Итого

12

178,19

Суммарное число операций =178,19.

Определим коэффициент закрепления операций по формуле

, (9.11)

где - принятое количество станков.

По ГОСТ 3.1121-84 коэффициенту закрепления операций соответствует среднесерийное производство ().

3.10 Схема сборки. Технологический процесс сборки редуктора

Согласно заданию на дипломное проектирование необходимо разработать схему и технологический процесс сборки редуктора. Проведя анализ сборочного чертежа редуктора, составляем схему сборки (рисунок 3.11.1) и технологический процесс сборки, который представлен в виде таблицы 3.11.1.



Рисунок 3.11.1 - Схема сборки редуктора

3.11 Параметрическая оптимизация режима чернового продольного точения червяка на станке 16К20Ф3

3.11.1 Постановка задачи

Цель оптимизации состоит в определении оптимальных режимов точения на станке модели СА200Л с помощью ЭВМ, что позволяет сократить затраты времени на выполнение расчетов, а так же вести обработку с наименьшими затратами при заданных требованиях к точности и качеству обрабатываемых поверхностей.

Расчет и оптимизация режимов резания выполняется с использованием математической модели процесса обработки, состоящей из целевой функции и ограничений, отражающих цели оптимизации и закономерности резания металлов.

Составим математическую модель оптимизации режимов точения на станке модели СА200Л.

Целевая функция:

(3.15.1)

где t_о - основное время обработки, мин;

L_р.х. - длина резания, мм;

S_мi - подача на i-ом рабочем ходе инструмента в мм/мин;

i - количество рабочих ходов инструмента.

3.11.2 Определение ограничений по техническим характеристикам элементов технологической системы и требованиям, предъявляемым к обработанной поверхности

На втором этапе постановки задачи параметрической оптимизации необходимо определить состав ограничений, которые определяются характеристиками элементов технологической системы и техническими требованиями, предъявляемыми к обработанной поверхности.

Последовательно рассмотрим задание ограничений обусловленных

техническим характеристикам элементов технологической системы и техническим требованиями, предъявляемыми к обработанной поверхности.

При постановке задачи оптимизации режимов резания технические характеристики металлорежущего станка могут определять ограничения, приведенные ниже.

Задание ограничений по диапазону регулирования скоростей вращения

шпинделя может быть представлено в следующим образом.

При бесступенчатом регулировании привода шпинделя и подачи система ограничений будет иметь следующий вид:

, (3.15.2)

где n_min, n_max - соответственно минимальное и максимальное значения частоты вращения шпинделя станка, определяющие диапазон регулирования;

S_min, S_max - соответственно минимальное и максимальное значения подачи, определяющие диапазон регулирования продольных или поперечных подач станка.

При предварительной обработке заготовок необходимо учитывать ограничение по мощности привода шпинделя станка:

где N_р - мощность затрачиваемая на резание;

N_пр - мощность привода главного движения станка;

з - КПД привода шпинделя станка.

Следующий компонент технологической системы - режущий инструмент, может определять в общем случае следующую группу ограничений. Ограничение по периоду стойкости инструмента:

где Т - период стойкости инструмента, который соответствует оптимальной комбинации n_i , S_j;

Т_э - экономически рациональный период стойкости инструмента, мин.

При обработке поверхностей заготовок с большими глубинами резания необходимо учитывать ограничения связанные с прочностью режущего инструмента.

Например, для резцов оснащенных твердосплавными режущими пластинами в зависимости от толщины режущей пластины и глубины резания может быть задана предельно допустимая подача:

где S_доп - подача допустимая прочностью режущей пластины.

Ограничения, связанные с четвертым компонентом технологической системы - деталью, должны учитывать требования к точности, качеству обработанной поверхности и к жесткости детали.

При обработке поверхностей заготовок с обеспечением требуемой высоты микронеровностей Ra необходимо задавать ограничение по предельному значению шероховатости обработанной поверхности:

где R_aпов - шероховатость обработанной поверхности, которая задана на чертеже детали или операционном эскизе.

3.11.3 Функциональная модель процесса резания

Для составления функциональной модели процесса резания могут быть использованы уравнения, которые приведены в [косилова] или полученные экспериментальным путем. Например, используя уравнения, приведенные в [косилова], можно составить функциональную математическую модель процесса продольного точения, которая приведена ниже:

Скорость резания V при продольном точении определяется по уравнению:

где D - диаметр обрабатываемой поверхности.

Период стойкости инструмента Т при продольном точении:

где C_v, K_v ,x, y, m - коэффициенты и показатели степеней для вычисления скоро-сти резания, задаваемые нормативами [кос] для заданных условий обработки;

t - глубина резания, определяемая величиной операционного припуска.

Главная составляющая P_z силы резания при продольном точении:

где C_p, k_p, x_p ,y_p, n_p - коэффициенты и показатели степеней в формулах для вычисления скорости резания и силы резания[кос];

Мощность резания при продольном точении:

Шероховатость обработанной поверхности [9].

где r - радиус при вершине резца;

г - передний угол режущей пластины;

с - радиус при вершине резца;

k₀, k₁, k₂, k₃, k₄ - эмпирические коэффициенты.

