2.3.6.2 Вибір верстатів, різального інструмента, контрольно-вимірювального інструменту для виготовлення валу

Вибрані металорізальні верстати, оснастка, різальний та вимірювальний інструменти для виготовлення вала зводимо в табл. 2.4.

Таблиця2.4 Обладнання ріжучий, та вимірювальний інструмент

2.3.7 Вибір та розрахунки режимів різання

2.3.7.1 Вибір та розрахунки режимів різання для виготовлення корпусу

Чорнове точіння поверхні 13.

Глибина різання

Визначимо подачу у залежності від діаметра деталі (d1=150 мм), глибини різання (t1max=0,69 мм) та перетину держака bh=2025 мм S=0,5 мм/об. Враховуючи, що в якості заготовки прийнятий лиття, тобто малоймовірність різання з ударами, приймаємо остаточно робочу подачу S=0,5 мм/об.

Швидкість різання:

; (2.11)

де - розрахунковий коефіцієнт;

m=0,2; x=0,15; y=0,35- показники степені;

- розрахунковий емпіричний коефіцієнт,

де - коефіцієнт, враховуючий вплив фізико-механічних властивостей оброблюємого матеріалу на швидкість різання;

- коефіцієнт впливу стану поверхні заготовки;

- коефіцієнт впливу інструментального матеріалу;

Т-стійкість різця, хв. Т=60хв. При одно інструментальній обробці.

Тоді

kv= 11 0,22= 0,22

Тоді швидкість різання буде:

Сила різання

Pz=10СptxsyVhkp; (2.12)

де значення коефіцієнтів та показники ступенів приймаємо за довідником: x=1,0; y=0,75; h= -0,15; kp=0,652.

Визначаємо силу різання

Pуmax=10Сpmaxtmaxxsyhkp (2.13)

Приймаємо Сpmax=1,1Сp=1,1243=267.

Загальний поправочний коефіцієнт на силу різання визначаємо за формулою kр= kрkлрkгрkrр. Де

kр=0,5; kлр=1; kгр=1, krр при обробці твердосплавними інструментами не враховуємо. Тоді kр=0,50,32=0,16

Pуmax=102670,6910,50,7543,3-0,150,16=1022 Н

Потужність різання:

(2.14)

кВт.

На пів чистове точіння

Глибина різання

Визначимо подачу у залежності від діаметра деталі (d1=150 мм), глибини різання (t2max=0,17 мм) та перетину держака bh=2025 мм S=0,5 мм/об. Враховуючи, що в якості заготовки прийнятий лиття, тобто малоймовірність різання з ударами, приймаємо остаточно робочу подачу S=0,5 мм/об.

Швидкість різання:

Сила різання

Pуmax=102670,1710,50,7553,5-0,150,16=238 Н

Потужність різання:

кВт

Чистове точіння

Глибина різання

Визначимо подачу у залежності від діаметра деталі (d1=150 мм), глибини різання (t3max=0,05 мм) та перетину держака bh=2025 мм S=0,55 мм/об. Враховуючи, що в якості заготовки прийнятий лиття, тобто малоймовірність різання з ударами, приймаємо остаточно робочу подачу S=0,5 мм/об.

Швидкість різання:

Сила різання

Pуmax=102670,0510,50,7564,3-0,150,16=68,4 Н

Потужність різання:

кВт

Фрезерування:

- Глибина фрезерування t=2 мм;

- Ширина фрезерування В=25 мм;

- Подача на зуб sz=0,05 мм/зуб

на оберт s=szz=0,0510=0,5 мм/об

Швидкість фрезерування

(2.15)

де розрахункові коефіцієнти

cv=332; q=0,2; x=0,1; y=0,4; u=0,2; =0,0; m=0,2

Поправочний коефіцієнт kv=0,65

Частота обертання фрези

(2.16)

Окружна сила різання:

 (2.17)

де розрахункові коефіцієнти

ср=68,2; x=0,86; y=0,72; u=1,0; q=0,86;w=0; kMp=0,68;

.

Потужність різання:

кВт.

Свердлування:

- Глибина різання t=0,5D=0,56,7=3,35 мм;

- Подача s=0,15 мм/об;

- Швидкість різання

(2.18)

де розрахункові коефіцієнти

сv=14,7; q=0,25; y=0,55; m=0,125; kv=0,72; х=0.

м/хв

Обертовий момент

(2.19)

де розрахункові коефіцієнти

=0,012; q=2,2; y=0,8;

Поправочний коефіцієнт на силу різання

Мкр=100,03456,7520,150,80,22=0,75 Нм

Частота обертання свердла:

(2.20)

.

Потужність різання:

(2.21)

кВт.

2.3.8.2 Вибір та розрахунки режимів різання для виготовлення валу

Токарна

Чорнове точіння:

Глибина різання

Визначимо подачу в залежності від діаметра деталі (d1=12 мм), глибини різання (tmax=1,2 мм) та перетину держака bh=2025 мм S=0,5 мм/об. Враховуючи, що в якості заготовки прийнятий лиття, тобто малоймовірність різання з ударами, приймаємо остаточно робочу подачу S=0,2 мм/об.

Швидкість різання:

kv= 11 2= 2

м/хв.

