-0,035=119,941 мм;

А_нм3=119,94-0,087=119,954 мм;

А_нм2=119,854-0,14=119,714 мм;

А_нм1=119,714-0,22=119,494 мм;

А_нм0=116,86-0,63=116,23 мм.

. Определение предельных значений припусков:

 (2.10)

=119,941-119,854=0,087 мм=87 мкм;

=119,854-119,542=0,312 мм=312 мкм;

=119,714-119,016=0,698 мм=698 мкм;

=119,494-116,86=2,634 мм=2634 мкм;

; (2.11)

=119,976-119,854=0,122 мм=122 мкм;

=119,85-119,714=0,136 мм=136 мкм;

=119,542-119,194=0,348 мм=348 мкм;

=119,016-116,23=2,726 мм=2726 мкм.

. Определение предельных значений общих припусков:

=119,941-116,86=3,081 мм=3081 мкм;

=119,976-116,23=3,746 мм=3746 мкм.

Таблица 2.4

Таблица расчёта припусков

Определение припуска на цилиндрическое отверстие под сальник d= мм

1. Определяем, что для достижения заданной шероховатости и в соответствии с точностью размеров по чертежу, обработку указанной поверхности следует производить в 3 этапа:

чёрное растачивание;

чистовое растачивание;

развёртывание.

Установочной базой для обработки заготовки можно выбрать цилиндрическую поверхность и внутренний торец фланца ступицы.

. Определяем значения допусков Т для соответствующих операций. Для окончательной операции значение допуска берётся с чертежа детали. Допуск на заготовку:

Т_заг=0,8 мм.

. Определяем ρ_заг:

 мкм. (2.12)

. Пространственные отклонения для чернового и чистового точения определяются:

 мкм; (2.13)

 мкм.

На операции развёртывания и раскатывания пространственные отклонения малы и не учитываются. На всех операциях крепление происходит в спутнике. Погрешность установки на первой операции определяется в зависимости от применяемого зажимного приспособления. При этом  мкм. На следующих операциях погрешность установки не учитывается, так как деталь не переустанавливается.

. Определение расчётных значений минимальных припусков:

, (2.14)

где R_z - высота микронеровностей;

П - глубина дефектного слоя;

ρ - суммарное значение пространственных отклонений;

ε - погрешность установки;

 мкм;

 мкм;

 мкм.

. Определение расчётных припусков:

; (2.15)

 мкм;

 мкм;

 мкм;

. Определение расчётных размеров:

, (2.16)

где А_i-1 - расчётный размер с предыдущей операции, мм;

Z_расчi-1 - расчётный припуск с предыдущей операции, мм;

А₃=135,92 мм;

А₂=135,92-0,222=135,698 мм;

А₁=135,698-0,476=135,222 мм;

А₀=135,222-2,326=132,896 мм.

. Определение наибольших предельных размеров путём округления в большую сторону соответствующих расчётных размеров.

Определение наименьших предельных размеров:

А_нмi=А_нбi-Тd_i, (2.17)

где А_нбi - наибольший размер на данной операции, мм;

А_нм3=135,92-0,08=135,84 мм;

А_нм2=135,698-0,1=135,598 мм;

А_нм1=135,222-0,25=134,972 мм;

А_нм0=132,896-0,8=132,096 мм.

. Определение предельных значений припусков:

 (2.18)

=135,84-135,698=0,142 мм=142 мкм;

=135,598-135,222=0,376 мм=376 мкм;

=134,972-132,896=2,076 мм=2076 мкм;

; (2.19)

=135,92-135,598=0,322 мм=322 мкм;

=135,698-134,972=0,726 мм=726 мкм;

=135,222-132,096=3,126 мм=3126 мкм.

. Определение предельных значений общих припусков:

=135,84-132,896=2,944 мм=2944 мкм; (2.20)

=135,92-132,096=3,824 мм=3824 мкм.

Таблица 2.5

Таблица расчёта припусков

2.10 Расчёт режимов резания

Расчёт режимов резания для токарной обработки, установ 1, с правой стороны

1. Определение глубины резания для резцов:

 мм; (2.21)

 мм;

 мм;

 мм;

 мм.

. Определение длины рабочего хода инструмента:

 мм; (2.22)

где  - длина резания, мм;

 - величина врезания, подвода и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода рабочего инструмента с рабочей подачей.

 (2.23)

 мм;

 мм;

 мм;

 мм;

 мм.

. Величина рабочего хода для суппорта:  мм.

Назначение подач суппорта:

а) Определение подач суппорта по нормативам

 мм, (2.24)

принимаем 0,28 мм/об.

б) Корректировка подач суппорта

 об. (2.25)

5. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.26)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах машинной работы станка; 110;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,89.

Тогда стойкость инструмента будет равна:

Расчёт скоростей резания V в м/мин:

а) Определение рекомендуемой нормативами скорости резания:

м/мин, (2.27)

где К₁ - коэффициент, приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от обрабатываемого материала и его твёрдости;

K₂ - коэффициент приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от стойкости резцов и марки режущей части;

К₃ - коэффициент приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от вида обработки.

б) Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

мин^-1; (2.28)

принимаем 224 мин^-1.

в) Уточнение скоростей резания по принятому числу оборотов:

; (2.29)

 м/мин;

 м/мин;

 м/мин;

 м/мин;

 м/мин;

. Расчёт основного машинного времени обработки:

; (2.30)

 мин.

. Проверочный расчёт по мощности резания:

а) Определение по нормативам сил резания:

, (2.31)

где  - сила резания по нормативам, кг;

 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала; 0,55;

 - коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла; 0,9;

 кг;

 кг;

 кг;

 кг;

 кг.

б) Расчёт мощности резания для каждого инструмента:

; (2.32)

 кВт

 кВт

 кВт

 кВт

 кВт

в) Расчёт наибольшего за период работы станка суммарной мощности:

; (2.33)

 кВт

г) Проверка по мощности двигателя:

, (2.34)

где  - мощность резания, кВт; 8,27;

 - коэффициент полезного действия двигателя; 0,75;

; 8,27 кВт<13,5 кВт.

Следовательно, обработка при выбранных режимах возможна.

Расчёт режимов резания для токарной обработки, установ 4, с левой стороны

. Определение глубины резания для резцов:

 мм;

 мм;

 мм;

. Определение длины рабочего хода инструмента:

 мм; (2.35)

где  - длина резания, мм;

 - величина врезания, подвода и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода рабочего инструмента с рабочей подачей.

 мм;

 мм;

 мм;

. Величина рабочего хода для суппорта:  мм.

. Назначение подач суппорта:

а) Определение подач суппорта по нормативам

 мм, принимаем 0,07 мм/об.

б) Корректировка подач суппорта

 об. (2.36)

. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.37)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах машинной работы станка; 150;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,78.

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скоростей резания V в м/мин:

а) Определение рекомендуемой нормативами скорости резания

м/мин, (2.38)

где К₁ - коэффициент, приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от обрабатываемого материала и его твёрдости;

K₂ - коэффициент приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от стойкости резцов и марки режущей части;

К₃ - коэффициент приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от вида обработки.

б) Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1; (2.39)

принимаем 160 мин^-1.

в) Уточнение скоростей резания по принятому числу оборотов:

; (2.40)

 м/мин;

 м/мин;

 м/мин.

. Расчёт основного машинного времени обработки:

; (2.41)

 мин.

. Проверочный расчёт по мощности резания:

а) Определение по нормативам сил резания:

, (2.42)

где  - сила резания по нормативам, кг;

 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала; 0,55;

 - коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла; 0,9;

 кг;

 кг;

 кг;

б) Расчёт мощности резания для каждого инструмента:

; (2.43)

 кВт

 кВт

 кВт

в) Расчёт наибольшего за период работы станка суммарной мощности:

; (2.44)

 кВт

г) Проверка по мощности двигателя:

, (2.45)

где  - мощность резания, кВт; 7,5;

 - коэффициент полезного действия двигателя; 0,75;

; 0,697 кВт<6,75 кВт.

Следовательно, обработка при выбранных режимах возможна.

Расчёт режимов резания для токарной обработки, установ 2, с правой стороны

1. Определение глубины резания для резцов:

 мм;

 мм;

 мм;

. Определение длины рабочего хода инструмента:

 мм; (2.46)

где  - длина резания, мм;

 - величина врезания, подвода и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода рабочего инструмента с рабочей подачей.

 мм;

 мм;

 мм;

3. Величина рабочего хода для суппорта:  мм.

. Назначение подач суппорта:

а) Определение подач суппорта по нормативам

 мм, принимаем 0,45 мм/об.

б) Корректировка подач суппорта

 об. (2.47)

. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.48)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах машинной работы станка; 150;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,9.

Тогда стойкость инструмента будет равна:

Расчёт скоростей резания V в м/мин:

а) Определение рекомендуемой нормативами скорости резания

м/мин, (2.49)

где К₁ - коэффициент, приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от обрабатываемого материала и его твёрдости;

K₂ - коэффициент приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от стойкости резцов и марки режущей части;

К₃ - коэффициент приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от вида обработки.

б) Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1; (2.50)

принимаем 108 мин^-1.

в) Уточнение скоростей резания по принятому числу оборотов:

; (2.51)

 м/мин;

 м/мин;

 м/мин.

. Расчёт основного машинного времени обработки:

; (2.52)

 мин.

. Проверочный расчёт по мощности резания:

а) Определение по нормативам сил резания:

, (2.53)

где  - сила резания по нормативам, кг;

 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала; 0,55;

 - коэффициент, зависящий от скорости резания и переднего угла; 0,9;

 кг;

 кг;

 кг;

б) Расчёт мощности резания для каждого инструмента:

; (2.54)

 кВт

 кВт

 кВт

в) Расчёт наибольшего за период работы станка суммарной мощности:

; (2.55)

 кВт

г) Проверка по мощности двигателя:

, (2.56)

где  - мощность резания, кВт; 3,87;

 - коэффициент полезного действия двигателя; 0,75;

; 3,87 кВт<13,5 кВт.

Следовательно, обработка при выбранных режимах возможна.