3.11.4 Содержание информационного обеспечения процедуры параметрической оптимизации

Таблица 3.15.1 - Справочник металлорежущих станков

Код станка	Код группы станков	Модель станка	Мощность привода	Способ регулиро-вания частоты вращения шпинделя	nmin	nmax	Способ регулиро-вания привода подач	Smin	Smax	Усилие допустимое механизмом поперечной подачи
1	1	16К20Ф3	11	бесступенчатый	20	2500	бесступенча-тый	0,01	15	3600

Таблица 3.15.2 - Справочник станочных приспособлений

Код приспособления	Код группы приспособления	Обозначение	Наименоваие	ГОСТ	Максимальный диаметр закрепляемой заготовки	Минимальный диаметр закрепляемой заготовки	Предельно допустимая частота вращения	Наибольший крутящий момент
1	1	7002-0073-2-1	Патрон	24351-80	200	10	1000	-
2	1	8410-63-5L-M5	Центр	-	100	50	4000	600

Таблица 3.15.3 - Справочник режущих инструментов

Код инструмента	Код группы инструмента	Обозначение	Наименование	ГОСТ	Высота державки	Ширина державки	Допустимая глубина резания	Предельно допустимая подача	Экономически выгодный период стойкости сверла	Главный угол в плане	Радиус скругления вершины резца	Главный передний угол	Главный задний угол
1	1	2101-0057	Резец проходной	18873-73	25	20	10	2	45	93	1	10	15

Таблица 3.15.4 - Справочник нормативных данных для расчета скорости резания

Код группы инструментов	Код инструментального материала	Код группы обрабатываемого материала	Коэффициент Кг	Показатель степени nv	Коэффициент Knv	Коэффициент Kuv	Коэффициент Cv	Показатель степени xv	Показатель степени _yv	Показатель степени mv	Коэффициент Kцv	Коэффициент Kц/v	Коэффициент КТс
1	2	4	0,7	1,25	0,8	1,0	420,0	0,15	0,2	0,2	1	0,93	1,0

Таблица 6. Справочник нормативных данных для расчета тангенциальной составляющей силы резания P_z

Код группы инструментов	Код инструментального материала	Код группы обрабатываемого материала	Коэффициент Кмр	Коэффициент Kцp	Коэффициент Kгp	Коэффициент Kлp	Коэффициент Krp	Коэффициент Сp	Показатель степени xp	Показатель степени yp	Показатель степени np
1	2	4	0,8	0,89	1	1	0,93	300	1	0,75	-0,15

Таблица 3.15.5 - Справочник нормативных данных для расчета тангенциальной составляющей силы резания P_y

Код группы инструментов	Код инструментального материала	Код группы обрабатываемого материала	Коэффициент Кмр	Коэффициент Kцp	Коэффициент Kгp	Коэффициент Kлp	Коэффициент Krp	Коэффициент Сp	Показатель степени xp	Показатель степени yp	Показатель степени np
1	2	4	0,8	0,5	1	1	0,82	300	1	0,35	-0,15

Таблица 3.15.6 - Справочник нормативных данных для расчета тангенциальной составляющей силы резания P_x

Код группы инструментов	Код инструментального материала	Код группы обрабатываемого материала	Коэффициент Кмр	Коэффициент Kцp	Коэффициент Kгp	Коэффициент Kлp	Коэффициент Krp	Коэффициент Сp	Показатель степени xp	Показатель степени yp	Показатель степени np
1	2	4	0,8	1,17	1	1	1	300	1	0,35	-0,15

Таблица 3.15.7 - Справочник нормативных данных для расчета шероховатости обработанной поверхности R_a

Код группы технологических переходов	Код инструментального материала	Код группы обрабатываемого материала	Коэффициент k0	Показатель степени k1	Показатель степени k2	Показатель степени k3	Показатель степени k4	Показатель степени k5	Показатель степени k6	Показатель степени k7	Показатель степени k8
1	2	4	17	0,85	0,65	0,36	0,15	0	0	0	0

3.11.5 Выбор метода решения задачи и схема алгоритма

Для решения задачи воспользуемся методом обхода узлов пространственной сетки, образованной значениями ступенчатых частот вращения шпинделя и подач станка.

При реализации этого метода в каждом узле сетки независимых переменных n и S вычисляется значение целевой функции и функций ограничений. Из всех возможных сочетаний n_i и S_i, удовлетворяющих наложенным ограничениям, выбирается то, которое обеспечивает максимум целевой функции.



Рисунок 3.15.1 - Схема алгоритма оптимизации режима чистового продольного точения на станке 16K20Ф3 с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя и бесступенчатым регулированием подачи суппорта.

3.11.6 Анализ результатов оптимизации

Сравнивая данные, полученные автоматизированным путем и данные, полученные при неавтоматизированном расчете, делаем вывод, что режимы резания, полученные в результате автоматизированного расчета, осуществляются с более высокими величинами скорости резания и, следовательно, в результате оптимизации происходит уменьшение основного времени, а также времени на аналитический расчет режимов резания, что влечет за собой повышение производительности при проектировании и механической обработки деталей.

Сокращение затрат времени на механическую обработку по оптимизированным режимам относительно режимов резания рассчитанных не автоматизированным способом составит в соответствии с расчетами программы 82,97%.

Текст программы расчета представлен в приложении Г.

4. Конструирование и расчет приспособлений

4.1 Расчёт и проектирование автоматического станочного приспособления. Станочное приспособление для фрезерования шпоночного паза

4.1.1 Назначение и устройство приспособления

Данное приспособление предназначено для базирования валов по наружной цилиндрической поверхности и их закрепления при фрезеровании шпоночных пазов.

