Разработка участка групповой обработки деталей типа "Корпус" с применением станков с числовым программным управлением (ЧПУ)

- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, = 1,6;

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

- коэффициент, характеризующий постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом, = 1,2;

- коэффициент, характеризующий эргономику немеханизированного зажимного механизма, = 1;

- коэффициент, учитывающийся только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью, = 1.

.

Таким образом, сила закрепления равна:

2.2.3 Оценка ожидаемой точности проектируемого приспособления

Чтобы определить точность приспособления для выдерживаемого на операции размера, необходимо суммировать все составляющие погрешности, влияющие на точность этого размера. Для расчета точности изготовления приспособления пользуются уравнением:

где - допуск на соответствующий размер расположения обрабатываемых поверхностей заготовки, заданный по чертежу, мм;

- погрешность базирования заготовки в приспособлении. В данном случае ;

- погрешность, возникающая в результате деформации заготовки и приспособления при закреплении, мм;

- погрешность установки приспособления на станке, ;

- погрешность установки и смещения режущего и вспомогательного инструмента на станке, вызываемая неточностью изготовления направляющих инструментов приспособления, ;

- погрешность, возникающая в результате износа деталей приспособления, мм;

- коэффициент, учитывающий возможное отступление от нормального распределения отдельных составляющих, ;

- коэффициент, принимаемый во внимание в случаях, когда погрешность базирования не равна 0, ;

- коэффициент доли погрешности обработки связанный с неточностью оборудования, ;

- значение погрешности обработки исходя из экономической точности для данного метода, .

.

2.3 Проектирование или усовершенствование инструмента

Развитие процесса металлообработки идет быстрыми темпами. Современный инструмент достаточно сильно отличается по своим возможностям от применяемого десять и даже пять лет назад. Если оснастить два одинаковых станка современным и традиционным инструментом, то разница в производительности обработки и качестве изготовляемых деталей будет ощутима.

Применение современного инструмента эффективно как на новом, так и на старом оборудовании. Правильно выбранный инструмент позволяет быстрее окупить затраты на новое оборудование и значительно повысить производительность старого оборудования.

В настоящее время все режущие инструменты по составу можно разделить на следующие группы: а) цельный; б) составной; в) сборный; г) модульный (наборный). У составного инструмента режущая и державочная части имеют неразъёмное соединение. Например, их крепление может осуществляться с помощью сварки или пайки.

У сборного и модульного инструмента режущая и державочная части имеют разъёмное соединение. У модульного инструмента эти части представляют собой отдельные сборочные единицы (модули), которые имеют унифицированные присоединительные поверхности. При этом одна и та же режущая головка может быть присоединена к державкам (оправкам, корпусам) различной конфигурации и функционального назначения.

Основную долю в номенклатуре изготавливаемых фирмами AB Sandvik Coromant [3] и Walter [2] инструментов составляют сборные и модульные инструменты.

Выбор режущей части таких инструментов включает в себя определение формы и размера сменной многогранной пластины (СМП), геометрии её передней поверхности, радиуса при вершине и инструментального материала.

Выбор державочной части (державки, оправки, корпуса) включает в себя определение её типа и размера. При этом необходимо учитывать возможности технологического оборудования (тип и размеры посадочных поверхностей резцедержателя и инструментального шпинделя).

После выбора инструмента необходимо определить режимы обработки.

Главы каталога Walter [2], имеющие в своём названии словосочетание Walter Select, содержат алгоритмы выбора различного инструмента и режущих пластин для него. В каталогах фирмы AB Sandvik Coromant [3] алгоритмы выбора различного инструмента представлены в начале соответствующих разделов.

1. ТИПОВОЙ АЛГОРИТМ ВЫБОРА ТОКАРНОГО И РАСТОЧНОГО ИНСТРУМЕНТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУППЫ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ОБРАБАТЫВАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ СОГЛАСНО СТАНДАРТУ ISO, И ПОДГРУППЫ СОГЛАСНО КЛАССИФИКАЦИИ SANDVIK COROMANT. В значительной степени выбор режущего инструмента зависит от обрабатываемого материала. ISO (Международная организация по стандартизации) всё многообразие металлов, используемых в машиностроении, разделяет на несколько групп. Перечень групп и подгрупп можно найти в приложении 1. Каждой подгруппе соответствует условная твёрдость, которую необходимо учитывать при выборе режимов обработки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ УГЛА ЗАОСТРЕНИЯ РЕЖУЩЕГО КЛИНА. В зависимости от величины угла заострения все СМП можно разделить на две группы: негативные (у=0°, а=0°) и позитивные (у=0°, а>0°) (рис. 1.1).

Негативная пластина имеет в поперечном сечении угол заострения режущего клина 90°. Задний угол при установке негативных пластин создается за счет их поворота при креплении в державке резца. При этом у негативных пластин передние углы становятся отрицательными. Отрицательный передний угол обуславливает наличие больших сил резания, однако усиливает вершину режущего клина (уменьшает вероятность её скола). Негативные пластины рекомендуется применять при обработке материалов высокой твердости и прочности (группы M, S, H), а также при неблагоприятных условиях обработки (сильные вибрации элементов технологической системы, обработка с ударами).

Позитивная пластина имеет угол заострения меньше 90°. Она может быть установлена в гнезде державки таким образом, что передний угол будет положительным. Увеличение переднего угла приводит к уменьшению сопротивления резанию. Позитивные пластины рекомендуется применять при обработке материалов низкой прочности (группы P, K, N), особенно при обработке высокопластичных и вязких материалов, где требуется малый угол заострения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАБОТКИ. В каталоге инструментов Walter все условия обработки условно разделены на три группы: хорошие, средние, неблагоприятные. Группа определяется геометрией заготовки, жёсткостью элементов технологической системы (станка, приспособления инструмента и заготовки) и состоянием поверхностного слоя заготовки (наличие литейной корки или окалины и др.). Каждой группе условий в каталоге Walter [2] соответствует смайлик (идеограмма, изображающая эмоцию) (рис. 1.2). В каталоге Sandvik Coromant [3] хорошим условиям обработки соответствует белый круг, средним - наполовину закрашенный, неблагоприятным - чёрный.