модернизация сверлильный числовой программный

Расчёт режимов резания для токарной обработки, установ 6, с левой стороны

1. Определение глубины резания для резцов:

 мм.

. Определение длины рабочего хода инструмента:

 мм; (2.57)

где  - длина резания, мм;

 - величина врезания, подвода и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода рабочего инструмента с рабочей подачей.

 мм.

. Назначение подач суппорта:

а) Определение подач суппорта по нормативам

 мм/об, принимаем 0,34 мм/об.

4 Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.58)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах машинной работы станка; 100;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,86.

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скоростей резания V в м/мин:

а) Определение рекомендуемой нормативами скорости резания

м/мин, (2.59)

где К₁ - коэффициент, приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от обрабатываемого материала и его твёрдости;

K₂ - коэффициент приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от стойкости резцов и марки режущей части;

К₃ - коэффициент приведения табличной скорости резания к заданным условиям обработки в зависимости от вида обработки.

б) Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1; (2.60)

принимаем 103 мин^-1.

в) Уточнение скоростей резания по принятому числу оборотов:

; (2.61)

 м/мин.

. Расчёт основного машинного времени обработки:

; (2.62)

 мин.

7. Проверку по мощности не проводим, так как силы резания при

Расчёт режимов резания для сверления отверстий Æ19,5 мм

1. Расчёт длины рабочего хода:

 мм; (2.63)

где мм - длина резания;

y=10 мм при d=19,5 мм - длина подвода, врезания и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурации детали.

. Назначение подачи на оборот шпинделя  в мм/об станка:

  мм/об.

. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.64)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах основного времени обработки;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,72.

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скорости резания V в м/мин:

м/мин, (2.65)

где V_табл=17 м/мин при S₀=0,5 мм/об и d=19,5 мм;

К₁=1,0 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂=1,6 при Т_р=40 мин. рез. - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

К₃=1,0 при L_рез/D=1,38 - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру.

. Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1. (2.66)

. Расчёт основного машинного времени обработки:

мин. (2.67)

. Определение осевой силы резания:

 кН, (2.68)

где P_табл=6500 кН;

K_P=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

. Определение мощности резания:

 кВт, (2.69)

где N_табл=4,9- мощность резания при s₀=0,5 мм/об и d=19,5 мм;

К_N=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

1. Расчёт длины рабочего хода:

 мм; (2.70)

где мм - длина резания;

y=8 мм при d=13 мм - длина подвода, врезания и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурации детали.

. Назначение подачи на оборот шпинделя  в мм/об станка:

  мм/об.

. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.71)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах основного времени обработки;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,63.

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скорости резания V в м/мин:

м/мин, (2.72)

где V_табл=17 м/мин при S₀=0,35 мм/об и d=13 мм.

К₁=1,0 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂=1,6 при Т_р=20 мин. рез. - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

К₃=1,0 при L_рез/D=1,07 - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру.

. Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1. (2.73)

. Расчёт основного машинного времени обработки:

мин. (2.74)

. Определение осевой силы резания:

 кН, (2.75)

где P_табл=3300 кН;

K_P=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

. Определение мощности резания:

 кВт, (2.76)

где N_табл=1,5 - мощность резания при s₀=0,35 мм/об и d=13 мм.

К_N=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

Расчёт режимов резания для развёртывания отверстий Æ20мм

1. Расчёт длины рабочего хода:

 мм; (2.77)

где мм - длина резания;

y=17 мм при d=20 мм - длина подвода, врезания и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурации детали.

. Назначение подачи на оборот шпинделя  в мм/об станка:

  мм/об. (2.78)

. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.79)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах основного времени обработки;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,61

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скорости резания V в м/мин:

 м/мин, (2.80)

где V_табл=30 м/мин при S₀=0,84 мм/об и d=20 мм;

К₁=1,0 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂=1,6 при Т_р=30 мин. рез. - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

К₃=1,0 при L_рез/D=1,35 - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру.

. Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1. (2.81)

. Расчёт основного машинного времени обработки:

мин. (2.82)

. Определение осевой силы резания:

 кН, (2.83)

где P_табл=7500 кН;

K_P=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

. Определение мощности резания:

 кВт, (2.84)

где N_табл=11 кВт - мощность резания при s₀=0,84 мм/об и d=20 мм;

К_N=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

Расчёт режимов резания для сверления отверстий Æ6мм

1. Расчёт длины рабочего хода:

 мм; (2.85)

где мм - длина резания;

y=2 мм при d=6 мм - длина подвода, врезания и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурации детали.

. Назначение подачи на оборот шпинделя  в мм/об станка:

  мм/об.

. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.86)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах основного времени обработки;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,9

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скорости резания V в м/мин:

 м/мин, (2.87)

где V_табл=20 м/мин при S₀=0,12 мм/об и d=6 мм;

К₁=1,0 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂=1,6 при Т_р=30 мин. рез. - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

К₃=1,0 при L_рез/D=3 - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру.

. Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1. (2.88)

. Расчёт основного машинного времени обработки:

мин. (2.89)

. Определение осевой силы резания:

 кН, (2.90)

где P_табл=950 кН;

K_P=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

. Определение мощности резания:

 кВт, (2.91)

где N_табл=0,21 кВт - мощность резания при s₀=0,12 мм/об и d=6 мм;

К_N=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

Расчёт режимов резания для зенкования фасок 1,5´45° в отверстиях Æ20мм

1. Расчёт длины рабочего хода:

 мм; (2.92)

где мм - длина резания;

y=2 мм при d=20 мм - длина подвода, врезания и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурации детали.

. Назначение подачи на оборот шпинделя  в мм/об станка:

  мм/об.

. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.93)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах основного времени обработки;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,42

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скорости резания V в м/мин:

 м/мин, (2.94)

где V_табл=34 м/мин при S₀=0,5 мм/об и d=20 мм;

К₁=1,0 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂=1,6 при Т_р=20 мин. рез. - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

К₃=1,0 при L_рез/D=0,075 - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру.

. Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1. (2.95)

. Расчёт основного машинного времени обработки:

мин. (2.96)

. Определение осевой силы резания:

 кН, (2.97)

где P_табл=1430 кН;

K_P=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

. Определение мощности резания:

 кВт, (2.98)

где N_табл=3,6 кВт - мощность резания при s₀=0,5 мм/об и d=20 мм;

К_N=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

Расчёт режимов резания для зенкования фасок 0,75´45° в отверстиях Æ6мм

1. Расчёт длины рабочего хода:

 мм; (2.99)

где мм - длина резания;

y=1 мм при d=6 мм - длина подвода, врезания и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурации детали.

. Назначение подачи на оборот шпинделя  в мм/об станка:

  мм/об.

. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.100)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах основного времени обработки;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,42

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скорости резания V в м/мин:

 м/мин, (2.101)

где V_табл=48 м/мин при S₀=0,18 мм/об и d=6 мм;

К₁=1,0 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂=1,5 при Т_р=15 мин. рез. - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

К₃=1,0 при L_рез/D=0,125 - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру.

. Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1. (2.102)

. Расчёт основного машинного времени обработки:

мин. (2.103)

. Определение осевой силы резания:

 кН, (2.104)

где P_табл=300 кН;

K_P=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

. Определение мощности резания:

 кВт, (2.105)

где N_табл=0,87 кВт - мощность резания при s₀=0,18 мм/об и d=6 мм;

К_N=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

Расчёт режимов резания для цекования отверстий Æ26мм с образованием фаски 1´45°

1. Расчёт длины рабочего хода:

 мм; (2.106)

где мм - длина резания;

y=2 мм при d=26 мм - длина подвода, врезания и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурации детали.

. Назначение подачи на оборот шпинделя  в мм/об станка:

при d=26 мм,  мм/об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.107)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах основного времени обработки;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,33

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скорости резания V в м/мин:

 м/мин, (2.108)

где V_табл=42 м/мин при S₀=0,33 мм/об и d=26 мм;

К₁=1,0 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂=1,5 при Т_р=15 мин. рез. - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

К₃=1,0 при L_рез/D=0,03 - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру.

. Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1. (2.109)

. Расчёт основного машинного времени обработки:

мин. (2.110)

. Определение осевой силы резания:

 кН, (2.111)

где P_табл=330 кН;

K_P=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

 кН. (2.112)

. Определение мощности резания:

 кВт, (2.113)

где К_N=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

 кВт. (2.114)

Расчёт режимов резания для нарезания резьбы М8´1,25-6Н в отверстиях на глубину 12 мм

1. Расчёт длины рабочего хода:

 мм; (2.115)

где мм - длина резания;

y=5 мм при d=8 мм - длина подвода, врезания и перебега инструмента;

 - дополнительная длина хода, вызванная в отдельных случаях особенностями наладки и конфигурации детали.

. Назначение подачи на оборот шпинделя  в мм/об станка:

  мм/об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам:

Стойкость инструмента определяется по формуле:

 (2.116)

где Тм - нормированная стойкость инструмента в минутах основного времени обработки;

l - коэффициент времени резания.

если l>0,7, то данный коэффициент можно не учитывать.

В данном случае l=0,7

Тогда стойкость инструмента будет равна:

. Расчёт скорости резания V в м/мин:

 м/мин, (2.117)

где V_табл=10 м/мин при S=1,25 мм и d=8 мм;

К₁=1,0 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂=1,3 при Т_р=20 мин. рез. - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

К₃=1,0 при L_рез/D=1,5 - коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру.

. Расчёт частоты вращения шпинделя станка:

 мин^-1. (2.118)

. Расчёт основного машинного времени обработки:

мин. (2.119)

7. Определение осевой силы резания:

 кН, (2.120)

где P_табл=1250 кН;

K_P=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

. Определение мощности резания:

 кВт, (2.121)

где N_табл=0,37 кВт - мощность резания при s₀=0,24 мм/об и d=8 мм;

К_N=0,9 при НВ163 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.

На основе полученных результатов можно составить технологические карты на каждую операцию, которые приводятся в Приложении Б.