В приспособлении заготовка устанавливается на призму 8 и упирается торцем в торцовую поверхность призмы. Под действием давления сжатого воздуха, подаваемого в пневмоцилиндр, поршень 5 вместе со штоком перемещается вправо. Перемещаясь поршень двигает клин 17. При движении клина 17 вправо ползуны расходятся, поворачивая рычаги и осуществляется зажим заготовки. При движении поршня и штока влево происходит открепление заготовки. Приспособление устанавливается на стол 4 вертикально-фрезерного станка и крепиться при помощи четырёх болтов.

4.1.2 Расчет привода приспособления

Определяем силу резания при фрезеровании шпоночного паза

, (11.1)

где - глубина фрезерования, в мм;

- подача на зуб фрезы, в мм/зуб;

- ширина фрезерования, в мм;

- число зубьев фрезы;

- диаметр фрезы, в мм;

- частота вращения фрезы в об/мин;

- поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала.

, (11.2)

Коэффициент и показатели степени определяем по [12].

Н.

Рисунок 11.1 - Схема сил действующих на заготовки

Необходимое усилие для закрепления заготовки определяется по формуле

, (11.3)

где - коэффициент трения между прихватами и заготовкой;

- коэффициент трения между заготовкой и призмой;

- коэффициент запаса.

, (11.4)

где - гарантированный коэффициент запаса;

- коэффициент, учитывающий степень затупление инструмента;

- коэффициент, учитывающий неравномерность припуска;

- коэффициент, учитывающий прерывистость резания;

- коэффициент, учитывающий непостоянство сил закрепления;

- коэффициент, учитывающий непостоянство положения сил на поверхностях контакта установочных элементов с заготовкой.

кН

Определяем усилие на штоке пневмоцилиндра

, (11.5)

где - приведенный угол трения качения на наклонной плоскости клина;

- угол подъёма клина

кН

Определяем диаметр цилиндра

, (11.6)

где - давление воздуха в МПа;

- сила зажима в Н;

- общий КПД пневмопривода;

мм.

Принимаем мм.

4.1.3 Расчет приспособления на прочность

Производим проверочный расчёт оси по допускаемым напряжениям на срез.

, (11.5)

где - сила действующая в радиальном направлении оси в Н;

- диаметр оси в мм;

- допускаемое напряжение на срез в МПа.

Для стали 45 ГОСТ 1050-88 МПа.

Ось из материала сталь 45 ГОСТ 1050-88 выдерживает прикладываемую нагрузку, т.к. МПа < МПа.

4.2 Упругий алмазный выглаживатель

Алмазное выглаживание отличается сравнительно малой площадью

контакта инструмент-деталь, поэтому применяется при обработке нежестких

деталей, прочных и закаленных материалов. Алмазное выглаживание

наружных, внутренних и фасонных поверхностей аналогично обработке роликами и шарами. При алмазном выглаживании обработка поверхностным пластическим деформированием проводится в условиях трения скольжения (с малым коэффициентом трения), а при обкатке роликами и шарами - трения качения. Рабочим инструментом служат простые по конструкции державки с наконечниками из естественных и искусственных алмазов в виде полусферы, цилиндра или конуса. Выглаживают детали жестким или нежестким (подпружиненным) инструментом. Номенклатура деталей, обрабатываемых алмазными выглаживателями, чрезвычайно велика.

Выглаживание является одним из методов отделочно-упрочняющей обработки поверхности пластическим деформированием и заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом - выглаживателем, закрепленным в оправке алмазным кристаллом, который обладает следующими свойствами:

1.высокой твердостью;

2.низким коэффициентом трения;

3.высокой степенью чистоты;

4.высокой теплопроводностью.

Рис. 4.2 - Упругий алмазный выглаживатель

Выглаживание производится: для уменьшения шероховатости поверхности (отделка), упрочнения поверхностного слоя, повышения точности размеров и форм деталей (калибрование).

Прижатый к обрабатываемой поверхности с силой инструмент внедряется в нее на глубину Rд и при своем движении сглаживает исходные неровности.

Высота шероховатости в направлении скорости (продольная шероховатость) обычно значительно меньше, чем высота поперечной шероховатости (в направлении подачи). После прохода инструмента происходит частичное упругое восстановление поверхности. Впереди выглаживателя образуется валик пластически деформированного металла, передняя поверхность выглаживателя нагружается гораздо больше, чем задняя поверхность. По этой причине, а также вследствие адгезионного взаимодействия между деталью и инструментом в процессе выглаживания возникает тангенциальная составляющая силы.

Рассмотрим теперь деформацию поверхностного слоя в направлении подачи. При продольном перемещении выглаживатель раздвигает металл деформируемых поверхностных неровностей в стороны. При этом со стороны исходной поверхности образуется валик деформированного металла, а со стороны выглаженной поверхности происходит искажение профиля канавок, образовавшихся при предыдущих оборотах детали в результате пластического течения металла, выдавливаемого из-под выглаживателя в сторону выглаженной поверхности. В наибольшей степени искажается профиль канавки, образованной на предыдущем обороте.

После каждого оборота обрабатываемой детали канавка-след выглаживателя перемещается в осевом направлении на величину подачи S. При этом происходит многократное перекрытие ее при последующих обработках обрабатываемой детали, т.к. ширина канавки больше величины подачи. Со стороны невыглаженной поверхности образуется валик деформированного металла, правая полуповерхность (в направлении подачи) нагружена гораздо больше, чем левая полуповерхность. Поэтому в процессе выглаживания возникает осевая сила.