Условия обработки влияют на выбор инструментального материала и режимов обработки.



ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ ПЕРЕДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ. Геометрия передней поверхности пластины представляет совокупность уступов, лунок, канавок и других конструктивных элементов (рис. 1.3). Они обеспечивают завивание и ломание стружки.

Для каждой группы обрабатываемого материала (P, M, K, N, S, H) существуют различные геометрии сружколомов. Каждой геометрии соответствует диаграмма стружкодробления (рис. 1.4). Она определяет диапазон глубин резания и подач, при которых передняя поверхность пластины будет завивать и ломать стружку.

Р и с. 1.4. Диаграммы стружкодробления СМП

Диаграммы стружкодробления различных стружколомов фирмы Walter приведены в [2]. Стружколомы фирмы Walter кодируются, как правило, двумя буквами и одной цифрой.

Таблица 1.1 - Обозначение формы передней поверхности СМП в зависимости от глубины резания и подачи

Обозначение передней поверхности	Диапазон глубин t, мм	Диапазон подач So, мм/об
Геометрия F (чистовой стружколом)	0,5-2,0	0,1-0,3
Геометрия M (получистовой стружколом)	1,5-5,0	0,2-0,5
Геометрия R (черновой сружколом)	5-15	0,5-1,5

Стружколомы фирмы Sandvik Coromant кодируются, как правило, двумя буквами. Первая буква, как правило, соответствует группе обрабатываемого материала согласно стандарту ISO (приложение 1). Вторая буква определяет диапазон глубин резания и подач, при которых обеспечивается удовлетворительное стружколомание (табл. 1.1), [3].

Р и с. 1.5. Формы СМП и их обозначения

Рекомендации по выбору размера пластины фирмы Sandvik Coromant в зависимости от глубины резания t представлены на странице А8 каталога [3]. Для пластины каждого размера указан диапазон рекомендуемых глубин резания.

Таблица 1.2

Рекомендации по выбору формы СМП [1]

ВЫБОР ФОРМЫ И РАЗМЕРА СМП. В международных и национальных стандартах закреплены различные формы СМП (рис. 1.5). Каждая форма кодируется буквой согласно стандарту ISO. На рис. 1.5 при движении в направлении стрелки 1 возрастает угол при вершине СМП. С одной стороны, это приводит к увеличению её прочности; с другой - к увеличению сил резания и склонности к вибрациям. Стрелка 2 направлена в сторону более универсальных пластин (способных обрабатывать поверхности сложной формы) и уменьшения потребной мощности. Рекомендации по выбору формы СМП приведены также в табл. 1.2.

Окончание табл. 1.2

Размер пластины можно определить и другим способом. Исходя из известной глубины резания t и выбранного угла в плане ф необходимо найти длину активной части режущей кромки la (рис. 1.6):

Далее по формулам, приведённым в табл. 1.3, определяют минимальную длину режущей кромки l.

ВЫБОР РАДИУСА ПРИ ВЕРШИНЕ ПЛАСТИНЫ. Радиус при вершине пластины влияет на её прочность и на её способность обеспечивать определенную шероховатость поверхности. Значения радиусов при вершине, как правило, находятся в диапазоне от 0,2 до 2,4 мм.

Для чернового точения рекомендуется выбирать пластину с наибольшим значением радиуса (1,2 -1,6 мм). Чем больше радиус при вершине, тем прочнее режущая вершина, что позволяет вести обработку с большими подачами.

При окончательной обработке выбор радиуса при вершине пластины зависит от требуемой шероховатости поверхности. Во многих случаях с обрабатываемым материалом контактирует только вершина пластины, профиль которой представляет собой дугу окружности радиусом r (см. рис. 1.6).

При окончательной обработке необходимо обеспечить соотношение: (1.2)

В противном случае вместо процесса резания могут наблюдаться процессы выглаживания поверхности (пластического деформирования без отделения стружки) и вибрации. Теоретический параметр Rz шероховатости обработанной поверхности в зависимости от радиуса при вершине пластины r и подачи на оборот S^ определяется по формуле (1.3)

Из формулы (1.3) следует, что увеличение радиуса при вершине пластины r способствует уменьшению шероховатости поверхности. С другой стороны, большой радиус может привести к появлению вибраций.

С целью получать хорошее качество поверхности при обработке с большими подачами были разработаны новые пластины с технологией Wiper (рис. 1.7). В основе этой технологии лежит специально разработанная форма режущей вершины. Пластины Wiper позволяют получать вдвое меньшую шероховатость в сравнении с стандартными пластинами при одной и той же подаче (см. рис. 1.7, а). При одних и тех же требованиях к шероховатости обработанной поверхности пластинами Wiper можно работать с удвоенной подачей в сравнении с стандартными (см. рис. 1.7, б).

ВЫБОР ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА. Для каждой пластины в каталоге указаны марки (коды) инструментальных материалов, из которых она изготавливается.

Выбор инструментального материала зависит от группы обрабатываемого материала и условий обработки, которые были определены ранее. Для сравнения различных марок инструментальных материалов разработана шкала тяжести обработки (рис. 1.8).

Каждому инструментальному материалу на этой шкале соответствует область (зона) применения. Каждая область (зона) применения имеет вершину. Она указывает на определённое количество баллов на шкале тяжести обработки. Это количество баллов указано в обозначении инструментального материала (последние 2 цифры).

Сплавы с малым числом баллов имеют высокую износостойкость и предназначены для работы в хороших условиях. Сплавы с большим числом баллов имеют высокую прочность и предназначена для работы в неблагоприятных условиях.

