5.9.5 Организация работы участка и рабочего места

Организация рабочего места является первичным звеном организации труда. Его производственная организация снижает утомляемость рабочего, повышает работоспособность и увеличивает производительность труда. Для правильной организации рабочего места важное значение имеет специализация, оснащение, планировка и обслуживание.

При размещении предметов и средств труда необходимо руководствоваться следующими условиями:

ѕ На рабочем месте недолжно быть ничего лишнего, каждая деталь должна занимать чётко своё место.

ѕ Все часто используемые предметы должны находиться в зонах из использования.

ѕ Расположение предметов на рабочем месте должно быть продуманно с таким расчётом, что бы рабочий двигался с минимальной затратой силы.

Станки должны быть оснащены местным освещением и др.

5.9.6 Планировка механического участка

Согласно рекомендации справочников [7] и [12] принятое количество станков проставляем по ходу технического процесса. Положение станков на разрабатываемом участке, с учётом нормативных расстояний между ними, расстояния от стен и колон здания а так же нормативной ширины магистральных проездов выбираем согласно справочнику [13].

На проектируемом участке цеха для режущего, абразивного и мерительного инструмента так же предусмотрены специальный инструментальный ящик, для слесарных и мерительных работ имеются верстаки и столы. Для улучшения условий и производительности труда рабочих предусмотрено место для отдыха и место для питьевого аппарата. Для доставки контейнеров с заготовками и деталей по периметру участка расположена дорога для автопогрузчика с односторонним движением.

В качестве средств пожарной безопасности предусмотрены пожарные щит и ящик с песком.

При укрупнённом проектировании производственную площадку участка определяют по удельной площади участка приходящейся на отдельный станок. Выбор удельной площади [7, стр. 159, табл. 23]. Так как цех механический, то общая удельная площадь на один станок равна 24 м².

(5.80)

Размеры вспомогательной площади участка определяется исходя из норм расчёта площадей вспомогательных служб:

1) Склад вспомогательных материалов 0,2 м² на станок:

2) Площадь для хранения стружки:,5 м²

3) Площадь под проходы - 30% от площади станков:

4) Резервное место под дополнительное оборудование: м²

5) Площадь под место мастера: 12 м²

6) Площадь под слесарные верстаки и контрольные столы, 10 м² под каждый станок:

7) Место для отдыха и питья рабочих: м²

8) Место под контейнеры и материалы: м²

9) Площадь под кантовальную площадку: м²

В итоге общая площадь проектируемого участка составляет:

5.10 Разработка технологических эскизов

См. приложение А.

5.11 Расчёт и проектирование рабочего приспособления

5.11.1 Назначение и принцип работы

Люнет применяют как дополнительную опору для уменьшения прогиба длинной детали под действием сил резания, длина которой больше двенадцати диаметров, обрабатываемой на токарных и шлифовальных станках.

Используемый неподвижный люнет (рисунок 17) состоит из корпуса 1 с крышкой 2, которая крепится к корпусу откидным винтом. Люнет устанавливают на направляющих станины станка и крепят планкой 3 с помощью болта и гайки 4.

Рисунок 17 - Люнет

Верхняя часть 2 неподвижного люнета откидная, что позволяет снимать и устанавливать заготовки на кулачки 5 люнета. Они служат опорой для заготовки и поджимаются к ней винтами 6. После установки заготовки винты фиксируются болтами 7.

Неподвижный люнет может быть использован как в качестве промежуточной опоры при наружной обточке вала в центрах, так и в качестве концевой опоры с закреплением одного конца в патроне при подрезке торца длинной детали и торцовом сверлении или расточке.

5.11.2 Расчёт приспособления на точность

Суммарная погрешность при обработке детали не должна превышать величины допуска Т размера, т.е. Т.

Общая формула для расчета приспособления на точность [6]

(5.81)

Где Т = 0,13 мм - допуск выполняемого размера, мм; - погрешности базирования, закрепления, установки приспособления на станке, из-за износа установочных элементов приспособления и от перекоса инструмента; - экономическая точность обработки; =1 - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения; =0,8 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при обработке на настроенных станках;=0,6 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, независящими от приспособления.

Таблица 23 - Расчёт погрешности обработки детали в приспособлении

Погрешность	Расчёт точности
Расчётный параметр	Размер мм
Базирования	= 0мм
Закрепления	= 0,1 мм
Установки приспособления	= 0,04 мм
Смещения инструмента	= 0, т.к. отсутствуют направляющие элементы для инструмента
Износа установочных элементов(4.114)	= =0,002 мм. где = = 0,06 · 0,91 · 1 · 0,94 · 1,3·(3 · 103/100 · 103) = 0,002 мм =0,06, =0,91, =1, =0,94, =1,3, N0 = 100 · 103 - базовое число установок
Экономическая точность обработки	= 0,052 - обработка по 9 квалитету.
Допустимая (4.115)	= = = =0,13 - 0,112=0,018 мм. Условие 0,018 < 0,13 выполняется.

5.11.3 Расчёт приспособления на усилие зажима

Чтобы обеспечить надёжность зажима, силы резания увеличивают на коэффициент запаса К, который определяется в зависимости от условий обработки, предусматривающего возможное увеличение силы резания из-за затупления режущего инструмента. Коэффициент К может быть представлен как произведение первичных коэффициентов

, (5.82)

где - гарантированный коэффициент запаса для всех случаев равен 1,5;

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок, =1,2;

- коэффициент, учитывающий увеличение силы резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента, = 1,0;

- коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, =1,2;

- коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой приводом, = 1,3;

- коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных элементов (удобство расположения рукояток и т.д.), = 1,2;

- коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, = 1.