Выводы по разделу

В данном разделе дипломного проекта была рассмотрена деталь и её технологические свойства, осуществлен расчет операционных припусков и выбор инструмента. На основе этого и с учетом анализа материала детали, были рассчитаны режимы резания и разработан технологический процесс обработки ступицы грузового автомобиля и составлены технологические карты.

3. Конструкторская часть

3.1 Назначение и область применения спроектированного станка

Спроектированный радиально-сверлильный станок с ЧПУ (рисунок 3.1) предназначен для широкого применения в промышленности.

Рис. 3.1 - Общий вид спроектированного станка

Благодаря своей универсальности станок находит применение везде, где требуется обработка отверстий - от ремонтного цеха до крупносерийного производства, в частности - для обработки отверстий в ступицах грузовых автомобилей.

На станке можно производить сверление в сплошном материале, рассверливание, зенкерование, развертывание, подрезку торцов, нарезку резьбы метчиками и другие подобные операции.

Применение приспособлений и специального инструмента значительно повышает производительность станков и расширяет круг возможных операций, позволяя производить на них выточку внутренних канавок, вырезку круглых пластин из листа и т. д. При соответствующей оснастке на станке можно выполнять многие операции, характерные для расточных станков.

3.2 Общая компоновка спроектированного станка

Компоновка станка представлена на рисунке 3.2.

Основанием станка является фундаментная плита 1, на которой неподвижно закреплен цоколь. В цоколе на подшипниках монтируется вращающаяся колонна 8, выполненная из стальной трубы. Рукав 4 станка со шпиндельной бабкой 6 размещен на колонне и перемещается по ней с помощью механизма подъема 5, смонтированного в корпусе на верхнем торце колонны. В этом же корпусе расположено гидромеханическое устройство для зажима колонны и токопроводящее устройство для питания поворотных и подвижных частей станка. Механизм подъема связан с рукавом ходовым винтом.

Шпиндельная бабка 6 выполнена в виде отдельного силового агрегата. Она заключает в себе моторшпиндель 7 фирмы IBAG, который перемещается в бабке вертикально при помощи реечной передачи. Сама бабка перемещается по направляющим рукава при помощи шариковинтовой пары, работающий от асинхронного двигателя.

В фундаментной плите 1 выполнен бак и насосная установка для подачи охлаждающей жидкости к инструменту; На плите устанавливается стол 2 для обработки на нем деталей небольшого размера. Для обработки крупногабаритных деталей стол убирается.

Все органы управления станком сосредоточены на специальном пульте. На панели цоколя размещены только кнопки вводного выключателя, подключающего станок к внешней электросети, и выключатели управления насосом охлаждения.

Рисунок 3.2 - Компоновка спроектированного станка

3.3 Схема кинематическая

Кинематическая схема станка (рисунок 3.3) состоит из четырех кинематических цепей:

1) вращения шпинделя;

2) движения подач;

3)      вертикального перемещения рукава;

)        перемещения шпиндельной бабки по рукаву.

Шпиндель получает вращение от встроенного в него электродвигателя.

Вертикальное перемещение рукава производится отдельным электродвигателем через шариковинтовую пару, расположенную вверху колонны.

Рисунок 3.3 - Кинематическая схема станка

Изменение направления перемещения рукава производится реверсированием двигателя. В цепи привода механизма подъема установлена кулачковая предохранительная муфта, которая срабатывает при увеличении сопротивления перемещению рукава.

Горизонтальное перемещение шпиндельной бабки производится от электродвигателя через предохранительную муфту и шариковинтовую пару, расположенную на траверсе

Механизм подачи осуществляется за счёт перемещения рейки, которая соединяется с электродвигателем через кулачковую муфту, которая служит для предохранения двигателя от перегрузки.

.4 Плита, цоколь, колонна

Фундаментная плита выполнена в виде жесткой отливки, усиленной продольными и поперечными ребрами. Вдоль рабочей поверхности плиты расположены Т-образные пазы для крепления стола, обрабатываемых изделий или специальных приспособлений.

На плите неподвижно укреплен болтами цоколь, в котором на роликовых подшипниках и установлена колонна. Эта наиболее нагруженная деталь станка выполнена из стальной трубы и имеет закаленную, чисто обработанную рабочую поверхность, по которой перемещается рукав. Подшипник не имеет внутреннего кольца, беговая дорожка для роликов выполнена непосредственно на колонне.

Подшипник смонтирован на конической шейке фланца и затягивается гайкой. Конусное кольцо прочно насажено на трубку и предназначено для зажима колонны. При затягивании винтовой пары механизма зажима конусное кольцо вместе с колонной перемещается вертикально вниз относительно стойки и плотно прижимается к конусному гнезду цоколя. В результате происходит зажим колонны и предотвращается поворот ее.

Стойка прочно соединена с цоколем при помощи фланца. В верхней части к стойке приварен стержень, который проходит внутри винта механизма зажима и соединяется с ним гайкой. Таким образом, стойка со стержнем соединяет узел механизма зажима колонны с цоколем и воспринимает вес поворотных частей станка при освобождении зажима колонны (колонна с конусным кольцом приподнимается относительно цоколя), а при зажиме воспринимает продольное усилие, развиваемое механизмом зажима.

Сквозь стойку проходит электрокабель от вводного автомата к токоподводящему устройству для питания подвижных и поворотных частей станка. Перед транспортировкой станка в цоколь вворачивается стопорный болт, который конусным концом входит в отверстие колонны и предотвращает случайный поворот подвижных частей станка относительно плиты. После установки станка болт заменяется пробкой.

.5 Охлаждение

В фундаментной плите расположен резервуар для охлаждающей жидкости, которая заливается через отверстия, закрытые крышками.

Жидкость подается к шпиндельной бабке погруженным электронасосом по шлангу, подсоединенному к тройнику с поворотным соединением и наконечником. Положение наконечника по высоте можно регулировать, перемещая штангу, закрепляемую в нужном месте винтом.

После включения электронасоса пуск охлаждающей жидкости и регулирование потока осуществляются поворотом наконечника. Охлаждающая жидкость возвращается а резервуар по каналам плиты через отверстия защищенные сетками.

.6 Механизм зажима колонны

Механизм зажима колонны расположен в корпусе редуктора механизма подъема рукава. Корпус соединен с колонной. Стойка соединена с цоколем. Полый винт в осевом направлении закреплен на стойке гайкой через упорные подшипники. Резьбовая часть винта связана с биметаллической гайкой шестерней. Зубчатый венец этой детали выполнен из стали, резьбовая часть - из бронзы. Гайка-шестерня установлена в корпусе на конических роликоподшипниках. Регулировка натяга в подшипниках производится с помощью крышки, винтов и отжимных винтов.

В зацеплении с зубчатым венцом гайки-шестерни находятся рабочий плунжер и вспомогательный плунжер. Весь механизм смонтирован в корпусе, который соединен с корпусом винтами. Полый винт вверху имеет зубчатый венед, который связан с внутренним зубчатым венцом фланца. Последний винтами связан с крышкой, а через нее с корпусом. Таким образом, полый винт не может провернуться относительно корпуса во время работы механизма.

Рабочий плунжер перемещается в цилиндре при подаче масла под давлением через отверстия в крышках. На плунжере нарезана зубчатая рейка, которая при перемещении плунжера вращает гайку-шестерню. При повороте гайки-шестерни в направлении по часовой стрелке происходит зажим колонны, поворот против часовой стрелки вызывает освобождение колонны.

При зажиме колонны в механизме происходят следующие перемещения: шестерня-гайка поворачивается по часовой стрелке, поскольку винт удерживается от поворота фланцем и закреплен в осевом направлении: шестерня-гайка стремится переместиться вниз по резьбе винта, при этом она увлекает за собой через корпус и корпус колонну.

Утечки масла, скапливающиеся в полости, откачиваются вспомогательным плунжером в гидробак, расположенный рядом в корпусе. Для того, чтобы плунжер работал как откачивающий насос при повороте гайки-шестерни, в корпусе смонтированы всасывающий клапан, связанный с полостью, и нагнетательный клапан, установленный перед штуцером трубки, идущей в гидробак.

Гайка-шестерня имеет ограниченный угол поворота. Для того, чтобы отрегулировать исходное положение гайки-шестерни относительно винта, а следовательно, отрегулировать величину вертикального перемещения колонны, необходимо вращать винт, отсоединив его от крышки и корпуса.

Перед регулировкой откручивают винты и вращают винт за фланцем. По окончании регулировки фланец приподнимают, поворачивают до положения, в котором крепежные отверстия в нем под винты совпадают с соответствующими отверстиями, в крышке, вводят в зацепление зубья фланца с зубчатым венцом винта и закрывают фланец винтами.

.7 Редуктор перемещения рукава

На верхний торец колонны укрепляется редуктор привода механизма подъема. Редуктор приводится во вращение электродвигателем, установленным на крышке. Управление включением электродвигателя производится с пульта управления. Направление вращения электродвигателя задается в зависимости от требуемого направления перемещения рукава (подъем либо опускание), а также изменяется в процессе выполнения цикла.

Вращение от электродвигателя через две понижающие передачи передается на ШВП. На промежуточном валу находится специальная шариковая предохранительная муфта, защищающая детали механизма подъема и привод от поломки при перегрузках. Конструкция муфты обеспечивает ее срабатывание при подъеме и при опускании рукава.

В нижней части корпуса редуктора размещается масляный резервуар, в который окунается разбрызгиватель, закрепленный на валу. Разбрызгиватель обеспечивает смазку шестерни и подшипников при работе редуктора.

.8 Рукав, его зажим на колонне и механизм подъема

Рукав охватывает колонну и перемещается по ней в вертикальном направлении. По направляющим рукава в радиальном направлении перемещается шпиндельная бабка. Специальная шпонка, входящая в паз колонны, препятствует повороту рукава вокруг колонны. Во всех случаях, когда рукав не перемещается по колонне, он зажат на ней, что разгружает шпонку от усилий, возникающих при сверлении, и обеспечивает безопасность работы на станке.

Перемещение рукава по колонне производится при помощи механизма подъема. Механизм зажима рукава сблокирован с механизмом подъема таким образом, что освобождение рукава, его перемещение и зажим осуществляются автоматически в одном цикле от одной команды.