Сила різання

x=1,0; y=0,75; h= -0,15; kр =0,652

Сpmax=1,1Сp=1,1243=267

kр=0,5; kлр=1; kгр=1

Тоді kр =1,70,5=0,85

Pуmax=102671,210,20,75527 -0,150,85=318 Н

Потужність різання:

.

Чистове точіння:

Глибина різання

Визначимо подачу в залежності від діаметра деталі (d1=12 мм), глибини різання (tmax=0,4 мм) та перетину держака bh=2025 мм S=0,5 мм/об. Враховуючи, що в якості заготовки прийнятий лиття, тобто малоймовірність різання з ударами, приймаємо остаточно робочу подачу S=0,2 мм/об.

Швидкість різання:

kv= 11 2= 2

м/хв.

Сила різання

x=1,0; y=0,75; h= -0,15; kр =0,652

Сpmax=1,1Сp=1,1243=267

kр=0,5; kлр=1; kгр=1.

Тоді kр=1,70,5=0,85

Pуmax=102670,310,20,75622 -0,150,85=77 Н

Потужність різання:

.

Тонке точіння:

Визначимо подачу в залежності від діаметра деталі (d1=12 мм), глибини різання (tmax=0,2 мм) та перетину держака bh=2025 мм S=0,5 мм/об. Враховуючи, що в якості заготовки прийнятий лиття, тобто малоймовірність різання з ударами, приймаємо остаточно робочу подачу S=0,2 мм/об.

Швидкість різання:

kv= 11 2= 2.

м/хв.

Сила різання

x=1,0; y=0,75; h= -0,15; kp=0,652

Сpmax=1,1Сp=1,1243=267

kр=0,5; kлр=1; kгр=1.

Тоді kр=1,70,5=0,85

Pуmax=102670,210,20,75690 -0,150,85=50,9 Н

Потужність різання:

кВт

Фрезерування:

- Глибина фрезерування t=6 мм;

- Ширина фрезерування В=4 мм;

- Подача s=1,6 мм/об

- Швидкість фрезерування

(2.22)

де розрахункові коефіцієнти

cv=46,7; q=0,45; x=0,5; y=0,5; u=0,1; =0,1; m=0,33.

Поправочний коефіцієнт kv=0,65

Частота обертання фрези

Окружна сила різання:

(2.23)

де розрахункові коефіцієнти

ср=68,2; x=0,86; y=0,72; u=1,0; q=0,86;w=0; =0,68

Н

Потужність різання:

кВт

Шліфування:

- Швидкість круга кр=35 м/с;

- Швидкість заготовки з=30 м/хв;

- Глибина шліфування t=0,02 мм;

- Подовжня подача s=10 мм/хв.

Ефективна потужність при шліфуванні периферією круга з подовжньою подачею:

(2.24)

де розрахункові коефіцієнти:

=1,3; r=0,75; x=0,85; y=0,7

Тоді: кВт.

2.2.8 Техніко - економічне нормування операцій

Норму часу визначають на основі технічного розрахунку та аналізу, виходять з умов можливого більш повного використання технічних можливостей обладнання та інструменту у відповідних з потребами до обробки даної деталі.

Технічна норма часу, яка визначає втрату часу на обробку, служить основою для сплати праці, калькуляції собівартості деталі. На основі технологічних норм розраховується тривалість виробничого циклу, необхідна кількість верстатів, робочих, визначається потужність цехів.

Технічна норма часу

(2.25)

де ТШ. М.- норма штучного часу, хв;

Тпз- норма підготовчо-заключного часу на партію деталей;

n- розмір партії деталей.

Норма штучного часу, хв

ТШ= Т0+ Тв+ Ттех+ Торг+ Тп (2.26)

де ТО- основний (технічний) час, хв.;

Тв- допоміжний час, хв.

Ттех- час техобслуговування робочого місця, хв.

Торг- час організації роботи, хв.

Тп- час перерв, хв.

Роздивимося нормування свердлильної операції при обробці поверхні 14.

Основний час на свердлення одного отвору Т0=L/s=14 мм/0,15мм/об1200 об/хв. = 0,1 хв.

Основний час на свердлення 8 отворів Т0=80,1=0,8 хв.

Допоміжний час Тв=1,6 хв.

Час на обслуговування робочого місця

Ттех=0,02 Т0=0,020,8= 0,02 хв.

Торг=0,15 хв.

Час перерв Тп=0,06 Т0=0,060,8= 0,01 хв.

Штучний час:

ТШ= 0,8+1,6+0,02+0,15+0,01= 2,58 хв.

Підготовчо-заключний час

Тпз=8 хв.

Технічна норма часу при n=6300 шт.

хв.

3. КОНСТРУКТИВНА ЧАСТИНА

3.1 Проектування спеціального технологічного оснащення

Верстатні пристосування застосовують для установки заготовок на метало ріжучі верстати. Відповідно до ЄСТПП розрізняють три види верстатних пристосувань: спеціальні (одно цільові, не переналагоджуємі), спеціалізовані (вузко цільові, обмеженого переналагоджування), універсальні (багатоцільові, широко переналагоджувальні).

Обґрунтоване застосування верстатних пристосувань дозволяє одержувати високі техніко - економічні показники, а саме: точність обробки деталей по параметрам відхилень розмірів, форми і розташування поверхонь збільшується в середньому на 20-40%. Застосування верстатних пристосувань дозволяє обґрунтовано понизити вимоги до кваліфікації верстатників основного виробництва (в середньому на розряд), об'єктивно регламентувати тривалість виконуємих операцій, розширити технологічні можливості устаткування.