.

При точении заготовка устанавливается в трехкулачковом патроне, заднем центре и люнете.

Заготовка устанавливается на кулачки люнета, которые поджимаются к ней винтами (рисунок 18).

Рисунок 18 - Схема зажима заготовки кулачком в люнете

Усилие зажима, развиваемое винтовым механизмом, зависит от величины приложенного момента, формы рабочего торца винта и вида резьбы. Усилие зажима рассчитывается по формуле

, (5.83)

где - крутящий момент, приложенный к винту, ;

- средний диаметр резьбы, м;

- диаметр цилиндрического конца винта, м;

- угол подъема резьбы, град;

- коэффициент трения на плоском торце, ;

- приведенный угол трения резьбы, град.

Крутящий момент, приложенный к винту, табл. 104 [6] = 17,6 .

Усилие зажима равно:

.

КПД механизма рассчитывается по формуле [9]

, (5.84)

где - средний диаметр резьбы, м;

- диаметр цилиндрического конца винта, м;

- угол подъема резьбы, град;

- приведенный угол трения резьбы, град.

.

Т.к. КПД , то винтовой механизм надежен против самоотвинчивания.

Допускаемое усилие, создаваемое винтовым механизмом определяется по формуле [9]

(5.85)

где с - коэффициент для основных метрических резьб, ;

- допускаемое напряжение материала, МПа, табл. 106 [6].

.

Условие , т.е. 7127Н < 69854Н выполняется. Данное усилие прижима полностью обеспечивает статическое положение детали в приспособлении.

5.11.4 Расчёт элементов приспособления на прочность

Расчёт на прочность винта по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия) осуществляется по формуле [6]

(5.86)

где - напряжение растяжения (сжатия) винта, МПа;

- усилие зажима, =7121 Н;

с - коэффициент для основных метрических резьб, ;

- диаметр резьбы, =18 мм;

- допускаемое напряжение материала, =110 МПа, табл. 106 [6].

Так как фактическое напряжение растяжения =15,7 МПа находится в пределах допускаемого напряжения , т.е. то условие прочности выполняется.

5.12 Контрольное приспособление - накладной угломер

Угломер - это прибор для измерения углов, в котором отсчёт угла производят с помощью нониуса. Существует несколько различных конструкций угломеров в зависимости от пределов измерения, от возможности измерения внутренних и наружных углов.

Данный угломер (рисунок 19) предназначен для контроля переднего и заднего угла у протяжек.

Рисунок 19 - накладной угломер

Принцип контроля переднего угла. Прибор линейкой (2) ставится на зубья протяжки и движением вправо доводится упором ножа (4) до передней грани измеряемого зуба протяжки. После этого, что бы установить величину переднего угла зуба протяжки, необходимо ослабить винт (7) и сектор (8). Затем скольжением повернуть прибор влево так, что бы нож (4) без просвета соединился с передней гранью зуба протяжки.

Величину переднего угла смотрим по рискам на шкале (6). Для того, что бы лучше рассмотреть соединение ножа (4) с передней гранью зуба протяжки можно воспользоваться линзой (3). Линза, вращением гайки (13), регулируется и устанавливается по глазу.

Нож (4) сменный, имеет радиусное скругление разной величины, прижимается винтом (11). Таким образом, кроме контроля переднего угла, можно одновременно контролировать радиус у профиля зуба протяжки.

Прибор так же может контролировать величину заднего угла профиля зуба протяжки. Для этого прибор линейкой (2), так же как и при измерении переднего угла, ставится на зубцы протяжки, нож (4) касается передней грани профиля зубьев протяжки. Сектор (17) скольжением поворачиваем вправо так, что бы пластина (5) установилась без просвета на заднюю грань профиля зуба протяжки на шкале (6) по рискам смотрим величину заднего угла.

5.13 Инструмент второго порядка

5.13.1 Резец для обработки канавок протяжки [8]

Впадины между зубьями профилируют призматическими резцами рисунок 20. Их профилируют в несколько переходов, число которых зависит от формы впадины. Резец перемещается в поперечном направлении на высоту зуба, образуя при этом спинку зуба, а затем в продольном направлении для образования переднего угла. Когда профиль впадины состоит из сопряжения двух радиусов и прямой, при продольном перемещении резца образуется прямая часть впадины. Профиль впадины проверяют шаблоном или специальным угломером со сменной пластинкой для контроля радиуса впадины.

Рисунок 20 - Призматический резец для обработки канавок протяжки.

Расчёт державки резца производим по методике [14].

Размеры поперечного сечения державки выбираются из условия равенства действующего изгибающего момента и максимального момента допускаемого сечением державки М_изг = М'_изг, т.е.

(5.87)

(5.88)

тогда:

(5.89)

- составляющая силы резания, Н;

- вылет резца, мм.

- момент сопротивления в сечении державки резца, мм³.

- допустимое напряжение на изгиб, МПа;

т.к.

(5.90)

то:

(5.91)

откуда:

(5.92)

В державках прямоугольного сечения:

(5.93)

получаем:

(5.94)

(5.95)

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного: B = 25 мм.

Высота резцедержателя получается:

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца, определяется с учётом допустимой стрелы прогиба:

(5.96)

(5.97)

- допустимая стрела прогиба (при чистовом ); - модуль упругости державки резца кгс/мм²; - момент инерции;

Получаем: 1135 < 1847 - это говорит о том, что жёсткость резца достаточна.

5.13.2 Фрезы дисковые трёхсторонние для фрезерования шлиц

Профиль протяжек с прямоточными шлицами фрезеруют комплектными дисковыми трёхсторонними фрезами [8] рисунок 21. Рекомендуемые основные размеры профиля этих фрез приведены в таблице 24.

