Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм

Федеральное агентство образования Российской федерации

ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

Факультет автоматизации и роботизации машиностроения

Кафедра «Автоматизированное оборудование машиностроительного производства»

диплом ПРОЕКТ на тему: «Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм»

Выполнил:

студент гр. АО- 072

Колмаков, А .

Воронеж — 2010

1. Введение

2. Анализ особенностей конструкции и обоснование модернизации токарного станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗС32

2.1 Назначение и область применения станка

2.2 Описание детали представителя «шток» и маршрут её обработки

2.3 Анализ конструкции устройств и механизмов станка

2.3.1 Общая компоновка станка

2.3.2 Описание работы отдельных узлов станка

2.4 Патентно-информационный поиск

2.5 Анализ аналогов

2.6 Уточнение технического задания по модернизации станка модели 16К20Ф3С32.

3. Конструкторская часть

3.1 Общая компоновка модернизируемого станка и описание его работы

3.2 Особенности кинематической схемы и цепей станка

3.3 Гидравлическая схема и пневматическая схемы станка

3.4 Смазочная система

4. Расчетная часть

4.1 Обоснование и предварительный расчет приводов станка

4.2 Кинематический расчет

4.3 Определение чисел зубьев зубчатых колес

4.4 Силовой расчет

4.5 Расчет особо нагруженного зубчатого зацепления

4.6 Расчет шлицевого соединения

4.7 Расчет шкиво-ременной передачи

4.8 Расчет подшипников

4.9 Определение толщины стенок корпуса

4.10 Расчет муфты

4.11 Расчет детали «Шток» методом конечных элементов

5. Расширение технологических возможностей при обработке детали на станке мод. 16К20ФЗС32

6. Техника безопасности и экология

6.1 Требования безопасности, предъявляемые к оборудованию

6.2 Опасные зоны оборудования и средства защиты

7. Технологическая часть проекта

7.1 Описание, назначение детали и условий работы ее основных поверхностей, исходя из чертежа детали

7.2 Обоснование выбора базирующих поверхностей

7.3 Определения и обоснование метода получения заготовки

7.4 Аналитический расчет припуска на поверхность

7.5 Основание выбора технологического оборудования

7.6. Расчёт режимов резания и техническое нормирование

8. Организационно-экономическая часть

8.1 Определения эконом эффективности

8.2 Расчет затрат на модернизацию

8.3 Расчет капитальных затрат

8.4 Оценка экономической эффективности

8.5 Сетевые методы планирования

8.6 Организация системы качества на предприятии Резюме Список используемой литературы Приложения

1.

Введение

Прогресс всех отраслей народного хозяйства страны неразрывно связан с уровнем развития машиностроения и его базовой отраслью, которым является станкостроение.

Современному отечественному и мировому машиностроению присущи постоянное усложнение конструкции из-за увеличения номенклатуры выпускаемых изделий и частой смены объектов производства, а также требований сокращения сроков освоения новой продукции.

Уровень машиностроения во многом определяет качество и количество изделий, выпускаемых всеми отраслями, обеспечивающими функционирование рыночной экономики. Поэтому эффективному развитию машиностроения уделяется внимание в настоящее время /9/.

Особое влияние на современное машиностроение оказало развитие вычислительной техники, повлекшие создание гибких производственных систем. Сформированные на основе управляющих вычислительных машин и станков с числовым программным управлением, а также промышленных роботов, подобные комплексы прочно вошли в структуру оборудования современных машиностроительных заводов.

Гибкие производственные системы внедрялись в СССР и России. Однако их использование было не очень эффективным, что наряду с развалом социалистической экономики не дало примеров для широкого внедрения. Помимо того, что это было связано с высокой стоимостью оборудования и вычислительной техники, в стране также отсутствовали надежные средства контроля и диагностики, а также недостаточной конкурентоспособностью между реальной экономией от повышения производительности труда и объемом выпуска продукции /8/.

Перестройка машиностроительного производства России привела к резкому снижению производства станков с числовым программным управлением и средств автоматизации машиностроения. Однако развитие сети малых предприятий, неспособных приобретать дорогостоящее автоматизированное технологическое оснащение, привело к необходимости проводить модернизацию оборудования, в том числе, с ЧПУ, к которому относится станок 16К20Ф3С32.

В этих условиях необходим новый подход, соответствующий современным требованиям, способный обеспечить повышение производительности труда при небольших инвестициях при постоянно сменяющейся номенклатуре выпускаемых изделий /14/.

Сегодня заводам требуются средства механизации и совершенствования технологического оснащения, необходимо создание новой высокопроизводительной технологической оснастки.

Также требуется освоить расширение технологических возможностей станков. Расширение технологических возможностей оборудования в основном достигается совершенствованием самих станков, увеличением их надежности, точности, применением различных приспособлений, совершенного режущего инструмента.

Предлагаемый высокий уровень автоматизации может быть достигнут для изготовления в обычных производственных условиях, причем, обеспечивающий при небольших затратах превращение станка в станочный комплекс, выполняющий значительно большее количество разнообразных видов работ по сравнению с обычным универсальным оборудованием.

Такие модернизации полезны предприятиям малого и среднего бизнеса, так как позволяют им иметь в своей структуре минимальное количество станков при достаточно большом разнообразии выполняемых ими методов обработки.

Это направление развивается в нашем дипломном проекте.

Предметом работы является модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм.

2. Анализ особенностей конструкции и обоснование модернизации токарного станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗС32

2.1 Назначение и область применения станка Станок токарный патронно-центровой с числовым программным управлением (ЧПУ) модели 16К20Ф3С32 предназначен: для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле и нарезание крепежных резьб. У этого станка есть УЧПУ типа 2Р22 с вводом программ с клавиатуры, магнитных кассет или с перфоленты.

Станок предназначен преимущественно для центровых работ и может оснащаться системами контурного программного управления, как отечественного, так и иностранного производства. Программа перемещений инструмента и вспомогательные команды записываются в одном из стандартных кодов Станки применяются в индивидуальном, мелкосерийном и серийном производствах с небольшими повторяющими партиями.

Класс точности станка — П.

Область применения станка является индивидуальное, мелкосерийное и серийное производство с мелкими повторяющимися партиями деталей /16/.

Технические характеристики станка 16К20Ф3С 32 даны в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Технические характеристики станка 16К20Ф3С32

2.2 Описание детали представителя «Шток» и маршрут её обработки Из широкой номенклатуры обрабатываемых на станке деталей в соответствии с заданием на дипломное проектирование исследуем особенности типовой детали «шток» чертёж которой дан в Приложении А.

Заданная в проекте деталь — шток. Шток выполняет роль опоры и основания, для закрепления на него других деталей, при помощи резьбы М20, фрезерованной поверхности и посадочных поверхностей диаметр 32 f9 (допуск в интервале с (-0,025)по (-0,087) мм.) и Д=24 е8 (допуск в интервале с (-0,040) по (-0,073) мм). Данные посадки относятся к посадке с зазором, в связи с чем деталь закреплена жестко не по всем её поверхностям. Шток изготовлен из стали 45 ГОСТ 1050–88. Чертеж детали дан на рис. 2.1.

Предлагаются следующий маршрут обработки детали.

Операция 005 — токарная, в качестве базы принимается поверхность диаметра вала. При этом производится подрезание торца и центрование отверстия.

Рис. 2.1. Деталь шток.

шток деталь станок кинематический Операция 010-токарная. Установочной базой является поверхность диаметра вала и центрованное отверстие, обработанное в предыдущей операции 005.

Операция 015 -токарная. Установочной базой является поверхность Д=32мм, обработанная в предыдущей операции -010. При таком базировании будет соблюден принцип совмещения баз (измерительной и установочной). Эту же базу используем на операции 020 -токарная;

Операция 025 -фрезерная, при этом выполняется принцип постоянства баз, что позволяет выполнить требования чертежа по взаимному расположению поверхностей, относительно, оси вращения детали.

Операция 030— шлифовальная. В качестве установочной базы является два центрованных отверстия на торцах детали. Базирование подобным методом позволяет шлифовать поверхностно с заданной точностью, согласно требованиям чертежа.

2.3 Анализ конструкции устройств и механизмов станка

2.3.1 Общая компоновка станка На рис. 2.2. представлен общий вид станка. На рис. 2.3. представлена общая принципиальная схема кинематических связей токарно-винторезного станка.

Рис. 2.2. Станок 16К20ФЗС32. Обозначено: 1-станина; 2- автоматизированная коробка скоростей; 3, 5- пульты программного управления; 4-электрошкаф; 6- шпиндельная бабка; 7-защитный экран; 8 — задняя бабка; 9 — гидроусилитель; 10 — гидростанция

2.3.2 Описание работы отдельных узлов станка Рассмотрим основные механизмы и узлы станка /16/.

Основание станка — монолитная отливка, на которой устанавливается станина. В левой нише основания размещена моторная установка, на задней стороне основания крепится автоматическая коробка скоростей. Средняя часть основания служит сборником для стружки и охлаждающей жидкости.

Первый отсек является резервуаром для охлаждающей жидкости, в нем монтируется насос охлаждения.

Станина станка — коробчатой формы с поперечными ребрами П-образного профиля, направляющие каленые, шлифованные. Для перемещения каретки служит неравнобокая призматическая передняя и плоская задняя направляющие. В правой части станины крепится привод продольной подачи.

Привод главного движения включает моторную установку с асинхронным электродвигателем, автоматическую 9-скоростную коробку скоростей КС-309−16−51, шпиндельную бабку, соединенных клиноременными передачами. В шпиндельной бабке предусмотрено переключение вручную трех диапазонов скоростей с соотношением 1:4 и 1:2,5, что вместе с 9-скоростной коробкой скоростей обеспечивает получение 22-х скоростей шпинделя в диапазонах 12,5 — 200; 50 — 800 и 125 — 2000 об/мин (по 9 скоростей в каждом диапазоне) при основном исполнении станка с электродвигателем 1460 об/мин.

Резьбонарезание осуществляется при помощи фотоэлектрического резьбонарезного датчика, установленного на шпиндельной бабке.

Установленная на станке АКС имеем 6 электромагнитных муфт, включение которых в определённой последовательности позволяет получать 9 ступеней скорости и тормозить шпиндель станка. На рис. 2.4 представлена схема муфт.

Рис. 2.4. Схема электромагнитных муфт /16/.

Привод поперечной подачи монтируется на задней стороне каретки и включает приводной двигатель, одноступенчатый редуктор и шариковую передачу винт-гайка качения с условным диаметром 40 мм, шагом 5 мм. Редуктор имеет 2 исполнения: для электрогидравлического шагового привода и для установки электродвигателя постоянного тока. В конструкции предусмотрена возможность установки датчика обратной связи.

Суппорт и каретка — традиционного типа отключаются увеличением высоты каретки и суппорта для повышения жесткости и возможности установки шарикового винта, поперечной подачи диаметром 40 мм.

Передняя бабка. Установка передней бабки осью шпинделя по расчетной линии центров станка на станине производится двумя винтами.

Смазка передней бабки централизованная от специальной станции смазки, монтируемой на основании станка.

Выбор радиального зазора в заднем подшипнике и компенсации тепловых деформаций производится под действием пружин.

Подшипники типа «Гаме» регулируются на заводе-изготовителе станка и не требуют регулировки в процессе эксплуатации станка.

В станках 16К20Ф3С4 и 16К20Ф3С5 в передней бабке устанавливается датчик резьбонарезания.

Для постоянной выборки люфта в зубчатом зацеплении шестерня постоянно поджата пружинами. Разрешающая способность датчика 1000 импульсов на оборот и 1 нулевой импульс для отметки «нулевого» положения шпинделя при вводе в нитку при нарезании резьбы в несколько проходов.

Смазка шпиндельной бабки централизованная.

Привод продольной подачи — включает одноступенчатый редуктор, опоры ходового винта и шариковую передачу винт-гайка качения с условным диаметром 63 мм, шагом 10 мм. Чертеж привода дан на рис. 2.5.

Рис. 2. 5. Привод продольной подачи станка 16К20Ф3С32 /16/

Редуктор имеет 2 исполнения: для гидравлического шагового привода и для установки электродвигателя постоянного тока. В конструкции предусмотрена возможность с установкой датчика обратной связи.

Поворотный резцедержатель станка 16К20ФЗС32. Это 6-ти позиционный узел с горизонтальной осью вращения, который устанавливается на поперечном суппорте. В специальной инструментальной головке устанавливается: 6 резцов-вставок или 3 инструментальных блока.

В качестве приспособления для закрепления режущего инструмента используется поворотный резцедержатель, см. рис. 2.6. В этой специальной инструментальной головке устанавливают шесть резцов-вставок или три инструментальных блока.

Рис. 2.6. Поворотный резцедержатель /16/.

Съемную инструментальную головку устанавливают на выходном валу 1 резцедержателя. См. рис. 2.7. Головка связана с подвижной частью 2 плоскозубой муфтой. Резцедержатель поворачивается электродвигателем 10 через зубчатые колеса, червячную передачу и кулачковую муфту 4, часть 5 которой жестко связана с валом резцедержателя.

В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал 1 перемещается влево; происходит расцепление плоскозубой муфты 2—3 и поворот в нужную позицию. Поворот определяется сигналами, поступающими от соответствующих конечных выключателей 8, замыкаемых упорами 7, установленными на кольце 6.

Затем происходит реверсирование электродвигателя. Муфта 4 начинает вращаться в другую сторону. Подвижная часть 2 плоскозубой муфты с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором 9. Кулачки полумуфты 5 сжимают пружину 11, и подвижная часть 2 плоскозубой муфты фиксируется на зубьях неподвижной полумуфты.

От конечного выключателя 13 зажима подается сигнал на отключение приводного электродвигателя и начало рабочего цикла обработки. Для поворота и зажима резцедержателя вручную при наладке станка на валу 12 имеется головка под ключ.

Рис. 2.7. Инструментальная головка /16/

Итак, инструментальная головка предназначена для установки в ней резцовых вставок или инструментальных блоков. Резцовые вставки, заранее настроенные на размер, устанавливают в пазы головки и базируют винтами 1 и упорами 2.

Таким образом, инструментальная головка съемная, устанавливается на выходном валу резцедержателя и жестко связана с подвижной частью плоскозубчатой муфты. Поворот осуществляется от электродвигателя через червячную передачу вращение передается на кулачковую муфту.

Для ручного поворота и зажима резцедержки при наладке станка на валу 12 предусмотрена головка под ключ.

Ограждение — неподвижное, щитового типа со съемными щитками с задней стороны станка и переднее подвижное с прозрачным экраном для наблюдения, полностью закрывает зону резания.

Поворотная резцедержка рассчитана на установку съемных инструментальных блоков, предварительно настроенных на заданные размеры вне станка в специальных приспособлениях.

Таким образом, станок полностью удовлетворяет требованиям, в соответствии с которыми нам необходимо обработать на нём деталь типа «шток».

2.4 Патентно-информационный поиск Документом, служащим основанием для проведения патентно-информационного поиска, является задание на патентный поиск, выдаваемое руководителем.

Задание на проведение патентных исследований выполнили, исходя из темы дипломного проекта: Модернизация токарного станка с ЧПУ мод. 16К20Ф3С32 с целью расширения технологических возможности и обработки поверхностей сложных форм.

Направление поиска основного решения: возможность обработки деталей сложной формы на токарных станках Направление поиска отдельных элементов: приспособления к токарным станкам, позволяющие обрабатывать на них разные детали включая специальные длинные штоки и различные фасонные поверхности.

Данный патентно-информационный поиск это мероприятия, направленные на получение из научно — технической литературы современных новых технических решений по направлению модернизации данного станочного оборудования.

Основным источником при ведении патентного поиска является патентный отдел Воронежской публичной областной библиотеки им. И. С. Никитина. Раздел, по которому произведён поиск — «В» (различные технологические процессы). Глубина патентного поиска 25−30 лет.

Найденные из этой технической области по нашей теме изобретения представлены в таблицах 2.2 и 2.3.

Таблица 2.2 — Регламент поиска

Таблица 2.3 — Анализ применимости известных технических решений

В результате проведенного патентно-информационного поиска принимаем решение о применении для данного станка патрона для зажима коленчатых валов, устройство для совмещенной обработки нежестких валов, устройство для прорезки канавок на шейках коленчатых валов, приспособление для обработки эксцентричных поверхностей на токарных автоматах и устройство для обработки внутренних фасонных поверхностей на токарных автоматах, так как это соответствует поставленному техническому заданию и расширяет технологические возможности станка.

Таким образом, предлагается применять следующие технические решения:

— устройство для совмещенной обработки нежестких валов;

— устройство для зажима тонкостенных деталей ;

— патрона для зажима коленчатых валов;

— устройство для обработки длинных нежестких валов;

— устройство для прорезки канавок на шейках коленчатых валов;

— приспособление для обработки эксцентричных поверхностей ;

— устройство для обработки внутренних фасонных поверхностей;

— многокулачковый самоцентрирующий патрон и другие, которые соответствуют заданию и расширяют технологические возможности станка.

2.5 Анализ аналогов Станок относится к станкам токарной группы и предназначен для обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок типа тел вращения со ступенчатым или криволинейным профилем в один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. Станок выпускают на базе станка 16К20, но отличается тем, что его оснащают различными устройствами числового программного управления в зависимости от модификации. Класс точности станка П. Станок имеет традиционную для токарных станков компоновку.