Основными элементами механизма подъема является ШВП. Грузовая гайка имеет отъемный фланец, который на двух упорных подшипниках заперт во втулке с помощью гайки. Наличие отъемного фланца, с которым гайка связана торцовыми зубьями, позволяет частично компенсировать ошибки, связанные с перекосами винта относительно оси втулки.

В начале вращения винта грузовая гайка ничем не удерживается от поворота и начинает вращаться вместе с винтом. Вспомогательная гайка в это время передвигается по винту, так как закрепленная на ней шпонка входит в паз неподвижной втулки, чем удерживает гайку от вращения.

Перемещаясь по винту, гайка поворачивает рычаг, вал и кулак, который освобождает ролик, в результате чего разгружаются болты. Расточенная часть рукава, прорезанная по всей длине, вследствие своей упругости разжимается до упора в головки болтов и гайки. При этом рукав растормаживается относительно колонны.

В момент, когда рукав полностью освобождается от зажима, шпонка своим выступом (верхним или нижним - в зависимости от направления вращения винта, т.е. от направления перемещения рукава) подходит к выступу грузовой гайки и останавливает ее вращение. Так как гайка застопорена, а винт вращается, начинается перемещение рукава.

После окончания перемещения винт не останавливается, а автоматически реверсируется. При этом перемещение рукава немедленно прекращается, так как выступы шпонки и гайки отходят друг от друга, вследствие чего грузовая гайка начинает вращаться вместе с винтом. Вспомогательная гайка при этом перемещается по винту в обратном направлении, поворачивая рычаг, вал и кулак. Под давлением выступа кулака на ролик рычаги поворачиваются вокруг осей и затягивают болты. Рукав с большой силой стягивается между головками болтов и гайками на болтах, осуществляя жесткий зажим рукава на колонне.

Гайки на болтах отрегулированы так, чтобы обеспечить необходимую жесткость зажима. В этом положении они заштифтованы. Величина зазора между рукавом и колонной, определяемая затяжкой гаек, должна иметь определенную величину для того, чтобы перемещение происходило плавно, без рывков и не вызывало перегрузку привода механизма подъема.

Управление циклом обеспечивается двумя конечными выключателями, на которые воздействуют кулачки, насаженные на вал зажима.

В крайних положениях рукава на колонне (верхнем либо нижнем) штанги воздействуют на конечные выключатели, которые разрывают цепь питания электродвигателя редуктора.

Износ резьбы грузовой гайки не приводит к падению рукава, так как при аварийном опускании рукава на несколько миллиметров кулак поворачивается и своим дополнительным выступом автоматически зажимает рукав на колонне.

Смазка механизма подъема производится с помощью пресс-масленки, установленной в гайке. Ось ролика смазывается отдельной пресс-масленкой. Смазка колонны осуществляется с помощью плунжерного насоса, который подает масло в кольцевую трубку, расположенную под уплотнением в верхней части бочки рукава. Насос подает порцию масла в трубку при повороте кулака, который регулировочным винтом нажимает на плунжер насоса. Несколько выше располагается пластмассовый резервуар для масла.

.9 Шпиндельная бабка, ее устройство

Шпиндельная бабка размещена на направляющих рукава, по которым легко перемещается в радиальном направлении. Легкое перемещение сверлильной головки обеспечивается применением комбинированных направляющих качения - скольжения. Трение между боковыми направляющими не затрудняет перемещения, так как центр тяжести головки располагается примерно в плоскости этих направляющих.

Данная конструкция обеспечивает подвод инструмента к обрабатываемой поверхности и осуществляет процессы резания. Эти направляющие обеспечивают высокую точность перемещения. Шпиндельная бабка размещается на горизонтальных направляющих траверсы, по которым легко перемещается в радиальном направлении при помощи ШВП.

Шпиндель перемещается в вертикальном направлении за счёт перемещения рейки. Она связана с электродвигателем шагового типа через предохранительную муфту.

3.10 Шпиндель

Конструкция моторшпинделя

Обеспечение высокоскоростной обработки возможно осуществить при помощи моторшпинделей. В проектируемом станке я предлагаю использовать высокоскоростной шпиндель фирмы IBAG (рисунок 3.4). Был выбран так называемый тяжёлый шпиндель, который находит применение на средних и больших станках. Типичные применения высокомощностных шпинделей - обработка больших деталей, например, тяжёлых литейных форм и штампов, а также массовое производство в автомобильной промышленности. Эти высокоскоростные шпиндели с высокими мощностями и вращающими моментами подходят как для черновой, так и для чистовой и тонкой чистовой обработки. IBAG поставляет один тип шпинделей для всех операций.

Рисунок 3.4 - Моторшпиндель фирмы IBAG

Моторная технология

Данный шпиндель использует следующую моторную технологию: переменный ток для высокой мощности на средних и высоких скоростях, постоянный ток для максимально вращающего момента специально для низких скоростей вращения и минимальной передачи тепла от мотора к шпиндельному валу. Закрытые и изолированные обмотки мотора предназначены для наилучшей теплоизоляции и защиты от механических повреждений. Преимущества ротора и статора двигателя постоянного тока: минимальные потери и векторный контроль для поворота шпинделя на определённый угол.

Датчики

Встроенные датчики повышают производительность и надёжность работы. Встроенные на передней поверхности шпинделя датчики производят высокоточное измерение положения шпиндельного вала. Полученный от датчика аналоговый сигнал может быть использован любым устройством ЧПУ для расчёта компенсации смещения вала по оси Z. В дополнение к опции «измерение смещения шпиндельного вала», встраиваются датчики температуры, поставляющие сигнал для контроля и диагностики состояния подшипников. Встроенные датчики позволяют контролировать вибрации во время работы шпинделя. Высокий уровень колебаний может быть обусловлен плохо сбалансированным инструментом, неправильными параметрами обработки или аварийной ситуацией. Датчики вибраций выдают три сообщения: «О.К.» - зелёный сигнал, «Предупреждение» - оранжевый и «Ошибка» - красный. При подключении к устройству ЧПУ возможен глобальный контроль, обеспечивающий лучшее использование и долгий срок службы шпинделя. Эти датчики встраиваются внутрь шпинделя.

Подшипники

Подшипники шпинделя устанавливаются в «О»-конфигурации. При использовании данной конфигурации максимальные скорости вращения шпинделя слегка снижаются, зато обеспечивается одинаковая жёсткость шпинделя в обоих аксиальных направлениях и меньшее динамическое смещение шпинделя. Данная модель шпинделя использует шарикоподшипники смешанного типа с масляной смазкой. Данная модель шпинделя оснащена системой переменного предварительного натяга подшипников шпинделя. Так, для больших инструментов и низких скоростей вращения необходим большой предварительный натяг для обеспечения высокой жёсткости и стабильности. Для высоких скоростей вращения и использовании малых инструментов правильным будет выбор низкого предварительного натяга. Регулирование предварительного натяга является залогом оптимального использования мощности и долгого срока службы шпинделя, а также высокого качества обработанной поверхности.

СОЖ

Опции охлаждения инструмента и заготовки: дополнительный подвод охлаждающей жидкости представляет собой дополнительную гибкую насадку на шпиндельной головке. Она используется, как правило, для подачи дополнительного охлаждающего средства, например, воздуха или масла для сверлильных операций, включая нарезание резьбы.

.11 Описание конструкции крепления инструмента

Цанга установлена в шпинделе станка и имеет регулируемый упор. Тяга, пропущенная через полость шпинделя, своим левым резьбовым концом связана со штоком привода, а правым - наглухо вмонтирована в шарнирную муфту, связанную с резьбовой втулкой. Зазор обеспечивает ударное действие штока привода, что облегчает его выталкивание штока из отверстия пружинящей цанги при раскреплении обрабатываемых деталей. При затяжке цанги штоком, пропущенным через шпиндель, её левая разрезанная часть сжимается и зажимает инструмент. При смене цанг они удаляются из гнезда шпинделя вращением гайки, установленной на резьбе штока.

.12 Описание приспособления

В качестве приспособления используется зажимное устройство, в котором одна из призматических губок заменена плоской губкой со скосом. Это позволяет устанавливать и снимать заготовки при минимальных перемещениях губок. Другая губка может несколько смещаться в горизонтальной плоскости. Для того, чтобы обеспечить центрирование обрабатываемых деталей, левая и правая резьбы винта имеют различные шаги.

В центре устройства расположен стол с цилиндрическим выступом, на который предварительно устанавливается обрабатываемая заготовка и затем, призматическими губками окончательно фиксируется на приспособлении. На губках имеются датчики давления, которые обеспечивают необходимую силу зажима.

.13 Основные технические характеристики и данные спроектированного радиально-сверлильного станка с ЧПУ

3.14 Расчёт зубчатых передач

Расчет проводим в графическом редакторе КОМПАС в приложении КОМПАС-SHAFT 2D КОМПАС-GEARS.

Таблица 3.1

Расчёт зубчатых колёс механизма подъёма рукава

Таблица 3.2

Расчёт зубчатых колёс механизма перемещения бабки

.15 Расчёт шариковинтовых пар

Расчёт ШВП механизма подъёма рукава

Расчёт ШВП механизма подъёма рукава представлен на рисунке 3.5

Рисунок 3.5 - Расчёт ШВП механизма подъёма рукава

Расчёт ШВП механизма перемещения бабки

Расчёт ШВП механизма перемещения бабки представлен на рисунке 3.6

3.16 Описание системы управления станком

Данный станок может быть снабжён системой позиционного программного управления по двум координатам.

Система позиционного программного управления предназначена для управления приводами линейных и круговых осей, а также электроавтоматикой сверлильных, координатно-расточных, фрезерных, токарных станков, где требуется позиционное управление по заданной программе. Наиболее эффективно использовать систему позиционного программного управления при управлении несколькими осями от одного привода. Система позиционного программного управления может управлять от одной до четырёх осей.