Рисунок 21 - Схема обработки протяжек комплектом фрез

Таблица 24 - основные размеры профиля фрез

Число шлицев протяжки	6	8	10	16	20
Угол профиля фрез	72 - 76	78 - 79	81	84	85
Ширина фрез	4 - 9	5 - 9	4 - 9	4 - 5	5

Исходя из рекомендаций таблицы 24 выбираем ширину фрезы равную 8 мм, с точностью по 8 квалитету получаем:

Диаметр фрезы:

(5.98)

по ГОСТ 28527-90 принимаем:

Диаметр посадочного отверстия:

(5.99)

по ГОСТ 28527-90 принимаем:

Число зубьев:

(5.100)

по ГОСТ 28527-90 принимаем: зубьев.

Высота зубьев:

(5.101)

5.14 Вывод по разделу

В технологической части дипломного проекта на основании исходных данных был выбран тип производства проектируемого инструмента, а именно было принято среднесерийное производство. Так же в данной части даны обоснования выбора типа заготовки, и технологических баз. Был разработан маршрутный технологический процесс с выбором оборудования, инструмента и оснастки. Далее был произведён расчёт припусков, режимов резания и норм времени.

На основании всего вышесказанного была разработана технологическая документация на производство проектируемого инструмента с прикреплённой к ней картой эскизов.

Затем был спроектирован участок инструментального цеха. При проектировании цеха учитывались такие составляющие как количество технологических операций, коэффициент загрузки оборудования, количество рабочих задействованных для производства инструмента.

В конце технологической части были рассмотрены приспособления и инструменты участвующие в технологическом процессе (люнет, накладной угломер, призматический резец для проточки канавок протяжки и дисковая трёхсторонняя фреза для фрезерования шлиц протяжки).

6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

6.1 Задачи в области охраны труда

Охрана труда - это система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационные, технические, психофизиологические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия и средства.

Охрана труда выявляет и изучает возможные причины производственных несчастных случаев, профессиональных заболеваний, аварий, взрывов, пожаров, и разрабатывает систему мероприятий и требований с целью устранения этих причин и создания, безопасных и благоприятных для человека условий.

6.2 Анализ основных и вредных производственных факторов, действующих на проектируемом участке производства инструмента и меры по их устранению

В технологическом процессе на изготовление шлицевой протяжки используют следующие оборудование: фрезерно-центровальный станок, токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки, шлифовально-заточные станки и прессы (используемые в правильных операциях).

На фрезерно-центральной операции опасность представляет торцевая фреза с твердосплавными пластинами, вращающаяся с большой скоростью резания, а так же пневматические тески, закрепляющие заготовку. Эта опасность значительно уменьшается при наличии специального ограждения.

Работа на токарных станках сопровождаются наличием ряда вредных и опасных производственных факторов. К которым относятся:

- электрический ток;

- сливная стружка и аэрозоли технологической среды;

- повышенный уровень вибрации при черновой обработке.

На токарных станках с ЧПУ возможны поломка инструмента, взрыв заготовки, обусловленными ошибками на стадии подготовки программы и погрешности при настройке и работе станка. Также длительная работа этих станков приводит к высокому уровню загрязнения рабочей среды парами СОЖ, что может вызвать заболевания рабочего.

В проектируемом технологическом процессе заготовка устанавливается на токарном станке с ЧПУ в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне. Зажимное усилие, развиваемое кулачками, должно обеспечивать надежное закрепление детали в процессе резания.

Так же опасным фактором при обработке заготовки на данном виде оборудования является сливная стружка.

На фрезерных станках опасными производственными факторами будут являться: при работе инструмента - фреза образует стружку скола. Обработка детали производится на больших скоростях, что приводит к вылету из зоны обработки раскаленной стружки с большой скоростью, что представляет значительную опасность для рабочего. При перегреве зубьев фрезы образуется большое количество паров эмульсии. Так же на фрезерном станке опасность представляет стол, совершающий возвратно-поступательные перемещения.

При закреплении на фрезерном станке заготовки для фрезерования шлиц и выкружек используется приспособление, имеющее пневматический привод в случае выхода из строя пневмагистрали станка, произойдет поломка детали приспособления, что может привести к вылету детали из приспособления.

При обработке заготовки на шлифовально-заточных станках могут возникнуть следующие опасные факторы: во-первых при работе на шлифовально-заточных станках возможен разрыв круга, во вторых при шлифовании и заточке используется СОЖ, при вращении круга происходит разбрызгивание аэрозоля в окружающую среду, при работе шлифовального и заточного станка возникает вибрация, что является вредным фактором.

Правильная операция выполняется на гидравлических правильных прессах. Опасными вредными факторами при выполнении этой операции является шум и вибрации, а так же при поломке гидравлической схемы падение пресса и как следствие возможность травмирования рабочего.

На всех операциях вредным фактором является недостаточная освещенность рабочего места, неверно решеный вопрос микроклимата, возможное загромождение проходов и проездов. Также опасностью может являться утечка СОЖ или масла, наличие на рабочем месте посторонних предметов.

Общие требования безопасности при работе оборудования должны соответствовать ГОСТ 12.2.009 "Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности". Согласно требованиям ГОСТ 12.2.009 ограждение изготавливается в виде сварных или литых кожухов из стали или ковкого чугуна, так же согласно требованиям этого ГОСТа подвижные защитные устройства должны исключать:

- соприкосновение работающего с подвижными частями станка и режущим инструментом за пределами рабочей зоны;

- вылет и выбрасывание режущего инструмента и подвижных частей и элементов станка при его работе;

- выбрасывание режущим инструментом обрабатываемых заготовок или крупных частей заготовок, отходов, образующихся в процессе обработки;

- травмированные работающего при переналадке станка, а также при установке и смене режущего инструмента;

- возможность выхода подвижных частей станка за установленные пределы, т.е. крайние положения подвижных частей станков с механизированной подачей должны ограничиваться устройствами, исключающими их перебеги за допустимые пределы.