Существуют родственные станки и модификации моделей 16КР20Ф3, 16К20Ф3, 16К20Ф3С1, 16К20Ф3С2, 16К20Ф3С5, 16К20Ф3С4, 16К20Т1 с оперативной системой управления, который отличается тем, что у него нет АКС, а имеется шпиндельная бабка с ручной установкой скоростей и возможностью автоматического изменения их величины в два раза по программе. Указанные станки 16К20Ф1…5 отличаются от моего некоторыми техническими характеристиками.

2.6 Уточнение технического задания по модернизации станка модели 16К20Ф3С32

Анализ показал, что для повышения производительности и эффективности обработки целесообразно для выполнения моей темы «Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм» иметь следующее задание.

Разработать приспособления, позволяющие обрабатывать на станке 16К20Ф3С32 детали сложной формы, включая штоки, сложные валы, в том числе коленвалы автомобилей, крыльчатки и др. Конструкции узлов модернизации и приспособлений не должны быть дорогостоящими и подходить по габаритам к данному станку.

Приспособления должно давать возможность обрабатывать несколько видов деталей сложной формы. В том числе деталей типа шток, коленвал, фасонную деталь колесо компрессора и др. Приспособления должны обеспечивать повышение точности и надежности обработки.

Предлагаемые технические решения должны позволять сократить потери рабочего времени, связанные с переналадкой, а, следовательно, повысить производительность обработки или контроля деталей сложной формы.

Целью проекта является модернизация токарного патронно-центрового станка с ЧПУ мод. 16К20Ф3 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм.

3. Конструкторская часть

3.1 Общая компоновка модернизируемого станка и описание его работы.

Станок имеет традиционную для токарных станков компоновку. Основание представляет собой монолитную отливку. Станина коробчатой формы с поперечными ребрами. Направляющие станины термообработанные, шлифованные.

Каретка суппорта с поворотным резцедержателем перемещается по неравнобокой призматической передней и плоской задней направляющей, задняя бабка — по передней плоской и задней неравнобокой призматической направляющей.

Автоматическая коробка скоростей и передачи в шпиндельной бабке обеспечивают главное движение — вращение шпинделя, а движения подачи инструмент получает от приводов продольных и поперечных подач.

Общий вид представлен на листе 1 графической части (л1 Гч) и рис. 3.1. Спецификация приведена в Приложении Б.

Рис. 3.1. Общий вид станка 16К20Ф3С32

На рис. 3.2 представлена схема подшипников станка.

Рис. 3.2 Схема расположения подшипников станка 16К20Ф3С32 /16/

3.2 Особенности кинематической схемы и цепей станка В зависимости от универсальности кинематическая структура токарного станка может иметь различные группы или некоторые из них. Наиболее сложная кинематическая структура у токарно-винторезного станка.

Представленная на рис. 2.3 кинематическая структура обеспечивает выполнение всех исполнительных движений, необходимых для формообразования: перемещение инструмента (установочное) для получения заданного размера осуществляется механизмами подачи [Уст (П2П3)]; врезание, например при обработке канавки, — механизмом поперечной подачи [Вр (П3)]; деление выполняется поворотом шпинделя с заготовкой [Д (В1)].

Общий вид кинематической схемы станка дан на рис. 3.3. На листе № 2 Гч представлена КС со спецификацией в приложении Б.

Рис. 3.3. Кинематическая схема станка 16К20Ф3С32

Изучим её. Главное движение шпиндель V1 получает от электродвигателя M1. (кВт, мин-1) через клиноременную передачу с диаметрами шкивов мм и мм, АКС, клиноременную передачу со шкивами мм и мм и передачи шпиндельной бабки. АКС обеспечивает девять переключаемых в цикле частот вращения шпинделя за счет включения электромагнитных муфт.

Вал II имеет три значения частоты вращения благодаря переключателю муфт (соответственно работают передачи или или) /16/.

Вал III вращается уже с девятью различными частотами вращения: при включении муфты работает зубчатая пара, муфты — пара, муфты — пара. Одновременным включением муфт и осуществляется торможение шпинделя. В шпиндельной бабке переключением блока Б1 вручную можно получить три диапазона частот вращения шпинделя (12,5…200; 50…800 и 125…2000 мин-1).

В положении блока Б1, движение с вала V на шпиндель передается через зубчатые пары, ,. При перемещении блока Б1 влево шпиндель V1 получит вращение от вала V через передачи или .

Уравнение кинематического баланса для минимальной частоты вращения шпинделя мин-1.

Смазывание шпиндельной бабки автоматическое централизованное. Шпиндель смонтирован на двух конических роликоподшипниках 5-го или 4-го класса точности в зависимости от класса точности станка.

Датчик резьбонарезания ДР, связанный со шпинделем беззазорной зубчатой парой, осуществляет связь между шпинделем и ходовым винтом, исходя из условия, что за один оборот шпинделя резец должен переместиться на величину шага нарезаемой резьбы.

Приводы подач имеют два исполнения: с гидравлическим шаговым приводом и с электродвигателем постоянного тока.

В станке применены электрогидравлические шаговые двигатели ШД5-Д1 с гидроусилителем Э32Г18−23 для продольной подачи и гидрроусилителем Э32Г18−22 для поперечной подачи. Винт качения продольной подачи с шагом t=10 мм получает вращение от двигателя через беззазорный редуктор, а винт поперечного перемещения с шагом t=5 мм от гидроусилителя через беззазорную передачу .

Минимальная поперечная подача мм,

где — минимальная доля оборота выходного вала гидроусилителя при шаге на выходном валу шагового двигателя 1,50.

При применении двигателей постоянного тока на ходовые винты устанавливают датчики обратной связи.

Суппорт и каретка имеют традиционное устройство, но их размеры увеличены по высоте в связи с увеличением размера винта поперечной подачи и для повышения жесткости.

Задняя бабка имеет жесткую конструкцию. Перемещение пиноли осуществляется с помощью электромеханической головки через винт с шагом =5 мм. Постоянство усилия зажимам заготовки обеспечивается тарельчатыми пружинами (18).

3.3 Гидравлическая и пневматическая схемы станка Гидрооборудование станка состоит из узлов /16/

1) гидростанции 7,5/1500 Г48−44, которая включает в себя резервуар для масла емкостью 200 л, регулируемый насос 2Г15−14 с приводным электродвигателем А02−51−4МЗ01, Элементы фильтрации и охлаждения рабочей жидкости, контрольно-регулирующую аппаратуру;

2) гидроусилитель моментов продольного хода каретки Э32Г18−23;

3) гидроусилитель моментов поперечного хода суппорта Э32Г18−22;

4) магистральные трубопроводы, соединяющие между собой гидравлические узлы, а аппаратуру согласно принципиальной гидравлической схеме станка.

Работа гидроусилителей моментов. Работа гидроусилителей моментов поперечного хода суппорта и продольного хода каретки осуществляется с помощью шаговых двигателей, входные валы которых посредством муфт жестко соединены с входными валами гидроусилителей.

При отработке шаговым двигателем какого-то числа электрических импульсов происходит поворот входного вала и смещение следящего золотника гидроусилителя на соответствующую этому величину.

Масло под давлением через щели следящего золотника и распределительный диск воздействует на поршни ротора гидроусилителя, который поворачивает выходной вал пропорционально величине открытия щелей.

За счет энергии масла, подводимого к гидроусилителю, электрические сигналы малой мощности, поступающие на вход шагового двигателя, многократно усиливается и преобразуется в синхронное (по отношению к валу шагового двигателя) вращение выходного вала гидроусилителя с крутящим моментом, необходимым для перемещения рабочих органов.

При этом величина угла поворота выходного вала гидроусилителя определяется числом поданных импульсов, а скорость — частотой их следования.

Пневмосистема. Пневмооборудование служит для создания воздушной подушки, облегчающей перемещение задней бабки по станине и предотвращающей износ направляющих. Пневмоаппараты смонтированы с задней стороны станка, на станке 16К20РФЗС32 не (устанавливаются.

Пневмооборудование нужно подключать к цеховой сети сжатого воздуха. Для этого на задней стороне основания имеется труба с наружной резьбой 3/8″ .

Подача воздуха на направляющие производится при нажатии кулачка, укрепленного на рукоятке, на толкатель клапана 1 (рис. 3.4) при перемещении рукоятки на рабочего.

Рис. 3.4. Схема пневмооборудования По окончании работы необходимо салфеткой удалить влагу с направляющих и покрыть их тонким слоем масла.

Ежедневно перед началом работы необходимо спустить влагу из фильтра 3 посредством поворота воротка, установленного в его нижней части.

Регулярно один раз в 2—3 месяца по мере поднятия конденсата до уровня заслонки фильтр 3 снимать для очистки и промывки. В маслораспределитель 2 по мере опорожнения корпуса надо заливать, масло «Индустриальное 20А»

3.4 Смазочная система Общие указания. Правильная и регулярная смазка станка имеет важнейшее значение для нормальной его эксплуатации и продления срока его работы. Поэтому необходимо строго придерживаться приведенных ниже рекомендаций.

При подготовке станка к пуску в соответствии с картой смазки и схемой смазки (рис. 3.5) заполнить резервуары смазки 1 до уровня указателя масла 8 и смазать указанные в карте механизмы.

Рис. 3.5. Схема смазки станка 16К20Ф3С32 /16/

Смазку производить смазочными материалами в соответствии со сроками, указанными в «Карте смазки и расхода масла и смазочных материалов», или их заменяющими материалами; (Перечень рекомендуемых смазочных материалов).

Первую замену масла во всех масляных емкостях произвести через месяц после пуска станка в эксплуатацию; вторую — через 3 месяца, а далее — строго руководствуясь указаниями карты смазки и раздела. Слив масла производить через сливные отверстия 7.

Описание системы смазки шпиндельной бабки.

В станке применена автоматическая система смазки шпиндельной бабки. Шестеренный насос 10 (см. рис. 3.5) всасывает масло из резервуара и подает его через сетчатый фильтр 5 к подшипникам шпинделя и зубчатым колесам.

Для контроля работы насоса может быть применено дополнительное реле 13, установленное после сетчатого фильтра 5.

При наличии потока масла в системе смазки реле дает команду о готовности к работе главного-привода. В случае выхода из строя электродвигателя станции смазки реле дает команду на выключение двигателя главного привода.

Кроме того, для визуального контроля работы станции смазки установлен маслоуказатель 8, вращающийся диск которого свидетельствует о работе системы смазки. В процессе работы необходимо следить за состоянием фильтра 5 и по мере засорения производить промыву его элементов в керосине не реже одного раза в месяц (для снятия фильтра предварительно отсоединяется сливная труба).

Из шпиндельной бабки масло через сетчатый фильтр и магнитный патрон 9 сливается в резервуар.

Ежедневно перед началом работы следует проверять уровень масла по риске маслоуказателя 2 на резервуаре и при необходимости доливать его.

Описание системы смазки направляющих каретки и станшны.

В станке применена автоматическая смазка направляющих каретки и направляющих станины от станции смазки, установленной на основании.

При включении насоса станции смазки масло под давлением 1—2 атм подается при помощи шланга к коллектору 12 на каретке.

На давление 1−2 атм должен быть отрегулирован подпорный клапан 6. Величина давления в системе смазки контролируется манометром 3.

Включение насосастанции смазки происходит при включении станка и в дальнейшем по команде от электроавтоматики станка или УЧПУ (с интервалом 45 мин.).

Для исключения попадания загрязненного масла в станцию смазки предусмотрен обратный клапан 4.

При необходимости можно дополнительно осуществить подачу масла нажатием кнопки «Толчок смазки». При этом подача масла осуществляется в течение всего времени нажатия кнопки, поэтому необходимо избегать избыточной подачи масла.

Описание смазки винтовых пар подшипников, винтов перемещения и универсальной автоматической головки.

Консистентной смазкой смазываются подшипники опор винта продольного перемещения, подшипники правой опоры винта поперечного перемещения, винтовые пары продольного и поперечного перемещений, а также подшипники универсальной автоматической головки.

Для смазки винта продольного перемещения нужно снять имеющиеся на опорах крышки.

На винтовых парах продольного и поперечного перемещений, правой опоре винта поперечного перемещения, а также в корпусе универсальной автоматической головки для этой цели имеются пресс-масленки. Места консистентной смазки обозначены позицией 11.

4. Расчетная часть

4.1 Обоснование и предварительный расчет приводов станка Исходя из конструктивных особенностей модернизируемого станка, выбираем как у всей гаммы этих станков раздельный вариант компоновки механизмов привода главного движения, содержащий односкоростной электродвигатель, автоматическую коробку скоростей (редуктор) и шпиндельную бабку, т. е. диапазонный механизм.

Такой вариант привода универсален, хотя и имеет свои недостатки, но он наиболее подходит для данного типа оборудования.

4.2 Кинематический расчет

4.2.1 Определение предельных значений частот вращения шпинделя По проведенным расчетам режимов резания, и по полученным предварительным значениям частот вращения шпинделя из опыта, и учитывая, что расчет проведен по размерам детали-представителя, определяем предельные значения частот вращения, получим следующие результаты.

Исходим из стандартного ряда значений диапазонов частот и отношений, предусматривая возможность использования данного оборудования при изменении размерного ряда или исходя из свойств обрабатываемого материала детали /13/. Это все существенно расширит область применения станочного оборудования. Следовательно, принимаем:

об/мин об/мин Получая при этом диапазон регулирования чисел оборотов

(4.1)

Видим, то он находится в допустимых пределах для данного типа станочного токарного оборудования /13/.

4.2.2 Определения промежуточных значений частот вращения Проведем определение промежуточных значений частот вращения. Оно проводится в обусловленных пределах и производится по знаменателю геометрического ряда /11, 13/.

Выбираем значение знаменателя из стандартного ряда как наиболее отвечающее эксплуатационным условиям и рекомендуемое для данного типа оборудования, а именно, =1,26 /13/.

Зная диапазон регулирования чисел оборотов шпинделя и знаменатель геометрического ряда, определяем число ступеней скорости шпинделя /14/:

. (4.2)

По принятому значению геометрического ряда в пределах диапазона регулирования составляем ряд чисел оборотов для числа ступеней скорости шпинделя, ограниченный предельными значениями:

20 160

28 200

31 250

40 325

46 400

50 500

55 630

58 800

63 900

84 1250

93 1600

100 2000

120 2240

Все значения составленного ряда приняты из ряда и предпочтительных значений.

4.2.3 Разработка структурной формулы привода Поскольку нами выбран привод с диапазонным регулированием, то наиболее точно его можно воплотить приводом со сложной структурой, позволяющим добиться требуемого диапазона скоростей наиболее оптимальным путем.

Структурная формула такого привода будет выглядеть следующим образом:, классифицируемая как сложная структура множительного типа (тип А) с частичным выпадением или совпадением скоростей для достижения требуемого диапазона регулирования с передаточной ступенью и одной дополнительной структурой () /11/.

Так как привод раздельный, то основную структуру (), участвующую в создании как своего, так и других диапазонов регулирования, относим к автоматической коробке скоростей, а передаточную ступень и дополнительную структуру с одной кинематической группой — к шпиндельной бабке.

Распределяя число ступеней скорости при сложной структуре привода, принимаем как одно из возможных значений для стандартизованных автоматических коробок скоростей, а, что позволяет получить требуемое общее число ступеней скорости, причем с совпадением некоторых скоростей. Для принятого числа ступеней основной структуры возможны следующие структурные формулы:

.

Но поскольку заранее оговорено, что основную структуру формирует автоматическая коробка скоростей, в которой переключение передач осуществляется электромагнитными муфтами, то для разгрузки входного и выходного валов предпочтительно использовать структурную формулу вида .

Эта формула также удовлетворяет некоторым другим требования, предъявляемым при разработке привода главного движения в наиболее оптимальной форме /11,14/.

Следовательно, структурную формулу привода можно определить следующим образом: .

Применение приводов с другими структурными формулами основной структуры не исключается, если к приводу предъявляются требования, характеризующие компоновку оборудования и в немалой степени конструктивную реализацию.

4.2.4 Определение количества конструктивных и кинематических вариантов Вариантность структуры зависит от конструктивного порядка расположения групп и кинематического порядка включения передач (основная группа, первая переборная, вторая и т. д.).

В сложных структурах количество вариантов будет гораздо больше. Количество вариантов будет гораздо больше.

Количество вариантов для основной структуры /13/:

. (4.3)

где — количество групп передач; - количество групп с одинаковым числом передач.

Для дополнительной структуры количество конструктивных вариантов определяется по этому же соотношению. Если учесть, что основная структура может быть конструктивно расположена как впереди, так и после дополнительной структуры, то общее количество конструктивных вариантов

; следовательно

.

Но поскольку конструктивное расположение структур в нашем случае оговорено, то общее количество конструктивных вариантов будет

.

Приводы со сложной структурой могут иметь групп передач, т. е. Причем каждая группа может быть основной, первой, второй и т. д. переборной. Отсюда количество кинематических вариантов:

(4.4)

Общее количество вариантов привода /11/

. (4.5)

Следовательно, для разработанной структурной формулы, а для нашего варианта расположения структур

Все варианты привода допустимы к осуществлению, но в каждом случае необходимо учитывать возможность конструктивной реализации.