Рисунок 3.6 - Расчёт ШВП механизма перемещения бабки

Состав системы позиционного программного управления: пульт оператора, контроллер управлением движения на две оси, контроллер управления электроавтоматикой на 12 входов/выходов, блок питания.

К пульту оператора подключён контроллер управления движением (2 оси), к которому можно подключить контроллер управления электроавтоматикой. Для увеличения помехозащищённости все модули, входящие в состав распределённой системы программного позиционного управления, имеют гальваническую развязку по питанию и входам/выходам, диапазон питающего напряжения от 18 до 35 вольт переменного тока или от 22 до 50 вольт постоянного тока.

Модули (контроллер управления электроавтоматикой, контроллер движения и блок питания) устанавливаются на дин-рейку в электрошкаф. Связь между контроллером движения и контроллером электроавтоматикой осуществляется посредством внутреннего интерфейса RS-485, скорость обмена 500 Кбит/с, модули могут быть разнесены до трёх метров. Связь между пультом оператора и контроллером движения осуществляется посредством гальванически изолированного интерфейса RS-485, скорость обмена 500 Кбит/с. Питание пульта оператора и связь с контроллером движения осуществляется с помощью трассы, длина которой до 30 метров, далее связь между блоком питания и контроллером движения осуществляется через разъёмы под винт.

Обмен между модулями осуществляется с помощью командно-статусных слов.

Пульт оператора обеспечивает управление движением в автоматическом и ручном режимах и электроавтоматикой через М-функции:

число осей - 2;

измерение позиции с помощью инкрементных линейных или круговых датчиков;

ввод до 20 технологических программ и 50 подпрограмм в энергонезависимую память;

максимальное число кадров программы - 500, подпрограммы - 100;

возможность программирования многократного повтора отрезка программы, функций вызова подпрограммы;

программирование движения (подготовительных функций) осуществляется с помощью G-кодов, для управления программой и электроавтоматикой станка (вспомогательные функции) используются М-функции;

последовательное позиционирование осей с предварительной установкой позиций (А, В, С, D) для уменьшения скорости (4 ступени торможения).

Количество используемых осей, порядок их вывода на экран и привязка к контроллеру движения осуществляется из меню конфигурации “общие параметры”. В этом же меню производится назначение входов и выходов контроллеров движения и электроавтоматики из списка общих параметров, определение состояния выходов А, В, С, D при достижении соответствующих зон торможения в режимах подачи, ускоренного хода и выхода в референтную метку. В меню общие параметры можно задать остановку выполнения программы, если ось не вышла в заданную позицию.

В меню “параметры осей” задаётся:

тип оси: линейная или круговая;

формат отображения 0.000/0.00/0.0: в миллиметрах - для линейной оси, в градусах - для круговой;

режим работы: радиус или диаметр;

смена направления движения;

смена направления движения в референтную метку;

коэффициент преобразования дискрет датчика в дискреты отображения;

программные ограничители движения;

компенсация люфта;

допуск на ошибку позиционирования;

установка позиций (А, В, С, D) для уменьшения скорости (4 ступени торможения);

назначение входов и выходов контроллеров электроавтоматики и движения из списка параметров осей.

Возможны следующие режимы работы: выход в референтную метку, ручной, автоматический, ввод управляющей программы с пропуском отмеченных кадров, наладочный.

Возможность создания роботизированного модуля на базе спроектированного станка

К проектируемому станку в дальнейшем можно поставить робота-манипулятора. Главной особенностью роботов, отличающей их от всех других машин, является наличие исполнительного органа - механической руки, часто с большим числом последовательно соединенных звеньев, каждое из которых связано с приводом.

Многоцелевые промышленные роботы (ПР) предназначены для выполнения нескольких вспомогательных операций: погрузочно-разгрузочных, транспортных, складских или для обслуживания оборудования различного технологического назначения, требующего разнотипных движений и последовательностей. Универсальные ПР могут быть использованы не только для автоматизации вспомогательных операций, но и для выполнения основных технологических процессов, например, сварки, термообработки, окраски.

Напольный робот

В проектируемом роботизированном модуле можно будет использовать промышленный робот.

Конструктивные особенности универсальных ПР определяются прежде всего необходимым многообразием их технологических возможностей. В связи с этим при проектировании ПР требуется обеспечить большое число (5 - 7 и более) степеней подвижности рабочего органа. Для возможности выполнения роботом различных технологических задач используются цилиндрические, сферические и комбинированные системы координатных перемещений звеньев манипулятора (кисти и руки). Универсальные ПР имеют достаточно большую рабочую зону и обладают высокой маневренностью.

С целью увеличения рабочей зоны манипулятор может быть установлен на подвижном основании (тележке).

Роботы данного типа применяются для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, обслуживания различного технологического оборудования, межоперационного и межстаночного транспортирования объектов обработки и выполнения других вспомогательных операций.

Исполнительным механизмом ПР является манипулятор, который обеспечивает установку в пределах рабочей зоны захватного механизма - схвата. Манипулятор имеет 4 степени подвижности руки в сферической системе координат, которые реализуются механизмами поворота, выдвижения, поворота руки относительно вертикальной оси и подъема руки. Две ориентирующие степени подвижности рабочего органа-схвата создают механизмы вращения кисти руки относительно ее продольной оси и поперечной оси.

Установочные перемещения руки осуществляются с помощью электромеханических следящих приводов, а ориентирующие движения кисти руки и зажим - разжим схвата - пневмоцилиндрами.

Шаговый конвейер

Транспортная система может состоять из шагового транспортера, по которому перемещаются заготовки и обработанные детали. Привод транспортной системы - гидравлический. Все заготовки, проходящие по транспортеру - ориентированы.

Шаговым конвейер называют потому, что подвижная рама перемещает грузы на всех рабочих позициях на один шаг вперед через равные промежутки времени, соответствующие циклу его работы. Этот конвейер может транспортировать штучные грузы, разнообразные по своему характеру, конфигурации, габаритным размерам и массе.

Весь цикл движения шагового конвейера протекает в автоматическом, полуавтоматическом и наладочном режимах работы за четыре последовательных хода рабочего органа конвейера - подъем, рабочий ход, опускание и холостой ход.

Шаговый конвейер состоит из неподвижной рамы с направляющими роликами, подвижной рамы, установленной на опорных роликах, эксцентриковых подъемников с пневмоцилиндрами, связанных тягами, электромеханического привода передвижения подвижной рамы, состоящего из электродвигателя, тормоза, редуктора и двойной реечной передачи механизмов блокировки, пульта управления, конечных выключателей, ограждения из рифленого листа, расположенного над подвижной рамой конвейера.

Шаговый конвейер работает следующим образом: груз устанавливают на первую рабочую позицию неподвижной рамы. Подвижная рама в это время находится в опущенном положении. Для перемещения груза включают пневмоцилиндры, которые через систему тяг поворачивают эксцентриковые подъемники, а вместе с ними поворачиваются опорные ролики, поднимающие подвижную раму несколько выше неподвижной рамы. Таким образом, подвижная рама при своем подъеме снимает все грузы с неподвижной рамы. С помощью конечных выключателей получает импульс на включение электродвигатель, который через редуктор и двойную реечную передачу перемещает подвижную раму на один шаг, т. е. на расстояние между рабочими позициями, а вместе с ней и все грузы, расположенные на подвижной раме. В конце рабочего хода подвижная рама нажимает на конечный выключатель, который дает импульс пневмоцилиндру на опускание подвижной рамы. Подвижная рама, опускаясь, оставляет все грузы на неподвижной раме. В нижнем положении подвижная рама нажимает на конечный выключатель, и электромеханический привод возвращает подвижную раму (уже без груза) в исходное положение. Дальнейшее управление конвейером может осуществляться с пульта управления оператором или выполняться в полуавтоматическом режиме работы. Механизм блокировки не позволяет включать какой-либо механизм управления (подъема или перемещения) до того момента, пока не выключен предыдущий механизм.

Данный конвейер является также и накопителем. Он разделен на несколько секций. Если необходимо остановить станок, например для ремонта или наладки, секция транспортера, которая находится перед этим станком, будет накапливать заготовки для следующего станка. Когда секция заполнится, ее можно остановить, а остальные секции транспортера будут продолжать работать.

Выводы по разделу

В данном разделе были подробно рассмотрены конструкция спроектированного радиально-сверлильного станка с ЧПУ и основные его узлы. Также был приведён расчёт зубчатых передач и шариковинтовых пар. В разделе была описана возможность создания роботизированного модуля на базе спроектированного станка, для этого можно установить напольный робот и шаговый транспортёр.

4. Научно-исследовательская часть

4.1 Оптимизация шпиндельного узла в программном комплексе SPIN

Расчёт шпиндельного узла будем вести в программном комплексе SPIN (рисунок 4.1). Исходными данными для расчета являются:

максимальная осевая нагрузка, которая равна максимальной осевой составляющей силы резания и определяется по режимам резания. В данном случае Рх = 300 Н;

максимальная радиальная нагрузка - это максимальная радиальная составляющая силы резания, определяемая также по режимам резания: Рy = 100 Н;

максимальная нагрузка Рz = 334 Н;

максимальная частоты вращения шпинделя n=3000 мин‾№;

технические характеристики подшипников;

геометрические параметры шпинделя.