Спроектуємо спеціальне верстатне пристосування для закріплення заготовки для цього проведемо патентний пошук.

3.2 Патентний аналіз конструкцій пристосувань

Винахід [3] відноситься до затискних пристосувань металорізальних верстатів, використовуваних у машинобудуванні. Тиски (рис. 3.1) містять корпус 1, нерухому 2 і рухливу 3 губки, ходовий гвинт 4, підсилювач, що складається зі шпинделя 6, пакета тарілчастих пружин 13, натискного гвинта 9 з рукояткою 10 і підсилювального механізму 15, 15, 16. Натискний елемент 8 з'єднаний з рухливою губкою 3 з боку рукоятки 10, що спрощує конструкцію. Натискний елемент 8 закріплений на шпинделі 6, що закріплений на ходовому гвинті 4 без можливості обертання, але з можливістю осьового переміщення. При затиску деталі ходовий гвинт 4 зміщається щодо шпинделя 6, пакет тарілчастих пружин 13 стискується, виступ 11 виходить із зачеплення з пазом 12. Момент, що крутить, від рукоятки 10 перестає передаватися на шпиндель 6 і ходовий гвинт 4. Шпиндель 6 і ходовий гвинт 4 зупиняються, а натискний гвинт 9, продовжуючи рух, затискає деталь через підсилювальний механізм 15, 15, 16. Пакет тарілчастих пружин 13 працює як перевантажувальна муфта з геометричним замиканням через виступ 11 і паз 12 і як акумулятор енергії затиску. Пропонований пристрій рекомендується для модернізації найбільш простих фрезерних тисків, що випускаються в умовах масового виробництва, тому що має просту конструкцію, високу надійність і технологічність, а також завдяки тому, що підсилювач кріпиться з зовнішньої сторони рухливої губки і не вимагає переробки технологічного процесу вироблених тисков.

Рис. 3.1 Затискне пристосування

Винахід [4] відноситься до машинобудування, до пристроїв для затиску оброблюваних деталей. Тиски (рис. 3.2) містять корпус 1, нерухому 2 і рухливу 3 губки, гідравлічний механізм - підсилювач, що складається з циліндра 4 і поршня 5 з штоком 6, який пов'язаний з губкою 3, силовий привід у вигляді пнемо циліндра 8 з поршнем 9 шток 10 якого є плунжером механізму - підсилювача. Лещата мають додатковий поршень 13, який може переганяти рідину з порожнини в поршні 9 в порожнину 11, додатковий плунжер 14 і перевантажувальну муфту 18. При затиску деталі спочатку поршень 13 підводить губку 3 до деталі а потім поршень 9 затискає деталь. Муфта 18 і плунжер 14 служать для синхронізації роботи поршнів 9 і 13. Лещата забезпечені пристроєм, що подає звуковий сигнал при аварії або послаблені сили затиску деталі. Включення звукового сигналу забезпечує плунжер 14. Як енергія звукового сигналу використовується стисле повітря. Тиски мають невеликі габарити по довжині і забезпечують підвищену безпеку праці

Рис. 3.2 Затискне пристосування

Використання [5]: винахід відноситься до затискних пристосувань металорізальних верстатів. Сутність: тиски (рис. 3.3) містять корпус 1, нерухому 2 і рухливу 3 губки, клиновий замок рухливої губки, що представляє собою повзун 5, закріплений на ходовому гвинті 6, шарнірно-підоймову раму, що складається з вільно і похило встановленого в корпусі стрижня 7, на кінцях якого шарнірно закріплені два різноплечіх двух плечевих важелі - важіль 8 закріплений у корпусі 1 і в нерухомій губці 2, а важіль 9 шарнірно зв'язаний з корпусом і рухливою губкою 3 через гайку 10 ходового гвинта 6.

Рис. 3.3 Затискне пристосування

Винахід [6] відноситься до верстатобудування і може бути використане в затискних пристосуваннях металорізальних верстатів або рухливих столів верстатів, де потрібен швидкий прохід неодруженого ходу. Метою винаходу є спрощення конструкції. Зазначена мета досягається за рахунок іншого виконання механічного керуючого пристрою, що виконано у виді штифта з наскрізним отвором, встановленого в одному з радіальних отворів ексцентрикового кулачка і виступ, що має, на одному зі своїх торців, одна з бічних поверхонь якого перпендикулярна цьому торцеві, а інша розташована під кутом до нього, кільцевої пружини, розміщеної в канавці, і двох подовжніх пазів, виконаних на гвинті, форма поверхні кожного з яких відповідна поверхні виступу штифта. Пази гвинта призначені для почергової взаємодії з виступом, а форма отворів у гайці являє собою два на пів циліндри, на одному з яких виконана різьблення, призначене для взаємодії з різьбленням гвинта.