4.2.5 Определение структурных формул кинематических вариантов Поскольку для разработанной сложной структурной формулы привода имеется немало вариантов, то для их сокращения ограничимся условиями компоновки привода: основная структура (АКС) допускает возможность варьирования характеристик групп, а дополнительную структуру используем для достижения требуемого числа ступеней скорости, т. е. характеристикой группы зададимся заранее. Исходя из вышесказанного, записываем структурные формулы согласно рекомендациям литературы /11, 13, 14/

.

Общая структурная формула позволяет получить 36 ступеней скоростей. Изменив (уменьшив) характеристику дополнительной структуры, получим совпадение 6 скоростей, и соответственно число ступеней скорости сократится до 27. Достижение требуемого числа скоростей достигаем варьированием передаточной ступени.

4.2.6 Построение структурных сеток и выбор оптимального варианта По принятому ранее условию возможность варьирования характеристик групп оставили за основу, поэтому построение структурных сеток, определенных структурных формул и выбор оптимального варианта ведем только по основной структуре.

Выбор оптимального варианта производим из критериев оптимальности /11/ но более полно этим критериям отвечает структурная сетка по структурной формуле:

.

По выбранному оптимальному варианту основной структуры строим общую структурную сетку, учитывая влияние ременных передач от электродвигателя к АКС, и от АКС к шпиндельной бабке на взаимосвязь групп передач.

4.2.7 Построение графика частот вращения По разработанной структурной сетке привода строим график частот вращения, учитывая факторы оптимальности /11/ и возможность технологического и конструктивного воплощения при принятой компоновке оборудования с наибольшей эффективностью.

4.2.8 Разработка кинематической схемы привода Для кинематических расчетов приводов использовали графо-аналитический метод, при котором последовательно строят структурную сетку и график чисел оборотов.

Структурная сетка содержит следующие данные о приводе: количество групп, передач, число передач в каждой группе, относительный порядок конструктивного расположения групп вдоль цепи передач, порядок кинематического включения групп, диапазон регулирования групповых передач и всего привода число ступеней скорости вращения ведущего и ведомого валов групповой передачи.

График чисел оборотов строят для определения конкретных значений величин передаточных отношений всех передач привода и чисел оборотов всех его валов; он позволяет выбрать их оптимальное значение.

График чисел оборотов включает в себя все, что содержится в структурной сетке. Полный график изменения частот вращения, мощности и крутящего момента на шпинделе приведен на рис. 4.1. На нем указаны диапазоны для части АКС, шпиндельной бабки и диапазонов отдельно.

Указаны предельные и некоторые промежуточные значения частот вращения шпинделя и расчетные значения мощности и крутящего момента для трех диапазонов частот вращения шпинделя при установке электродвигателя 4АБ2П132М4 (N = 11 кВт при 1500—4500 об/мин).

При использовании электродвигателя MPl32M (N = 11кВт при 1000—3500 об/мин) выходные параметры на шпинделе примерно аналогичны.

Рис. 4.1. Полученный график изменения частот вращения на шпинделе токарного станка 16К20Ф3С32

На рис. 4.2 представлен график мощности и крутящего момента на шпинделе станка 16К20Ф3С32.

Рис. 4.2 График мощности и крутящего момента на шпинделе станка

4.3 Определение чисел зубьев зубчатых колес Определение чисел зубьев зубчатых колес ведем исходя из условия постоянства межосевого расстояния группы передач. Поскольку ГТД определен нами как раздельный, то определение чисел зубьев зубчатых колес ведем также раздельно: для шпиндельной бабки (механизма диапазонного выбора) и для коробки скоростей АКС.

Автоматическая коробка скоростей.

Определение начинаем так, с группы передач содержащей пару с минимальным передаточным отношением, т. е. группа передач между валами III и IV.

Определяем наименьшее кратное К сумм для чего передаточные отношения выражают в виде простых дробей с числителем и знаменателем, причем так, чтобы () были числа разлагающиеся на простые множители.

.

Следовательно

Отсюда наименьшее общее кратное сумм () будет .

Определяем для минимального передаточного отношения по формуле:

. (4.6)

Полученное значение округляем до целого числа .

Сумма чисел зубьев сопряженных колес .

Полученную сумму уточняем по нормам Н21−5 с учетом межцентрового расстояния и модуля колес m=3 мм, как наиболее используемый для зубчатых колес заданного назначения.

Окончательный выбор модуля можно будет сделать после расчета наиболее нагруженного зубчатого колеса, а также для межосевого расстояния мм при использовании требуемого габарита электромагнитной муфты.

Определяем числа зубьев сопряженных колес:

(4.7)

.

Проведем расчет оставшихся групп передач. Учитываем при этом требования по унификации проектируемых узлов, т. е. закладываем для остальных групп передач такие же, как и в предыдущей группе модуль зубчатых колес мм, межосевое расстояние мм, и, следовательно, сумму чисел зубьев сопряженных колес .

Группа передач между валами I и III рассчитаем так.

Выражаем передаточные отношения в виде простых дробей:

.

Поскольку сумма чисел зубьев сопряженных колес нами задана, то определяем числа зубьев по формулам:

.

Определение числа зубьев зубчатых колес предварительны и уточняются после расчета модуля зацепления и конструктивного выбора габарита электромагнитной муфты, а также расчетов других элементов и узлов.

Шпиндельная бабка.

Определение начинаем с группы передач содержащих пару с минимальным передаточным отношением, т. е. передачу между валами VII и VIII. Поскольку в группе одна передача, то определение чисел зубьев ведем через минимальное значение числа зубьев. Принимаем, тогда сопряженное колесо будет, а сумма .

Сумму зубьев уточняем по модулю колес мм, выбранного ранее предположительно как наиболее используемый для зубчатых колес заданного назначения, а так же для межосевого расстояния мм, предположительно необходимого по конструктивным предположениям.

Из соотношения и определяем числа зубьев; , следовательно;; а сопряженное колесо будет .

Переходим к оставшимся группам передач, учитывая при этом требования по унификации проектируемых узлов, т. е. закладываем для остальных групп передач такие же, как и в предыдущей группе модуль зубчатых колес мм, и межосевого расстояния мм, и, следовательно, сумму чисел зубьев сопряженных колес .

Группа передач между валами VI и VII, а также VIII и IX, имеющих одиночные передачи с одинаковым передаточным отношением. Поскольку сумма чисел зубьев сопряженных колес нами задана, то определяем числа зубьев из соотношения, где — для данной передачи будет, тогда, а сопряженного колеса .

4.4 Силовой расчет

4.4.1 Определение прогиба шпинделя Группа передач между валами V и VI, содержащая одиночную передачу. Поскольку сумма чисел зубьев сопряженных колес нами задана, то определяем числа частот вращения (первая скорость второй четверти, об/мин)

где М — крутящий момент на шпинделе, Д — диаметр на шпинделе (м), ,

где N — мощность на шпинделе при расчетной частоте вращения в кВт, n — расчетная частота вращения об/мин,

H•м. Следовательно: кН.

Нагрузка от зубчатой передачи определяется как сумма проекций сил зацепления на плоскость силы резания.

(4.8)

где — радиальная сила зацепления, Н;

— окружная сила зацепления, Н.

(4.9)

где — крутящий момент, Н•м;

— диаметр колеса.

кН.

кН. (4.10)

Следовательно:

кН.

Определяем реакции опор под нагрузкой:

кН,

кН.

Записываем формулы грузовых моментов по участкам:

I участок: ,

II участок: ,

III участок: .

Для определения величины прогиба нагружаем шпиндель в точке определения прогиба единичной силой.

Определяем реакции опор при единичном нагружении:

кН•м3

кН•м3

Следовательно:

Определяем момент инерции:

м4. (4.11)

Определяем величину прогиба:

мм.

Величина прогиба находится в допустимых пределах, а знак «-» означает, что направление прогиба противоположно выбранному на схеме единичного нагружения. Следовательно, шпиндельный узел работает в допустимых пределах.

4.4.2 Расчет особо нагруженного вала Расчет особо нагруженного вала на прочность заключается в определении диаметра вала (наименьшего) через изгибающие моменты. В качестве особо нагруженного вала принимаем входной вал автоматической коробки скоростей. В расчете используем нагрузки от зубчатой передачи, клиноременной передачи и крутящий момент /4/. Определяем усилия от зубчатой передачи: окружное и радиальное

(4.12)

где — крутящий момент, Н. м,

— диаметр колеса, м.

Крутящий момент определяем по формуле

(4.13)

где — максимальная передаваемая мощность, кВт,

— минимальная частота вращения вала, об/мин.

(4.14)

где — мощность электродвигателя, кВт,

— КПД привода (для токарных станков). Следовательно:

кВт, Н. м, Н,

Н.

Определяем усилия от клиноременной передачи, которая равна геометрической сумме натяжений ветвей.

При упрощенных расчетах /4, 11, 20/ следует принимать равнодействующую направленной по линии центров передачи и равной

(4.15)

где — сила предварительного натяжения, Н;

— угол обхвата, град.

(4.16)

где — напряжение от предварительного натяга, МПа (для клиновых ремней /20=1,2…1,5 Мпа, принимаем Мпа).

— площадь поперечного сечения ремня, мм2 (по каталогу см2). Следовательно, получим: Н ,

Н.

Определяем составляющие усилия клиноременной передачи в вертикальной и горизонтальной плоскостях:

Н, Н.

По определенным реакциям строим схему нагружения вала.

Определяем моменты по плоскостям. В горизонтальной плоскости определяем реакции опор:

Н,

Н.

Определяем изгибающие моменты по участкам:

I участок ,

Н.м.

II участок ,

Н.м.

III участок ,

Н.м, Н.м.

По полученным расчетам строим эпюру изгибающих моментов от сил нагружения в горизонтальной плоскости. В вертикальной плоскости определяем реакции опор:

Н,

Н.

Определяем изгибающие моменты по участкам:

I участок ,

Н.м.

II участок ,

Н.м.

III участок ,

Н.м, Н.м.

По полученным результатам строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости, а также эпюру крутящего момента.

Определяем эквивалентный момент, действующий на вал по формуле:

. (4.17)

Подставляя значения, получаем:

Н.м.

Рис. 4.3Схема расчета и эпюры для вала По известному эквивалентному моменту определяем наименьший диаметр вала по формуле:

(4.18)

где — допустимое номинальное напряжение для вала, МПа (для материала вала сталь 40Х принимают) МПа.

Подставляя значение, получаем:

мм, мм.

С учетом запаса прочности на min в 16 мм, получаем значение диаметра вала допустимое при заданных нагрузках.

Диаметры всех участков вала назначаются по конструктивным и технологическим соображениям из стандартного ряда диаметров, но не менее полученного при расчете.

При этом условии не требуется выполнить уточняющий расчет вала по коэффициентам запаса прочности, поскольку он заведомо больше допустимого. Для редукторов, в том числе АКС имеем: .

4.5 Расчет особо нагруженного зубчатого зацепления Расчет особо нагруженного зубчатого зацепления (передача, передающая вращение наиболее нагруженному валу при максимальных нагрузках) заключается в прочностном расчете на изгиб, т. е. основным критерием работоспособности зубчатых колес в узлах типа редукторов, в том числе и АКС.

При расчете на изгиб определяется модуль зацепления по наиболее нагруженному колесу, т. е. изготовленному из менее прочного материала или с меньшей твердостью по формуле /4, 20/:

(4.19)

где — коэффициент передачи, для прямозубых колес ;

— окружное усилие в зацеплении, Н, по вышеприведенным расчетам Н;

— коэффициент долговечности, при упрощенном расчете для реверсивной нагрузки принимаем =1;

— коэффициент нагрузки;

— расчетная ширина зубчатого колеса, по конструктивным соображениям принимаем м.;

— допустимое напряжение на изгиб, МПа.

Коэффициент нагрузки определяется по формуле:

(4.20)

где — коэффициент распределения, для прямозубых колес принимают =1;

— коэффициент концентрации, при проектном расчете ;

— коэффициент динамичности, при известной окружной скорости в передачи м/с, по твердости колеса.

Подставляя известные значения, получим:

.

Допускаемое напряжение на изгиб определяется по формуле:

(4.21)

где — предел длительной выносливости зубчатого колеса, МПа; по материалу и твердости колеса принимаем МПа;

— запас прочности при изгибе, на материал и твердость колеса принимают .

Подставляя известные значения, определяем модуль зацепления:

м или мм.

Полученное значение модуля зацепления является минимальным из расчета на изгиб, округляем до большего значения (требуемого по конструктивным соображениям) из стандартного ряда.

Исходя из конструктивных соображений, желательно принимать одинаковый модуль для всех передач в редукторе (в том числе и АКС). При этом допускается применять модуль меньшего значения, чем расчетный, но при этом необходимо проводить согласованный расчет на изгиб и контактную прочность.

4.6 Расчет шлицевого соединения Расчет шлицевого соединения проводят на смятие рабочих граней шлицов при передаче крутящего момента на особо нагруженном валу (поскольку на выходном валу АКС не используются нагрузочные шлицевые соединения, то расчет ведем по шлицевому соединению на шпинделе) по формуле /4/:

(4.22)

где — крутящий момент, по приведенным ранее расчетам =3 160 000 Н. м;

— удельный суммарный статический момент площади рабочих поверхностей соединения относительно оси вала, по каталогу для заданного шлицевого соединения принимаем =850 мм3;

— рабочая длина соединения, по конструктивным соображениям принимаем =25 мм;

— допускаемое напряжение смятия, для материала вала с учетом коэффициента запаса прочности для шлицевого термообрабатываемого соединения принимаем =800 МПа.

Подставляем значения в формулу:

. (4.23)

Полученное значение находится в допустимых пределах, следовательно, шлицевое соединение работает в нормальном режиме.

4.7 Расчет шкиво-ременной передачи Расчет шкиво-ременной передачи ведем по кинематическим данным от электродвигателя к АКС. Расчет начинаем с выбора сечения ремня /11/.

Подходит ремень сечения Б, технические данные определяем по каталогу: мм, мм, мм, площадь поперечного сечения см2. Расчетная длина мм. мм; минимальный диаметр меньшего шкива мм.

Определяем диаметры шкивов:

Для повышения ресурса работы передачи рекомендуется устанавливать меньший шкив с расчетным диаметром, из стандартного ряда принимаем мм, диаметр ведомого шкива, где — передаточное число, по кинематической схеме, следовательно, получаем мм. Уточняем передаточное число с учетом относительного скольжения .

. (4.24)

Межосевое расстояние определяем по формуле:

мм, (4.25)

мм. (4.26)

Принимаем промежуточное значение мм.

Определяем расчетную длину ремней по формуле:

(4.27)

Ближайшее стандартное значение мм.

Определяем натяжение каждой ветви одного ремня, Н предварительно определив скоростей ремней V и коэффициенты центробежных сил .

м/с. (4.28)

=0,18 принимаем по каталогу для сечения Б.

. (4.29)

Полученное значение используют для необходимых силовых расчетов, при которых учитывается влияние клиноременной передачи.

4.8 Расчет подшипников Расчет заключается в определении типов подшипников в опорах, в данном случае особо нагруженного вала — выходного вала АКС. Определяем суммарные реакции опор /4, 11/:

(4.30)

где и — соответствующие реакции в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Н, (4.31)

Н. (4.32)

Определяем динамическую грузоподъемность, предварительно задавшись долговечностью Н, для редукторов общего назначения по формуле:

(4.33)

где — коэффициент типа подшипника, для радиальных подшипников =10/3, получаем значение динамической грузоподъемности по опорам:

Н, Н.

По динамической грузоподъемности и диаметру посадочного места подбираем подшипники в опорах по каталогу:

Опора А: Роликоподшипник радиальный сферический 2-х рядный 3610 4610 ГОСТ 5721–75.

Опора В: Шарикоподшипник радиальный однорядный 310 ГОСТ 8338–75.

Выбранные подшипники желательны к использованию.

4.9 Определение толщины стенок корпуса При конструировании литой корпусной детали стенки следует выполнять одинаковой толщины. Рекомендуемая толщина стенок для отливок приведена в каталогах, но при этом исходя из жесткости корпуса, не должна быть меньше /10/:

мм, (4.34)

где — крутящий момент на тихоходном валу Н. м Подставляем в формулу:

мм.

В конечном итоге выбирается требуемая толщина стенок, учитывая при этом конструктивные особенности.

Таким образом, приведённый расчёт подтвердил правильность выбора направления модернизации по приводу.

4.10 Расчет муфты Расчет муфты ведется на критический передающий крутящий момент, т. е. определением допускаемого крутящего момента по формуле /4/:

(4.35)

где — крутящий момент на особо нагруженном валу Н. м;

— коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации, для вращательного движения на МРС =1,5.

Н.м.

Определяем габарит по усилию сцепления фрикционных дисков.

4.11 Расчет детали методом конечных элементов Проведен расчет детали «Шток» методом конечных элементов, как задано. Для этого используем программу, установленную на кафедре АОМП.

Система SOLID WORKS работает по принятым Windovs правилами, к которым относятся многооконный режим работы, настраиваемый пользователем интерфейс, использованием буфера обмена и полная поддержка технологии OLE .