Согласно требованиям ГОСТ 12.2.009 именно при работе на станках с ЧПУ для предотвращения столкновения подвижных органов станка предусматривают блокировки, исключающие переход подвижных органов за предельно допустимые позиции при координатных перемещениях.

Шумовые характеристики станков должны не превышать значений, установленных ГОСТ 12.1.003 "Шум. Общие требования безопасности" и ГОСТ 12.2.107 "Шум. Станки металлорежущие. Допустимые шумовые характеристики" и действующими санитарными нормами, а именно согласно ГОСТ 12.1.003 допустимые уровни звукового давления на рабочих местах следует принимать для пункта 5 таблицы, пункта 2.3 данного ГОСТа - допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука.

Согласно ГОСТ 12.2.009 конструкцией, изготовлением и (или) оснащением станков должны устраняться опасности, вызванные мелкой стружкой, газами, жидкостями, пылью (например абразивной или графитовой) парами или аэрозолями и т.п., выделяемыми при технологическом процессе продуктами.

При опасности превышения концентрации и предельно допустимых норм вредных веществ в рабочей зоне по ГОСТ 12.1.005 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" станки должны оснащаться средствами для улавливания и (или) отсасывания вредных веществ.

Так же согласно требованиям ГОСТ 12.1.005 в производственных помещениях при выполнении работ операторского типа температура воздуха должна быть в пределах 22 - 24 Сє, с относительной влажностью 60 - 40 % и скоростью движения воздуха не более 0,1 м/с.

Электрооборудование станков должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.1 "Машины электрические вращающиеся. Требования безопасности", ГОСТ 12.2.007.2 "Трансформаторы силовые и реакторы электрические. Требования безопасности", ГОСТ 12.2.007.6 "Аппараты электрические коммутационные на напряжение до 1000 В. Требования безопасности", ГОСТ 12.2.007.14 "Кабели и кабельная арматура. Требования безопасности", ГОСТ 27487 "Электрооборудование производственных машин. Общие технические требования и методы испытаний".

Защита работающих от поражения электрическим током должна быть обеспечена как при нормальной работе станков, так и в случае возникновения неисправностей: защиту от соприкосновения с частями станка, находящимися под напряжением, обеспечивают автоматическим отключением источника питания.

Для защиты станочников от поражения током все электрооборудование станков выполнено в защищенном исполнении. Для превращения замыкания фазы на корпус в однофазовое короткое замыкание оборудования занулено( на участке применяется четырехпроводная трехфазная сеть с заземленной нейтрально). В совокупности с использованием автоматов защиты от токов короткого замыкания это обеспечивает быстрое срабатывание последних.

6.3 Расчёт искусственного освещения цеха [15]

Произведен расчет искусственного освещения цеха, имеющего следующие параметры: длина - 32 м; ширина - 24 м; высота - 9,6 м.

Исполняемые зрительные работы относятся к разряду I а. Нормами СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение" нормированная освещенность от общего освещения зрительных работ Iа составляет 300лк.

При расчете системы искусственного общего равномерного освещения для горизонтальной рабочей поверхности основным является метод светового потока. Расчет системы освещения начинаем с выбора типа светильника, исходя из высоты производственного помещения и технологических особенностей. Выбираем светильник с ртутными лампами большой мощности, т.к. высота помещения 9,6 м. После выбора типа светильника определяем схему расположения светильников и, исходя из схемы, рассчитываем их количество.

Светильники планируется разместить по прямоугольной схеме многорядно с отступом от стен цеха на 1 м. Тогда длина составит 31 м; ширина - 23 м. Расстояние между светильниками L, м, определяем исходя из оптимального отношения L к высоте подвеса светильника Н_{р. м} над рабочей плоскостью L/ Н_{р. м} = 1,4…2.

1) Высота подвеса светильника Н_р с учетом высоты помещения:

(6.1)

2) Расстояние между светильниками:

(6.2)

3) Количество светильников n:

количество рядов светильников:

количество светильников в ряду:

Принимаем количество светильников равным 12 шт.

4) Световой поток F_л, лм, лампы:

(6.3)

где Е - нормированная минимальная освещенность. Для инструментального цеха равняется 200 лк.

A и B - длина и ширина;

k - коэффициент запаса. k =1,3;

z - коэффициент минимальной освещенности, равный отношению средней освещенности к минимальной, для светильников с ДРЛ. Z= 1,15;

n - число светильников, шт;

N - число ламп в светильнике;

- коэффициент использования светового потока ламп, который зависит от типа светильника (ЛДОР), коэффициентов отражения потока _n и стен _с, рабочей поверхности _р, индекса (светопоказателя) помещения i.

_n = 70%,

_с = 50%,

_р = 10%.

5) Индекс помещения i:

(6.4)

где А, В - длина и ширина помещения, м;

Н_р - высота подвеса светильника от уровня рабочей плоскости.

Значения коэффициента для данного типа светильников при индексе помещения равном i=1,5 и коэффициентах отражения стен и потолка 50% и 70% составляет 59%.

Рассчитываем световой поток F_Л:

Согласно теоретически найденному световому потоку F_л, выбираем реальный источник освещения - лампы ДРЛ-700. При этом фактический световой поток одной лампы составит F_ф= 40000 лм.