) Параметры для редактирования компоновки шпиндельного узла:

Элемент №1 - Стержень:

Длина (мм) = 8.000e+00

Наружный диаметр (мм) = 7.000e+01

Внутренний диаметр (мм) = 5.000e+01

Диаметр шихты (мм) = 0.000e+00

Плотность (кг/м³) = 7.850e+03

Модуль Юнга (н/м²) = 2.100e+11

Модуль упругости для шихты = 2.099e+10

Плотность шихты (кг/м³) =7.850e+03

Элемент №2 - Стержень:

Длина (мм) = 6.000e+00

Наружный диаметр (мм) = 8.200e+01

Внутренний диаметр (мм) = 5.000e+01

Диаметр шихты (мм) = 0.000e+00

Плотность (кг/м³) = 7.850e+03

Модуль Юнга (н/м²) = 2.100e+11

Модуль упругости для шихты = 2.099e+10

Плотность шихты (кг/м³) = 7.850e+03

Элемент №3 - Стержень:

Длина (мм) = 3.200e+01

Наружный диаметр (мм) = 9.400e+01

Внутренний диаметр (мм) = 4.259e+01

Диаметр шихты (мм) = 0.000e+00

Плотность (кг/м³) = 7.850e+03

Модуль Юнга (н/м²) = 2.100e+11

Модуль упругости для шихты = 2.099e+10

Плотность шихты (кг/м³) = 7.850e+03

Элемент №4 - Радиально-упорный подшипник:

Номинальный угол контакта (град) = 1.500е+01

Число шариков в одном ряду = 1.500е+01

Диаметр шарика (мм) = 6.000е+00

Диаметр наружного кольца (мм) = 1.100е+02

Диаметр внутреннего кольца (мм) = 7.000е+01

Статическая несущая способность (Н) = 8.570е+03

Динамическая несущая способность (Н) = 1.530е+04

Натяг (Н) = 1.000е+02

Ширина (мм) = 1.000е+01

Элемент №5 - Стержень:

Длина (мм) = 1.800e+01

Наружный диаметр (мм) = 7.000e+01

Внутренний диаметр (мм) = 2.260e+01

Диаметр шихты (мм) = 0.000e+00

Плотность (кг/м³) = 7.850e+03

Модуль Юнга (н/м²) = 2.100e+11

Модуль упругости для шихты = 2.098e+10

Плотность шихты (кг/м³) = 7.850e+03

Элемент №6 - Радиально-упорный подшипник:

Номинальный угол контакта (град) = 1.500e+01

Число шариков в 1 ряду = 1.500e+01

Диаметр шарика (мм) = 6.000e+00

Диаметр наружного кольца (мм) = 1.100e+02

Диаметр внутреннего кольца (мм) = 7.000e+01

Статическая несущая способность (Н) = 8.570e+03

Динамическая несущая способность (Н) = 1.530e+04

Натяг (Н) = 1.000e+02

Ширина (мм) = 1.000e+01

Элемент №7 - Стержень:

Длина (мм) = 3.325e+01

Наружный диаметр (мм) = 7.000e+01

Внутренний диаметр (мм) = 2.260e+01

Диаметр шихты (мм) = 0.000e+00

Плотность (кг/м³) = 7.850e+03

Модуль Юнга (н/м²) = 2.100e+11

Модуль упругости для шихты = 2.099e+10

Плотность шихты (кг/м³) = 7.850e+03

Элемент №8 - Стержень:

Длина (мм) = 2.100e+02

Наружный диаметр (мм) = 6.200e+01

Внутренний диаметр (мм) = 3.060e+01

Диаметр шихты (мм) = 0.000e+00

Плотность (кг/м³) = 7.850e+03

Модуль Юнга (н/м²) = 2.100e+11

Модуль упругости для шихты = 2.099e+10

Плотность шихты (кг/м³) = 7.850e+03

Элемент №9 - Радиально-упорный подшипник:

Номинальный угол контакта (град) = 1.500e+01

Число шариков в 1 ряду = 1.100e+01

Диаметр шарика (мм) = 4.500e+00

Диаметр наружного кольца (мм) = 8.000e+01

Диаметр внутреннего кольца (мм) = 5.000e+01

Статическая несущая способность (Н) = 8.570e+03

Динамическая несущая способность (Н) = 1.530e+04

Натяг (Н) = 1.000e+02

Ширина (мм) = 8.000e+00

Участок №10 - Стержень:

Длина (мм) = 2.100e+01

Наружный диаметр (мм) = 5.000e+01

Внутренний диаметр (мм) = 3.859e+01

Диаметр шихты (мм) = 0.000e+00

Плотность (кг/м³) = 7.850e+03

Модуль Юнга (н/м²) = 2.100e+11

Модуль упругости для шихты = 2.098e010

Плотность шихты (кг/м³) = 7.850e+03

Элемент №11 - Радиально-упорный подшипник:

Номинальный угол контакта (град) = 1.500e+01

Число шариков в 1 ряду = 1.100e+01

Диаметр шарика (мм) = 4.500e+00

Диаметр наружного кольца (мм) = 8.000e+01

Диаметр внутреннего кольца (мм) = 5.000e+01

Статическая несущая способность (Н) = 8.570e+03

Динамическая несущая способность (Н) = 1.530e+04

Натяг (Н) = 1.000e+02

Ширина (мм) = 8.000e+00

Элемент №12 - Стержень:

Длина (мм)=1.800e+01

Наружный диаметр (мм)=5.000e+01

Внутренний диаметр (мм)=3.859e+01

Диаметр шихты (мм)=0.000e+00

Плотность (кг/м³)=7.850e+03

Модуль Юнга (н/м²)=2.100e+11

Модуль упругости для шихты=2.098e+10

Плотность шихты (кг/м³)=7.850e+03

Элемент №13 - Стержень:

Длина (мм)=2.250e+01

Наружный диаметр (мм)=4.200e+01

Внутренний диаметр (мм)=3.060e+01

Диаметр шихты (мм)=0.000e+00

Плотность (кг/м³)=7.850e+03

Модуль Юнга (н/m²)=2.100e+11

Модуль упругости для шихты=2.099e+10

Плотность шихты (кг/м³)=7.850e+03

) Далее анализ компоновки шпиндельного узла произведём на статистический расчёт (Рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Статистический расчёт шпиндельного узла

) Произведём расчёт на долговечность (рисунок 4.2):

Исходные данные: число режимов=1

Режим №1:

Длительность (%)=10.000е+01

Осевая нагрузка (Н)=300.00е+00

Частота вращения (мин^-1)=3000.0е+00

Рисунок 4.2 - Расчёт на долговечность

) Расчёт на тепловыделение опор (рисунок 4.3):

Число подшипников:

Опора1 1.000е+00

Опора 2 1.000е+00

Способ смазки подшипников: циркуляционная

Рисунок 4.3 - Расчёт на тепловыделение опор

5) Спектр системы (Рисунок 4.4):

Рисунок 4.4

Рисунок 4.4 - Спектр системы

) Амплитудно-частотная характеристика шпинделя (рисунок 4.5):

Критические частоты (Гц):

.20е+03 1.32e+03 2.98e+03 7.60e+03 1.86e+04

Рисунок 4.5 - Амплитудно-частотная характеристика шпинделя

) Изгибная линия (рисунок 4.6):

Распределение нагрузки:

Сила (Н)=30.000е+00

Момент (Н∙м)=30.000е+00

Рисунок 4.6 - Изгибная линия

.2 Оптимизация шпиндельного узла в программном комплексе COSMOS WORKS

) Выбор материала:

Для требуемого расчёта нужно определить материал детали, для этого выбираем закладку «COSMOS WORKS», там выбираем «материал» и потом выбираем «применить ко всем». В появившемся окне выбираем нужный материал.

Если требуемого материала нет в списке библиотечных файлов, то материал можно задать вручную, нажав на кнопку «изменить», далее введя химические и физические свойства материала, после чего так же нажимаем «ОК».

) Задание ограничений:

В этом пункте требуется наложить ограничение на рассчитываемый шпиндель, т. е. определить те поверхности, где шпиндель соприкасается с подшипниками.

Для этого выбираем закладку «COSMOS WORKS», далее пункт «Нагрузка/Ограничение», а там выбираем пункт «Ограничение». Слева появляется меню предлагающее задать поверхности ограничения. Выбранные грани меняют свой цвет на зеленый, что позволяет легче ориентироваться при их выборе.

) Задние нагрузки:

В этом пункте нужно к испытуемому шпинделю приложить нагрузку, под действием которой, он и будет рассчитана.

Для этого выбираем закладку «COSMOS WORKS», далее пункт «Нагрузка/Ограничение», а там выбираем «Сила».

Слева появится меню, в котором нужно определить тип задаваемой нагрузки. Например «Приложить нормальную силу».

Далее выбрать точку приложения силы. Для этого мышкой подводим курсор к интересующему нас месту на детали (это может быть как целая грань, так и кромка детали) и нажимаем на это место. В месте приложения силы появятся стрелки фиолетового цвета, отображающие место и направление приложенной силы. Так же в меню слева надо задать величину приложенной силы, например 2000Н.

) Расчёт

В этом пункте происходит расчёт детали методом конечных элементов. Вначале расчёта выполняется построение сетки на твердом теле, а потом и сам расчет.

После выполнения расчёта слева в окне «COSMOS Works manager» появятся результаты расчётов в виде эпюр перемещений, напряжений, усилия сжатия, деформации и проверки проектирования, следовательно, расчёт выполнен успешно.

)   Результаты:

Напряжение (рисунок 4.7):

Минимальное: 176,021 Н/м² (213,421 мм, 9,83465 мм, 11,7205 мм).

Максимальное: 194229 Н/м² (354,438 мм, 21,6506 мм, -12,5 мм).

Рисунок 4.7 - Эпюра 1 - напряжение

Перемещения (рисунок 4.8):

Минимальное: 0м (249,5 мм, -21,6506 мм, -12,5 мм).

Максимальное: 6,0262е-008 м (454 мм, 0 мм, 21 мм).

Рисунок 4.8 - Эпюра 2 - перемещение

Рисунок 4.9 - Эпюра 3 - деформация

Рисунок 4.10 - Эпюра 4 - проверка проектирования

Выводы по разделу

Полученные результаты моделирования подтвердили правильность принятых конструктивных и технологических подходов.

5. Организационно-экономическая часть

5.1 Технико-экономическое обоснование проектирования радиально-сверлильного станка с ЧПУ для обработки ступицы грузового автомобиля

Важнейшим направлением научно-технического процесса является повышение степени механизации и автоматизации производственных процессов, имеющие своей целью не только повысить общественную производительность труда, но и сократить издержки на производство продукции. Однако совершенствование производственного процесса сопряжено, как правило, с привлечением дополнительных капиталовложений, использование которых должно обеспечить достаточно высокую степень эффективности.

В силу этого выполнение организационно-экономической части дипломного проекта имеет целью обоснование целесообразности принятых проектных технологических и конструкторских решений не только в техническом, но и экономическом аспектах.