Процесс моделирования в системе начинается с выбора конструкционной плоскости, в которой будет построен двухмерный эскиз детали. Потом данный эскиз может быть преобразован с помощью ряда операций в объёмное тело. При создании эскиза доступен полный набор геометрических построений и операций редактирования.

Эскиз конструктивного элемента может быть отредактирован в любой момент времени работы над моделью. Можно вложить в размер требуемые связи. Пользователю предоставляется несколько различных средств создания объёмного изображения моделей.

Основными формообразующими операциями является команда добавления и снятия материала. Система позволяет выдавливать контур с различными конечными условиями, в том числе, на заданную длину до указанной поверхности или на другие различные условия.

Возможно создание тела по заданным контурам с использованием нескольких образующих кривых (или выдавливанием контура по заданной траектории).

В системе SOLID WORKS строятся литейные уклоны на выбранных гранях модели, полости в твердых телах, фаски и скругления, а также любые отверстия, даже сложной формы.

Характеристикой системы является возможность получения формы разверток, используемых для проектирования деталей из листового металла.

Создание твердотельной параметрической модели системы поддерживает средства твердотельного моделирования, основывающегося на постепенным добавлении или вычитании базовых конструктивных тел. Эскиз для получения базового тела может быть построен на произвольной плоскости.

Типовые инструменты для получения базовых тел изделий таковы. — - выдавливание заданного контура с возможностью указания угла наклона образующей; - вращение контура вокруг оси; - создание твердого тела, ограничиваемого поверхностью перехода между заданными контурами; - выдавливание контура вдоль заданной кривой (например, построение трубопровода; - построение скруглений и фасок различного вида; - построение уклонов; - создание различного типа отверстий; - получение развертки тел равномерной толщины и другие.

После создания модели имеется возможность для автоматического построения с изображениями основных видов проекции сечений и разрядов, а также автоматическое нанесение размеров.

Система поддерживает обмен данных через следующие форматы:

IGES — для переноса в 3D изображение;

DXF — для совместимости систем AutoCad;

DWG — для передачи 2D изображения;

XT — формат ядра.

Поддержка технологии OLE позволяет связывать твердотельные модели сборки и чертежи с помощью системы SOLID WORKS с файлами других приложений.

Анализ усилия детали «шток», согласно программы расчета, предусматривает следующие этапы.

1. Введение

2. Информация о файле

3. Материалы

4. Информация о нагрузке

5. Свойство упражнения

6. Контакт

7. Результаты усилия

8. Результаты напряжения

9. Результаты перемещения

10. Результаты деформации

11. Результаты проверки проектирования

12. Приложение

В результате работы проведен анализа FEM на деталь «Шток». Сделаны проектные решения исключительно на данных, представленных в дипломе. Эта информация используется как совместно с экспериментальными данными, так и практическим опытом.

Испытания в условиях эксплуатации обязательны для утверждения окончательного проекта COSMOS Works. Это помогает уменьшить время продвижения проекта, но не упразднения испытаний в условиях эксплуатации.

Общая информация о файле. Имя модели: Шток

Местоположение модели C: Documents and Settings cmen Рабочий стол Колмаков Шток SLDPRT

На рис. 4.3 представлены распечатки результатов численного и графического отображения результатов моделирования с использованием метода конечных элементов в программах проекта COSMOS Works.

Их развернутое отображение дано на листе 7 графической части проекта.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Рис. 4.3. Виды результатов анализа детали «шток» при МКЭ

5. Расширение технологических возможностей станка

1. Приспособление для обработки фасонных поверхностей.

АС № З10 735 МПК В 23 В 11/00 В 23 В 6/36.

Изобретение относится к станкостроению.

Известны приспособления для обработки фасонных поверхностей.

Целью изобретения является упрощение конструкции приспособления. Это достигается тем, что копир закреплен на шпинделе станка и снабжен отверстием для установки заготовки, а механизм подачи выполнен в виде двуплечего рычага с режущим инструментом на одном конце и роликом, взаимодействующим с копиром, на другом.

На рис. 5.1 (фиг. 1) изображено предлагаемое приспособление, общий вид; на фиг. 2 — разрез по А—А фиг. 1.

Копир 1 закреплен на шпинделе станка и зажат в патроне. В копире крепится обрабатываемая деталь 2. Корпус 3 приспособления имеет прямоугольную форму и зажат в резцедержателе станка.

Угловой рычаг 4 средней частью при помощи винтов 5 и контргайки 6 шарнирно прикреплен к корпусу. На одном конце углового рычага при помощи клиновой прокладки 7 и винта 8 зажат резец 9, а на другом— болтом 10 укреплен ролик 11. Ограничивающая планка 12 прикреплена болтом 13 и опирается на пружину 14.

В шпинделе станка закрепляется копир с обрабатываемой деталью. Корпус приспособления зажимается в резцедержателе суппорта станка, и суппорт станка перемещается к шпинделю с обрабатываемым изделием до тех пор, пока ролик войдет в контакт с копиром, при этом резец не соприкасается с обрабатываемой деталью.

После этого включается привод вращения шпинделя, и ролик, обкатываясь по копиру, сообщает резцу качательное движение по заданной программе. Механизм продольной подачи суппорта резец вводится в соприкосновение с обрабатываемой деталью и начинается процесс обработки отверстия.

Форма копира может иметь любую требуемую конфигурацию (многогранную, конусную, 15 криволинейную и т. л.).

Предмет изобретения

Приспособление для обработки фасонных поверхностей по копиру с механизмом подачи режущего инструмента, отличающееся тем, что-с целью упрощения конструкции, копир за креплен на шпинделе станка и снабжен отверстием для установки заготовки, а механизм подачи выполнен в виде двуплечего рычага с режущим инструментом на одном конце и рол ком, взаимодействующим с копиром, на другом.

Рис. 5.1. Приспособление для обработки фасонных поверхностей

2. Устройство для крепления патрона к шпинделю станка. АС 1 357 147. В23 В 25/06.

Изобретение относится к устройствам для установки зажимного патрона на шпинделе станка с коррекцией его радиального положения. Целью изобретения является повышение производительности путем сокращения времени коррекции положения патрона.

Устройство содержит корпусы 1 и 2 причем корпус 1 крепится на шпинделе станка, а в корпусе 2 устанавливается кулачковый патрон. Между корпусами 1 и 2 расположены эксцентриковые втулки 3 и 4, а также кольцо, в которое входят две пары пальцев, связанные соответственно с корпусами I и 2 и расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Концы пальцев входят в отверстие кольца по посадке движения, что обеспечивает радиальное смещение корпуса 2 относительно корпуса 1 при фиксированном угловом положении. Поворотом втулок 3 и 4 можно установить патрон с закрепленной деталью соосно со шпинделем станка, что регистрируется соответствующими шкалами.

Введение

кольца и пальцев позволило существенно сократить время коррекции положения патрона и повысить производительность. Корпусы 1 и 2 по наружному цилиндру снабжены одинаковыми шкалами из 600 делений.

Компенсация радиального биения на обрабатываемой детали, зажатой в патроне, производится следующим образом. Совмещением дополнительных рисок Е эксцентриситеты (риски Д) втулок 3 и, А располагают в диаметрально противоположных местах, в результате чего патрон устанавливается со-осно шпинделю станка.

Обрабатываемую деталь зажимают в патроне и с помощью индикаторной стойки определяют величину максимального биения на соответствующей поверхности детали. Место максимального биения отмечают на детали мелом. Вращением планшайбы располагают отметку максимального биения в горизонтальной плоскости «от себя» (или «к себе»).

Удерживая планшайбу, поворачивают спецключом эксцентриковые втулки 3 и, А вместе так, чтобы риски Д расположились в вертикальной плоскости. Производя отсчеты по шкалам, спецключом поворачивают относительно корпусов каждую эксцентриковую втулку на одно и то же число делений «на себя» (или «от себя»), соответствующее величине замеренного ранее биения.

При повороте втулок в пределах до 50 делений (30°) зависимость радиального смещения от угла поворота линейная с точностью, приемлемой для технических целей, на которые планшайба предназначается (погрешность составляет не более 0,01 мм).

При повороте эксцентриковых втулок на 50 делений радиальное смещение равно 0,5 мм, т. е. одному делению шкалы соответствует радиальное смещение 0,01 мм.

Максимальное радиальное смещение равно удвоенному эксцентриситету, т. е. 1 мм. При повороте эксцентриковых втулок более, чем на 50 делений необходимую величину радиального смещения следует устанавливать с помощью индикаторной стойки. На рис. 5.2 дано устройство. Полностью оно приведено на листе графической части.

Рис. 5.2. Устройство для крепления патрона к шпинделю

3. Приспособление для обработки эксцентричных поверхностей на токарных автоматах. А.С. 396 184, МКИ В23 В 5/44.

Известны приспособления для обработки эксцентричных поверхностей, в корпусе которых установлена циклическая передача. Инструмент получает движение подачи от шпинделя станка.

Предлагаемое приспособление предназначено для токарных автоматов и позволяет быстро переналаживать инструмент па обработку эксцентричных поверхностей.

Для этого корпус, сцепленный со шпинделем и с помощью переходной втулки установленный в гнезде револьверной головки токарного автомата, выполнен переставным относительно центра шпинделя детали, для чего он снабжен хвостовиком, входящим в эксцентричное отверстие поворотной регулировочной втулки, которая связана с приводной шестерней планетарного редуктора и установлена в переходной втулке приспособления соосно обойме с резцами, а солнечное кольцо планетарного редуктора, сопряженное с корпусом, выполнено так же, как и корпус, переставным относительно центра шпинделя детали и снабжено пазом для установки поводка, осуществляющего его связь с переходной втулкой в гнезде револьверной головки автомата.

Приспособление состоит из обоймы 1 с резцами, корпуса 2. двух подпружиненных штырей 3, центрального солнечного колеса плане тарного редуктора 4, паразитной шестерни 5 поводка 6, регулировочной втулки 7 и переходной втулки 8 для установки в револьверную головку автомата.

Вращение шпинделя детали 9 передаете корпусу 2. На корпусе установлена шестерня 5, которая, обкатываясь по неподвижном солнечному колесу планетарного редуктора зацепляется с зубчатым хвостовиком обойм 1 и сообщает ей вращение. Обойма 1 установлена в корпусе 2 эксцентрично относительно оси шпинделя детали 9.

Величина эксцентриситета может изменяться путем взаимно разворота хвостовика корпуса 2 в эксцентричном отверстии регулировочной втулки 7. Взаимное расположение фиксируется зубьям выполненными па их торцах после чего хвостовик корпуса регулировочную втулку стягивают гайкой 1 Регулировочная втулка 7 при работе вращается вместе с корпусом 2 в гнезде переходной втулки 8.

Резцы получают движение форм образования от планетарного редуктор, а продольная подача осуществлена револьверной головкой автомата, перемещающей корпус 2 с обоймой 1 по штырям 3.

Предмет изобретения

Приспособление для обработки эксцентричных поверхностей на отличающееся тем, что, с целью регулировки эксцентриситета обоймы с резцами, корпус выполнен переставным относительно центра шпинделя детали, для чего он снабжен хвостовиком, входящим в эксцентричное отверстие поворотной регулировочной втулки, которая связана с приводной шестерней планетарного редуктора и установлена в переходной втулке приспособления соосно обойме с резцами, а солнечное колесо планетарного редуктора, сопряженное с корпусом, выполнено так же, как и корпус, переставным относительно центра шпинделя детали и снабжено пазом для установки поводка, осуществляющего его связь с переходной втулкой в гнезде револьверной головки автомата.

Рис. 5.3. Приспособление для обработки эксцентричных поверхностей

4. Устройство для обработки сферических поверхностей. АС.611 721.

В 23 В 5/40. Изобретение относится к обработке металлов резанием, в частности к обработке на токарных станках сферических поверхностей.

Известно устройство для обработки сферических поверхностей, содержащее резцедержатель с приводом его вращения. С целью расширения технологических возможностей в предлагаемом устройстве резцедержатель выполнен грибовидной формы с кольцеобразным пазом и установлен на связанной с приводным вялом направляющей, в которой выполнены прорезь для резцов и отверстия для их шарнирного крепления.

На фиг. 1 изображено устройство для обработки сферических поверхностей типа шара, вид сверху; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 направляющая.

Направляющая 1 устройства снабжена резьбой 2. На одном конце направляющей 1 выполнены паз 3 и поперечное сквозное отверстие 4, а другой конец соединен с валом 5 электропривода 6. На направляющую 1 навинчивается грибовидный держатель 7, имеющий кольцеобразный паз 8, Симметричные резцы 9 с одного конца имеют режущие грани 10, а с другого — круглые утолщения 11. входящие в паз 8. Резцы 9 расположены в пазу 3 направляющей 1 и посредством шпильки 12 закреплены в направляющей шарнирно. Держатель 7 фиксируется контргайкой 13.

Деталь 14 устанавливают в патрон токарного станка. Перед началом работы перемещением грибовидного держателя 7 устанавливают расстояние между режущими гранями резцов 9, определяющее размеры получаемой шаровидной детали 14. Затем включают токарный станок" обеспечивая вращение детали 14, и привод 6, закрепленный на верхних салазках суппорта токарного станка. При перемещении устройства поперек вращающейся детали 14 режущие грани 10 резцов 9 обрабатывают деталь, обтачивая шаровую поверхность.

Устройство может быть установлено и под углом к обрабатываемой детали при обработке деталей типа рукояток с шаровидными головками или внутренних сфер. Устройство позволяет, легко настраивать резцы на необходимый размер, не требуя сложного копирующего приспособления или набора трудно затачиваемых фигурных резцов.

Формула изобретения. Устройство для обработки сферических поверхностей, содержащее резцедержатель с приводом его вращения, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, резцедержатель выполнен грибовидной формы с кольцеобразным лазом и установлен на связанной с приводным валом направляющей, в которой выполнены прорезь для резцов и отверстия для их шарнирного крепления.

Рис. 5.4. Устройство для обработки сферических поверхностей,

5. Самоцентрирующий патрон для закрепления эксцентричных деталей. АС № 1 572 759 А1 В 23 В 31/00.

Изобретение относится к области станкостроения, а именно к устройствам для закрепления эксцентричных деталей типа коленчатых валов на шпинделе металлорежущего станка.

Целью изобретения является повышение производительности труда путем повышения жесткости и надежности закрепления при скоростной обработке.

В корпусе I размещены основные кулачки 3, 4 и дополнительный зажимной кулачок 14, а также механизмы их перемещения. Кулачок 14 расположен параллельно оси симметрии кулачков 3 и 4, проходящей через диаметральную плоскость патрона Д.

Призма 15 с базовыми поверхностями 16 и 17 закреплены на корпусе так, что поверхность 16 расположена параллельно направлениюЖ перемещения кулачка 14. Для удобства установки детали в корпусе 1 выполнены паз 22. В процессе загрузки одна из коренных реек детали коленвала проходит по пазу 22 и попадает на опорную призму 15, а базовое отверстие шатунных шеек детали располагается напротив центром патрона, затем выводится центр 5, а кулачки 3 и 4 сводятся к центру и зажимают деталь-коленвал за шатунные шейки. После этого перемещается кулачок 14, прижимая детали к опорной призме 15,

На фигуре показан патрон, общий вид с частичным разрезом; на фиг, 2 -вид, А на фиг.1; на фиг. З — разрез В-В на фиг.1; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 — вид Г на фиг.1, частичный разрез.

Самоцентрирующий патрон для закрепления эксцентричных деталей содержит корпус 1, закрепляемый на шпинделе 2 станка, В диаметральной плоскости Д корпуса I и наклонно к продольной оси Е патрона размещены основные зажимные кулачки 3 и 4, причем продольные оси их симметрии лежат в этой плоскости. По оси патрона расположен выдвижной подпружиненый центр 5,

Кулачки 3 и 4 и центр 5 предназначены для центрирования и прижима изделия к базовой поверхностно Кулачки 3 и 4 посредством рычагов 6 и 7, поворотных на осях 8, взаимодействуют с самотормозящимися клиньями 9 и 10, установленными подвижно в ползуне По Клинья 9 и 10 и выдвижной подпружиненный центр 5 связаны между собой серьгой 12, соединенной шарнирно с тягой 13.

Самоцеитрирующий патрон снабжен, дополнительным зажимным кулачком 14, установленным подвижно в ползуне 11 параллельно плоскости Д, и опорной, призмой 15 с базовыми поверхностями 16 и 17. Причем поверхность 16 параллельна направлению перемещения кулачка 14, т. е линии Ж кулачка 14.

Кулачок 14 посредством рычага 18, поворотного на оси 19, взаимодействует с самотормозящимся клином 20, который тягой. 21 соединен с гидроприводом механизма зажима (не показан).

Дополнительный зажимной кулачок 14 и опорная призма 15 предназначены для базирования и зажима эксцентричного изделия по поверхности, наиболее приближенной к центру его тяжести.

На корпусе патрона выполнен паз 22 перпендикулярный линии Ж дополнительного кулачка 14.

Рис. 5.5. Общий вид патрона (фиг. 1)

Работа патрона описана на примере установки и закрепления коленчатого вала.

Патрон работает в паре с патроном аналогичной конструкции, имеющим базовую поверхность в виде торцового упора в центре.