В результате пластического деформирования обрабатываемой поверхности происходит сглаживание исходных неровностей и образование нового микрорельефа поверхности со значительно меньшей высотой неровностей.

Размер детали уменьшается на величину остаточной деформации. На величину и форму образующихся неровностей влияет также неоднородность шероховатости поверхности и твердость обрабатываемой поверхности, колебания силы выглаживания, вызванные биением детали и др. Это вызывает отклонение исходного микрорельефа от полученного при деформации поверхности.

Образующийся в результате алмазного выглаживания микрорельеф поверхности обуславливается следующими факторами:

* кинематикой процесса (направлением взаимного перемещения инструмента и обрабатываемой детали);

* величиной исходной шероховатости;

* формой и размером рабочей части алмаза;

* величиной внедрения алмаза в обрабатываемую поверхность;

* пластическим течением материала, обуславливающим появление вторичной шероховатости;

* шероховатостью рабочей части алмаза;

* величиной упругого восстановления поверхности после выглаживания.

Формирование поверхностного слоя при алмазном выглаживании происходит вследствие пластического деформирования обрабатываемой поверхности. Под действием радиальной силы, действующей на поверхность контакта алмаза с деталью, возникают контактные давления. Если их величина превышает предел текучести, возникает пластическая деформация тонких поверхностных слоев. При пластической деформации поверхностный слой имеет специфическое волокнистое строение, исходная кристаллическая решетка искажается.

Эффективность алмазного выглаживания различных материалов в значительной мере определяется их исходной структурой.

Исследованиями установлено, что при выглаживании наиболее интенсивно возникает деформация в феррите, менее интенсивно - в перлите и мартенсите.

Высокая эффективность упрочнения объясняется более высокой плотностью дефектов, образующихся в поверхностном слое, за счет концентрации дислокаций. При этом создается тонкое структурное состояние металла, которое обеспечивало бы максимальную задержку дислокаций и минимальный их выход на поверхность. При алмазном выглаживании плотность дислокаций в поверхностном слое близка к предельному значению.

Сувеличением расстояния от поверхности плотность дислокаций уменьшается. Особенность процесса алмазного выглаживания: если при других видах упрочнения полностью или частично удаляется слой металла, деформированный на предыдущей операции, то при алмазном выглаживании тот слой не удаляется, а претерпевает дополнительную упругопластическую деформацию. Оптимальное усилие PУ= 300-200Н. При РУ=300Н возрастает глубинаупрочненного слоя, увеличивается микротвердость в нижних слоях, однакоуменьшение микротвердости в верхнем тонком поверхностном слое происходит за счет уменьшения пластичности. Инструменты для выглаживания.

Для изготовления выглаживателей используют природные и синтетические алмазы. Стойкость природных и искусственных алмазов примерно одинакова. Инструмент со сферической формой заточки позволяет обрабатывать наружные, внутренние и плоские поверхности как методом выглаживания, так и вибровыглаживанием.

Цилиндрическую форму применяют только для обработки наружных цилиндрических поверхностей. Тороидальная форма широкого применения не нашла из-за отсутствия природных и синтетических алмазов большого размера.

Конический выглаживатель работает большой поверхностью конуса. Применение. Алмазным выглаживателем можно обрабатывать почти все применяющиеся в промышленности металлы и сплавы, за исключением титана, циркония и ниобия, так как они налипают на рабочую часть выглаживателя.

Детали: все виды поверхностей (наружные, внутренние, плоские, профильные) валов, штоков, цилиндров, поршневых пальцев и т.д.

4.3 Робототехнический комплекс

4.3.1 Выбор компоновки РТК

Спроектируем компоновку РТК для выполнения операции, на основе выбранного состава, в который входит:

- Токарный станок с ЧПУ «СА208Л» в количестве - 2 шт;

- промышленный робот «Fanuc 2000iB-100F» в количестве - 1 шт;

- Накопитель «СТ-150» в количестве - 1 шт.

В качестве ключевых характеристик составляющего оборудования выделим:

- открытость рабочей зоны станка спереди и сверху;

- промышленный робот работает в сферической системе координат;

- габаритные размеры единицы оборудования.

Компоновочная схема кругового типа является наиболее предпочтительной для данного состава РТК (рисунок 4.3.2).



Рисунок 4.3.1 - Круговая компоновка РТК

4.3.2 Назначение и устройство

Для обслуживания токарного станка СА208Л с открытой рабочей зоной спереди и сверху выбираем напольного робота с 6 управляемыми осями [4].

Требования, которым должен соответствовать промышленный робот:

- обеспечение заданной грузоподъемности;

- размеры рабочей зоны промышленного робота должны определяться размерами, формой и положением рабочих зон обслуживаемого оборудования;

- захватное устройство промышленного робота выбирается с учётом конструктивно-технологических параметров объекта манипулирования;

- ПР должен отвечать всем требованиям безопасности;

Для выбора промышленного робота, работающего в составе РТК, необходимо отметить основные требования, которым должен соответствовать промышленный робот:

1. обеспечение заданной грузоподъемности;

2.размеры рабочей зоны промышленного робота должны определяться размерами, формой и положением рабочих зон обслуживаемого оборудования;

3. система управления промышленного робота выбирается с учетом способа позиционирования рабочего органа, количества управляющих координат, объема памяти;

4.захватное устройство ПР выбирается с учетом конструктивно-технологических параметров объекта манипулирования.