.2 Расчёт себестоимости обработки детали на проектируемой конструкции станка

 (5.1)

где - годовая технологическая себестоимость изготовления детали на базовой конструкции станка, руб.;

- годовые затраты по оплате труда основных и вспомогательных рабочих, занятых с обслуживанием станка, руб.;

- годовые затраты на содержание и эксплуатацию станка, используемого при изготовление детали, руб.;

- годовая амортизация станка, руб.;

- годовые затраты на технологическую оснастку, используемую при изготовлении детали, руб.

.3 Определим годовые затраты на материалы (S_т), связанные с изготовлением детали

 (5.2)

 руб

где - годовая программа выпуска детали, шт;

- норма расхода i-ой марки материала на деталь, кг;

-оптовая цена единицы массы i-ой марки материала, руб. Принимается по данным предприятия;

- норма реализуемых отходов i-ой марки материала, кг;

- оптовая цена единицы массы реализуемых отходов i-ой марки материала, руб. (принимаем =);

m- число марок используемого материала при изготовлении детали.

Полученные данные сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Расчёт затрат на материалы по изготовлению детали

.4 Годовые затраты по плате труда основных и вспомогательных рабочих, занятых обслуживанием станка

 (5.3)

где - тарифный годовой фонд заработной платы основных производственных и вспомогательных рабочих, задействованных в обслуживание станка, руб.;

- дополнительный годовой фонд заработной платы основных производственных и вспомогательных рабочих, руб.;

- годовые затраты на отчисления по единому социальному налогу от суммы тарифного годового фонда заработной платы и дополнительного годового фонда заработной платы основных производственных и вспомогательных рабочих, руб.;

- тарифный годовой фонд заработной платы основных производственных рабочих, руб.;

- тарифный годовой фонд заработной платы вспомогательных рабочих, руб.;

- коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату основных производственных и вспомогательных рабочих, задействованных обслуживание станка: ;

=1,26 коэффициент, учитывающий отчисления по единому социальному налогу.

Расчет тарифного годового фонда заработной платы основных производственных рабочих производится по следующей формуле:

=р. (5.4)

где - часовая тарифная ставка станочника i-го разряда по j-ой операции, руб./ч;

- штучное время обработки одной детали или выполнения j-ой операции на станке, мин.;

m- количество операций, выполняемых на станке по обработке детали;

r- количество разрядов работ задействовано при изготовлении детали;

В_г- годовая программа выпуска детали на станке, шт.;

- коэффициент, учитывающий доплаты за многостаночное обслуживание станков.

Расчёт тарифной заработной платы основных производственных рабочих сведём в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Расчёт тарифной заработной платы основных производственных рабочих

Тарифный годовой фонд заработной платы рабочих-повременщиков (операторов и/или наладчиков), задействованных в обслуживании станка:

 руб (5.5)

где - часовая тарифная ставка j-го разряда i-го рабочего-повременщика, руб.;

=1776 - годовой фонд времени рабочего-повременщика, ч.;

m- количество рабочих-повременщиков, задействованных в обслуживании станка

- количество i-ых операторов и/или наладчиков и определяется исходя из норм обслуживания а также учета принятого режима работы оборудования.

.5 Годовые затраты на содержание и эксплуатацию металлообрабатывающего станка

=65257,9+4649+400=70306,9 (5.6)

где - годовые затраты на силовую электроэнергию станка, руб;

- годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание станка, руб;

- годовые затраты на вспомогательные материалы для технологических целей, руб.

Годовые затраты на силовую электроэнергию станка

= (5.7)

 руб

где Ц_э- цена 1 кВт/ч электроэнергии, руб/кВт/ч;

- установленная мощность станка, кВт;

- коэффициент расхода электроэнергии, учитывающий тип производства, загрузку электродвигателей станка по времени и мощности, потери электроэнергии в сети предприятия и КПД электродвигателей и определяется по формуле:

= (5.8)

где - коэффициент загрузки электродвигателей станка по мощности (принимается по нормативам: для серийного производства - 0,6…0,7; для массового - 0,75…0,85);

- коэффициент загрузки электродвигателей станка по времени (принимается по нормативам: для серийного производства - 0,5…0,7; для массового - 0,7…0,8);

=0,95- коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети;

- штучное время обработки 1 детали на i-ой операции, мин.;

m- количество операций, выполняемых при изготовлении детали;

=0,7…0,8- удельный вес машинного времени работы станка (принимается по нормативам в зависимости от типа станка)

Годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание станка (S_рем):

 руб ( 5.9)

где - число единиц ремонтной сложности механической части станка;

- затраты на все виды планово-предупредительного ремонта приходящиеся на единицу ремонтной сложности механической части станка, руб./ единицу ремонтной сложности;

=1,3- коэффициент, учитывающий затраты на ремонт электрической части станка

- длительность ремонтного цикла станка, ч;

- штучная норма время выполнения i-ой операции по изготовлению детали на станке, мин.;

m- количество операций, выполняемых на станке при изготовлении детали;

Годовые затраты на вспомогательные материалы для технологических целей, связанные с эксплуатацией станка, включают затраты на сжатый воздух, смазочно-обтирочные материалы (СОЖ), мелкий крепеж и т.д: S_вм=400 руб.

.6 Годовая амортизация металлорежущего станка

= руб (5.10)

где ,

где - срок полезного использования станка, который зависит от типа, его назначения и к какой амортизационной группе в соответствии с действующим налоговым законодательством он относится, лет;

- годовая норма амортизационных отчислений, %/год;

- балансовая стоимость станка, руб.

.7 Годовые затраты на технологическую оснастку

=4048,9+837,4=4886,3 руб (5.11)

Годовые затраты на режущий инструмент:

 руб (5.12)

где - себестоимость 1 часа работы d-ого инструмента, руб./ч.;

h- число типоразмеров используемого инструмента при изготовлении детали;

- штучная норма времени обработки детали d-ым инструментом на i-ой операции, мин.

Годовые затраты на приспособления:

 руб (5.13)

где - цена f-ого приспособления, руб.;

=1,15…1,20 - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт приспособлений;

- число типоразмеров используемых приспособлений при изготовлении детали;

- срок службы f-ого приспособления, лет.;

- штучная норма времени обработки детали f-ым приспособлением на i-ой операции, мин.;

- действительный годовой фонд времени работы f-ого приспособления, ч.

.8 Сравнительная оценка технологической себестоимости детали

 руб (5.14)

 руб (5.15)

где - сумма годовых расходов на деталь, руб.;

- годовая программа выпуска, шт.

Все полученные при предыдущих расчётах данные сводим в таблицу 5.3.

При снижении себестоимости в проектном варианте по сравнению с базовым необходимо рассчитать снижения себестоимости:

 (5.16)

Таблица 5.3

Смета годовых затрат на изготовление детали В рублях

Выводы по разделу

В данной части дипломного проекта были рассчитаны годовые затраты на материал, годовые затраты по оплате труда основных и вспомогательных рабочих, годовые затраты на содержание и эксплуатацию металлообрабатывающего комплекса, так же была рассчитана годовая амортизация металлорежущего станка и годовые затраты на технологическую оснастку. Таким образом, сравнение полученных результатов с базовыми данными показало, что себестоимость изготовления детали снизилась на 38,7%.

6. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды

.1 Безопасность жизнедеятельности

На большинстве предприятий технологические процессы зачастую сопровождаются значительными уровнями шума, вибрации, ультра- и инфразвука, жесткими и стабильными параметрами микроклимата, большинство операций производится в условиях высокого зрительного напряжения, запыленности и загазованности.

На современном этапе в нашей стране стратегическим направлением развития охраны труда являются создание безопасной техники и технологии, комплексная механизация и автоматизация производства и на этой основе обеспечение на всех предприятиях условий, исключающих производственный травматизм, профессиональные заболевания и тяжелый физический труд.

Особое внимание следует обращать на исследования влияния условий работы за пультами управления, а также на решение таких проблем, как уменьшение монотонности труда и нагрузок на нервную систему в процессе труда. В связи с этим необходима разработка научно обоснованных режимов труда и отдыха на предприятиях. Главная задача в области охраны труда в настоящий период заключается в максимальном устранении опасных и вредных производственных факторов, уменьшении численности работающих в этих условиях, создании здоровых, безопасных и комфортных условий труда на рабочих местах и на этой основе снижении профессиональной заболеваемости и производственного травматизма.

Безопасность жизнедеятельности - это система законодательных актов и мероприятий, обеспечивающих безопасность работающих во время их производственной деятельности.

Анализ опасных и вредных факторов, действующих в цехе и влияющих на условия труда

Произведем анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов, присутствующих на участке для обработки ступиц грузовых автомобилей. Рассмотрим их в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ.

. На территории цеха применяется общеобменный тип вентиляции, действие которой основано на разбавлении загрязненного, нагретого, влажного воздуха помещения свежим воздухом до предельно допустимых норм. Данная система в соответствии санитарными норами не обеспечивает поддержание необходимых параметров воздушной среды во всем объеме помещения, что может быть связано с поломкой элементов системы вентиляции.

. В течение смены в цехе берутся две пробы воздуха, что не удовлетворяет требованиям ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ, согласно которому число проб должно быть не менее пяти за смену.

. По данным цеха температура воздуха в холодный период составляет 18-19˚С, относительная влажность 50-60%, скорость движения воздуха 0,2 м/с, что соответствует требованиям ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ.

. Погрешность приборов измеряющих температуру, влажность и V(скорость) воздуха соответствует ±0,5єC; ±5%; 0,1 м/с. Параметры измеряющих приборов соответствуют ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ.

. В цехе используются комбинированная система освещения, по норме СНиП 23-05-95 освещенность создаваемая общим освещением должна быть не менее 150 лк. По результатам замеров освещенность на некоторых участках составляет 125 лк, что связано с несвоевременной заменой вышедших из строя светильников и из-за загрязненности световых проемов.