Для установки обрабатываемой детали 23 патрон ориентируется так, чтобы паз 22 был расположен вертикально. Кулачки 3 и 4 отведены в корпус 10.

В процессе загрузки одна из базовых коренных шеек детали — коленвала 21 проходит по пазу 22 и попадает в опорную призму 15, а базовое отверстие шатунных шеек располагается напротив выдвижного подпружиненного центра 5.

После этого тяга 13 перемещается справа налево, выдвигается центр 5 и после его упора в деталь 23 перемещаются клинья 9 и 10, рычаги 6 и 7 поворачиваются и выводят кулачки 3 и 4, которые зажимают деталь — коленвал за шатунные шейки.

После окончания этого движения включается гидроцилиндр привода, дополнительного кулачка 14, тяга 2t и клин 20 перемещаются справа налево, рычаг 18 поворачивается и выводит кулачок 14, который прижимает дополнительно деталь 23 за коренную шейку к базовым поверхностям 16 и 17 опорной призмы 15.

После окончания обработки изделия тяги 21 и 13 перемещаются вместе с клиньями 20, 9, 10 и выдвижным центром 5 слева направо, рычаг 18 отводит дополнительный кулачок 14, рычаги 6 и 7 отводят кулачки 3 и 4 и утапливают их в корпусе 1, освобождая путь противовесу заготовки коленчатого вала при выгрузке.

Формула изобретения

1. Самоцентрирующий патрон для закрепления эксцентричных деталей, содержащий корпус с двумя основными зажимными кулачками, геометрические оси которых расположены в диаметральной плоскости патрона, и смещенную относительно центра патрона дополнительную опору, отличающийся тем, что с целью повышения производительности путем повышения жесткости и надежности закрепления при скоростной обработке, он снабжен установленным с возможностью возврат-поступательного перемещения параллельно упомянутой диаметральной плоскости патрона дополнительным зажимным кулачком, а дополнительная опора выполнена в виде призмы с базовыми поверхностями, одна из которых расположена параллельно направлению плоскости расположения дополнительного зажимного кулачка.

Патрон по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения удобства установки детали в корпусе ось симметрии которых расположена в диаметральной плоскости патрона, перпендикулярной диаметральной плоскости, проходящей через продольные оси симметрии основных зажимных кулачков.

Рис. 5.5. Разрезы и виды общего вида патрона (фиг. 2−7)

6. Техника безопасности и экология

Цехи современных машиностроительных заводов оснащены самыми различными видами технологического оборудования. Его использование облегчает труд человека, делает его производительным. Однако в ряде случаев работа этого оборудования связана с возможностью воздействия на работающих опасных или вредных производственных факторов

В разделе рассмотрены общие методы обеспечения безопасности производственного оборудования, включая работу на станке с ЧПУ модели 16К20Ф3 и процессов механической обработки деталей.

Основным направлением облегчения и оздоровления условий труда, повышения его производительности является механизация и автоматизация работ и технологических процессов и использование роботов и манипуляторов.

Механизация способствует ликвидации тяжелого физического труда, снижению травматизма, уменьшает численность персонала. Особое значение с точки зрения охраны труда имеет механизация подачи заготовок в рабочую зону при обработке.

При эксплуатации особо опасных видов оборудования, таких, как кузнечно-прессовые машины, установки с использованием радиоактивных веществ, для подачи этих веществ используются роботы и манипуляторы.

При комплексной автоматизации технологические процессы выполняются последовательно без вмешательства человека.

Применение управляющих машин экономит усилия работника, ускоряет выполнение операции и значительно облегчает труд даже по сравнению с автоматизированными устройствами.

Ведение производственного процесса при помощи управляющих машин исключает ошибки, всегда возможные при непосредственном управлении. Применение управляющих машин не только облегчает труд, но делает его безопасным /30/.

В неавтоматизированных производствах безопасность труда обусловлена степенью безопасности оборудования и технологических процессов.

6.1 Требования безопасности, предъявляемые к оборудованию

Основными требованиями охраны труда, предъявляемыми при создании станков, машин и механизмов, являются: безопасность для человека, надежность и удобство эксплуатации. Требования безопасности определяются системой стандартов безопасности труда.

Безопасность производственного оборудования обеспечивается правильным выбором принципов его действия, кинематических схем, конструктивных решений (в том числе форм корпусов, сборочных единиц и деталей), рабочих тел, параметров рабочих процессов, использованием различных средств защиты. Последние должны вписываться в конструкцию машин и агрегатов.

Средства защиты должны быть многофункционального типа, т. е. решать несколько задач одновременно. Так, конструкции машин и механизмов, станин станков должны обеспечивать не только ограждение опасных элементов, но и снижение уровня их шума и вибрации, ограждение абразивного круга заточного станка должно конструктивно совмещаться с системой местной вытяжной вентиляции.

Установки повышенной опасности должны быть выполнены с учетом специальных требований органов Госгортехнадзора России.

При наличии у агрегатов электропривода последний должен быть выполнен в соответствии с Правилами устройства электрических установок; в случае использования рабочих тел под давлением, не равным атмосферному, а также при конструировании и эксплуатации грузоподъемных машин должны соблюдаться требования Госгортехнадзора России.

Должны предусматриваться средства защиты от электромагнитных и ионизирующих излучений, загрязнений атмосферы парами, газами, пылями, воздействия лучистого тепла и т. п.

Надежность машин и механизмов определяется вероятностью нарушения нормальной работы оборудования. Такого рода нарушения могут явиться причиной аварий, травм. Большое значение в обеспечении надежности имеет прочность конструктивных элементов.

Конструкционная прочность машин и агрегатов определяется прочностными характеристиками как материала конструкции, так и его крепежных соединений (сварные швы, заклейки, штифты, шпонки, резьбовые соединения), а также условиями их эксплуатации (наличие, смазочного материала, коррозия под действием окружающей среды, наличие чрезмерного изнашивания и т. д.).

Большое значение в обеспечении надежной работы машин и механизмов имеет наличие необходимых контрольно-измерительных приборов и устройств автоматического управления и регулирования.

При несрабатывании автоматики надежность работы технологического оборудования определяется эффективностью действий обслуживающего перервала. Поэтому производственное оборудование и рабочее место оператора должны проектироваться с учетом физиологических и психологических возможностей человека и его антропометрических данных.

Необходимо обеспечить возможность быстрого правильного считывания показаний контрольно-измерительных приборов и четкого восприятия сигналов. Наличие большого числа органов управления и приборов (шкал, кнопок, рукояток, световых и звуковых сигналов) вызывает повышенное утомление оператора.

Органы управления (рычаги, педали, кнопки и т. д.) должны быть надежными, легкодоступными и хорошо различимыми, удобными в пользовании. Их располагают либо непосредственно на оборудовании, либо выносят на специальный пульт, удаленный от оборудования на некоторое расстояние.

Все виды технологического оборудования должны быть удобны для осмотра, смазывания, разборки, наладки, уборки, транспортировки, установки и управления ими в работе.

Степень утомляемости работающих на основных видах оборудования в цехах машиностроительных заводов обусловлена не только нервной и физической нагрузкой, но и психологическим воздействием окружающей обстановки, поэтому большое значение имеет выбор цвета внешних поверхностей оборудования и помещения.

Важнейшим условием обеспечения безопасности машин и механизмов является учет и выполнение требований без опасности на всех этапах их создания, начиная с разработки технического задания на проектируемое оборудование и кончая сдачей опытных образцов в серийное производство. Перечень такого рода требований определяется на основе анализа опасной зоны производственного оборудования /30/.

6.2 Опасные зоны оборудования и средства защиты

Наличие опасной зоны может быть обусловлено опасностью поражения электрическим током, воздействия тепловых, электромагнитных и ионизирующих излучений, шума, вибрации, ультразвука, вредных паров и газов, Пыли, возможностью травмирования отлетающими частицами материала заготовки и инструмента при обработке, вылетом обрабатываемой детали из-за плохого ее закрепления или поломки /30/.

Размеры опасной зоны в пространстве могут быть постоянными (зона между ремнем и шкивом, зона между вальцами и т. д.) и переменными (поле прокатных станов, зона резания при изменении режима и характера обработки, смена режущего инструмента и т. д.).

При проектировании и эксплуатации технологического оборудования необходимо предусматривать применение устройств либо исключающих возможность контакта человека с опасной зоной, либо снижающих опасность контакта (средств защиты работающих).

Средства защиты работающих по характеру их применения делятся на две категории: коллективные и индивидуальные.

Средства коллективной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы: нормализации воздушной среды производственных помещений и рабочих мест, нормализации освещения производственных помещений и рабочих мест, средства защиты от ионизирующих излучений, инфракрасных излучений, ультрафиолетовых излучений, электромагнитных излучений, магнитных и электрических полей, излучения оптических квантовых генераторов, шума, вибрации, ультразвука, поражения электрическим током, электростатических зарядов, от повышенных и пониженных температур поверхностей оборудования, материалов, изделий, заготовок, от повышенных и пониженных температур воздуха рабочей зоны, от воздействия механических, химических, биологических факторов.

Средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы: изолирующие костюмы, средства защиты органов дыхания специальная одежда, специальная обувь, средства за щиты рук, головы, лица, глаз, органов слуха, средства защиты от падения и другие аналогичные средства, защитные дерматологические средства.

Все применяющиеся в машиностроении средства коллективной защиты работающих по принципу действия можно разделить на оградительные, предохранительные, блокирующие, сигнализирующие, а также системы дистанционного управления машинами и специальные. Каждый из перечисленных подклассов, как будет показано ниже, имеет несколько видов и подвидов.

Общими требованиями к средствам защиты являются: создание наиболее благоприятных для организма человека соотношений с окружающей внешней средой и обеспечение оптимальных условий для трудовой деятельности; высокая степень защитной эффективности; учет индивидуальных особенностей оборудования, инструмента, приспособлений или технологических процессов; надежность, прочность, удобство обслуживания машин и механизмов, учет рекомендаций технической эстетики.

Оградительные средства защиты препятствуют появлению человека в опасной зоне. Применяются для изоляции систем привода машин и агрегатов, зон обработки заготовок, для ограждения токоведущих частей, зон интенсивных излучений (тепловых, электромагнитных, ионизирующих), зон выделения вредных веществ, загрязняющих воздушную среду, и т. д. Ограждаются также рабочие зоны, расположенные на высоте (леса и т. п.).

Конструктивные решения оградительных устройств многообразны. Они зависят от вида оборудования, рас положения человека в рабочей зоне, специфики опасных и вредных производственных факторов, сопровождающих технологический процесс.

Оградительные устройства делятся на три основные группы: стационарные (несъемные), подвижные (съемные) и переносные. Стационарные ограждения периодически демонтируются для осуществления вспомогательных операций (смены рабочего инструмента, смазывания, проведения контрольных измерений деталей и т. п.).

Их изготовляют таким образом, чтобы они пропускали обрабатываемую деталь, но не пропускали руки работающего из-за небольших размеров соответствующего технологического проема. Такое ограждение может быть полным, когда локализуется опасная зона вместе с машиной, или частичным, когда изолируется только опасная зона машины.

Примерами полного ограждения являются ограждения распределительных устройств электрооборудования, галтовочных барабанов, вентиляторов, корпуса электродвигателей, насосов и т. д.

Подвижное ограждение представляет собой устройство, сблокированное с рабочими органами механизма или машины. Оно закрывает доступ в рабочую зону при наступлении опасного момента. В остальное время доступ в указанную зону открыт. Широкое распространение такие оградительные устройства получили в станкостроении.

Переносные ограждения являются временными. Их используют при ремонтных и наладочных работах, например, на постоянных рабочих местах сварщиков для защиты окружающих от воздействия электрической дуги и ультрафиолетовых излучений (сварочные посты). Выполняются они чаще всего в виде щитов высотой 1,7 м.

Конструкция и материал ограждающих устройств определяются особенностями данного оборудования и технологического процесса. Ограждения выполняют в виде сварных или литых кожухов, жестких сплошных щитов (щитков, экранов), решеток, сеток на жестком каркасе. Размер ячеек в сетчатом и решетчатом ограждениях рассчитывают по формуле а=b/(6+5), где b — расстояние от ограждения до опасной зоны, мм.

В качестве материала ограждений используют металлы, пластмассы, дерево. При необходимости наблюдения за рабочей зоной кроме сеток и решеток применяют сплошные оградительные устройства из прозрачных материалов (оргстекла, триплекса и т. п.) /30/

Чтобы выдерживать нагрузки от отлетающих при обработке частиц и случайные воздействия обслуживающего персонала, ограждения должны быть достаточно прочными и хорошо крепиться к фундаменту или частям машины. При расчете на прочность ограждений, применяемых при обработке металлов и дерева, необходимо учитывать возможность вылета и удара об ограждение заготовок и режущего инструмента.

Предохранительные защитные средства предназначены для автоматического отключения агрегатов и машин при выходе какого-либо параметра оборудования за пределы допустимых значений, что исключает аварийные режимы работы.

На установках, работающих под давлением больше атмосферного, используют предохранительные клапаны и мембранные узлы.

В случае возможного выделения токсичных паров и газов, либо паров и газов, способных образовывать взрывои пожароопасные смеси, вблизи оборудования устанавливают стационарные автоматические газоанализаторы. При образовании концентрации токсичных веществ, равной ПДК, а концентрации горючих смесей в пределах 5 — 50% нижнего предела воспламенения включают аварийную вентиляцию. Ее основным функциональным звеном является датчик, в котором в зависимости от состава пробы газа возникает и формируется выходной сигнал, пропорциональный концентрации анализируемого компонента. Выходной сигнал датчика усиливается и поступает в измерительное устройство, где происходит оценка и фиксация значения сигнала.

Наряду с газоанализаторами с использованием электроэнергии в машиностроении применяют приборы аналогичного назначения без источников электроэнергии. Это газоанализаторы, использующие фотоколориметрический метод анализа, в основе которого — цветная избирательная реакция между индикатором в растворе или на ленте и компонентом газовоздушной смеси; термокондуктометрический метод, основанный на изменении теплопроводности анализируемой смеси в зависимости от содержания в ней определяемого компонента; оптический метод, использующий явление изменения оптических свойств анализируемых паров и газов при изменении их количественных характеристик; ионизационный метод, в основу которого положена зависимость величины ионного тока, возникающего при ионизации анализируемых смесей, от содержания в них определяемого компонента.

Для предохранения от взрыва ацетиленовых генераторов и трубопроводов при проскоке пламени газовой горелки, а также трубопроводов и аппаратов, заполненных горючими газами, при проникновении в них кислорода или воздуха используют водяные предохранительные затворы. По принципу действия и давлению рабочего газа различают предохранительные затворы открытого (низкого давления) и закрытого (среднего давления) типа.

Для предотвращения взрывов в ресиверах применяют тепловые реле, отключающие двигатель компрессора при повышении температуры сжимаемого воздуха сверх допустимого значения.

Сжатый воздух широко используют в различных станках и агрегатах для крепления обрабатываемых деталей с помощью эксцентриковых зажимов. Такие приспособления необходимо обеспечивать устройствами, предотвращающими самопроизвольное освобождение за жимов при отключении давления или при значительном силовом воздействий со стороны рабочих органов оборудования (резца, фрезы и т. п.).

В электромагнитных плитах для закрепления обрабатываемого материала, подъема и переноски различных изделий следует предусматривать запасную проводку для питания электромагнитов от запасного источника, который должен включаться автоматически при прекращении подачи электроэнергии от основной сети.

Одним из видов предохранительных средств, обеспечивающих сохранность машин и повышение техники безопасности, являются слабые звенья в конструкциях технологического оборудования, деталей и сборочных единиц, рассчитанные на разрушение (или несрабатывание) при перегрузках;

К слабым звеньям относятся: срезные штифты и шпонки, соединяющие вал с маховиком, шестерней или шкивом, фрикционные муфты, не передающие движения при чрезмерных крутящих моментах, плавкие предохранители в электрооборудовании, разрывные мембраны в установках с повышенным давлением и т. п. Срабатывание слабого звена приводит к останову машины на аварийных режимах.

Слабые звенья делятся на две основные группы: системы с автоматическим восстановлением кинематической цепи после того, как контролируемый параметр пришел в норму (например, муфты трения), и системы с восстановлением кинематической цепи путем замены слабого звена (например, предохранители электроустановок).

Применение в цехе таких средств, как блокировочные устройства, исключают возможность проникновения человека в опасную зону либо устраняют опасный фактор на время пребывания человека в этой зоне.

Большое значение этот вид средств защиты имеет при ограждении опасных зон и там, где работу можно выполнять при снятом или открытом ограждении. По принципу действия блокировочные устройства делят на механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические, комбинированные.

Механическая блокировка представляет собой систему, обеспечивающую связь между ограждением и тормозным (пусковым) устройством. Например, для снятия ограждения кривошипно-шатунного механизма необходимо затормозить и полностью остановить привод механизма. Это осуществляется отключением электродвигателя или переводом ремня с рабочего на холостой шкив. При этом рычаг (направление движения которого показано стрелкой) дает возможность запорной планке выйти из направляющей.

При снятом ограждении агрегат невозможно запустить в работу. По такому принципу блокируют двери в помещениях испытательных стендов, а также в других, особо опасных помещениях, в которых пребывание людей во время работы оборудования запрещено.