Винахід [7] відноситься до машинобудування, а саме до пристроїв для затиску оброблюваних виробів. Суть винаходу: верстатні тиски (рис. 3.4), містять корпус 1 з тими, що направляють 4, нерухому губку 2, встановлену на корпусі, рухливу губку 3, встановлену з можливістю переміщення по тих, що направляють гідропривід з циліндром 5, закріпленим в нерухомій губці, і поршнем з штоком 6, ходовий гвинт 7, сполучений одним кінцем з штоком, утворюючи гвинтову пару з можливістю переміщення по штоку, а іншим з рухливою губкою через різьбову втулку, двух плечий важіль 9, встановлений на різьбовій втулці 8 при цьому одне плече важеля сполучене з корпусом, а інше плече - з рухливою губкою, на бічній поверхні одного з плечей важеля виконано клинове гніздо, само встановлюючий елемент 12, розміщений на рухливій губці з можливістю взаємодії з похилою поверхнею клинового гнізда важеля.

Рис. 3.4 Затискне пристосування

Винахід [8] відноситься до машинобудування, для точної установки і затиску оброблюваних деталей. Суть винаходу: прецизійні тиски (рис. 3.5) містять корпус 1 з тими, що направляють А, закріплену в нім нерухому губку 2, рухливу губку 3 з прямокутним пазом Би, розміщену на тих, що направляють А корпуси, повзун 4 зв'язаний через ходовий гвинт 5 з приводом 6 і встановлений в пазу Б з можливістю взаємодії своєю похилою поверхнею з рухливою губкою 3 через клинову планку 11, встановлену на осі 12, паралельною ходовому гвинту 5. У повзунові виконаний циліндровий отвір вісь якого перпендикулярна осі клинової планки 11 і розташована в плоскості паралельно плоскість переміщення повзуна. Циліндровий палець 8 з лиською, створюючи похилу поверхню повзуна, розміщений в циліндровому отворі з можливістю само-встановлювання щодо клинової планки.

Рис. 3.5 Затискне пристосування

Проводячи патентний пошук по Україні та інших держав, проаналізувавши нормативно - технічну літературу, стандарти, типові конструкцій пристроїв, можна зробити висновок, що, елементи конструкцій пристосувань повинні бути стандартні, крім того розроблене верстатне пристосування по можливості використовувати для великої кількості типорозмірів і видів обробки. Тому, проектуванню конструкцій спеціальних пристосувань повинно здійснюватись ретельне вивчення вже розроблених типових конструкцій, а проектування, як правило, зводиться до розробки конструкції, яка складається із стандартних елементів з мінімальною кількістю оригінальних деталей.

3.3 Розробка та обґрунтування принципу дії пристрою та його розрахункової схеми

Тип виробництва крупносерійний, тому згідно рекомендаціям пристрій повинен мати механізований привід затискування, а саме гідравлічний або пневматичний гідропривід. Розробимо пристосування для свердлувальної операції. Для обраного пристосування (рис. 3.6) сила закріплення заготовок визначається за формулою:

Pо=10СpDqSykp; (3.1)

де D - діаметр свердлування, мм;

S - подача, мм/об;

kp - коефіцієнт.

Сp=42, q=1,2, y=0,75, kp=(170/190)0,4=1,045,

Pо=104281,20,150,751,045=1,28кН.

Рис. 3.6 Схема затискного пристосування

Щоб забезпечити задану силу затискання, повинна діяти певна сила Q:

(3.3)

Діаметр пнемо циліндра визначається за формулою:

; (3.3)

де - тиск повітря у пнемо циліндрі;

- коефіцієнт корисної дії пнемо циліндра.

м=51,3м

Приймаємо стандартний пнемо циліндр з діаметром циліндру D=63мм. Діаметр штоку d=16мм.

4. ПРОЕКТУВАННЯ ЦЕХУ

4.1 Аналіз вихідних даних для проектування цеху

Вихідними даними для проектування цеху є виробнича програма, тип виробництва, режими роботи обладнання, фонди часу, технологічний процес виготовлення деталей, трудомісткість виготовлення та збирання вузлів.

На підставі аналізу вихідних даних визначається склад цеху. До складу відносять виробничі, допоміжні відділення та підсобні приміщення.

Проектування цеху проводиться за крупними показниками незалежно від програми і типу виробництва.

В даному дипломному проекті річна програма випуску деталей 6300шт. Тип виробництва, згідно проведеним розрахункам - крупносерійний.

Склад виробничого відділення визначається в залежності від прийнятого виду виробництва, в даному випадку - груповий

До складу додаткових і допоміжних приміщень входять:

- інструментальне господарство (інструментально - роздавальний склад);

- склад готових виробів та заготовок;

- відділення заточування інструментів;

- майстерня по ремонту пристосувань;

- ремонтне відділення цеху;

- відділення по переробці стружки;

- контрольне відділення;

- ділянка термічної обробки.

Інструментально - роздавальний склад використовується для постачання робочих місць інструментом і пристосуванням. Склад розташовано в бік від головного виробничого обладнання, де розташовані і інші допоміжні відділення. Для зберігання інструменту та пристосувань склад обладнано стелажами.

Заточування інструмента відбувається у відділеннях заточних майстерень, які відділяються скляними перегородками.

Виконання усіх ремонтних робіт відбувається силами ремонтно - механічної ділянки цеху, яка знаходиться у веденні головного механіка заводу.

Стружку у цеху збирають в окремі короби і за допомогою візків вивозять у відділення для переробки, яке розташоване в окремому приміщені заводу.

Контрольне відділення розташовується у кінці механічного цеху по шляху руху деталі у складальний цех. Окрім цього, передбачено контрольний стіл, на якому відбувається перевірка деталей.