ВЫБОР СИСТЕМЫ КРЕПЛЕНИЯ ПЛАСТИНЫ В ДЕРЖАВКЕ. Выбор системы крепления пластин будет определяться типом операции, а также формой СМП (негативная или позитивная). За основу при выборе системы крепления могут быть взяты рекомендации, представленные в [2, 3]. Для каждой системы крепления показаны основные типы операций: продольное точение, подрезка торца, контурная обработка, врезание.

ВЫБОР ТИПА И РАЗМЕРА ДЕРЖАВКИ. Тип державки зависит от требуемого главного угла в плане ф. На данном этапе выбора необходимо учитывать, в первую очередь, прочность режущей кромки и возможность обработки поверхностей заданной формы (универсальность). Для станков общего назначения (универсальных станков) необходимо выбирать традиционные державки прямоугольного сечения.

Размер державки должен быть согласован с выбранным размером пластины. По возможности следует выбирать державку максимальной высоты h, однако необходимо учитывать возможность её установки на выбранном станке. Например, на станке мод. 16К20 невозможно установить державку высотой более 25 мм.

ВЫБОР РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ. Для каждой СМП в каталогах Sandvik Coromant и Walter указывается диапазон глубин и подач, при которых обеспечивается удовлетворительное стружколомание. Если величина припуска превышает максимальную глубину резания для выбранной СМП, то его необходимо снимать за несколько рабочих ходов.

Определение скорости резания осуществляется двумя способами.

1)Выбор в соответствии с рекомендациями, представленными в [2, 3]. Табличные значения скорости резания соответствуют стойкости инструмента, равной 15 мин, и условной твёрдости той группы обрабатываемых материалов, в которую входит материал заготовки. Например, для нелегированных сталей с содержанием углерода C = 0,55 - 0,80% (группа Р, СМС 01.3) условная твердость равна НВ 170 (приложение 2). В случае задания иного периода стойкости выбранную скорость резания необходимо умножить на коэффициент коррекции (приложение

3). Если твёрдость материала заготовки отличается от условной, выбранную скорость резания также необходимо скорректировать (приложение)

4).Расчет с помощью специальных программ [6, 8]. На сайте [6] можно осуществить копирование чертёжа выбранного инструмента, а также его 3D модели.



3. БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭРГОНОМИЧНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

В настоящем разделе рассмотрены меры по обеспечению безопасной работы персонала и оборудования. При разработке проекта уделено внимание вопросам охраны окружающей среды, как наиболее важным.

Разработанные на современном уровне мероприятия по безопасности и экологичности в совокупности с вопросами технического совершенства технологического процесса и экономической эффективности, являются показателями реальности и целесообразности использования его в производстве.

3.1 Безопасность технологического процесса

3.1.1 Экологичность и безопасность

В данном разделе пояснительной записки к дипломному проекту разрабатываются конкретные мероприятия по обеспечению требований безопасности труда в соответствии с требованиями государственных стандартов по системе безопасности труда (ССБТ), норм и правил, а также вопросы пожарной безопасности и охраны окружающей среды.

3.1.2 Опасные и вредные производственные факторы

Согласно 209 статье Трудового кодекса Российской Федераций охрана труда-- система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

В соответствии с ССБТ ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы» на проектируемом участке механической обработки муфтовой арматуры будут существовать физические, химические и психофизиологические производственные факторы.

Физические факторы:

1) движущиеся части производственного оборудования (шпиндель, револьверная головка с закрепленным в ней инструментом);

2) передвигающиеся изделия, заготовки и материалы (доставка заготовок к рабочему месту, транспортирование обработанных изделий с участка механической обработки на слесарно-сборочный участок и т.д.);

3) движущиеся механизмы (транспортные механизмы для перемещения материалов, изделий, отходов по территории цеха);

4) высокая температура обрабатываемых деталей и режущего инструмента;

- повышенная запыленность воздуха рабочей зоны (вследствие испарения смазывающе-охлаждающей жидкости);

5) повышенный уровень шума и вибраций на рабочем месте (источником шумов и вибраций является работающее технологическое обрудование);

6) повышенное напряжение в электрмческойцепи, замыкание которой может пройти через тело человека;

7) повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

8) повышенная или пониженная влажность воздуха;

9) повышенная или пониженная подвижность воздуха;

10) недостаточная освещенность рабочего места;

Химические факторы:

1) токсические

2) раздражающие

Оба фактора возникают вследствие применения смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ), масел и других технических жидкостей.

По пути проникновения в организм человека химические факторы делятся на следующие группы:

1) через органы дыхания (пыль, образующаяся при испарении СОЖ);

2) через кожные покровы, слизистые оболочки (брызги СОЖ, возникающие в процессе резания);

3) через желудочно-кишечный тракт (брызги СОЖ, возникающие в процессе резания).

Психофизиологические факторы:

1) физические перегрузки;

2) нервно-психические перегрузки:

а) связанные с монотонностью труда (периодическое выполнение одних и тех же действий);

б) перенапряжение анализаторов (в частности зрительного анализатора, так как процесс резания требует постоянного наблюдения).

Все вышеперечисленные опасные и вредные производственные факторы необходимо учитывать при разработке мероприятий по охране труда, так как цель создания последних - создание комфортных и безопасных условий труда.

3.1.3 Мероприятия по охране труда на проектируемом участке

1) Весь персонал производственного участка, как основной, так и вспомогательный должен знать правила техники безопасности при эксплуатации и обслуживании данного вида оборудования на участке. Для этого каждый рабочий в персональном порядке проходит инструктаж по технике безопасности. Контроль над соблюдением требований техники безопасности возлагается на производственного мастера.

2) Технологический процесс разработан в соответствии с требованиями ССБТ ГОСТ 12.3.025-80 «Обработка металлов резанием. Общие требования безопасности».

3) Технологическое оборудование оснащено предохранительными устройствами, которые срабатывают при возникновении аварийных режимов работы, тем самым защищая рабочий персонал от возможности получения травм.