Электрическую блокировку применяют на электроустановках с направлением от 500 В и выше, а также на различных видах технологического оборудования — с электроприводом. Она обеспечивает возможность включения оборудования только при наличии ограждения.

При электрической блокировке в ограждение встраивают концевой выключатель, контакты которого при закрытом ограждении включаются в электрическую схему управления оборудованием и допускают включение электродвигателя. При снятом или неправильно установленном ограждении контакты размыкаются, и электрическая цепь системы привода оказывается разорванной.

Радиочастотную электрическую блокировку также применяют для предотвращения попадания человека в опасную зону. Принцип работы блокировки в этом случае основан на применении электромагнитных полей высокой частоты, излучаемых в пространство генератором.

В момент попадания человека в опасную зону высокочастотный генератор подает импульс тока к электромагнитному усилителю и поляризованному реле. Контакты реле обесточивают схему магнитного пускателя, при этом обеспечивается электродинамическое торможение двигателя за десятые доли секунды. Время торможения регулируется при помощи переменного сопротивления.

Сигнализирующие устройства дают информацию о работе технологического оборудования, а также об опасных и вредных производственных факторах, которые при этом возникают. По назначению системы сигнализации делятся на три группы: оперативную, предупредительную и опознавательную.

По способу информации различают сигнализацию звуковую, визуальную, комбинированную (светозвуковую) и одоризационную (по запаху); последнюю широко используют в газовом хозяйстве.

Для визуальной сигнализации используют источники света, световые табло, подсветку шкал измерительных приборов, подсветку на мнемонических схемах, цветовую окраску, ручную сигнализацию. Для звуковой сигнализации применяют сирены или звонки.

Оперативная сигнализация находит применение при проведении разнообразных технологических процессов, а также на испытательных стендах. Чаще всего подача сигналов производится автоматически. Для этого используют различные приборы (вольтметры, гальванометры, манометры, и т. д.), снабженные контактами, замыкание которых происходит при определенных значениях контролируемых параметров.

Применяют также реле, срабатывающие на отклонение рабочих параметров данного технологического процесса (давление, температура и т. д.). Включение красных сигнальных ламп производится при подаче на оборудование цеха опасного напряжения. При снятии напряжения включаются зеленые сигнальные лампы.

Оперативную сигнализацию используют также для согласования действий работающих, в частности крановщиков и стропальщиков. Двусторонняя сигнализация устраивается между насосной станцией и гидромониторами.

Предупредительная сигнализация предназначена для предупреждения о возникновении опасности. Для этого используют световые и звуковые сигналы, одоризаторы, приводимые в действие от различных приборов, регистрирующих ход технологического процесса.

Подвидом предупредительной сигнализации являются газосигна-лизаторы — приборы, осуществляющие звуковую или световую сигнализацию о достижении заранее устанавливаемого значения концентрации анализируемого компонента (или суммы компонентов) и не предназначенные для количественной оценки фактического значения концентрации до или после момента срабатывания сигнализации. Настройка газоанализаторов производится аналогично настройке автоматических газоанализаторов в системах, включающих аварийную вентиляцию.

Большое применение находит сигнализация, опережающая включение оборудования или подачу высокого напряжения. Она предусматривается на производствах, где перед началом работы в опасной зоне могут находиться люди (участки испытаний, автоматические линии сборочных цехов, литейные цехи и т. д.).

Предупреждающую сигнализацию следует предусматривать при проектировании вентиляции в пожарои взрывоопасных помещениях, при работе с радиоактивными веществами и т. п.

К предупредительной сигнализации относятся указатели, плакаты («Не включать — работают люди», «Не входить», «Не открывать — высокое напряжение» и др.). Указатели желательно выполнять в виде световых табло с переменной по времени (мигающей) подсветкой.

Наглядные плакаты являются средством, помогающим безопасному обслуживанию оборудования. Указатели и надписи с указанием допустимой нагрузки необходимо располагать непосредственно в зоне обслуживания машин и агрегатов.

Опознавательная сигнализация служит для выделения отдельных видов технологического оборудования, его наиболее опасных узлов и механизмов, а также зон. Для этих целей применяют систему сигнальных цветов и знаков безопасности по ГОСТ 12.4.026 — 76. Примером опознавательной сигнализации является окраска в соответствующие цвета баллонов со сжатыми, сжиженными и растворенными газами, трубопроводов, электрических проводов, рукояток и кнопок управления.

Так, запрещающие знаки выполняют в виде круга красного цвета с белым полем внутри, белой по контуру знака каймой и символическим изображением черного цвета на внутреннем белом поле, перечеркнутым наклонной полосой красного цвета.

Сигнальные лампочки, извещающие о нарушении условий безопасности, внутренние поверхности дверей ниш и других оградительных устройств, в которых рас положены механизмы передач станков и машин, требующие периодического доступа при наладке и способные при эксплуатации нанести травму работающему, окрашиваются в красный цвет.

В желтый цвет окрашиваются элементы строительных конструкций, которые могут являться причиной получения травм работающих, производственного оборудования, неосторожное обращение с которыми представляет опасность для работающих; внутрицехового и меж цехового транспорта, подъемно-транспортных машин, ограждений, устанавли-ваемых на границах опасных зон; подвижные монтажные устройства или их элементы и элементы грузозахватных приспособлений, подвижных частей кантователей, траверс, подъемников; границы подходов к эвакуационным или запасным выходам /30/

Предупреждающие знаки представляют собой равносторонний желтого цвета треугольник со скругленными углами, обращенный вершиной вверх, с каймой черного цвета и символическим изображением черного цвета.

Предписывающие знаки, разрешающие определенные действия работающих только при выполнении конкретных требований охраны (обязательное применение средств защиты работающих, принятие мер по обеспечению безопасности труда), требований пожарной безопасности, либо указывающие пути эвакуации, представляют собой квадрат зеленого цвета с белой каймой по контуру и белым полем квадратной формы внутри него, на которое должны быть нанесены черным цветом символическое изображение или поясняющая надпись. На знаках пожарной безопасности поясняющие надписи выполняют красным цветом.

Указательные знаки должны быть следующими: синий прямоугольник, окантованный белой каймой по контуру, с белым квадратом внутри. Внутри белого квадрата должны быть нанесены символическое изображение или поясняющая надпись черного цвета, за исключением символов и поясняющих надписей пожарной безопасности, которые выполняют красным цветом.

Таковы основные положения, отражающие технику безопасности и экологию на предприятии машиностроения.

7. Технологическая часть

7.1 Описание, назначение детали и условий работы ее основных поверхностей, исходя из чертежа детали

Рассмотрим особенности технологии заданной детали шток. Шток выполняет роль опоры и основания, для закрепления на него других деталей, при помощи резьбы М20, фрезерованной поверхности и посадочных поверхностей Ш 32 f9 (допуск в интервале с (-0,025)по (-0,087) мм.) и Ш 24 е8 (допуск в интервале с (-0,040) по (-0,073) мм). Данные посадки относятся к посадке с зазором, в связи с чем деталь будет закреплена жестко не по всем её поверхностям. Шток изготовлен из стали 45 ГОСТ 1050–88. Данные химсостава и свойств приведены в табл. 7.1 и 7.2.

Таблица 7.1. Химический состав стали.

Таблица 7.2. Механические и технологические свойства

Описание типа производства и форма организации труда: тип производства — гибкое мелкосерийное автоматизированное.

Серийное производство характеризует периодическое технологически непрерывное изготовление некоторого количества одинаковой продукции в течение продолжительного промежутка календарного времени. Производство изделий осуществляется партиями. В зависимости от объема выпуска этот тип производства делят на мелко-, среднеи крупносерийные, см. табл. 7.3.

Таблица 7.3. Данные для определения типа производства /3/

На одном и том же заводе, а нередко в одном и том же цехе одни изделия изготавливаются единицами, другие периодически повторяющимися партиями, третьи — непрерывно. Следовательно, на одном и том же заводе и даже в цехе могут быть совмещены три типа производств. Это во многом зависит от продолжительности операций технологического процесса изготовления изделий.

Так изготовление базовых деталей станка может быть организовано по принципу крупносерийного производства, в то время как на участках по изготовлению изделий типа тел вращения, что имеется в нашем случае, может быть среднесерийное или даже мелкосерийное производство.

Это связано с тем, что трудоемкость обработки базовых деталей в десятки раз выше трудоемкости изготовления деталей типа тел вращения. Поэтому отнесение производства завода или цеха к одному из типов обычно делается по преобладающему типу производства.

Основная характеристика гибкого мелкосерийного автомати-зированного производства — это способность оборудования и оснастки к переналадке, адаптации к изменяющимся требованиям или условиям производства. Гибкость производства отражает возможность быстрого внесения коррекций в производственный процесс, например, в связи с изменением конструкции изделия, каких-либо отдельных требований, сроков изготовления, материала или его свойств, а также в связи с поломкой оборудования или системы управления.

Под автоматизацией технологических процессов понимают применение энергии неживой природы для выполнения и управления ими без непосредственного участия людей, осуществляемое в целях улучшения условий производства, повышения объема выпуска и качества продукции.

Поэтому в гибком мелкосерийном автоматизированном производстве рекомендуется использовать механизированное и автоматизированное оборудование, позволяющее производить быструю переналадку. Особенно эффективны станки с ЧПУ, промышленные и гибкие производственные системы /9/.

Современный этап развития автоматизации характеризуется созданием универсальных машин и станков с ПУ, непосредственно управляемых от ЭВМ в режиме разделения времени. Управление от одной ЭВМ несколькими рабочими машинами, станками с ПУ и вспомогательным оборудованием позволило создать системы машин: гибкие производственные модули, участки, линии.

Достижение отечественного и зарубежного станкостроения, вычислительной техники и электроники позволили создать высокоавтоматизированные технологические комплексы оборудования, функционирующие без участия человека. Переход на безотходную технологию в условиях многономенклатурного серийного производства возможен на основе использования гибких производственных систем (ГПС).

Анализ технологичности детали: в комплексе требований предъявляемых к технико-экономическим показателям промышленных изделий важное место занимают вопросы технологичности конструкций изделий /8/.

Технологичность конструкций изделий определена ГОСТ 14 205–83, как совокупность свойств конструкции изделия определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и выполнения работ.

Стандартами ЕСТГШ установлена обязательность отработки конструкции изделия на технологичность и количественной оценки технологичности на всех стадиях создания изделия.

Производственная технологичность конструкций изделий проявляется в сокращении затрат, средств и времени на конструкцию и технологическую подготовку производства, а так же на изготовление, в том числе на контроль и испытание изделий; эксплуатационную технологичность конструкции изделия — в сокращении затрат, времени и средств на техническое обслуживание, текущий ремонт и утилизацию изделия; ремонтная технологичность конструкции изделия — в сокращении затрат при всех видах ремонта, кроме текущего.

Главными факторами определяющими требования к технологичности конструкции является вид изделия, объем выпуска и тип производства. Оценка технологичности конструкции изделий может быть 2-х видов: качественная и количественная. Таким образом при анализе технологичности детали устанавливают насколько конструкции деталей соответствует требованиям минимальной трудоемкости, материалоемкости и экономичности изготовления.

Конструкция детали должна соответствовать следующим требованиям /8/:

1. Наличие удобных и надежных базирующих поверхностей .

2. Удобный подход режущего инструмента к обрабатываемым поверхностям. Наименьшее количество используемых режущих инструментов.

3. Унификация конструктивных элементов (канавки, резьбы, фаски) .

4. Наличие канавок для выхода инструмента

5. Соответствие размеров точных поверхностей стандартному ряду

6. Достаточная жесткость детали.

7. Хорошая обрабатываемость материала

Анализируются так же размерные соответствия, возможность обработки «на проход», необходимость в специальном режущем инструменте.

Вывод: По своим конструктивным особенностям деталь штоктехнологична.

7.2 Обоснование выбора базирующих поверхностей

На операцию 005 — токарная, в качестве базы принимается поверхность диаметра вала. Производится подрезание торца и центрование отверстия. Операция 010 — токарная.

Установочной базой является поверхность диаметра вала и центрованное отверстие, обработанное в предыдущей операции 005. Операция 015 -токарная.

Установочной базой является поверхность Ш 32, обработанная в предыдущей операции -010. При таком базировании будет соблюден принцип совмещения баз (измерительной и установочной). Эту же базу используем на операции 020 -токарная; 025 -фрезерная, при этом выполняется принцип постоянства баз, что позволяет выполнить требования чертежа по взаимному расположению поверхностей, относительно оси вращения детали. Операция 030—шлифовальная

В качестве установочной базы является два центрованных отверстия на торцах детали. Базирование подобным методом позволяет шлифовать поверхности Ш32 и Ш 24 с точностью, согласно требованиям чертежа.

7.3 Определения и обоснование метода получения заготовки

Для определения метода получения заготовки выберем из всех методов самый оптимальный, руководствуясь /3/:

а) формой и размерами заготовки;

б) шероховатостью;

в) программой выпуска;

г) маркой материала.

Литье практически не используется для изготовления заготовок в виде валов. Наш случай не является исключением. В виду того, что производство мелкосерийное, а КИМ из-за большой разницы диаметров довольно небольшой — подходит круглый прокат. Принимаем в качестве заготовки сортовой прокат по ГОСТ 14 637–89.

7.4 Аналитический расчет припуска на поверхность

При работе максимального и минимального припуска руководствуемся рекомендациями по проведению данных расчетов изложенных в источниках /3, 17, 18, 23, 24, 25 / и др.

Исходные данные:

Деталь «Шток». Технические характеристики: Внутренняя поверхность Ш 24е8 допуск в интервалах от (-0,040) до (-0,073). Шероховатость Ка =3,2. Общая длина детали 1060 мм., длина обрабатываемой поверхности 27 мм. Метод получения заготовки — прокат. Обработка ведется в трех кулачковом патроне токарного станка 16К20Ф3С32.

— Точение черновое

— Точение под шлифование

— Шлифование

В графу 2 записываем элементарную поверхность детали и технологические переходы в порядке последовательности их выполнения.

Заполняем графы 3, 4 и 9, по всем технологическим переходам. Данные для заполнения граф 3 и 4 взяты из таблиц допуск (графа 9) на диаметральный размер проката взят из таблицы

Суммарное значение пространственных погрешностей при обработке наружной поверхности:

ро = vР2СМ2 + Р2кор

где Рcмдопускаемые погрешности по оси смещению осей фигур, принимаем 700 мкм

Ркор = общая кривизна заготовки Ркор = Р к * Lз, где

Р к — удельная допустимая кривизна, приминаем 3 мкм/мм

Lз — длина заготовки, равна 1060 мм

Р0 = 3×1060 = 3180 мкм

Находим коэффициенты уточнения.

— точение черновое Ку =0,06

— точение под шлифование Ку =0,04

— шлифование Ку =0,02

Рi = рKу

р 1=3180×0,06 =190,8 мкм

р2= 190,8×0,04 = 7,6 мкм

р з = 7,6×0,02 = 0,15 мкм

Данные заносим в графу 5.

Погрешность установки заготовок (графа 6) в трех кулачковом само центрирующем патроне при черновом обрабатывании 200 мкм.

При чистовом обтачивании без переустановки еi = 0

Расчет минимального припуска (графа 7) при обработке наружной поверхности проката в патроне проводят по формуле:

2Zmin = 2(R z. j-1+ Tj-1 + P j-1 2 + еi) — точение черновое:

2 Zmin =2(160 + 1060 + 31 802 + 2002)=8812 мкм — точение под шлифование:

2 Zmin = 2 (50 + 50 + 190,82 + 02) = 581 мкм — шлифования:

2 Zmin = 2 (25 + 25 + 7,62 + 02) = 115 мкм

Расчет промежуточных минимальных диаметров по переходам (графа 8) проводят в порядок, обратно ходу технологического процесса обработки этой поверхности, т. е. от размера готовой детали к размеру заготовки, и наименьшему предельному размеру готовой поверхности детали минимальному припуску 2 Zmin .

бmin j-1= бmin о +Z min c

бmin1= 24 -0,033 = 23,927

бmin2=23,927+ 0,115 = 24,042

бmin3 = 24,042 + 0,581 = 24,623

бmin4 = 24,623 + 8,812 = 33,435

В графе 11 записываем размеры по всем технологическим переходам, округляя их до того же знака десятичной дроби, с каким задан допуск на размер для каждого перехода.

Таблица.7.4. Расчет припусков

Наибольший предельный размер (графа 10) определяется путем прибавления допуска к окружному минимальному предельному размеру. Предельные размеры припусков Zmах (графа 12) определяют как разность предельных максимальных размеров предшествующего и выполняемых переходов.

Проведём проверку

Td3-Tdд=?2Zmax — 2Zmin

0,840−0,033=10,315−9,508

0,807=0,807

Таблица .7.5. Используемый инструмент /17/

В качестве дополнительной оснастки для токарной обработки выбираем центр упорный с конусностью 1:7 ГОСТ 18 259– —72.

7.5 Основание выбора технологического оборудования

Наиболее эффективно в нашем случае для токарной обработки использовать токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3С32.