6) По значению фактического потока лампы определяем фактическую освещенность:

(6.5)

что удовлетворяет нормативной освещенности для инструментального цеха.

6.4 Анализ состояния и предлагаемые мероприятия по улучшению пожарной безопасности на проектируемом участке

Инструментальное производство относится к категории помещений "Д" - пониженная пожароопасность помещения, в которых находятся негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Основные причины возникновения пожара: 1) неисправность электроустановок и вентиляционных установок, неправильная их эксплуатация, повреждения электропроводки, искрение и перегрев неисправных электроустановок и приборов, электровключателей и выключателей, перегрузки оборудования; 2) неисправность технологического оборудования, нарушение технологической дисциплины; 3) использование неисправных или забытых после окончания работы открытого типа электронагревательных приборов; 4) курение в запрещённых для этого местах, в цехах, гардеробах, столярных мастерских, в помещениях складов; 5) неправильное хранение промасленных обтирочных материалов и промасленной рабочей одежды - в этих случаях возможно самовозгорание.

Для успешной ликвидации пожаров все производственные помещения обеспечиваются первичными средствами пожаротушения в соответствии с нормами ГОСТ 12.1.004-91.

Также устанавливаются щиты с противопожарным оборудованием: огнетушители - не менее 7 штук (порошковые, пенные, водные); ведра металлические - 6 штук; ломы пожарные - 6 штук; топоры пожарные - 6 штук; лопаты совковые - 6 штук; багры металлические - 6 штук. Все оборудование окрашивается в красный цвет.

В целях недопущения пожаров в цехе при работе все работающие должны соблюдать следующие правила пожарной безопасности: 1) территория цеха должна постоянно очищаться от горючего мусора и других сгораемых отходов; 2) запрещается разбрасывать по цеху промасленный обтирочный материал и тряпки, горючие отходы должны храниться в металлических ящиках с крышками и по мере их накопления удаляться в безопасное место; 3) все пожароопасные и легковоспламеняющиеся материалы: бензин, керосин, масло и др., необходимые в процессе работы жидкости, должны храниться в специально отведенном для этого месте с надписью "ОГНЕОПАСНО"; 4) категорически воспрещается загромождать оборудованием, готовой продукцией и другими предметами проходы и проезды к пожарным водоисточникам, подступы к пожарному инвентарю и оборудованию; 5) первичные средства пожаротушения: огнетушители, пожарные краны, ящики с песком, ведра, лопаты, бочки с водой - содержать в полной готовности на случай возникновения экстренной ситуации.

6.5 Актуальные проблемы охраны окружающей среды

Промышленные предприятия, выпуская ту или иную продукцию, потребляют большое количество природных ресурсов и энергии. В этой связи к современным предприятиям предъявляют требования не только производить высококачественную продукцию, но и экономно расходовать природные ресурсы, сберегать энергию и тем самым сохранять окружающую среду. Техническое оборудование любого промышленного предприятие устаревает. Новые технологии требуют кардинального обновления устаревающего оборудования, т.е. модернизации технической базы промышленности в целом.

6.6 Анализ технологии изготовления шлицевой протяжки на экологичность и мероприятия по защите окружающей среды

При анализе технологичного процесса изготовления шлицевой протяжки на экологичность, были выявлены такие операции, как токарные, фрезерные и шлифовальные. Эти операции наибольшим образом влияют на экологичность окружающей среды.

Так как работа этих станков введется с применением СОЖ, то длительная работа приводит к высокому уровню загрязнения рабочей среды парами СОЖ, и может вызвать заболевания рабочего.

Особенно стоит выделить группу шлифовально-заточных станков. Работа на этих станках ведется шлифовальными кругами, которые состоят из абразивного материала. Образующаяся при этом пыль на 30-40% по массе представляет материал абразивного круга на 60-70%-материал обрабатываемого изделия. Интенсивность пылевыделения при этом виде обработки связана, в первую очередь, с величиной абразивного инструмента и некоторых технологических параметров резания.

Применение СОЖ сопровождается образованием тонкодисперсного масляного аэрозоля и продуктов его термического разложения.

Количество выделяющегося аэрозоля зависит от многих факторов: формы и размеров изделия, режимов резания, расхода и способов подачи СОЖ.

Применение СОЖ снижает выделение пыли до минимальных значений, однако, в процессах шлифования изделий количество выделяющейся совместно с аэрозолями СОЖ металлоабразивной пыли остается значительным.

В результате анализа техпроцесса не было выявлено значительных источников энергетического загрязнения.

Для улавливания крупных фракций частиц пыли применяют установки типа "циклоны". Механическая обработка на металлорежущих станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов, масел и эмульсий, которые через систему вентиляции выбрасываются из помещения в окружающую среду.

Рисунок 23 - Циклон типа ЦН

Принцип циклона рисунок 23 таков: поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли. Очищенный от пыли газовый поток, затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу.

Преимущества циклонов: простота конструкции, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплутационных затратах. Недостатки: унос тепла из помещения цеха с аспирационным воздухом.

6.7 Вывод по разделу

В данном разделе был сделан анализ опасных и вредных производственных факторов, были предложены мероприятия по улучшению условий труда и недопущению, отмеченных при анализе, опасных и вредных производственных факторов. Даны ссылки на нормативные акты, соблюдения которых гарантирует повышение безопасности и недопущение заболеваний и травматизма у рабочих.

Так же был сделан подробный расчет освещенности на проектированном участке производства и даны рекомендации по улучшению пожарной безопасности.

При анализе на экологичность были рассмотрены основные проблемы охраны окружающей среды. Был сделан анализ экологичности проектируемого участка производства инструмента. Большое внимание было удалено таким проблемам как образование абразивной пыли и выделение СОЖ в процессе обработки. Были даны рекомендации и рассмотрен принцип работы пыле и газоулавливающего оборудования "циклон".

7. ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

В этом разделе производится организация участка по производству шлицевой протяжки с общим выпуском 200 штук.

В условиях рынка проектировать участок на объём выпуска 200 штук не целесообразно: загрузка мощностей недостаточна, а проектные затраты значительны. В связи с этим предлагается проект участка по производству протяжек в ассортименте с организацией производства по групповому признаку оборудования.

Годовой объем выпуска протяжек - 5000 штук.

Режим работы: 1см. / 8часов.

Масса заготовки - 23 килограмм

Масса инструмента - 11 килограмм

Масса металла - сталь 40Х и Р6М5

Технологический процесс механической обработки шлицевой прямобочной протяжки.

7.1 Расчёт себестоимости изготовления нового инструмента [16]

Себестоимость изготовления нового инструмента определяется по формуле:

(7.1)

- затраты на материалы при изготовлении инструмента, руб.;

- затраты на покупные комплектующие изделия, руб.;

- затраты по оплате труда основных производственных рабочих, изготовляющих инструмент, руб.;

- затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, используемого при изготовлении инструмента, руб.;

- амортизация оборудования, задействованного при изготовлении инструмента, руб.;

- затраты на технологическую оснастку, используемую при изготовлении инструмента, руб.;

- косвенные цеховые и общезаводские расходы, руб.;

- внепроизводственные расходы, руб.

1) Затраты на материал (), связанные с изготовлением инструмента, определяются по формуле:

(7.2)

где - норма расхода i-ой марки материала, кг;

- оптовая цена единицы массы i-ой марки материала, руб;

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

- оптовая цена единицы массы реализуемых отходов i-ой марки материала, руб. (в нашем случае )

- число марок используемого материала при изготовлении инструмента.

Норма расхода i-ой марки материала:

(7.3)

- масса готовых деталей из материала i-ой марки

- коэффициент использования i-ой марки материала (для проката - 0,75 … 0,78)

Результаты расчётов по затратам на материалы сводятся в таблицу 25.

Таблица 25 - расчёт затрат на материалы при изготовлении инструмента

№ п/п	Наименование и марка материала	Норма расхода, кг.	Цена 1 кг, руб.	Сумма затрат, руб.	Реализуемые отходы	Всего затрат, руб.
					кг	Цена 1 кг, руб.	Итого руб.
1	Р6М5	27,9	381	10630	17,57	381	6695	3935
2	40Х	11,74	21,8	256	2,84	21,8	62	194
Затраты на материал ():	4129

2) Затраты на покупные комплектующие изделия ().

Так как проектируемая шлицевая протяжка является монолитным режущим инструментом, в котором не используются покупные детали, то затраты на них равны нулю, т.е. руб.

3) Затраты по оплате труда () основных производственных рабочих включают основную () и дополнительную () заработную плату и отчисления по единому социальному налогу (), т.е.:

(7.4)

где - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату основных производственных рабочих.();

- коэффициент, учитывающий отчисления во внебюджетные фонды.();

 (7.5)

где - тарифная заработная плата основных производственных рабочих, руб;

- коэффициент, учитывающий доплаты к основной заработной плате ();

- расценка за выполнение i-ой операции по изготовлению нового инструмента;

- количество операций, выполняемых при изготовлении нового инструмента;

- часовая тарифная ставка j-ого разряда на i-ой операции, руб/час;

- штучная норма времени выполнения i-ой операции, мин.

Таблица 26 - Расчёт тарифной заработной платы основных производственных рабочих.

№ п/п	Наименование операции	Модель станка	Штучная норма времени, мин.	Часовая тарифная ставка, руб./ч	Расценка, руб/шт.
1	Абразивноотрезная	МФ-332	1,35	82	1,845
2	Фрезерно-центровальная	МР-75М	0,76	91,5	1,159
3	Токарная черновая	1К62	8,2	89,5	12,232
4	Токарная чистовая	16К30Ф3С5	72	89,5	107,4
5	Горизонтально-фрезерная	6Р83	41,5	91,5	63,288
6	Вертикально-фрезерная	6Н13П	23,4	91,5	35,685
7	Заточная	3М601Ф1	13,8	93,5	21,505
8	Круглошлифовальная	3У144МВ	54,6	92,2	83,9
9	Шлицешлифовальная	RS2003.RSM-1600K	44,4	95	70,3
10	Заточная	3М601Ф1	13,8	93,5	21,505



4) Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования ().

(7.6)

(7.7)

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

- установленная мощность p-го оборудования, кВт;

- коэффициент расхода электроэнергии, учитывающий тип производства, загрузку электродвигателей оборудования по времени и мощности, потери электроэнергии в сети предприятия и КПД;

Таблица 27 - расчёт коэффициента расхода электроэнергии

№ п/п	Наименование операции
1	Абразивноотрезная	0,6	0,6	0,8	0,95	0,65	0,466
2	Фрезерно-центровальная	0,6	0,4				0,311
3	Токарная черновая	0,5	0,4				0,259
4	Токарная чистовая	0,45	0,35				0,204
5	Горизонтально-фрезерная	0,6	0,4				0,311
6	Вертикально-фрезерная	0,6	0,4				0,311
7	Заточная	0,4	0,5				0,259
8	Круглошлифовальная	0,4	0,5				0,259
9	Шлицешлифовальная	0,4	0,5				0,259
10	Заточная	0,4	0,5				0,259

Таблица 28 - расчёт расхода электроэнергии по видам оборудования

№ п/п	Модель станка	Установленная мощность, кВт	Коэффициент расхода энергии	Суммарное машинное время	Расход электроэнергии
1	МФ-332	19,3	0,466	1,04	0,156
2	МР-75М	10,7	0,311	0,58	0,032
3	1К62	117,7	0,259	6,35	3,2
4	16К30Ф305	1027	0,204	55,42	193,5
5	6Р83	605,6	0,311	32,67	102,5
6	6М13П	333,7	0,311	18	31
7	3М601Ф1	196,5	0,259	10,6	9
8	3У144МВ	778,6	0,259	42	141
9	RS2003.RSM-1600K	634	0,259	34,2	93,6
10	3М601Ф1	196,5	0,259	10,6	9

5) Затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования ().