4) Конструкцией станка предусмотрены защитные ограждения, снабженные автоматической блокировкой, которая отключает станок при их открывании. Таким образом, исключается возможность доступа в рабочую зону оборудования персонала в момент совершения технологических операций. Защитные ограждения при этом не ограничивают технологических возможностей станка.

5) На корпусах электрооборудования устанавливаются предписывающие знаки желтого цвета: «Осторожно! Электрическое напряжение».

6) Применяемые СОЖ на участке имеют сертификат качества министерства здравоохранения РФ.

7) Ширина цеховых проходов и проездов, расстояния между станками устанавливаются в зависимости от применяемого оборудования, транспортных средств и обрабатываемых заготовок и соответствует ОНТП-14-93 (см. планировку).

Проходы и проезды в цеху и на участке обозначаются разграничительными линиями белого цвета шириной 100 мм.

8) Рабочее приспособление, разработанное в конструкторской части, соответствует ССБТ ГОСТ 12.2.029-88 «Приспособления станочные». Конструкция приспособления не препятствует доступу к основным агрегатам станка. Приспособление жестко соединяется со шпинделем станка при помощи болтов. В целях снижения травматизма острые кромки деталей и узлов приспособления притуплены фасками и радиусами скруглений.

9) Каждый рабочий обеспечивается средствами индивидуальной защиты (очки, спецодежда и т.д.)

3.1.4 Микроклимат

Оптимальные значения микроклимата на рабочем месте в зависимости от категории работ определены СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»

Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 работа в механообрабатывающих цехах, связанная с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающаяся умеренными физическими напряжениями относится к категории работ 116 (энергозатраты от 201 до 250 ккал/ч (233--290 Вт)).

Для данной категории работ определим оптимальные величины показателей микроклимата

Таблица 3.1-Оптимальные величины показателей микроклимата на участке.

Период года	Температура воздуха,°С	Температура поверхностей, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	17-19	16-20	60-40	0,2
Тёплый	19-21	18-22	60-40	0,2

Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 допустимые микроклиматические условия

установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.

Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.

При температуре воздуха на рабочих местах 25° С и выше максимально допустимые величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы:



70% - при температуре воздуха 25°С;

65% - при температуре воздуха 26°С;

60% - при температуре воздуха 27°С;

55% - при температуре воздуха 28°С.

При температуре воздуха 26-28°С скорость движения воздуха, указанная в табл.3.2 для теплого периода года, должна соответствовать диапазону:

0,2-0,5 м/с - при категориях работ IIб и III.

Допустимые значения микроклимата на рабочем месте представлены в таблице 3.2

Таблица 3.2-Допустимые величины показателей микроклимата на участке

Период года	Температура воздуха, °С	Температура поверхностей , °С	Относительная влажность воздуха ,%	Скорость движения воздуха, м/с
	Диапазон ниже оптимальных величин	Диапазон выше оптимальных величин			Для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин не более	Для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин не более
Холодный	15 -16,9	19,1 -22	14-23	15-75	0,2	0,4
Теплый	16-18,9	21,1 -27	15-28	15-75	0,2	0,5

Параметры микроклимата, представленные в таблицах 7.1 и 7.2, на проектируемом участке механической обработки деталей будут поддерживаться системой отопления и вентиляции согласно СНиП 41-01-03 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». На участке предусматривается смешанная при точно-вытяжная вентиляция.

Для поддержания требуемой температуры в холодное время года предусматривается центральное отопление от тепловых систем теплоснабжения населенного пункта. Для передачи теплоты от источника тепла в помещение используются радиаторы, расположенные по периметру цеха вдоль стен.

3.1.5 Вентиляция

В процессе работы станков проектируемого участка происходит значительное загрязнения воздуха рабочей зоны вредными испарениями СОЖ, масел, горючих и других жидкостей. Для удаления вредных веществ, выделяющихся в процессе обработки, согласно СНиП 41-01-93 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» на участке предусмотрена общеобменная смешанная вентиляция. Во избежание профессиональных отравлений, согласно ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение должна быть не более 30% от среднесменной предельно-допустимой концентрации.

Механическая вентиляция - при точно-вытяжная.

Воздушно-тепловые завесы не предусматриваются, так как цех находится на третьем этаже здания и дверные проемы цеха не связаны с наружной окружающей средой.

3.1.6 Электробезопасность

Согласно правилам устройства электроустановок ПУЭ-03 по электрической опасности помещение проектируемого участка относится к помещениям с особо опасностью.

Технологическое оборудование на проектируемом участке подключается к трехфазной четырехпроводной электросети с заземленной нейтралью. Фазное напряжение в сети Uф= 380/220В, частота тока f= 50 Гц.

Для защиты от появления напряжения на корпусах оборудования предусмотрено его зануление согласно ССБТ ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

Все токопроводящие части оборудования надёжно укрыты в корпусах станков и в шкафах управления. Для защиты от механических повреждений кабели и провода уложены в металлические трубы.

Дверцы шкафов с электрооборудованием сблокированы с выключателями так, чтобы исключить возможность включения его при открытой дверце во время осмотра и наладки. На всех дверцах шкафов с аппаратурой управления нанесены предупреждающие знаки высокого напряжения, выполненные по ГОСТ 12.4.027-76 «Знаки электрического напряжения. Формы и размеры. Технические требования».

На случай восстановления внезапно исчезнувшего напряжения в сети, в станках имеется блокировка, исключающая возможность самопроизвольного включения станков.

3.1.7 Освещение производственных помещений

На участке предусмотрено естественное и комбинированное искусственное освещение. Естественное освещение создаётся проёмами в наружных стенах здания. Естественное освещение производственных помещений предусмотрено согласно СНиП 23.05-95 «Естественное и искусственное освещение» и ССБТ ГОСТ 12.3.025-80 «Обработка металлов резанием. Требования безопасности».