Ділянка термічної обробки розташована в ізольованому приміщені.

4.2 Розрахунок необхідного обладнання цеху

4.2.1 Головне виробниче обладнання

При проектуванні технологічних процесів була розроблена необхідна кількість обладнання для кожної операції і визначені його технічні характеристики.

Визначимо кількість основного обладнання:

Кількість верстатів для токарної операції:

Кількість верстатів для токарної операції:

шт.

Кількість верстатів для свердлувальної операції:

шт.

Кількість верстатів для фрезерувальної операції:

шт.

Кількість верстатів для шліфувальної операції:

шт.

Прийнята кількість робочих місць з врахуванням виготовлення інших деталей насоса:

по розточувальній операції Р=2;

по свердлильній операції Р=1;

по фрезерувальній операції Р=1;

по шліфувальній операції Р=1.

Приймаємо наступне обладнання для виготовлення деталей насоса табл. 4.1.

Таблиця4.1 Головне виробниче обладнання

Загальна кількість 5 верстатів

4.2.2 Допоміжне обладнання

Окрім головного виробничого обладнання, використовується і додаткове обладнання. До допоміжного обладнання відноситься обладнання заточного відділення, відділення ремонту обладнання та пристосувань і заготовте обладнання.

Заточних верстатів, приймаємо 5% від кількості верстатів, які обслуговуються заточенням.

В нашому випадку приймаємо 1 заточний верстат для обслуговування верстатів

Обладнання для доводки інструменту приймаємо рівним 0,5 заточних верстатів,

Приймаємо 1 верстат для доводки інструменту.

Кількість метало ріжучого верстата для обслуговування обладнання для ремонтного відділення приймаємо від 2 до 7 % від кількості обладнання цеху.

Приймаємо 1 метало ріжучий верстат.

4.2.3 Підйомно-транспортне обладнання

Для транспортування заготовок і готових виробів в механічному цеху передбачається :

- ручні візки;

- електричні візки;

- тельфер.

Ручні візки використовують для пересування вантажу в середині цеху (від верстату до верстату). Кількість ручних візків вантажо під'ємністю 50кг приймаємо 1шт.

Зручним цеховим транспортом є електричні візки. Вони прості в керуванні і безшумні, завдяки чому їх широко використовують на заводах. Електровізки приводяться у рух електродвигунами, які живляться від акумуляторної батареї.

Визначимо кількість електровізків за формулою:

; (4.1)

де Q - річний обсяг перевезень

- коефіцієнт нерівномірності;

- коефіцієнт використання вантажо під'ємності

- вантажо під'ємність візка, т

- річний фонд часу роботи обладнання

- загальний час пробігу електровізка, хв.

т

(4.2)

хв

Приймаємо 1 електровізок.

Електро возики використовуємо при транспортуванні заготовки від верстату до верстата, та при безпосередній її установці.

4.3 Розрахунок площі цеху

4.3.1 Виробнича площа

Цех по виробництву насосів обмежується в повздовжньому напрямку двома паралельними рядами колон. Відстань між осями колон в повздовжньому напрямку 6 метрів. Відстань між осями колон поперечному та повздовжньому напрямку утворюють сітку колон 15х6м.

Довжина цеху складає 12м. Висота 6м.

Металорізальні верстати цеху розташовуємо у порядку металічного процесу.

Відстань між боковою стороною верстата до стіни приймемо 800мм., між тильною стороною верстата і стіною 1000мм.

Розміри головних повздовжніх проїздів з розрахунком габаритів електровізків приймаємо 1500мм.

Для безперебійної роботи верстатів встановлюємо склади заготовок та готової продукції

Загальна виробнича площа, приймаємо до уваги площу, яку займають тільки верстати та зона іх обслуговуваня.

(4.3)

4.3.2 Допоміжна площа

Так, як у заготівельному приміщені знаходяться відрізні верстати, ножівки, фрезерувальні та обдирний верстат то загальна площа заготівельного відділення складає.

Так, як кількість загальних кількість верстатів складає 6, то приймаємо кількість заточувальних верстатів:

Приймаємо 1 заточний верстат.

Кількість доводочних верстатів

Приймаємо 1 доводочний верстат.

Загальна площа інструментального відділення складає.

Кількість верстатів для ремонту інструмента та пристосувань

Приймаємо 1 верстат.

Загальна площа відділення для ремонту інструмента та пристосувань складає

Згідно довідкових даних приймаємо площі комор:

Інструментально- роздавальна

пристосувань

інструментального оснащення

Згідно довідкових даних приймаємо загальну площу контрольного відділення

Згідно довідкових даних приймаємо загальну площу відділення мастило - охолоджуючих середовищ

Площа складу становить

; (4.4)

де А - запас збереження металу, заготовок, напівфабрикатів.

Q - загальна вага сировини, що проходить через склад.

- коефіцієнт використання площі складу;

- допустиме середнє вантажо напруження площі складу, т/м

Приймаємо

Згідно довідкових даних приймаємо загальну площу складу мастил

Загальна допоміжна площа складає:

20+0,3+0,3+10+10+0,2+0,2+0,5+8,7+5+10=65,2

Площу приміщень в середньому вибирають із розрахунку 4 на одного службовця на одне робоче місце - в робочих кімнатах технологічного і конструкторського бюро.