(7.8)

где - затраты на ремонт p-ого типоразмера оборудования, руб;

- число типоразмеров оборудования;

Затраты на ремонт p-ого оборудования могут определяться при помощи метода прямого счёта. При этом методе используют формулу:

(7.9)

где - число единиц ремонтной сложности механической части p-ого оборудования;

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

- коэффициент, учитывающий затраты на ремонт электрической части оборудования ();

- длительность ремонтного цикла p-ого оборудования, ч;

- штучное норма времени выполнения i-ой операции по изготовления нового инструмента на p-ом оборудовании, мин.;

- количество операций, выполняемых при изготовлении нового инструмента;

- количество станков, шт;

Так как все оборудование, применяемое при изготовлении шлицевой прямобочной протяжки, имеет массу меньше 10 тонн то согласно таблицы П.5. приложения [16] при осмотре и ремонте механической части оборудования станка за 5 лет ремонтного цикла

6) Амортизация оборудования ().

(7.10)

где - норма годовых амортизационных отчислений, %/год ();

- балансовая стоимость p-ого оборудования, руб;

- годовой действительный фонд времени работы оборудования, ч;

7) Затраты на технологическую оснастку ().

() включают затраты на режущий инструмент () и приспособления (), применяемые для изготовления нового (базового) инструмента:

(7.11)

Указанные затраты вычисляются по следующим формулам:

(7.12)

где - себестоимость 1 ч. работы d-ого инструмента руб/ч ( см. данные, приведенные в табл. П.7 [16]);

S_{и отрезн. круг.} = 1,9 руб / ч.

S_{и резец тв.спл.} = 2,04 руб / ч.

S_{и фреза дисковая} = 2,55 руб / ч.

S_{центровочное сверло} = 1,5 руб / ч.

S _{и шл.кр .}= 2,04 руб / ч.

где S_иd - себестоимость 1ч работы d-ого инструмента руб/ч ( см. данные, приведенные в [16] табл. П.7 приложения);

S_{и отрезн. круг.} = 1,9 руб / ч.

S_{и резец тв.спл.} = 2,04 руб / ч.

S_{и фреза дисковая} = 2,55 руб / ч.

S_{центровочное сверло} = 1,5 руб / ч.

S _{и шл.кр .}= 2,04 руб / ч.

8) Косвенные цеховые и общезаводские расходы ()

Определяются в процентах от основной заработной платы основных производственных рабочих, занятых при изготовлении нового или базового инструмента, по формуле:

- процент косвенных расходов, принимаемый в размере 60 - 65% для единичного и мелкосерийного производства, 80 - 100% для серийного и массового производства.

9) Внешнепроизводственные расходы () составляют 3-5% от суммы предыдущих затрат, включаемых в себестоимость изготовления инструмента:

7.2 Сравнительная оценка технологической себестоимости инструмента

Себестоимость базового инструмента, нормы затрат по взятым категориям и технико-экономические показатели были предоставлены на предприятии прохождения практики.

Все полученные при предыдущих расчётах данные сводим в таблицу 3.

Таблица 29 - Смета годовых затрат на изготовление детали, в рублях

Статья затрат	Базовое оборудование	Проектируемый инструмент	Результат (+;-)
Затраты на материал	5000	4129	-871
Затраты на покупные детали	0	0	0
Затраты по оплате труда	210,4	162,7	-47,7
Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования	1450	1790	340
Амортизационные отчисления	23,11	23,11	0
Затраты на технологическую оснастку	22,8	22,8	0
Косвенные цеховые и общезаводские расходы	360	326,64	-33,36
Внешнепроизводственные расходы	245,8	193,6	52,6
Себестоимость изготовления 1 шт. инструмента	7312,11	6647,85	-664,26

7.3 Вывод по разделу

В данном разделе дипломной работы был сделан расчёт себестоимости изготовления одной штуки протяжки, исходя из затрат: на материал, на покупные детали, на зарплату рабочих, ремонт и обслуживание оборудования, амортизационные расходы, на технологическую оснастку. В конце была составлена таблица, в которой была дана сравнительная оценка технологической себестоимости инструмента. Нормы затрат на изготовление базового инструмента были взяты с предприятия, на котором была пройдена преддипломная практика.

Сравнительный анализ показал, что почти по всем нормам затрат изготовление проектируемого инструмента является более выгодным чем изготовление базовой конструкции инструмента. Это связано и с выбором нового оборудования, участвующего в технологическом процессе, и с выбором сварной заготовки, вместо используемой монолитной заготовки из дорогой стали. Т.е. расчёты показывают, о рациональности выбора проектного решения в выборе производимой протяжки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения данного дипломного проекта была разработана конструкция, а так же был составлен технологический процесс изготовления протяжки с прямобочным профилем шлиц для обработки втулки с восьмишлицевым отверстием.

В общей части проекта сделан анализ типовых конструкций проектируемого инструмента, а именно обзор последовательности секций комбинированной шлицевой протяжки и даны преимущества и недостатки рассмотренных конструкций.