Согласно СНиП 23.05-95 «Естественное и искусственное освещение» разряд зрительных работ на участке механической обработки - IIв. Для данного разряда зрительных работ освещенность проектируемого участка при комбинированном искусственном освещении составляет Е = 1500 лк.

3.1.8 Расчет освещения участка.

Расчет искусственного освещения на проектируемом участке выполнен по методике [13]. Основной задачей расчета искусственного освещения является определение числа светильников или мощности ламп для обеспечения нормированного значения освещенности.

Расчет освещения начинается с выбора типа светильников, который принимается в зависимости от условий среды и класса помещений по взрывопожароопасности.

Согласно НПБ 105-03 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» производственное помещение, где располагается проектируемый участок, по взрывопожарной и пожарной опасности относится к категории В - пожароопасные помещения.

Согласно [13, табл. 4.1] для проектируемого участка принимаем пылевлагозащищенные светильники с люминесцентными лампами ПВЛМ.

При использовании светильников с люминесцентными лампами и при расположении их в виде световой линии, световой поток лампы определяется по формуле:

(7.1)

где Фл - световой поток лампы, лм;

Ен = 400 лк - нормированная освещенность для системы общего освещения согласно СНиП 23.05-95 для разряда зрительных работ Ив;

n- коэффициент использования светового потока;

S=50м2-освещаемая поверхность;

к = 1,8 - коэффициент запаса [13, таблица 4.4.];

z - коэффициент минимальной освещенности. Для люминесцентных ламп z=1.1;

n1- количество светильников в ряду, шт;

n2=2-число ламп в светильнике, шт;

Np = 2 - количество рядов.

Длинна освещаемого участка А = 10м. Ряд светильников располагается по длине освещаемого участка. Расстояние между светильниками определим, исходя из достижения равномерной освещенности участка, выражаемой соотношением:

Hр/L =1.4/2 (7.2)

где Hр - высота подвеса светильников, м;

L - расстояние между светильниками в ряду

При высоте подвеса Нр =3м, расстояние между светильниками L =3/2 м.

Учитывая длину светильников и расстояние между ними, принимаем число светильников в ряду n1

Рассчитаем индекс помещения по формуле:

i = А*Б /(HР-(А+Б)) (7.3)

где А и Б -- соответственно длина и ширина участка, м.

Тогда:

i=10-5/(3-(10+5))=1.1

По [13, табл. 4.7] принимаем коэффициенты отражения:

стен рс=70% потолка рп=50% пола рп = 10 %

По [13, табл. 4.6] определяем коэффициент использования светового потока для светильников типа ПВЛМ:

Определяем световой поток лампы по формуле 7.1:

Фл = (400-50-1,8-1,1)/(2-0.5*4-2)=4950 лм

По ГОСТ 6825-91 принимаем люминесцентную лампу ЛБ 80, световой поток которой Фл = 4950 лм.

Для местного освещения применяются светильники с непросвечивающим отражателем и защитным углом не менее 30° типа ЛВСО-1 с лампами накаливания.

Светильники устанавливаются на станках с помощью шарнирных креплений.

3.1.9 Мероприятия по снижению вибраций

Основным источником вибраций на участке является металлорежущее оборудование. Вибрации возникают вследствие возникновения в процессе резания сил резания и сил трения, неуравновешенности масс движущихся механизмов станка, станочных приспособлений.

Технологическое оборудование, расположенное на соседних производственных участках также является источником возникновения вибраций.

Вид возникающей вибрации - общая.

Для устранения вибраций на участке предусмотрены следующие мероприятия:

1) установка технологического оборудования на виброгасители;

2) эксплуатационная проверка вибрации в установленные сроки;

3) проведение плановых профилактических осмотров и ремонтов оборудования в соответствии с план - графиком ремонта оборудования;

4) балансировка станочных приспособлений;

5) применение средств индивидуальной защиты (обувь с антивибрационной

6) подошвой, трапы и т.д.).

По ГОСТ 12.1.012-2004 категория вибраций по санитарным нормам 3 тип «а».

Санитарные нормы одночисловых показателей вибрационной нагрузки на оператора для длительности смены 8 ч при категории вибрации 3 тип «а» согласно ГОСТ 12.1.012-2004 «Вибрационная безопасность. Общие требования» приведены в таблице 3.3

Таблица 3.3 - Нормы показателей вибрационной нагрузки

Вид вибрации	Нормативные, корректированные по частоте и эквивалентные корректированные значения
	Виброускорения	Виброскорости
	м/с2	дБ	м/с 102	ДБ
Общая	од	100	0,2	92

3.1.10 Мероприятия по снижению шума

Источники шума на проектируемом участке:

1) металлорежущее оборудование;

2) подъёмно-транспортные средства ,

3) аэродинамические шумы вентиляционных установок.

Шум, возникающий на участке, классифицируется следующим образом:

а) по характеру спектра - широкополосный;

б) по временным характеристикам - постоянный;

в) по условиям возникновения - механический.

Мероприятия по снижению шума на проектируемом участке:

1) шумовые характеристики станков соответствуют ГОСТ 12.2.107-85 «Станки металлообрабатывающие. Допустимые шумовые характеристики»;

2) в местах возможного падения заготовок и их складирования устанавливаются мягкие прокладки и коврики;

3) подвод сжатого воздуха к оборудованию осуществляется от компрессорной станции по магистральным трубопроводам;

4) вентиляционные установки выносятся за пределы цеха;

5) обеспечение рабочего персонала средствами индивидуальной защиты органов слуха (беруши);

6) согласно ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности»

7) предусмотрено проведение контроля параметров шума не реже 1 раза в год. Допустимый уровень шума 80 дБ.

3.1.11 Пожарная безопасность

Основными причинами возникновения пожара, как на проектируемом участке, так и в целом в цеху могут являться:

1) неисправности электрической части основного технологического оборудования, электросетей, электрооборудования вспомогательного и хозяйственного назначения;

2) возгорание горючих жидкостей, промасленных ветошей, масел, используемых

3) для приготовления эмульсий, а также других легковоспламеняющихся материалов,используемых в слесарно - сборочных, моечных и других операциях;

4) материалы перегородок, внутренних стен цеха и другие горючие

5) конструкционные материалы.