Визначаємо виробничий і допоміжний персонал цеху. Який складається із 1 зміни:

Розрахунок загальної чисельності основних робітників

; (4.5)

де - прийнята загальна кількість верстатів, шт

- середній коефіцієнт завантаження верстатів

- коефіцієнт, що враховує додаткові витрати ручної праці

- - коефіцієнт багатоверстатного обслуговування

- дійсний річний фонд робочого часу робітника

Приймаємо 7 робітників.

Чисельність допоміжних працівників приймаємо в залежності від умови виробництва.

робітника

Визначаємо виробничий і допоміжний персонал цеху. Який складається із 1 зміни:

ОПР: верстатники 7 чоловіки;

контролер 1 чоловік;

майстер 1 чоловік.

ВПР: ремонтник 3 чоловік;

електрик 1 чоловік;

слюсар1 чоловік;

кладовщик - ремонтник 1 чоловік.

Розрахунково - конструкторський персонал (РКП) складає 14-18 % від загальної кількості робітників. Тоді РКП дорівнює 2 чоловіка.

Інженерно - технічний персонал (ІТР) складає 10-12 % від загальної кількості робітників: ІТР =2 чоловік

Кабінет начальника цеху 6,6

Дільниця майстра 3,5

Технологічне бюро 10

Кабінет енергетика цеху 3,5

Побутові приміщення 20

Таким чином, на основі розрахунків необхідного обладнання виробничої, додаткової площі. Побутові приміщень і конторських помешкань, спроектований цех, який представлений на кресленні 322.00.00 ПЦ.

5. АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

5.1 Аналіз об'єкту керування

5.1.1 Короткий опис об'єкту керування

Об'єкт автоматизації - фрезерний верстат 6Р12, який призначений для виконання фрезерувальних робіт. Наявність напівавтоматичних циклів та автоматичних циклів дозволяє використовувати верстат на роботах операційного характеру в потокових та автоматичних лініях.

Верстат має поворотний стіл, тому на ньому можна фрезерувати гвинтові канавки, шпонкові пази, та виконувати різні операції. Компенсуючий пристрій у механізмі поздовжньої передачі дозволяє вибирати люфт між ходовим гвинтом та гайкою та виконувати на верстаті фрезерування по подачі [16].

Головний рух.

Шпиндель отримує обертовий рух від електродвигуна через муфту та зубчасті колеса коробки швидкостей. Шпинделю можна надати 18 різних частот обертів. Зміна напрямку обертання шпинделя відбувається завдяки реверсивним властивостям електродвигуна. Електродвигун має потужність 7кВт, видає 1000 об/хв, завдяки характеристик та за допомогою коробки швидкостей, шпиндель може обертатися з частотою 16…1600 об/хв.

Стіл з закріпленою заготовкою отримує переміщення в повздовжньому, поперечному та вертикальному напрямках від самостійного електродвигуна через коробку передач, зубчасті гідроциліндри та конічні колеса і ходові гвинти. Завдяки двом рухомим блокам зубчастих коліс можна отримати 18 різних подач столу.

Електродвигун має потужність 4 кВт, видає 1460 об/хв завдяки цим характеристикам, та за допомогою коробки подач, подача може відбутися зі швидкістю від 20 мм/хв. до 1000 мм/хв.

Верстат автоматизований та може бути налагоджений на різні цикли роботи:

напівавтоматичні стрибкоподібні;

напівавтоматичні чергуючи;

автоматичні маятникові.

Технологічні можливості верстата можуть бути розширені при використанні ділильної головки, поворотного столу та інших пристроїв, електричних обладнань.

Заготовку затискають в центр ділильної головки, що закріплена на столі верстату. Норми технічного режиму зводимо в табл. 5.1 [2].

Таблиця5.1 Норми технічного режиму

5.1.2 Аналіз технологічних величин

У разі збільшення або зменшення швидкості обертання головного двигуна більше 1000 об/хв., повинна спрацювати автоматика і відімкнути електродвигун від електромережі. У разі виходу швидкості різання з граничних параметрів застосовується реверсивний тиристорний електропривід постійного струму, що контролює швидкість різання. Глибина різання та подача контролюється оператором вручну.

5.2 Розробка системи керування технологічним процесом

5.2.1 Призначення, цілі та автоматизовані функції системи керування

Призначення розроблюємої системи керування процесом стабілізація швидкості обертання та потужності шпинделя:

- ведення технологічного процесу в заданому технологічному режимі;

- підвищення оперативності керування;

- підтримка високопродуктивної роботи верстата

До основних цілей АСКТП належить:

- збільшення продуктивності

- зниження енергетичних витрат;

- забезпечення надійності роботи

- поліпшення умов праці виробничого персоналу.

Цілі, які повинна вирішувати АСКТП, досягаються при виконанні, передусім обчислювальною технікою, ряду функцій, які за змістом дій об'єднані в інформаційну і керуючу підсистеми.

Інформаційна підсистема призначена для представлення технологічному персоналу оперативної, достовірної, обробленої відповідним чином інформації про стан об'єкту керування. Інформаційна підсистема виконує наступні функції:

- збір і первинна обробка інформації;

- контроль і вимірювання технологічних параметрів;

- періодична реєстрація поточних значень вимірювальних параметрів;

- відображення значень технологічних величин за викликом технолога-оператора;

- контроль і сигналізація порушень, розрахунок техніко-економічних показників;

- контроль і облік стану технологічного обладнання.