5.грузоподъемность промышленного робота должна превышать массу объекта манипулирования не менее чем на 10%.

Формы и размеры рабочей зоны должны быть такими, чтобы загрузка и выгрузка заготовки из рабочей зоны основного и вспомогательного оборудования осуществлялась беспрепятственно.

Для промышленного робота, работающего в составе РТК, число степеней подвижности в наибольшей степени зависит от формы, размеров и положения рабочей зоны оборудования и относительного положения ограничительных поверхностей, образующих зону загрузки-разгрузки.

Погрешность позиционирования существенным образом влияет на процесс установки заготовки в приспособлении, как основного, так и вспомогательного оборудования.

Руководствуясь рекомендациями ученой литературы, выбран промышленный робот модели “Fanuc R2000iB - 100L”.

-грузоподъемность - 100 кг;

-число степеней подвижности - 6;

-число рук -1;

-число захватных устройств на одной руке - 2;

-привод основных движений - пневматический;

-система управления - позиционная;

-число программируемых координат - 6;

-средство программирования перемещений - штекерная панель;

-емкость памяти системы, число шагов - 24;

-погрешность позиционирования - ±0,3 мм;

-наибольший вылет руки - 2852 мм;

-линейное перемещение, мм/ скорость, м/с;

Z=500/0.9

r=700/0.7

-масса, кг - 1260.

- угловые перемещения, °/ угловая скорость, °/с:

б =360/120

ц= 360/190

Выбор вспомогательного оборудования для РТК будем производить с учетом формы и размеров заготовки, поступающей на обработку. Форма и размеры заготовки существенно не изменяются после токарной операции, поэтому в качестве вспомогательного оборудования выбираем Накопитель с отсекателем

Отсекатели применяются в загрузочных приспособлениях для отделения детали (или нескольких) от общего потока деталей, находящихся в лотке-накопителе, при этом она самотеком перемещается захват питателя загрузочного приспособления или в зону обработки станка.

Необходимость установки отсекателя в загрузочных приспособлениях определяется в зависимости от габаритных размеров детали ее формы, от конструкции лотка-накопителя. Отсекатели применяется также для изменения направления движения перемещаемых деталей. В некоторых конструкциях загрузочных приспособлений отсекатель заменяет питатель, а в других загрузочных приспособлениях имеются и отсекатель, и питатель.

Перемещение (качение, вращение) отсекателя осуществляется от собственного привода или от других механизмов загрузочного приспособления. Отсекатели работают синхронно с питателем загрузочного приспособления. По конструкции отсекатели бывают движковые, штифтовые, кулачковые, барабанные, дисковые.

Внешний вид промышленного робота представлен на рисунке 4.3.2.

Рисунок 4.3.2 - Общий вид промышленного робота Fanuc R2000iB - 100L

4.3.3 Построение и расчёт элементов траектории захватного устройства ПР

Построение траектории выполним в виде графического изображения пути перемещения геометрического центра захватного устройства ПР. Начало траектории свяжем с нулевой (исходной) точкой, определенной в соответствии с исходным положением ПР.

На рисунке 4.3.3 представим траекторию; размеры элементов траектории и соответствующие комментарии укажем в таблице 6.1.



Рисунок 4.3.3 - Элементы траектории робота

4.3.4 Построение и расчет элементов траектории захватного устройства промышленного робота

Построение траектории выполним в виде графического изображения пути перемещения геометрического центра захватного устройства ПР. Начало траектории свяжем с нулевой (исходной) точкой, определенной в соответствии с исходным положением ПР.

Таблица 4.3.4 - Элементы траектории перемещения захватного устройства (схвата)

Элемент траектории	Комментарий	Величина перемещения, мм (град)
1	2	3
ц 1-2	Поворот руки ПР против часовой стрелки	90
	Разжим схвата	---
z2-3	Перемещение руки ПР вниз	750
	Зажим заготовки схватом ПР	---
z3-4	Перемещение руки ПР вверх	750
r4-5	Перемещение руки ПР назад	950
	Ротация руки на б=90 град	---
r 5-6	Перемещение руки ПР вперёд	950
ц 6-7	Поворот руки ПР против часовой стрелки	90
	Разжим схвата	-
ц 7-8	Поворот руки ПР по часовой стрелке	90
r8-9	Перемещение руки ПР назад	950
	Выстой руки	---
r9-10	Перемещение руки ПР вперед	950
ц 10-11	Поворот руки ПР против часовой стрелки	90
	Зажим заготовки схватом ПР	---
ц 11-12	Поворот руки ПР по часовой стрелке	180
	Разжим схвата	-
ц 12-13	Поворот руки ПР против часовой стрелки	90
r13-14	Перемещение руки ПР назад	950
	Выстой руки	---
r14-15	Перемещение руки ПР вперед	950
ц 15-16	Поворот руки ПР по часовой стрелке	90
ц 16-17	Поворот руки ПР против часовой стрелки	90
r17-18	Перемещение руки ПР назад	950
	Ротация руки на б=90 град	---
r18-19	Перемещение руки ПР вперёд	950
ц 19-20	Поворот руки ПР против часовой стрелки	90
z20-21	Перемещение руки ПР вниз	750
	Разжим схвата
z21-22	Перемещение руки ПР вверх	750
r22-23	Перемещение руки ПР назад в исходную точку	950

4.4 Определение основных показателей роботизированного технологического комплекса

Основные показатели, характеризующие работу РТК следующие: цикловая производительность Qц; коэффициент относительной загруженности ПР Кгр; коэффициент использования ПР Кир; коэффициент использования основного оборудования Кио; коэффициент нагруженности ПР Кнр; режим работы робота.