В соответствии с НПБ 105-03 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности» цех механической обработки металлов относится к категории взрывопожарной и пожарной опасности «В-3».

Каркас здания, наружные стены и пол здания железобетонные, внутренние стены выполнены в виде металлических перегородок.

Согласно СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» огнестойкость здания соответствует I степени. Пределы огнестойкости основных строительных конструкций представлены в таблице 3.4.

Таблица3.4- Пределы огнестойкости

Огнестойкость здания	Несущие элементы	Наружные стены	Покрытия бесчердачные	Лестничная клетка
				Внутренние стены	Марши
I степень	R 120	RE30	RE30	REI120	R 60

Примечания:

R - потеря несущей способности; Е - потеря целостности; I - потеря теплоизолирующей способности.

Пример: REI 120 - предел огнестойкости 120 минут по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, что наступит ранее.

Согласно ССБТ ГОСТ 12.1.004-90 «Пожарная безопасность. Общие требования» в целях пожарной безопасности на проектируемом участке и в цеху в целом проводятся следующие мероприятия:

1) обеспечение всех участков цеха пожарной сигнализацией;

2) отведение специальных мест хранения свежих и отработанных легковоспламеняющихся жидкостей и масел вдали от источников тепла, с обязательным наличием вытяжной вентиляции;

3) наличие металлических плотно закрывающихся ящиков для хранения обтирочных материалов;

4) наличие металлических плотно закрывающихся ящиков для хранения использованных обтирочных материалов, промасленной ветоши и др. с обязательным удалением отходов с территории цеха в конце каждой рабочей смены;

5) обязательное отключение электрооборудования во время перерывов, при покидании рабочего места и после окончания работы;

6) наличие первичных средств пожаротушения: огнетушителей, пожарных кранов, пожарных щитов;

7) обозначение эвакуационных выходов знаками соответствующего образца;

8) размещение на территории цеха планов эвакуации установленного образца;

9) назначение лиц, ответственных за пожарную безопасность, с обязательным прохождением ими не реже 1 раза в год обучения по пожарно-техническому минимуму;

10) проведение инструктажей по пожарной безопасности для производственных рабочих;

11) проведение проверок огнетушителей не реже 1 раза в год. Количество огнетушителей должно соответствовать нормам согласно ППБ 01-93 «Правила пожарной безопасности в Российской Федерации»

3.1.12 Охрана окружающей среды

Основные источники загрязнения окружающей среды, возникающие при осуществлении технологического процесса на проектируемом участке:

1) отходы металла в виде стружки;

2) отработанная смазывающе-охлаждающая жидкость;

3) отработанные технические жидкости, предназначенные для смазывания механизмов технологического оборудования;

4) промасленные ветошь, бумага, опилки;

5) люминесцентные лампы.

Для ограничения попадания в атмосферу загрязняющих веществ в виде паров СОЖ, масел, абразивной пыли на вентиляционное оборудование устанавливаются фильтры (пылеуловители, туманоуловители).

Согласно ГОСТ 12.3.025-80 водные СОЖ заменяются не реже 1 раза в 3 месяца, т.е. 4 раза в год.

Предприятие не имеет собственных участков по утилизации и очистке производственных сточных вод. Поэтому отработанные производственные воды собираются в специальную герметичную тару и удаляются с территории цеха на специально отведенные площадки на территории завода. На данные площадки также помещается тара с отработанными горюче-смазочными жидкостями, промасленный материал, люминесцентные лампы. Затем данные отходы вывозятся с территории завода специализированными организациями, занимающимися утилизацией промышленных отходов.

Отходы металла в виде стружки удаляются с территории цеха на специально отведенную площадь на территории завода. Далее отходы сортируются по виду (углеродистая сталь, легированная сталь, цветные металлы и др.) и вывозятся с территории завода на металлургические предприятия для вторичного использования. Сбор стружки и ее вывоз с территории цеха осуществляет разнорабочий.



4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Определение производственной себестоимости детали

Производственная себестоимость изделия по укрупненным элементам затрат определяется по следующей формуле

С_пр = С_мат + ФЗП_j + ЕСН_j + А_i + П_р ,

где С_мат - затраты на основные материалы и энергию для технологических целей, руб.; ФЗП_j - годовой фонд заработной платы основных производственных рабочих, руб.; ЕСН_j - отчисления на социальные нужды, включая обязательное страхование рабочих от производственного травматизма, руб.; А_i - сумма начисленной амортизации ОПФ, руб.; П_р - прочие расходы, руб.

Затраты на основные материалы и технологическую энергию

Годовой объем затрат на основные материалы за вычетом реализуемых отходов рассчитывается по формуле

С_мат = (0,42·99,1·1,05 - 0,065·45)· 45000 = 1834875руб. (2.1)

где N _г - годовая программа выпуска деталей; G_м - норма расхода материала на единицу продукции, кг; G_о - масса отходов на единицу выпуска, кг; Ц_м , Ц _о - оптовая цена материала и реализуемых отходов, соответственно, руб./кг; К_тз - коэффициент транспортно-заготовительных расходов (К_тз = 1,05).

Затраты на технологическую энергию рассчитываются по формуле

З_тэ = 5·88·0,2·8760 = 770880руб. , (2.2)

где Ц_тэ - цена на технологическую электроэнергию, руб./кВтч; Р_а - активная мощность кВт; ПВ=20% - продолжительность включения; F_д.об - действительный годовой фонд времени работы оборудования, час.

Фонд заработной платы производственного персонала

Годовой фонд заработной платы (ФЗП) планируется по каждой категории персонала. Основанием для его расчета являются принятые системы оплаты труда и материального стимулирования рабочих, а также штатное расписание участка.