Керуюча підсистема призначена для визначення та реалізування керуючих дій на технологічний об'єкт і виконує наступні функції:

- регулювання технологічних змінних;

- оптимальне керування;

- дистанційне керування виконуючими механізмами

5.2.2 Вибір комплексу технічних засобів

Електрообладнання верстата розташоване у шафі та у двох тумбах та коробці; воно розраховане для роботи від мережі трифазного змінного струму напругою 380 В, 50 Гц.

На верстаті встановлені двигуни А02 41-4-СПУЗ з потужністю 4 кВт, частотою обертання 1460 об/хв., та А1001 4УЗ з потужністю 2,2 кВт, частотою обертання 1430 об/хв.

Пуск, зупинка, реверс електроприладів відбувається за допомогою реверсивного магнітного пускача ПМЕ-012, для гальмування передбачена електромуфта ЄТМ076-2А.

Для освітлення робочого столу та робочого місця передбачені світильник типу СГС-1-2В з вимикачем типу МРТУ 16-535-04-66 з лампою накалювання потужністю 60 Вт.

При наявності навантаження спрацьовує прилад-показник 38022 з номінальним струмом 380В, 16А, 50Гц, він спрацьовує при короткому замиканні у мережах верстата. При з'єднанні дротів використовується шпиндельні роз'єми ШР20П37Ш7 та ШР20УЗНШ7.

Передбачене також пневматичне реле часу РВП-2121, запобіжник різьбовий ПРС-6-П з плавкою вставкою ПВР-6 на 6А для усування короткого замикання, 2 набори затискачів на 10КН-1016.

Для захисту та блокування передбачене теплове реле РТЕ. Підключення до цехової системи заземлення на верстаті реалізовується за допомогою спеціального болта-заземлювача.

5.2.3 Розробка системи стабілізації різання

Серед АСУ ТП металообробкою найбільше розповсюдження отримали системи стабілізації режимів різання [17]. Різноманітні конструктивні рішення сприяли багатьом розробкам, які забезпечують стабілізацію тих чи інших параметрів.

Розроблена система буде вперше запропонована у дипломному проекті, та в майбутньому, можливо, буде використана для фрезерувального верстата 6606. Потреба в такій схемі раніше не виникала, тому що на підприємстві завжди було вдосталь матеріалу для деталей та ріжучого інструменту. На сьогоднішній день багато підприємств знаходяться у скрутному стані, тому для них кожна копійка на рахунку і внесення пропозицій з метою економії та поліпшення якості їм не завадить.

Стабілізація потужності різання може виконуватись двома шляхами: за рахунок управління швидкістю електроприводу головного руху та за рахунок управління швидкістю привода подачі.

Вимірювання потужності різання можна проводити тільки вимірюванням потужності, яку споживає електродвигун головного руху з обліком витрат потужності в двигуні на передачах верстата. Застосування для головного привода верстатів асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором потребує отримання сигналу управління, пропорційного активній потужності, яка споживається у мережі цими двигунами. Датчики, які виробляють ці сигнали, будуються на принципах векторного додатка напруги, використання нелінійних функціональних елементів.

На рис. 5.1 зображена схема, яка побудована на принципі векторного додатку та використання квадраторів. Сигнал, який пропорційний напрузі, знімається із вторинної обмотки трансформатора ТV1. Отримана система векторів перетворюється за допомогою фазо-відчувальної схеми, яка складається з трансформаторів ТV3 та ТV4 і вентилів VD1-VD4.

Функціональні перетворювачі складені на двох діодах VD5, VD10, резистора R1, R8 вимірювання напруги PR1, PR2, наділені квадратичними вольт амперними характеристиками при цьому струми в плечах схеми дорівнюють[17]:

; (5.1)

де - коефіцієнт, який характеризує параметри трансформатора ТV1;

- падіння напруги на переході емітер-колектор відкритого транзистора VT1 (чи VT2).

Стум, який протікає через навантаження дорівнює:

(5.2)

Звідки, похибка вихідного сигналу такої схеми 2%.

Схема, робота якої основана на методі 4YM-AM.

В вузлах часового модулятора використовується мульті варіатор Ройєра на трансформаторі VT2 та двох транзисторах VT1, VT2, які працюють в ключовому режимі. Магнітний провід трансформатора VT2 виготовлений із матеріалу з прямокутною петлею гістерезиса. На вхід годинно - імпульсного модулятора з трансформатора струму ТА подається сигнал, пропорційний струму, який потрібно вимірювати, на вхід амплітудного модулятора напруга трансформатора ТV1, яку потрібно вимірювати. Перемагнічування магнітного проводу трансформатору ТV2 відбувається по повній петлі гістерезіса в межах кожного такту роботи. Час перемагнічування в кожному такті визначається співвідношенням між стабілізованою напругою і напругою, що пропорційна струму І.

Власна частота мультивібратора Ройєра на 2 порядки більша за частоту контролюємого ланцюга. Тривалість імпульсу напруги мультивібратора Ройєра при відкритому транзисторі VT1 на позитивному на пів хвилі напруги пропорційний струму:

; (5.3)

де - коефіцієнт, який характеризує параметри трансформатора ТV2;

- падіння напруги на переході емітер-колектор відкритого транзистора VT1 (чи VT2).