Цикловая производительность определяется по следующей формуле:

 (5.6)

где - длительность рабочего цикла, = 2705,872 с.

Коэффициент относительной загруженности Кгр:

(5.7)

где - среднее значение рабочей нагрузки, = 108 кг;

- грузоподъемность робота, = 100 кг.

Коэффициент использования Кир:

(5.8)

где - время работы ПР за рабочий цикл, = 65,472 с.

Коэффициент использования основного оборудования :

(5.9)

где - время работы основного оборудования за рабочий цикл,

= 2636,4 с;

Рассчитав значения коэффициентов, по [10, стр.379, таблица 3] устанавливаем, что режим работы ПР "легкий" при этом коэффициент загруженности Кнр =1,1.

5. Охрана труда

5.1 Идентификация и анализ вредных и опасных факторов на участке изготовления червяка

Организация охраны труда на предприятии является одной из важнейших задач и обязанностей администрации. Полностью безопасных и безвредных производств не существует. Задача охраны труда - свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающих с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда. К таким факторам относятся:

1) запылённость воздуха, оказывающая вредное воздействие на дыхательную систему человека.

2) Электрический ток. Воздействие электрического тока может возникнуть при аварийной ситуации в электрической цепи. Ток оказывает на человека термическое воздействие (ожоги), вызывает удушье, а так же при длительном времени воздействия, значительной силе может вызвать летальный исход.

3) шум, возникающий при работе оборудования цеха. Вызывает повышенную утомляемость работника, снижает работоспособность, снижает внимание, что повышает вероятность возникновения травматизма.

4) вибрация возникает вследствие работы оборудования. Вибрация, передающаяся непосредственно на руки работника оказывает вредное воздействие на суставы. Общая вибрация может влиять на организм человека в целом, так как её частота может не совпадать с биологической частотой внутренних органов.

5) освещение должно быть достаточным для выполняемой работы. Недостаточная освещённость оказывает вредное воздействие на зрение работника, приводит к повышенной утомляемости глаз, а следовательно и к повышенному травматизму.

6) движущиеся части производственного оборудования, передвигающиеся изделия и заготовки, транспортные средства, передвигающиеся по цеху. Это может привести к повреждению работников механического характера и даже к летальному исходу.

7) стружка обрабатываемых материалов, осколки инструментов, ломающихся при работе, отказы оборудования. Всё это так же приводит к всевозможным травмам механического характера, как во время работы, так и после работы при уборке рабочего места.

8) высокая температура печей на операции термической обработки, высокая температура поверхностей обрабатываемой детали и инструмента. При эксплуатации этот фактор может привести к ожогам различной степени тяжести, а так же к возникновению пожаров.

5.2 Технические, технологические, организационные решения по устранению опасных и вредных факторов, разработка защитных средств

Для защиты человека от механического травмирования применяют два основных способа: обеспечение недоступности человека в опасные зоны и применение устройств, защищающих человека от опасного фактора. Опасные зоны механизмов по возможности сделаны недоступными для человека, то есть огорожены или закрыты кожухами. В конструкции оборудования в обязательном порядке предусмотрены тормозные и отключающие устройства. При входах в опасные зоны и на самих узлах, представляющих потенциальную опасность для человека, применяются предупреждающие и запрещающие плакаты и таблички.

Нормативным документом, регламентирующим уровни шума для различных категорий рабочих мест, является ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности». и СН РБ №9-86-98. Уровень шума при частоте F=1000Гц не превышает L_раб=80дБ.

Для снижения уровня шума используются следующие методы: снижение шума в источнике его образования; метод снижения шума на пути его распространения. Используются средства в соответствии с ГОСТ 12.4.051-87 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические условия». Уменьшение шума в источнике его образования достигается за счет поддержания оборудования в исправном состоянии, заменой устаревшего оборудования на новое. Снижение шума на пути его распространения обеспечивается изоляцией источников шума, а именно применением кожухов и экранов.

Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: снижение интенсивности источника, защитное экранирование источника или рабочего места, использование СИЗ, лечебно-профилактические мероприятия.

Снижение интенсивности инфракрасного излучения источника достигается выбором технологического оборудования, обеспечивающего минимальные излучения; заменой устаревших технологических схем современными (например, замена пламенных печей на электрические) национальной компоновкой оборудования, с помощью которой обеспечивается минимум нагретых поверхностей.

Наиболее распространенные средства защиты от инфракрасного излучения, классифицируемые ГОСТ 12.4.123--83 «ССБТ. Средства коллективной защиты от инфракрасных излучений. Общие технические требования»: оградительные, теплоизолирующие, средства вентиляции, а также средства автоматического контроля и сигнализации. В термических цехах применяют средства защиты работающих в соответствии с ГОСТ 12.4.011 - 89: специальную обувь, специальную одежду, очки.

Защита работающих от воздействия электрического тока обеспечивается в соответствии с ГОСТ 12.1 030-81 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. зануление». Согласно ПУЭ, механическая обработка деталей технологической оснастки ведется в помещении без повышенной опасности. На предприятии для предотвращения несчастных случаев при работе с электрооборудованием применяется: защитное заземление, изоляция токоведущих частей, оградительные устройства, знаки безопасности. Для эффективной работы защитное заземление устроено в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ, сопротивление заземления не превышает 4 Ом.