. Эквивалентный уровень звука на рабочем месте составляет 59 ДБл, что удовлетворяет ГОСТ 12.1.003-83, который регламентирует максимально

допустимый уровень звука 85 ДБл. Данные по уровню шума взятые из паспорта радиально-сверлильного станка 2М55, удовлетворяют ГОСТ 12.1.003-83.

. К оборудованию подведены опасные напряжения 110, 220 и 380 В, поэтому все работники цеха проходят, обязательный инструктаж как того требует ГОСТ 12.1.019- 79.

. В соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 для обеспечения электробезопасности, в цехе применяются в сочетании друг с другом следующие технические способы и средства:

а) защитное заземление

б) защитное зануление

в) защитное отключение

г) оградительные устройства

. В соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 к работе в электрических установках допускаются только те лица, которые прошли инструктаж и обучение по безопасным методам труда.

. Органы управления радиально-сверлильного станка располагаются на высоте 650-1650 мм от уровня пола, что входит в диапазон регламентированный ГОСТ 12.2.009-99.

. В электрической схеме станка предусматривается аварийная блокировка, что соответствует ГОСТ 12.2.009-99.

. По данным паспорта станка установлено, что он имеет орган аварийного отключения, что соответствует ГОСТ 12.2.009-99.

. Движение людей и транспорта в цехе осуществляется по специальным проходам и проездам. Согласно ГОСТ 12.3.025-80. они должны быть разграничены линиями белого цвета шириной 100 мм.

. Радиально-сверлильный станок работает с подачей СОЖ в зону резания, тем самым вымывается пыль и стружка, на станке установлены защитные кожухи-экраны.

. Станок не работает с большими усилиями, а скорости резания не превышают рекомендуемые. Следовательно шум и вибрация минимальны.

. Все станки заземлены. В случае поломки станок сразу полностью обесточивается.

. Обработка материалов производится с применением смазочно-охлаждающих жидкостей, таких как эмульсол ЭГТ ТУ 38.101.-149-96, новое масло с активными добавками ИГП-30 и некоторые другие, которые не содержат вредных для человека химических добавок. Состав и концентрация растворов контролируется заводской лабораторией.

. Физических перегрузок не наблюдается, так как имеются специальные тележки и другие транспортные средства для межоперационного перемещения грузов. Но наблюдается монотонность труда.

Мероприятия по улучшению условий труда и повышения безопасности работы на радиально-сверлильном станке с ЧПУ

1. Монтаж и ремонт: Станок должен быть установлен на прочном основании или фундаменте, тщательно выверен и надежно закреплён. Перед ремонтом оборудование должно быть отключено от электросети, мотор выключен. Отключение и подключение оборудования к электросети после его ремонта должно производиться только электромонтером и после установки на места всех ограничительных и предохраняющих устройств.

. Оградительные и предохранительные устройства: Движущиеся части станка и механизмов, которые могут являться причиной травматизма рабочих, должны быть укрыты соответствующими защитными ограждениями. Конструкции ограничительных устройств должны быть достаточно прочными, надежно крепиться, не мешать производственной работе, уборке и наладке станка. Внутренние поверхности защитных дверец, крышек, ограждений должны быть окрашены в ярко-красный цвет, сигнализирующий об опасности в случае их открытия. Все дверцы и съемные крышки должны иметь устройства, не допускающие самопроизвольного открытия. Станок оснащен экранами, надежно защищающими работающих от отлетающей стружки и осколков случайно поломавшегося инструмента или брызг охлаждающей жидкости. Для наблюдения за процессом обработки в экранах должны быть сделаны соответствующие смотровые окна из прочного материала.

. Приспособления для установки и закрепления заготовок (деталей): Конструкция всех приспособлений для закрепления обрабатываемых деталей и инструмента должна обеспечивать надежное их закрепление и исключать возможность самоотвинчивания приспособления во время работы. Для исключения соприкосновения рук рабочего с движущимися приспособлениями и инструментом при установке заготовок и снятии деталей должны применяться автоматические устройства.

4. Электромагнитные патроны, а также гидро-, пневмо- и электрифицированные зажимные приспособления, кроме ограждений, должны быть оборудованы блокирующими устройствами для автоматического выключения станка в случаях неожиданного прекращения подачи электрического тока. Органы управления зажимными приспособлениями располагаются так, чтобы исключить возможность случайного включения или выключения их.

. Транспортные устройства для передачи с одного места на другое заготовок (деталей) должны быть оборудованы ограждениями, исключающими возможность падения транспортируемых предметов. Станки, при работе на которых вспомогательные операции должны производится при остановке главного движения (шпинделя), должны быть оснащены быстродействующими тормозными устройствами.

. Уборка стружки от станка должна быть максимально механизирована. Конфигурация станка и их элементов должна способствовать отводу стружки и быть удобной для очистки от пыли, масла и других загрязнений.

Электрические испытания общих и индивидуальных защитных средств как мера предупреждения электрического травматизма в проектируемом цехе

К защитным мерам то опасности прикосновения к токоведущим частям электроустановок относятся: изоляция, ограждение, блокировка, пониженные напряжения, электрозащитные средства, сигнализация и плакаты. Надёжная изоляция проводов от земли и корпусов электроустановок создаёт безопасные условия для обслуживающего персонала. Основная характеристика изоляции - сопротивление.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и к другим нетоковедущим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (рис. 6.1). При этом все металлические нетоковедущие части электроустановок 1 соединяются с землёй с помощью заземляющих проводников 2 и заземлителя 3.

Заземлитель - это проводник или совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землёй или её эквивалентом. Заземлители бывают искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные - находящиеся в земле металлические предметы иного назначения. Для заземления оборудования в первую очередь используют естественные заземлители: железобетонные фундаменты, а также расположенные в земле металлические конструкции зданий и сооружений.

Защитное заземление применяют в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением свыше 1000 В как с изолированной, так и с заземлённой нейтралью. С помощью защитного заземления уменьшается напряжение на корпусе относительно земли до безопасного значения, следовательно, уменьшается и сила тока, протекающего через тело человека. На схеме защитного заземления (рис. 6.1) показано, что напряжение, приложенное к телу человека в случае прикосновения к оборудованию, можно снизить, уменьшая сопротивление заземляющего устройства. Согласно ПУЭ сопротивление заземления в электроустановках до 1000 В не должно превышать 4 Ом.

Рисунок 6.1 Схема защитного заземления в однофазной двухпроводной сети

Наряду с применением технических методов и средств электробезопасности важное значение для снижения электротравматизма имеет чёткая организация эксплуатации электроустановок и электросетей, профессиональная подготовка работников, сознательная производственная и трудовая дисциплина.

Расчет защитного заземления

При расчёте заземления необходимо определить основные параметры: число, размеры и размещение одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага при замыкании фазы на заземлённый корпус не превышают безопасных значений. К исходным данным для расчёта заземления относятся: характеристика электроустановки - тип установки, виды оборудования, рабочие напряжения, способы заземления нейтрали трансформаторов и генераторов и т. п.; план электрооборудования с указанием основных размеров и его размещения; формы и размеры электродов, из которых предполагается соорудить проектируемый групповой заземлитель, а также глубина погружения их в землю: данные измерений удельного сопротивления грунта на участке, где намечается сооружение заземлителей, характеристика климатической зоны; данные о естественных заземлителях: какие сооружения могут быть использованы для этой цели и сопротивление их растеканию тока; расчётный ток замыкания на землю; расчётные значения допустимых напряжений прикосновения и шага и время действия защиты, если расчёт производится по напряжениям прикосновения и шага.

1. Определяем допускаемое сопротивление растекания тока R_д:

R_д = 4 Ом (так как установлено ниже 1000В)

2. Определяем удельное сопротивление грунта:

 Ом (6.1)

где  Ом∙см - удельное сопротивление грунта, измеренное прибором;

 - коэффициент, зависящий от времени года

. Находим расстояние t от поверхности земли до середины заземлителя (при принятом его размере и глубине заложения):

 м (6.2)

где t₀=0,7 м - глубина заложения заземлителя;

l=2,6 м - длина заземлителя

. Сопротивление растеканию тока одиночного заземлителя:

 Ом (6.3)

5. Вычислим потребное число вертикальных заземлителей:

 (6.4)

где  - коэффициент экранирования;

 Ом - сопротивление растеканию тока одиночного заземлителя;

 Ом - допускаемое сопротивление заземляющего устройства

6. Расстояние между заземлителями:

 м (6.5)

где l=2,6 м - длина заземлителя

7. Определяем коэффициент экранирования η:

η=0,73

8. Вычислим необходимое количество заземлителей с учетом коэффициента экранирования:

 (6.6)

. Расчетное сопротивление растеканию тока при принятом числе заземлителей:

 (6.7)

 Ом (6.8)

10. Длина соединительной полосы:

 м (6.9)

. Сопротивление растекания тока в соединительной полосе:

 Ом (6.10)

12. Коэффициент экранирования для соединительной полосы:

13. Расчетное сопротивление растеканию тока в соединительной полосе с учётом коэффициента экранирования:

 Ом (6.11)

. Общее расчетное сопротивление растекания тока заземляющего устройства:

 Ом (6.12)

. Сечение магистральной шины внутри контура: 4,5 мм. Сечение проводника: 1,5 мм²

Вывод: Проанализировав все выше указанные расчёты и особенности оборудования, я прихожу к выводу, что рассчитанное заземляющее устройство соответствует условиям ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.» и применимо в данных условиях производства.

Анализ состояния пожарной безопасности в инструментальном цехе

Для оценки пожарной безопасности в цехе в первую очередь, следует отметить, что в соответствии со СНиП 2.01.02-85, он относится к категории «Д». То есть это производство, в котором обрабатываются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии (цехи холодной обработки материалов и т.д.) Категория производства по пожарной опасности в значительной степени определяет требования к зданию, его конструкциям и планировке, организацию пожарной охраны и ее техническую оснащенность, требования к режиму и эксплуатации. В данном случае конструкция здания из железобетона с облицовочными несущими перекрытиями, по действующим нормативам относится к 10-ой степени огнестойкости. В качестве противопожарных преград предусмотрены запасные выходы, имеются ответственные за пожарную безопасность.