Так же, для полного изучения вопроса связанного с проектированием выбранного инструмента был сделан патентно-информационный анализ, который показал, что работа в данном классе ведётся очень интенсивно, но новые разработки связаны по большей части со сборным протяжным инструментом, имеющим большие габаритные размеры и подходящим только для обработки крупных отверстий. Так же производство сборного инструмента является очень дорогостоящим. Из чего был сделан вывод об актуальности разрабатываемого цельного инструмента.

На основании анализа проведённого в общей части дипломного проекта, а так же патентно-информационного анализа была выбрана конструкция шлицевой прямобочной протяжки, которая и легла в основу конструкторской части. А именно для проектирования была выбрана цельная протяжка с прогрессивной схемой резания с расположением секций Ф-Ш-К.

В конструкторской части был сделан расчёт основных конструктивных элементов инструмента, расчёт его на прочность и жёсткость. Так же были разработаны технические требования на инструмент. После завершения всех расчётов и проверок, была построена объёмная модель в программе T-FLEX 11, которая позволила визуально увидеть и оценить правильность рассчитанных элементов.

В технологической части, на основании задания на дипломный проект, был уточнён тип производства, на изготовление рассчитанного в конструкторской части инструмента, и определена его серийность. Анализ базового технологического процесса вывел его несоответствие с современными нормами машиностроения. При проектировании нового технологического процесса некоторые операции были совмещены, а операции чистовой обработки на универсальном оборудовании были заменены операциями на станках с ЧПУ.

Так же в технологической части был сделан выбор и обоснование метода получения заготовки для проектируемого инструмента, были выбраны и обоснованы технологические базы и был сделан расчёт припусков на механическую обработку, и режимов резания. Был сделан расчёт приспособлений и инструмента второго порядка участвующего в производстве. Для наглядности была построена объёмная модель призматического резца, для обработки канавок протяжки, в программе T-FLEX 11.

Заключением технологической части явилась разработка комплекта технологической документации.

В разделе безопасность жизнедеятельности и охрана труда был сделан анализ опасных и вредных производственных факторов, были предложены мероприятия по улучшению условий труда и недопущению, отмеченных при анализе, опасных и вредных производственных факторов. Так же был сделан подробный расчет освещенности на проектированном участке производства и даны рекомендации по улучшению пожарной безопасности.

В технико-экономической части произведен расчет себестоимости изготовления протяжки, выявлены основные составляющие себестоимости.

Так как заточка протяжки является очень трудоёмкой операцией и требует специального оборудования, темой научно-исследовательской части было выбрано многослойное покрытие инструмента. Сделан общий обзор износостойких покрытий и был выбран метод его нанесения. А именно метод PCVD. Который объединяет в себе по сути два метода химический и физический. Образование износостойкого покрытия, посредством химического взаимодействия газов, происходит в среде плазмы. Плазма в данном случае является катализатором химического процесса. Что позволяет снизить температуру с 1100 до 450 C^o. Это позволяет использовать все достоинства химического нанесения износостойкого покрытия для быстрорежущих сталей.

В заключении научно-исследовательской части приведены результаты исследования конструкции многослойного износостойкого покрытия на износ передней и интенсивность износа задней кромки инструмента. Даны обоснования и рекомендации для выбора толщины и последовательности слоёв износостойкого покрытия.

Все графические работы выполнены с использованием программы КОМПАС 2D 13 версии. Объёмные модели построены в программе T-FLEX 11 версии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Орлов П.Н. Краткий спр-к металлиста. М.: Машиностроение 1986 г.

2. Локтев Д., Ямашкин Е. Основные виды износостойких покрытий // Наноиндустрия. 2007. № 5. 30 стр. (Журнал).

3. Табаков В.П. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий режущего инструмента. М.: Машиностроение 2008 г.

4. Локтев Д., Ямашкин Е. Методы и оборудование для нанесения износостойких покрытий // Наноиндустрия. 2007. №4 (Журнал).

5. Малевский Н.П., Мальков О.В. Расчёт комбинированных шлицевых протяжек. МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА, 2008 г.

6. Рубинштейн С.А. Основы учения о резании металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение 1986 г.

7. Андерс А.А. и др. "Проектирование заводов и механосборочных цехов в автотракторной промышленности": учебное пособие для студентов механических специальностей вузов. М.:Машиностроение, 1982-271 стр.

8. Маргулис Д.К. Протяжки для обработки отверстий. М.: Машиностроение 1986 г.

9. Курсовое проектирование по технологии машиностроения Под редакцией А.Ф. Горбацевича, Мн. Вышейшая школа, 1975- 288.

10. Справочник технолога-машиностроителя. т.2 под ред.: А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, М.: Машиностроение 1985 г.

11. Режимы резания металлов. под ред. Барановского. - М., Машиностроение, 1972 г.

12. Егоров М.Е. "Основы проектирования машиностроительных заводов". - М.: Высшая школа, 1969 г.

13. Щедрин А.В., Бекаев А.А., Скоромнов В.М. Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Проектирование инструментального производства", МГТУ "МАМИ" (шифр 2119), 2008 г.

14. Справочник конструктора-инструментальщика по ред. В.И. Баранчикова. - М.: Машиностроение, 1994 г.

15. Ю.А. Феофанов, Н.н. Шарипова, Э.Е. Смирнова. Исследование и расчёт естественного и искусственного освещения., МГТУ "МАМИ", 2008 г.

16. Ионов В.И., Таратынова Л.Е. Методические указания к выполнению организационно-экономической части дипломного проекта. МГТУ "МАМИ" 2007 г.

Размещено на Allbest.ru

...