Основными видами средств коллективной защиты от воздействия ЭМП токов промышленной частоты являются стационарные заземлённые экранирующие устройства. Экранируют источник излучения. Экранирование источников излучения рекомендуется проводить при помощи замкнутых камер из листового металла.

Средства защиты по отношению к источнику возбуждения вибрации подразделяются на средства, снижающие параметры вибрации воздействием на источник возбуждения, и средства, снижающие параметры вибрации в направлении ее распространения. Согласно требованиям СН РБ №9-89-98 уровень вибрации на рабочем месте не превышает 102 дБ.

Средства динамического виброгашения по принципу действия подразделяются на динамические (пружинные, эксцентриковые, гидравлические, действующие в противофазе к колебательной системе) и ударные. Динамическое виброгашение осуществляется также при установке агрегата на массивном фундаменте.

В качестве индивидуального задания к дипломному проекту было предложено рассчитать защитное заземление металлорежущего станка. Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые вследствие неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и которым возможно прикосновение людей. Принцип действия защитного заземления - устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения, а конструктивных частях электрооборудования, т. е. при замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага, обусловленные замыканием на корпус Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления - трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали (рисунок 1).

Рисунок 1 - Принципиальная схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше:

1 - заземленное оборудование;

2 - заземлитель защитного заземления.

Мероприятия по защите обеспечивают недоступность токоведущих частей для случайного прикосновения: пониженное напряжение, заземление, зануление, автоматическое отключение, индивидуальная защита.

Внутри заводских зданий токоведущие провода подвешивают на высоте не менее 3.5 м.

Ограждения токоведущих частей предусматривается конструкцией оборудования, наличие этих ограждений в условиях эксплуатации обязательно.

Пониженное напряжение применяют при использовании ручных машин на участке сборки, когда работающий имеет длительный контакт с корпусом этого оборудования.

Для предотвращения поражения электрическим током на участке производим заземление нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением (ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ).

В качестве заземлителей можно использовать расположенные под землей трубопроводы; металлические конструкции зданий, имеющие соединения с землей; обсадные трубы; свинцовые оболочки кабелей, проложенных под землей.

Для периодический смены инструментов, регулировки и подналадки полуавтоматов и станков с ЧПУ, их смазывания и чистки, а также мелкого ремонта предусматривается специально выделенное время. Все перечисленные работы производятся при обесточенном оборудовании.

Перед началом работы рабочий должен убедиться в наличии заземления, особое внимание уделяется станкам, использующим магнитную плиту.

Цель расчета защитного заземления заключается в определении основных параметров заземления (число, размеры и размещение одиночных заземлителей и заземляющих проводников), при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на заземленный корпус не превышает допустимых значений.

При расчете защитного заземления приходится решать целый ряд задач, в том числе: определение типа и сложности грунта, сезонных изменений сопротивлению растекания грунта (промерзание, высыхание, повышенная влажность грунта), типа электрозаземлителя (форма, размеры), из которого предполагается соорудить проектируемой групповой заземлитель с учетом устройства (размещения) заземлителей (расстояние между электродами, конфигурации и т. п.), возможности использования естественных заземлителей (заглубленных в грунт металлоконструкций, трубопроводов, кабелей) и др.

ПРОГРАММА SASEMLDU

РАСЧЁТ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Эл. Приемник см. задание

Род тока - переменный

Напряжение в сети, В - 380

Место использования - в помещении

Характеристика рабочей зоны - нормальные условия

Класс помещения - с повышенной опасностью

Длина электрода, м - 3

Грунт - суглинок

Электроды трубчатого сечения

Диаметр электрода, м - 0,05

Схема заземления - 1

Глубина заложения электродов, м - 0,4

Допустимое сопротивление заземлителя, Ом - 4

Климатический коэффициент - 1,95

Расстояние между электродами, м - 2

Глубина заложения полосы, м - 0,4

Ширина полосы, м - 0,016

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ

Сопротивление одиночного электрода, Ом - 20,34

Сопротивление заземляющего устройства, Ом - 3,39

Количество электродов - 6

Заземление удовлетворяет условию R?R_доп., т.е. 3,39?4 Ом

5.3 Разработка мер безопасности при эксплуатации участка изготовления червяка

Инструкция по охране труда для токоря

Глава 1. Общие требования по охране труда:

1. К самостоятельной работе на металлорежущих и заточных станках с сухими абразивными кругами допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование, а также обучение и инструктаж по правилам эксплуатации и техники безопасности, сдавшие экзамены и получившие соответствующие удостоверения.

2. При переводе на работу с использованием нового оборудования рабочий обязан ознакомиться с конструкцией, методами безопасной работы на нем и пройти внеплановый инструктаж по охране труда.

3. Рабочие должны работать в спецодежде, спецобуви, а также использовать, при необходимости, другие средства индивидуальной защиты (защитные очки и т.п.). Одежда должна быть застегнута на все пуговицы. Кроме того, необходимо работать в головном уборе, полностью закрывающем волосы. Работать на станках в обуви легкого типа (сандалиях, босоножках, тапочках и т.д.) запрещается.

4. Рабочие станочники обязаны содержать в исправности и чистоте оборудование, инструмент и рабочее место, а работу выполнять, стоя на деревянных решетках.