Годовой фонд заработной платы определяют по следующим категориям персонала: основные и вспомогательные производственные рабочие, руководители, специалисты и служащие (РСС). Он складывается из основной и дополнительной заработной платы (ЗП):

ФЗП_j = ЗП_осн + ЗП_{доп ,} (2.3)

где j - категория персонала.

Основная заработная плата производственных рабочих определяется по формуле

ЗП_осн = ЗП_тар + Пр + Доп. _, (2.4)

где ЗП_тар - тарифная часть заработной платы, руб.; Пр - премия, руб. (в зависимости от категории персонала 25-50% от ЗП_тар); Доп - доплаты и надбавки, руб. (в зависимости от категории персонала 10-30% от суммы ЗП_тар и Пр).

Для основных производственных рабочих, как правило, применяется сдельно-премиальная система оплаты труда. Тарифная часть заработной платы данной категории персонала рассчитывается по формуле

ЗП_тар = N_г ? Р _штi. , (2.5)



где Р_штi - расценка за i-ую операцию, руб.;N_г - годовая программа выпуска, шт.

Для вспомогательных рабочих принимается повременно-премиальная система оплаты труда. Тарифная часть заработной платы определяется по следующей формуле

ЗП_тар = (?С_i n_i) Ф_д.раб , (2.6)

где С_i - часовая тарифная ставка i-го разряда, руб./час; n_i - количество рабочих i-го разряда, чел; Ф_д.раб - действительный годовой фонд времени рабочих, час.

Для РСС принимается окладная система оплаты труда. Для данной категории персонала тарифная часть заработной платы определяется как произведение величины оклада за месяц на 12 месяцев.

Дополнительная заработная плата в зависимости от категории персонала составляет 10-20% от основной заработной платы работников.

Средняя месячная заработная плата рассчитывается по формуле

ЗП_ср = ФЗП_j / 12 n_j . (2.7)

Результаты расчета заработной платы производственного персонала представить в табл. 2.1.



Таблица 2.1 Плановый годовой фонд заработной платы по участку, руб.

Категория персонала	Кол. рабо	ЗПтар, руб.	Пр, руб	Доп, руб	ЗПосн, руб	ЗПдоп, руб	ФЗП, руб	ЕСНиСВ, руб	ЗПср, руб
	Кол-во
Основные рабочие	3	1125000	168750	129375	1423125	905299,2	2328424,2	733453,623	64678,45
Вспомогательные рабочие	1	280000	84000	36400	400400	92256	492656	155186,64	41054,6667
Мастер	1	360000	25500	30600	416100	31620	447720	141031,8	37310
Специалисты	1	108000	27000	32400	167400	33480	200880	63277,2	16740
Контролеры	1	99600	24900	29880	154380	30876	185256	58355,64	15438
Табельщик	1	86400	21600	25920	133920	26784	160704	50621,76	13392
ИТОГО:	8	2059000	351750	284575	2695325	1120315,2	3815640,2	1201926,66	188613,117

Расценку за i-ую операцию основных производственных рабочих принимаем для 5 разряда Рштi = 1 руб.

Часовую тарифную ставку 4-го разряда вспомогательных рабочих принимаем Сi =100 руб./час.

Оклад РСС принимаем: мастер - 30000 руб.; специалист - 9000 руб.; контролер - 8300 руб.; табельщик - 7200руб.

Премии принимаем для основных производственных рабочих, вспомогательных рабочих, РСС - 15%.

Доплаты и надбавки принимаем для основных производственных рабочих, вспомогательных рабочих, РСС - 15% от суммы ЗПтар и Пр.

Дополнительную заработную плату принимаем для основных производственных рабочих, вспомогательных рабочих, РСС - 15% от основной заработной платы работников.

Отчисления на социальные нужды

Ставка ЕСН составляет 30% от фонда заработной платы основных рабочих. Тариф по обязательному страхованию рабочих от производственного травматизма различается по предприятиям: от 1,2% до 3,5%. Если принять тариф в размере 1,5%, тогда величина отчислений на ЕСН, включая обязательное страхование рабочих составит:

ЕСН_j = 0,315 ФЗП_j =0,315·3815640,2= 1201926,66руб.

Амортизационные отчисления

Расчет суммы амортизационных отчислений производится по каждому виду основных производственных фондов (ОПФ) по формуле

А_i = Н_а С_i,

где Н_а - норма амортизации (в долях единицы); С_i - первоначальная стоимость данного вида основных фондов, руб.

Нормы амортизационных отчислений на предприятиях различаются. Они зависят от установленного срока полезного использования ОПФ. Примерные нормы амортизации на 01.01.2010 г. для: основного оборудования - 8 -10%; подъемно-транспортного оборудования - 15-20%; оснастка (дорогостоящие инструменты и приспособления) - 20-25%.

Результаты расчета амортизационных отчислений представить в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Начисление амортизации основных фондов

Группа основных фондов	Стоимость, руб	Норма амортизации, %	Сумма амортизационных отчислений, руб
Основное оборудование	10392000	8	831360
Подъемно-транспортные средства	260000	15	39000
Здание	3 469 200	1,2	41630,4
Дорогостоящие инструменты и приспособления	415680	20	83136
Производственный инвентарь	207840	12	24940,8
Хозяйственный инвентарь	7000	12	840
Итого	14751720,00		1020907,20

Прочие затраты

Прочие затраты складываются из расходов на содержание и эксплуатацию оборудования, цеховых и общезаводских расходов. Согласно существующей практике учета данных затрат, они принимаются в размере 300-400% от фонда оплаты труда производственного персонала.