Станок 16К20Ф3С32 (рис7.1.) патронно-центровой предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания крепежных резьб (в зависимости от возможностей системы ЧПУ). Станок используют в единичном, мелкои среднесерийном производстве /16/

Технические характеристики станка:

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:

Над станиной … 400

Над суппортом … 220

Наибольшая длинна обрабатываемой заготовки…1000

Частота вращения шпинделя …35 — 1600

Число автоматических переключаемых скоростей …9

Скорость быстрых перемещений суппорта, мм мин:

Продольного…4800

Поперечного…2400

Скорость подачи, мммин:

Продольного хода…3 — 1200

Поперечного хода…3 — 500

Перемещение суппорта на один импульс, мм

Продольного…0,01

Поперечного…0,005

Рис. 1 Станок 16К.20ФЗС32:

1-станина; 2- автоматизированная коробка скоростей; 3, 5- пульты программного управления; 4-электрошкаф; 6- шпиндельная бабка; 7-защитный экран; 8 — задняя бабка; 9 — гидроусилитель; 10 — гидростанция.

В качестве приспособления для закрепления режущего инструмента используется поворотный резцедержатель. В этой специальной инструментальной головке устанавливают шесть резцов-вставок или три инструментальных блока. Съемную инструментальную головку устанавливают на выходном валу резцедержателя. Головка связана с подвижной частью плоскозубой муфтой. Резцедержатель поворачивается электродвигателем через зубчатые колеса, червячную передачу и кулачковую муфту, часть которой жестко связана с валом резцедержателя.

В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал перемещается влево; происходит расцепление плоскозубой муфты и поворот в нужную позицию. Поворот определяется сигналами, поступающими от соответствующих конечных выключателей, замыкаемых упорами, установленными на кольце. Затем происходит реверсирование электродвигателя.

Муфта начинает вращаться в другую сторону. Подвижная часть плоскозубой муфты с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором. Кулачки полумуфты сжимают пружину, и подвижная часть плоскозубой муфты фиксируется на зубьях неподвижной полумуфты.

От конечного выключателя зажима подается сигнал на отключение приводного электродвигателя и начало рабочего цикла обработки. Для поворота и зажима резцедержателя вручную при наладке станка на валу имеется головка под ключ.

Рис. 7.2 Инструментальная головка.

Инструментальная головка (рис 7.2) предназначена для установки в ней резцовых вставок или инструментальных блоков. Резцовые вставки, заранее настроенные на размер, устанавливают в пазы головки и базируют винтами 1и упорами 2.

Поворотный резцедержатель станка 16К20ФЗС32

В этой специальной инструментальной головке устанавливают шесть резцов-вставок или три инструментальных блока. Съемную инструментальную головку устанавливают на выходном валу / резцедержателя. Головка связана с подвижной частью 2 плоскозубой муфтой.

Резцедержатель поворачивается электродвигателем 10 через зубчатые колеса, червячную передачу и кулачковую муфту 4, часть 5 которой жестко связана с валом резцедержателя. В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал 1 перемещается влево; происходит расцепление плоскозубой муфты 2—3 и поворот в нужную позицию.

Поворот определяется сигналами, поступающими от соответствующих конечных выключателей 8, замыкаемых упорами 7, установленными на кольце 6. Затем происходит реверсирование электродвигателя. Муфта 4 начинает вращаться в другую сторону. Подвижная часть 2 плоскозубой муфты с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором 9.

Кулачки полумуфты 5 сжимают пружину 11, и подвижная часть 2 плоскозубой муфты фиксируется на зубьях неподвижной полумуфты. От конечного выключателя 13 зажима подается сигнал на отключение приводного электродвигателя и начало рабочего цикла обработки. Для поворота и зажима

7.6 Расчёт режимов резания и техническое нормирование

Расчет режимов резания /3, 17, 18/: исходные данные: наружный 32 f9, Rа=1,6 мкм, заготовка — прокат, материал заготовки — Сталь 45 Операция «токарная»

Обработка производится на токарно-винторезном станке 16К20Ф3С32

Операция 005 Переход 1. Подрезать торец

Сверлить центровочное отверстие 010 в торце детали.

1.Глубина резания -0,5 мм. Т=0,5 х D=10 t=2мм

2. Подача — S, мм/об

S = 0,5

3. Скорость резания — V, м/мин

V = Ч Kv

Сv =9,8; q = 0,4; у =0,5; m=0,2

Период стойкости инструмента Т=70 мин.

Поправочные коэффициенты

— поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от материала заготовки.

Кnу — поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от состояния поверхности.

knv=1

kиукоэффициент, зависящий от РИ

kиу = 1

nу =1

Кi =1

Тогда

м/мин

4. Определим частоту вращения п, об/мин.

обмин

5. Уточняем частоту вращения шпинделя, по паспортным данным станка. Принимаем п = 850 об/мин.

6. Пересчитываем фактическую скорость резания. 4. Определим частоту вращения п, об/мин

м/мин.

Операция 010 токарная Переход 1.

Точить поверхность предварительно

1. Глубина резания -1: мм

t = 1,54 (данные берутся из расчета припусков) 3,08

2. Подача — S, мм/об

S=0,5

3. Скорость резания — V, м/мин

Из

СV = 350; хв = 750 МПа; х=0,15; у=0,35; m=0,2

Период стойкости инструмента Т=120 мин.

Поправочные коэффициенты

kv = kmv Ч knv Ч kиv

— поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от материала заготовки.

knv — поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от состояния поверхности.

knу=1

киу — коэффициент, зависящий от РИ

киу = 1

кnу =1

кг = 1

Тогда

м/мин.

4. Определим частоту вращения п, об/мин

обмин

5. Уточняем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка 16К20Ф3С32. Частоты вращения шпинделя

Выбираем ближайшие меньшие значения 750 обмин.

6. Сила резания — Р, Н

Р = 10 Ч tx Ч Sy Ч vn Ч Kp

х = 1; у = 0,75; Кр = 1

P = 10 Ч1,541Ч 0,50,75 Ч160Ч1= 1465

7. Мощность резания — N, кВт

кВт

Переход 2. Точить поверхность окончательно

1. Глубина резания -1 мм

t — 0,2 (данные берутся из расчета припусков)

2. Подача — S, мм/об

5 -0,19

3. Скорость резания — V, м/мин

Поправочные коэффициенты

Су = 420; ств = 750 МПа; х=0,15; у=0,2; т=0,2

Период стойкости инструмента Т- 120 мин.

Операция 030 шлифовальная

Обработка производится на Круглошлифовальном станке ЗМ163 В.

Материал образивного круга — Электрокарунд 50-СМ1 с керамической связкой.

Переход 1. Шлифовать поверхность однократно

1. Глубина шлифования -1 мм

t = 0,07 (данные берутся из расчета припусков)

2. Подача — S, мм/об

S= 0,6

3. Скорость заготовки — Vз, м/мин

Vз = 30

4. Скорость круга — Vк, м/с

Vк = 35

5. Определим частоту вращения заготовки пз, об/мин

обмин

6. Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту — принимаем 125 об/мин.

7. Определим частоту вращения заготовки пк, об/мин

обмин

8. Уточняем частоту вращения шпинделя круга по паспортупринимаем 2350 об/мин.

Техническое нормирование токарной операции:

Исходные данные: деталь «шток «. Длина обрабатываемой поверхности 985 мм, диаметр 32 f9. Заготовка «прокат «из стали 45. Обработка ведется на токарном станке 16 К20, Приспособление — центр упорный ГОСТ 18 259–72

Переход 1. точить наружную поверхность предварительно.

Резец проходной отогнутый. Угол резца в плане (р = 45°)

1. Основное время мин

2. Вспомогательное время, связанное с переходом Твсп=0,09 мин, Переход 2. Точить наружную поверхность окончательно.

Резец проходной отогнутый. Угол резца в плане ц = 45° .

1. Основное время мин.

2. Вспомогательное время, связанное с переходом Твсп = 0,09 мин,

3. Нормирование операции Топер = Тосн + Твсп = 0,6 + 0,53 = 1,1 3 мин

1. Основное время на операцию

2. Вспомогательное время Твсп = Туст. оп + Твсп = 0,35 + 0,09 + 0,09 = 0,53мин.

Туш.оп =0,35 мин,

3. Оперативное время

Тосн = Тосн = 0,24 = 0,36 = 0,6 мин

4. Время на обслуживание рабочего места Тобс =0,05* Топер =0,05×1,13=0,06мин

5. Время на отдых Тотд = 0,04 * Топер = 0,04 * 1,13 = 0,045 мин

7. Штучное время Тшп=Т0 + Твсп + Тобс + Тотд =1,13 + 0,06 + 0,045 = 1,235 мин Экономическое обоснование принимаемых в дипломном проекте инженерных решений В современных условиях важным направлением совершенствования производства является модернизация действующего металлообрабатывающего оборудования. Целью модернизации является приспособление оборудования к нуждам производства. То есть модернизация позволяет в более короткие сроки с минимальными затратами совершенствовать оборудование и расширить его технологические возможности.

8. Организационно-экономическая часть

8.1 Определение экономической эффективности

Экономическая эффективность (целесообразность) затрат на модернизацию и внедрение проектируемого варианта технологии, оборудования автоматизированного производства определяется в результате расчета и анализа системы основных и дополнительных показателей эффективности.

К основным показателям эффективности относятся:

— технологическая себестоимость обработки одного изделия по вариантам ;

— капитальные затраты на создание и внедрение проектируемого и базового вариантов ;

— годовая экономия текущих затрат, определяемая в результате сопоставления текущих затрат на годовой объем проектируемого варианта ;

— срок окупаемости (коэффициент эффективности) дополнительных капитальных затрат .

Для более полной и качественной оценки экономической целесообразности проектируемого варианта необходим расчет и анализ ряда дополнительных показателей эффективности (фондоотдачи, производительности труда производственных рабочих, съема изделий с 1производственной площади в год и другие).

Расчет величины изменения указанных показателей в результате сопоставления вариантов проводится в расчете на единый годовой объем производства.

Таблица 1 — Исходные данные для определения экономической эффективности модернизации фрезерного станка 16К20ФЗС32

8.2 Расчет затрат на модернизацию

На наш взгляд, если модернизация осуществляется на уровне цеха, то рассчитывается цеховая себестоимость. Расчет целесообразно представить в таблице 2

Таблица 2 — Калькуляция себестоимости работ по модернизации оборудования

После проведения расчетов затрат на модернизацию, необходимо проанализировать структуру затрат, обосновав статью, занимающую наибольший удельный вес.

8.3 Расчет капитальных затрат

Капитальные затраты на создание и внедрение проектируемого и базового вариантов производства рассчитываются по формулам:

(1)

(2)

где - капитальные вложения в оборудование;

— капитальные вложения в производственные площади под оборудованием (рабочими местами) по вариантам;

- сопряженные капитальные затраты; связаны с необходимыми изменениями на смежных участках производства для обеспечения требуемого качества функционирования проектируемого варианта (принимаются в пределах 4−6% от);

— капитальные затраты на подготовку производства и внедрение проектируемого варианта (принимаются в пределах 5−8% от).

Расчет потребности в капитальных затратах на оборудование для базового варианта () проводится по формуле:

(3)

где Цоб. — оптовая цена единицы оборудования, р.

kу.м — коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку, установку, монтаж и наладку оборудования (kу.м.=1,1 — 1,2).

Расчет потребности в капитальных затратах на оборудование для проектируемого варианта () проводится по формуле:

(4)

где Сз. у — стоимость аннулируемых (заменяемых) узлов;

— затраты на модернизацию (итог таблицы 2).

660 000 -15 000 + 65 027,7= 710 027,7р.

Расчет потребности в капитальных затратах на производственную площадь Kпл определяется по формуле:

(5)

где Sоб — площадь, занимаемая оборудованием, м2;

г — коэффициент, учитывающий дополнительную площадь на проезды и проходы (принять равным 0,8);

Цпл. — цена за 1 м² производственный площади (по данным предприятия или по рыночной стоимости на момент проведения расчетов).

660 000 + 31 552 = 691 552 р.

р.

=710 027,7+ 31 552 + 35 501,4 + 35 501,4 = 812 582,5 р.

8.4 Оценка экономической эффективности модернизации

Годовая экономия текущих затрат (Этз) определяется в результате сопоставления текущих затрат по базовому и проектируемому вариантам на годовой объем производства по формуле:

(6)

где — технологическая себестоимость изделия, р.;

Nj — годовой объем производства изделий, шт. (годовая производительность оборудования.

Таблица 3 — Калькуляция технологической себестоимости изделия до и после модернизации

=(4714,3 — 4587,3) М2880= 365 760 р.

Годовой экономический эффект определяется по формуле:

(7)

где — нормативный коэффициент эффективности (0,15);

— дополнительные капитальные затраты:

(8)

812 582,5 — 691 552 = 121 030,5р.

Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат и обратная его величина — коэффициент экономической эффективности рассчитывается в случаях, когда модернизация связана с дополнительными капитальными затратами по формулам:

(9)

(10)

Проектируемый вариант будет экономически эффективным, если годовой экономический эффект имеет положительную величину, срок окупаемости меньше, либо равен нормативному значению, т. е = 0,4 года, а коэффициент экономической эффективности больше или равен нормативному, т. е. .

Более качественный и углубленный анализ экономической целесообразности создания и внедрения проектируемого варианта достигается после расчета и анализа ряда дополнительных показателей экономической эффективности.

К таким показателям относятся:

изменение фондоотдачи ,

изменение производительности труда,

изменение трудоемкости обработки изделия ,

изменение съема продукции с 1мІ производственной площади .

Рассмотрим порядок расчета показателей.

Изменение фондоотдачи определяется по формуле:

(11)

где — фондоотдача проектируемого и базового вариантов.

Рассчитываются по формулам:

(12)

(13)

где — годовой объем выпуска продукции.

Изменение производительности труда определяется по формуле:

(14)

где — производительность труда проектируемого и базового вариантов. Рассчитываются по формулам:

(15)

(16)

где — итоговая численность основных производственных рабочих проектируемого и базового вариантов, чел.

Изменение трудоемкости рассчитывается по формуле:

(17)

Изменение съема продукции с 1 мІ производственной площади рассчитывается по формуле:

(18)

где — съем продукции с 1мІ производственной площади проектируемого и базового варианта.

Рассчитываются по формулам:

(19)

(20)

Выводы по результатам расчета дополнительных показателей экономической эффективности включают анализ характера изменений показателей и причины таких изменений.

Результаты расчета основных и дополнительных показателей экономической эффективности выносятся на отдельный плакат на защиту, а в дипломном проекте представляются в виде таблицы 4.

Примечания к таблице 4. Значения вносятся в ячейки таблицы, содержащие знак «+». В графе 4 «Характер изменения» значения указываются с соответствующим знаком: если показатель увеличился, то со знаком «+», если показатель уменьшился, то со знаком «- «.

Таблица 4 — Результаты расчета основных и дополнительных показателей экономической эффективности модернизации станка 16К20ФЗС32

8.5 Сетевые методы планирования и управления Применяются для планирования работ, связанных с модернизацией оборудования на предприятии. Сетевой график устанавливает взаимосвязь между всеми работами проекта и позволяет определить продолжительность и трудоемкость как отдельных этапов, так и всего проекта в целом.

Для построения сетевого графика необходимо руководствоваться основными положениями, правилами и методикой построения сетевых моделей. Составление и расчет сетевого графика необходимо проводить в представленной ниже последовательности. Исходные данные для расчета сетевого графика представляются в таблице 5.

Таблица 5 — Перечень и длительность работ сетевого графика по модернизации оборудования

8.6 Организация системы качества на предприятии Предприятия рыночной экономики прошли 4 фазы в своем развитии, каждой из которых соответствует своя организация производства и внутренние взаимоотношения.

На первой стадии промышленного развития предприятия ориентированы на производство: они решают что производить, как, в каком количестве, по какой цене продавать. Дополнительно авторитарный стиль руководства; рабочая сила с низким уровнем квалификации; качество низкое.

Вторая стадия. После второй мировой войны постепенно возрастает благосостояние, увеличиваются производственные мощности и становятся сравнимыми с запросами. Возрастает покупательская способность за счет увеличения доходов потребителей. Внутри предприятия внимание перемещается от производства к сбыту. Спрос высок, конкуренция незначительная, стоимость труда низкая, предприятиям нет необходимости беспокоится о качестве.

Третья стадия. В 70-х годах, предприятия претерпевают культурную революцию. Конкуренция возрастает. Потребитель становится более требовательным к характеристикам товара. Компаниям необходимо было исследовать рынок, чтобы понять, какие продукты нужны. Компании претерпевают различные организационные изменения, связанные с дальнейшем сдвигом к сбыту. Работники предприятий меняют свое отношение к работе. Они становятся более осведомленными о своих правах, более образованными, требуют больше поощрений удовлетворения от своей работы.

Четвертая стадия. В 80-е годы компании сконцентрировали свое внимание на проблеме падения прибыли, в основном, из-за удорожания обеспечения качества, так как возросли дополнительные издержки на брак, переработку.

Не которые компании пытались внедрить кружки качества, следуя японской модели, но попытки во влечь людей в решение проблемы качества на каждом организационном уровне не всегда удавались.

Не смотря на первые не удачи, предприятия пытались планировать качество в рамках жизненного цикла изделия, привлекая отделы (отдел сбыта, НИОКР, производственный отдел и др).