5. Складировать материалы и готовую продукцию на стеллажах и других приспособлениях в специально отведенных местах. Запрещается размещать материалы и изделия в проходах и проездах, на полу вблизи рабочего места.

6. Отходы следует хранить в специальных ящиках и каждую смену убирать.

7. Обтирочные и смазочные материалы должны храниться в плотно закрывающихся специально отведенных ящиках.

8. Механические передачи металлорежущих станков и другие, вращающиеся и движущиеся части станков должны иметь ограждения. Обрабатываемые изделия, выступающие за габариты станков, должны быть ограждены устойчивыми предохранительными приспособлениями.

9. На рабочем месте следует хранить только те инструменты и приспособления, заготовки и готовые изделия, которые необходимы для выполнения работы в эту смену.

10. Станочник обязан:

10.1 знать устройство станка, уметь определять неисправности;

10.2 заготовки и детали весом более 16 кг поднимать с применением подъемных механизмов и использованием специальных захватов;

10.3 соблюдать требования производственной санитарии и гигиены труда;

10.4 соблюдать правила внутреннего трудового распорядка организации.

Глава 2. Требования по охране труда перед началом работы:

11 Проверить станки на холостом ходу, при этом убедиться в исправности:

11.1 органов управления - электрических кнопочных устройств, тормозов, фиксации рычагов включения и переключения, исключающих возможность самопроизвольного переключения с холостого хода на рабочий;

11.2 убедиться в том, что системы смазки и охлаждения работают бесперебойно.

12 При установке режущего и сверлильного инструмента проверить:

12.1 правильность заточки инструмента для обработки данного материала;

12.2 прочность крепления оправки и фрезы;

12.3 крепление сверла в патроне и правильность центрирования его с осью шпинделя станка. Применять сверла с правильной заточкой.

13 Перед началом работы станочник обязан:

13.1 проверить исправность станка, инструментов и вспомогательных приспособлений;

13.2 проверить наличие и исправность ограждений, заземляющих и зануляющих устройств.

Глава 3. Требования по охране труда во время работы:

14 Во время работы станка следить за надежностью крепления оградительных и предохранительных устройств и не снимать их.

15 Если на металлических частях станка обнаружено напряжение (ощущение тока), электродвигатель работает на две фазы (гудит), заземляющий провод оборван или обнаружены другие неисправности электрооборудования, немедленно остановить станок и доложить мастеру или начальнику цеха о неисправностях; без его указаний к работе не приступать.

16 Не брать и не подавать через работающие станки какие-либо инструменты, предметы.

17 Обязательно остановить станок и выключить электродвигатель:

17.1 при уходе от станка даже на короткое время;

17.2 при временном прекращении работы;

17.3 при уборке, смазке, чистке станков;

17.4 при перерыве в подаче электроэнергии;

17.5 при обнаружении какой-либо неисправности в оборудовании;

17.6 при подтягивании болтов, гаек и других соединительных деталей станка.

Глава 4. Требования по охране труда по окончании работы:

18 Выключить станок и электродвигатель.

19 Привести в порядок рабочее место: убрать стружку со станка, инструменты и приспособления сложить в отведенное место, аккуратно сложить готовые детали, заготовки.

20 Использованные обтирочные материалы необходимо убрать в специальные металлические ящики с крышками.

Глава 5. Требования по охране труда в аварийных ситуациях:

21 В случае обнаружения неисправности, угрожающей жизни работников, необходимо немедленно прекратить работу и доложить об этом руководителю, мастеру или механику.

22 В случае пожаров, стихийных бедствий, объявления чрезвычайных ситуаций необходимо немедленно прекратить работу, обесточить станок и выполнить распоряжения руководства.

23 При несчастном случае необходимо остановить оборудование, оказать помощь пострадавшему, вызвать скорую помощь, доложить руководителю.

6. Организационно-экономическая часть

6.1 Оперативное планирование в массовом производстве

Правильное определение типа производства позволяет выбрать эффективный метод его организации, т.е. ответить на вопрос, как эффективнее осуществить производственный процесс. Метод организации производства представляет собой совокупность приемов и средств реализации производственного процесса. Для единичного и мелкосерийного типов производства характерен единичный (индивидуальный) метод организации производства с использованием метода групповой технологии, для среднесерийного - партионный, с использованием как группового метода, так и элементов поточного, для крупносерийного и массового типов производства - поточный.

Массовый тип производства характеризуется постоянным и непрерывным выпуском строго ограниченной номенклатуры продукции. Поэтому массовому и крупносерийному производству соответствует поточный метод организации производства.

В условиях массового (крупносерийного) производства порядок календарного распределения следующий:

1) устанавливается характер распределения выпуска отдельных изделий на протяжении планируемого года. При этом возможны следующие варианты:

а) равномерный выпуск изделий на протяжении года, пропорциональный числу рабочих дней по месяцам (используется при стабильной потребности в данных изделиях);

б) равномерно нарастающий (или убывающий) выпуск, пропорциональный числу рабочих дней (применяется при растущей (или снижающейся) потребности в данных изделиях);

в) нарастающий выпуск по параболе при освоении новых изделий;

2) учитываются сроки выпуска изделий разных модификаций, изготовляемых в массовом порядке, оговоренные договорами с потребителями;

3) производится распределение изделий исходя из конкретных условий производства, договорных обязательств и определяется темп выпуска изделий;

4) проводятся проверочные расчеты загрузки оборудования и осуществляется корректировка расчетов.

В массовом производстве наибольшее распространение получила система оперативного планир...