Тривалість імпульсу при відкритому транзисторі VT1 на негативній на пів хвилі напруги дорівнює:

(5.4)

Імпульси вихідної напруги мультивібратора Ройєра про модульовані по тривалості напругою, яка знімається із вторинної обмотки трансформатора TV1.

При виникненні прямого струму в ланцюгах емітерів відповідних пар транзисторів VT3, VT4 чи VT5, VT6 між виводами колектор - колектор даної пари струм може проходити в будь-якому напрямку.

Середнє значення напруги на виході демодулятора.

(5.5)

Вираз можна записати з використанням припущення, що та постійні:

(5.6)

При синусоїдальній формі струму та напруги в контролюємому ланцюгу середня напруга на виході датчика пропорційна напрузі:

(5.7)

Потужність різання визначаємо виразом

; (5.8)

де - активна потужність, що споживається головним рухом;

- витрати напруги у двигуна;

- витрати напруги в передачах верстата.

Вище описані схеми датчиків, що раніше не використовувались для верстатів фрезерувальної групи, а точніше для верстата 6Р12. Група входить у систему стабілізації потужності різання і за використанням поста та без неї не обійдися для досягнення поставленої задачі та взагалі роботи системи у цілому.

5.2.4 Опис функціональної системи керування

Ефективність системи автоматичної стабілізації потужності різання буде тим вище, чим ширше межі виміру параметрів різання в процесі обробки. А такі режими роботи характерні для нашого верстата, у якого при різанні значно змінюється довжина контакту фрези із заготовкою.

Рис. 5.1 Функціональна схема стабілізації потужності різання фрезерного верстата

На рис 5.1 і 5.2 зображена схема стабілізації потужності різання фрезерного верстата для виміру швидкості подачі застосований комплексний реверсивний теристорний електропривід постійного струму, що включає в себе: двигун М2 з тахогенератором ВR, перетворювачем U, підсилювачем А1 і датчиком швидкості RP2. Полярність напруження завдання визначається вмиканням реле К1, К2, а прискореної і робочої подач - реле К3. Вимір потужності двигуна М1 головного приводу відбувається статичним перетворювачем потужності UW. Напруга порівняння знімається з резисторів R1-R3 в залежності від стану контактів мікро перемикачів SQ1-SQ3, що зв'язані з важелями перемикання коробки швидкостей шпинделя. Як тільки напруга вимірювальної схеми становиться більше напруги порівняння, відпирається вентиль VD1 і через підсилювач А1 в контур завдання електроприводу подачі поступає сигнал, пропорційний активній потужності. Кутова швидкість електродвигуна М2 приводу подачі починає зменшуватися. Похибка підтримування постійності потужності електроприводу головного руху складає 4-6% [17].

Застосування еквівалентної автоматизованої системи керування з зворотними зв'язками по потужності фрезерування. Теристорний перетворювач описується аперіодичним ланцюгом з передавальною функцією , двигун постійного струму приводу подачі описує коливальною ланкою з передаточною функцією .

Рис. 5.2 Структурна схема стабілізації потужності різання фрезерного верстата

Привід охоплений від'ємним зворотнім зв'язком по кутовій швидкості двигуна з коефіцієнтом передачі . Через механізм подачі з передаточним коефіцієнтом двигун впливає на процес металообробки, що описує аперіодичним ланцюгом з передаточною функцією . Параметр регуляції є потужність фрезерування , виміри якого виконуються датчиком потужності, що зображений аперіодичним ланцюгом з передаточною функцією Технологічний зворотній зв'язок по потужності виконано нелінійно, і до тих пір, доки сигнал не стане більше напруги порівняння , технологічний зворотній зв'язок буде розірваний і кутова швидкість привода подачі визначиться напругою завдання . Робота описуємої схеми при відсутності корегуючого устрою у контурі зворотного зв'язку супроводжується коливанням кутової швидкості і регулюємої потужності. Для усунення коливального режиму може бути використана попереджувальна корекція.

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

6.1 Характеристика місця розташування, об'єкту який проектується

Завданням дипломного проекту передбачено проектування дільниці по виготовленню деталей насоса на підприємстві ВАТ “Дніпроважмаш” ім. Артема м. Дніпропетровська.

При розміщені підприємства враховувався переважаючий напрямок вітрів - троянда вітрів. В даній місцевості на протязі року переважають вітри північно - західного напрямку. У зв'язку з цим підприємство розміщено з підвітряного боку по відношенню до найближчого житлового району міста, щоб шкідливі викиди відносились в бік від житлового масиву.

Загальна територія заводу складає 15 гектарів.

По шкідливості викидів підприємство відноситься до III класу [18], з шириною санітарно - захисної зони 300м. Відстань між складами, цехами та іншими спорудами не менше 9м [19].

Джерелом водопостачання є насосна станція на Дніпрі. Вода транспортується по двом трубопроводам діаметрами 700мм [20]. Відстань від насосної станції до підприємства 12км. До цехів вода подається через водогінну мережу [21]. Підземні води не шкодять споруді.

Ширина автомобільних доріг - 7,5м, під'їздів 4,5 м, з тротуарами з обох боків шириною 1,6м [22]. Група основних, допоміжних цехів та складів розташована з урахуванням їх функціонального призначення.