Такой подход привел к тому, что сформировались две стратегических функции для достижения конечных целей.

Первая функция — определение целевого рынка, выявление нужд и запросов потребителей.

Вторая функция — ответственность за качество продукции.

Акцент на потребителя приводит к другому взгляду на продукт. То что разрабатывается, производится и продается, — больше не просто произведенный товар, а комплексное понятие, которое обеспечивает различные функции и предоставляет лучший сервис его потребителям.

Качество становится стратегически важным не только с точки зрения снижения затрат, но также и для определения удовлетворения потребностей потребителей, которые становятся все более требовательными.

Настает время для внедрения и принятия всеобщего управления качеством (ВУК). Согласно данному подходу, качество должно быть «встроено» в продукт. Все отделы предприятия должны принять полную ответственность за качество.

Данная система распространяется как вертикально, так и горизонтально внутри компании, так же предполагает интеграцию каждого отдела компании с последующими и предыдущими отделами в производственной цепочке. Это взаимодействие приводит работников к пониманию общей цели и подчеркивает важность процессов.

Качество — это совокупность свойств и характеристик изделий или услуги, обеспечивающая удовлетворение обусловленных или предполагаемых потребностей.

Управление качеством — это методы и виды деятельности оперативного характера, используемые для выполнения требований к качеству.

Всеобщее управление качествомпоход к руководству организацией, нацеленный на качество основанный на участии всех ее членов и направленный на достижение долгосрочного успеха путем удовлетворения требований потребителя и выгоды для членов организации и общества.

Теория ВУК возникла не на пустом месте. Ей предшествовали и явились основаниями для нее учений многих экономистов, социологов, психологов (Тейлор, Вебер, Деминг, Кросби и др).

Системный подход к управлению качеством продукции в СССР, развивался с 50-х годов прошлого столетия, начиная с создания простых систем, а затем, по мере развития теории и практики переходя все к большим системам.

Саратовская система бездефектного изготовления продукции разработана в середине 50-х годов, была направлена на создание условий, обеспечивающих изготовление продукции без отклонений .

Особенности:

— в основе данной системы лежала количественная оценка качества труда. В зависимости отданного показателя определялся размер премии.

— четкая организации обеспечения всем необходимым рабочих мест,

— постоянное обучение и воспитание кадров.

В рамках системы получила развитие организационная форм — День качества, на катаром подвергаются критическому анализу итоги работы по обеспечению установленного качества продукции за истекший период и разрабатываются мероприятия по улучшению качества продукции.

Недостатки данной системы:

— противоречие между количеством и качеством в условиях плановой экономики;

— несправедливое снижение премии, изза возникновения дефектов не по вине рабочего.

Система КАНАРСПИ Разработана на предприятиях Горьковской области в начале 60-х годов. Рассматриваемая систем направлена на создание условий, обеспечивающих высокий уровень конструкторской и технологической подготовки производства и получение в сжатые сроки требуемого качества продукции с первых промышленных образцов.

Основной задачей данной системы являлось выявление на этапе проектирования изделий максимального количества причин отказов и их устранения в допроизводственный период.

Работы выполнялись комплексными бригадами, включающими конструкторов, технологов, рабочих.

Достоинства системы:

— сокращение сроков доводки новых изделий до заданного уровня качества в 3 раза,

— повышение надежности выпускаемых изделий в 2 раза,

— снижение трудоемкости и цикла монтажных работ в 2 раза .

Необходимо отметить, что принципы данной системы реализовывались на предприятиях оборонных отраслей промышленности гораздо меньше на предприятиях гражданских отраслей. Это можно объяснить различиями в условиях финансирования деятельности предприятий, а также мощных экспериментальных и исследовательских баз.

Система НОРМ была разработана в середине 60-х годов на Ярославском моторном заводе.

Эта систем характеризуется тем, что впервые за критерий качества принят технический параметр продукции (моторесурс), т. е. наработка в часах до первого капитального ремонта при нормальных условиях эксплуатации с заменой в этот период отдельных быстроизнашивающихся сменных деталей.

В основу данной системы положен принцип последовательного и систематического контроля уровня моторесурса и его планомерного увеличения на базе повышения надежности и долговечности деталей.

Анализируя действия данной системы, необходимо отметить существенную ошибку. Разработчики сосредоточили свое внимание лишь в одном показателемоторесурсе двигателя. Такой подход не исключает возможности совершенствования одного показателя качества за счет других, которые также важны для потребителя.

Комплексная система управления качеством продукции. Разработана в результате научно производственного эксперимента предприятиями Львовской области. Эта система — результат научного обобщения всего передового опыта в система БИП, КАНАРСПИ, НОРМ.

Особенности:

— развитие прогрессивных форм и методов организации труда и производства,

— моральное и материальное стимулирование исполнителей и трудовых коллективов,

— организационно-технической основой стали стандарты предприятия,

— многоуровневая организация управления (управление качеством продукции осуществлялось не только по видам производственной деятельности, но и по производственным задачам).

Заводские стандарты регламентирует проведение всех организационных, технических и экономических мероприятий, направленных на повышение качества выпускаемой продукции, устанавливают порядок действий и ответственность каждого исполнителя в работе по достижению высокого технического уровня, надежности и долговечности.

Недостатки данной системы:

— к разработке системы подходили формально,

— работники предприятий не обладали достаточными знаниями и полномочиями После второй мировой войны промышленность США начала развиваться. Однако качество товара было низкое. решение проблемы качества в США чаше всего пытались найти в различных мерах: тарифах, квотах, пошлинах, защищающих американских производителей от западноевропейских конкурентов.

Пред главными менеджерами предприятий стояла задача не только повышения качества продукции, но и мотивация работников, создание кружков качества, ведение учета расходов на качество и др.

В начале 1980; х годов в США управление качеством сводилось в основном к планированию качества. Однако планы повышения качества продукции разрабатывались без детального изучения внутрипроизводственных проблем, что создавало дополнительные проблемы.

Анализируя американский опыт в области управления качеством, можно отметить следующие его особенности:

— увязка проблем качества с конкурентоспособностью товаров фирм и страны в целом,

— рост объема бюджетного финансирования образования, науки и развития человеческого фактора,

— совершенствование системы управления фирмой,

— внимание к процессу планирования производства по объемным и качественным показателям;

— жесткий контроль качества продукции со стороны администрации фирмы, Принимаемые в США меры по постоянному повышению качеству продукции не замедлили сказаться на ликвидации разрыва в уровне качества между Японией и США, что усилило конкурентную борьбу на мировом рынке.

Особенностями японского подхода к управлению качеством является:

— широкое внедрение научных разработок в области управления и технологии;

— высокая степень компьютеризации всех операций управления, анализа и контроля за производством,

— максимальное использование возможностей человека, для чего принимаются меры по стимулированию, воспитанию патриотизма к своей фирме, систематическому и повсеместному обучению персонала, развитие корпоративного духа.

Важнейшей предпосылкой успешной работы по повышению качества является подготовка и постоянное обучение персонала фирмы. Обучение рабочих осуществляется непосредственно руководителем. У обучения есть побочный эффект. Считается, что качество труда на 90% определяется воспитанием, 10% - знаниями.

В Японии уделяется большое внимание кружкам качества, которые проводятся регулярно. Кружок качества признан официально, он зарегистрирован Японским союзом ученых и инженеров.

На японских фирмах для персонала разработана программа участия в обеспечении качества, получившая название «пять нулей». Она сформулирована в виде коротких правил и заповедей:

— не создавать (условия для появления дефектов);

— не передавать (дефектную продукцию на следующую стадию);

— не принимать (дефектную продукцию с предыдущей стадии);

— не изменять (технологические режимы);

— не повторять (ошибок).

Другим наиболее важным разделом является Международная система качества: стандарты ИСО серии 9000.

Международные стандарты применяются в следующих ситуациях:

1) когда контрактом оговариваются требования к проектным работам и продукции в виде эксплуатационных характеристик или указана необходимость их определения,

2) когда потребитель уверен в том, что поставляема продукция, соответствует установленным требованиям. Поставщик должен представить доказательства своих возможностей в области проектирования, разработки, производства, монтажа.

Особенностями международных стандартов ИСО серии 9000:

— применение к управлению качеством продукции системного подхода,

— ориентация на потребителя,

— регламентирование требований по всем стадиям жизненного цикла изделия,

— управление качеством продукции осуществляется по основным функциям,

— документальное оформление конкретных требований,

— рекомендательный характер.

Как показывает анализ, что внедрение международной системы качества незначительно повысило эффективность менеджмента фирм. Передовые фирмы мира достигают высокого качества за счет сложных методов и инструментов.

Резюме Проведена модернизация токарно-винторезного станка модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложной формы. Станок является универсальным станком и предназначен для токарной обработки деталей из штучных заготовок в условиях серийного производства и является важным технологическим оборудованием предприятия.

Модернизация была проведена с целью повышения производительности, работоспособности станка, а также решения вопросов по расширению технологических возможностей, позволяющих производить обработку деталей разных форм.

• Указано назначение и область применения токарного станка Проведен анализ конструкции и возможностей токарно-винторезного станка модели 16К20Ф3С32.
• В ходе проделанной работы на основе использования новых технических решений, а также в результате проведенного патентно-информационного поиска были разработано и предложены к внедрению устройство — патрон, который обеспечивает снижение вспомогательного времени и повышают точность закрепления заготовки.
• Применено устройство для зажима коленчатых валов. Тем самым достигнута требуемая задача для модернизации, а также предложено использование приспособления для обработки деталей сложной формы, включая фасонных, без их переустановки.
• В ходе выполнения диплома проведены также следующие работы.
• Сделан анализ преимуществ и недостатков аналогов, что послужило основанием для выбора конструкторской части и предложений по применению приспособлений.
• Сделано описание работы основных и модернизируемых узлов станка мод. 16К20Ф3С32. Проведена общая компоновка станка и сделано описание особенностей его работы. Рассмотрена кинематическая схема станка. Сделан общий кинематический расчет. Проведена расчет привода главного движения, с целью, чтобы обеспечить повышение производительности обработки. Предложено к применению приспособление для обработки тонкостенных деталей.
• В расчетной части выполнены: выбор и предварительный расчет приводов; кинематический расчет; силовой расчет, определено число зубьев зубчатых колес; сделан силовой расчет. Проведен расчет особо нагруженного зубчатого зацепления, и расчет шпоночного соединения.
• Сделан расчет детали «Шток» методом конечных элементов При расчетах использованы ЭВМ.
• Представителем обрабатываемых на станке деталей, согласно задания, является шток
• Рассмотрены особенности технологии изготовления детали шток. Шток выполняет роль опоры и основания, для закрепления на него других деталей, при помощи резьбы М20, фрезерованной поверхности и посадочных поверхностей Ш 32 f9 (допуск в интервале с (-0,025)по (-0,087) мм.) и Ш 24 е8 (допуск в интервале с (-0,040) по (-0,073) мм). Шток изготовлен из стали 45 ГОСТ 1050–88. Данные химсостава и свойств приведены в табл. 7.1 и 7.2.
• В технологической части проведен расчет технологических параметров процесса обработки детали типа колесо выбрано оборудование, инструменты, приспособления, режимы резания, осуществлено техническое нормирование.
• Для получения основных поверхностей детали используется исследуемый нами токарно-винторезный станок 16К20Ф3С32.
• Рассмотрены вопросы охраны труда, техники безопасности и экологии.
• В итоге проверены все заданные расчеты параметров станка, сделаны необходимые кинематических расчетов, расчетов элементов конструкции модернизируемого станка и обосновано расширение технологических возможностей станка.
• В организационно-экономической части проведены работы по обоснованию экономических разработок, предлагаемых в дипломном проекте технических вариантов модернизации станка. Экономически доказана высокая эффективность предлагаемой модернизации токарно — винторезного станка 16К20Ф32.
• Список используемой литературы
• 1. СТП ВГТУ 62−2007. Текстовые документы (курсовые работы (проекты), рефераты, отчеты по лабораторным работам, контрольные работы). Правила оформления. Воронеж: ВГТУ, 2007. — 53 с.
• 2. Пачевский В. М. Методы обеспечения точности: курсовое проектирование: учеб. пособие / В. М. Пачевский. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2007. — 175с.
• 3. Справочник технолога-машиностроителя /под ред. А. М. Дальского, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение-1, 2001, Т. 1. 912 с. Т. 2. — 944 с.
• 4. Проектирование механических передач: Учебно-справочное пособие для ВУЗов / С. А. Чернавский, Г. А. Снегирев и др. 5-е изд. М.: Машиностроение, 1984. 560 с.
• 5. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: В 2-х т.:/ А. Д. Локтев, И. Ф. Гущин, В. А. Батуев и др.- М.: Машиностроение, 1991. 573 с.
• 6. СТП ВГТУ 001−98. Курсовое проектирование. Организация, порядок проведения, оформление расчетно-пояснительной записки и графической части. Воронеж: ВГТУ, 2008. — 48 с.
• 7. Панов А. А. Обработка металлов резанием. Справочник технолога.- М: Машиностроение, 1988. — 736 с.
• 8. Пачевский В. М. Технология машиностроения: учеб. пособие / В. М. Пачевский. Воронеж: ВГТУ, 2003. — 180 с.
• 9. Пачевский В. М. Методы обеспечения точности: учеб. пособие / В. М. Пачевский. 2-е изд., перераб. и доп. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. 150 с.
• 10. Старов В. Н., Пачевский В. М. Расчет и конструирование станков. Учебн. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. у-нт, Ч.1.Ч.2, 2007.-263с.
• 11. Тарзиманов Г. А. Проектирование металлорежущих станков / Г. А. Тарзиманов.-3-е изд., переработ. и доп.- М.: Машиностроение, 1980. — 288 с.
• 12. Гузеев В. И. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ: справочник / В. И. Гузеев, В. А. Батуев, И. В. Сурков; под ред. В. И. Гузеева. — М.: Машиностроение, 2005. — 968 с.
• 13. Пуш В. Э. Металлорежущие станки. М: Машиностроение, 1985 г.
• 14. Пуш В. Э. Конструирование металлорежущих станков / В. Э. Пуш. — М.: Машиностроение, 1977. — 390 с.
• 15. Пачевский В. М. Режущий инструмент: учеб. пособие / В. М. Пачевский, Э. М. Янцов. Воронеж: ВГТУ, 2003. — 193 с.
• 16. Руководство к станкам. Станки токарные с числовым программным управлением моделей 16К20Ф3С32, 16К20РФ3С32. 16К20Т1.02.
• 17. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1, Т. 2/ Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1986. — 496 с.
• 18. Курсовое проектирование по технологии машиностроения/ Под общ. ред. А. Ф. Горбацевича. — Минск, «Вышейшая школа», 1975.19. Колев Н. С. Металлорежущие станки. М: Машиностроение, 1980.-548с.
• 20. Проников А. С. Расчет и конструирование металлорежущих станков. М: Высшая школа, 1967 .- 438 с.
• 21. Румянцева З. П. Общее управление организацией. Теория и практика: учебник / З. П. Румянцева. М.: ИНФРА-М, 2001. 304с.
• 22. Сетевые графики в планировании: учеб. пособие / под ред. И. М. Разумова, М.: Высш. шк., 1981. — 168с.
• 23. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник/ Под общ. ред. В. И. Баранчикова. — М.: Машиностроение, 1990.
• 24. Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник. — М.: Машиностроение, 1979.
• 25. Технология технического контроля в машиностроении: Справочное пособие/ Под ред. В. Н. Чупырина. — М.: Изд-во стандартов, 1990.
• 26. Организация производства и управления предприятием: учебник / под ред. О. Г. Туровца. М.: ИНФРА-М, 2005. — 528с.
• 27. Методические указания к выполнению организационно-экономической части дипломного проекта для студентов специальности 151 002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы» очной и очно-заочной форм обучения / ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. О. В. Беспалова, И. В. Рощупкина. Воронеж, 2008 — 19 с.
• 28. Методические указания по выполнению курсового проекта «Повышение конкурентоспособности не предприятии» для студентов специальности 120 200 -Автоматизированное оборудование, всех форм обучения/ О. В. Беспалова. — Воронеж, 2003. -23 с.
• 29. Новицкий Н. И. Организация, планирование и управление производством: учеб.-метод. Пособие / Н. И. Новицкий, В. П. Пашуто. М.: Финансы и статистика, 2007. — 576с.
• 30. Техника безопасности и экология учеб. пособие / В. К. Скляренко, В. М. Прудников. М.: ИНФРА-М, 2005. — 528 с.
• 31. АС № 1 572 759 А1 В 23 В 31/00. Самоцентрирующий патрон для закрепления эксцентричных деталей.
• 32. А.С. 396 184, МКИ В23b 5/44 Приспособление для обработки эксцентричных поверхностей на токарных автоматах.
• 33. АС 1 357 147. В23 В 25/06.Устройство для крепления патрона к шпинделю станка.
• 34. АС.611 721. Устройство для обработки сферических поверхностей.
• 35. Журналы за 2005;2009 гг.:
• Машиностроение;
• Наука-производству;
• Металлообработка ;
• Технология машиностроения;
• Реферативный журнал «Резание материалов. Станки и инструменты».