Полученные результаты сводятся в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 - Нормативная калькуляция себестоимости изделия

№ п/п	Наименование затрат	Сумма, руб.
1	Основные материалы и технологическая энергия	3262400
2	Заработная плата производственного персонала	3815640,2
3	Отчисления на социальные нужды	2117395,728
4	Амортизационные отчисления	1020907,20
5	Прочие	12099840
ИТОГО		22316183,13
Себестоимость одной детали	22316183,13/45000	496



Таким образом, себестоимость одной детали составляет 496руб., что примерно в 2,5 раза больше рыночной стоимости данного изделия.



5. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

Появление в промышленности группы новых инструментальных материалов, таких, как сверхтвердые материалы (СТМ) на основе алмаза и нитрида бора позволило внести существенные изменения в металлообработку. И хотя прошло уже немало времени с начала внедрения этого инструмента в промышленность интерес к нему не только не ослабевает, но с каждым годом усиливается.

Как показывает опыт ни один новый инструментальный материал не вызывает сегодня такой интерес у промышленности, как сверхтвердые материалы. Это связанно, в первую очередь с тем, что они имеют уникальные физико-механические свойства значительно отличающиеся от традиционных инструментальных материалов, что позволило получить принципиально новые результаты в материалообработке. С другой стороны режущие инструменты из этих материалов хорошо отработаны всеми известными инструментальными фирмами, что позволило обеспечить их высокую производительность и надежность в работе. Нельзя не отметить и тот определенный вклад в науку, и практику резания инструментом из сверхтвердых материалов, какой, одними из первых, внесли работы ученых ХПИ. Лезвийная обработка инструментами на основе СТМ, как показали исследования, характеризуется рядом особенностей, предопределенных уникальными физико-механическими свойствами этих материалов. Так для инструментов на основе алмаза это высокие твердость, теплопроводность, модуль упругости, износостойкость, низкий коэффициент трения. Причем в сравнении с традиционным инструментом эти характеристики наивысшие. Для инструментов на основе нитрида бора твердого эти характеристики несколько уступают алмазному инструменту, но по таким показателям, как теплостойкость и прочность особенно ударная, эти инструменты превосходят алмазные. Так, если теплостойкость алмазных инструментов не превышает 700 0С, то для инструментов на основе нитрида бора этот порог почти в два раза выше, что существенно расширяет возможности этого инструмента. При этом наивысшая работоспособность этого инструмента проявляется при достаточно высоких температурах в зоне резания.

К особенностям алмазного инструмента кроме низкого коэффициента трения с многими материалами следует отнести и высокую остроту режущей кромки (малый радиус округления). Это обеспечивает в сочетании с низким коэффициентом трения малую деформацию срезаемого слоя и обработанной поверхности, что приближает процесс алмазной обработки к условиям чистого среза. Малая деформация при высокой теплопроводности алмазного инструмента не способствуют развитию высоких температур в зоне резания. Поэтому процесс лезвийной обработки цветных металлов, пластмасс и ряда других материалов алмазными резцами можно условно назвать «холодным», так как температура в зоне резания практически не превышает 200 0С. Низкий уровень температур позволяет производить обработку, которая характеризуется отсутствием температурных превращений в обработанной поверхности, максимально сохраняя структуру основы, что часто очень важно. Отсутствие температурного влияния на обработанную поверхность позволяет снизить и влияние скорости резания на качество обработки и получать лезвийным инструментом такие показатели качества, которые ранее обеспечивала абразивная обработка и даже превзойти их. При этом алмазная обработка инструментом из синтетических алмазов позволяет обеспечить шероховатость обработанной поверхности Rа?0,2мкм, а инструментом из природных алмазов Rа?0,.1-0,05мкм.

Как показывает опыт в подавляющем числе случаев производительность лезвийной обработки выше, а ее себестоимость ниже, чем абразивной. Так замена шлифования точением при изготовлении резьбовых сопряжений из стеклопластиков повышает производительность обработки в несколько раз при значительном улучшении качественных и прочностных характеристик полученных сопряжений.

Алмазное фрезерование труднообрабатываемых, высоко абразивных материалов таких, как стеклопластики, углепластики, пластическая керамика и др. многократно производительнее шлифования. Особенно перспективным является замена процесса шлифования лезвийной обработкой инструментами из СТМ на основе нитрида бора при обработке деталей из закаленных сталей и чугунов.

Точение деталей из закаленных сталей резцами из нитрида бора твердого на производстве иногда называют «твердым точением». Здесь преимущества лезвийной обработки проявляются наиболее полно. Для подробного анализа преимуществ лезвийной обработки рассмотрим схемы резания при шлифовании, точении и растачивании Рис 14.и Рис. 15.

Как видно из рисунка, на котором показана схема обработки вала шлифованием и точением, площадь контакта шлифовального круга с деталью значительно превышает площадь контакта резца с деталью. Это превышение составляет десятки или даже сотни раз. В связи с этим работа резания и тепловыделение при шлифовании значительно больше, чем при точении. Таким образом локальность контакта инструмента с деталью при лезвийной обработке и ,следовательно, локальность приложения высокой температуры к обработанной поверхности является отличительной особенностью точения и фрезерования в сравнении со шлифованием.

Если сравнить длину контакта круга и резца с обрабатываемой деталью в направлении вектора скорости резания то можно увидеть, что при точении она существенно меньше. Скорость ( окружная ) детали при шлифовании меньше, чем при точении и, следовательно, время воздействия высокой температуры на поверхность детали при шлифовании больше. чем при точении. Поэтому еще одной особенностью процесса точения в сравнении со шлифованием является кратковременность воздействия высокой температуры на обработанную поверхность. Так время воздействия высокой температуры при точении на очень малую поверхность детали менее 0,0001 сек.

Таким образом, локальность и кратковременность воздействия высокой температуры на поверхность детали при лезвийной обработке являются гарантией того, что высокая температура не проникает на большую глубину и не «успевает» произвести существенные фазово-структурные изменения в поверхностном слое детали. Так, если на поверхности детали при точении резцами из нитрида бора закаленной стали температура достигает 1200 С, то, как показывают исследования, на глубине 10 мкм от поверхности она не превышает 100 С.

...