Технологический процесс изготовления детали "вал-шестерня"

Токарные, фрезерные, шлифовальные станки с оперативной системой управления (ОСУ) позволяют осуществлять программирование непосредственно на станке с вводом управляющей программы (УП) с помощью клавиатуры пульта станка. При ручном вводе программ управляющее устройство станка в определенной последовательности запрашивает у оператора информацию на каждую ступень обработки (выдерживаемые размеры, частота вращения шпинделя, подача и т.п.), которую он вводит нажатием соответствующих клавиш.

В памяти устройства хранятся различные стандартные циклы (нарезание резьб, сверление, обработка сфер и др.), программирование которых требует от оператора только указания необходимых размеров. При этом осуществляется автоматическое разделение припуска между отдельными ходами инструмента, обеспечивающее постоянство объема снимаемой стружки.

Траектория движения инструмента вычисляется автоматически, и оператор освобождается от трудоемких расчетов опорных точек, поэтому некоторые системы позволяют осуществлять программирование непосредственно по чертежу или операционному эскизу. Предусмотрена возможность редактирования программ непосредственно на рабочем месте.

В условиях единичного, мелкосерийного и среднесерийного производства станок с оперативным управлением CNC, обеспечивающей быструю смену наладки и высокую производительность, успешно заменяют несколько станков с ручным управлением. При этом все токарные операции, выполняемые на станке с CNC, осуществляются стандартными инструментами без фасонных резцов и копиров.

Примером такого станка является станок выпускаемой отечественной промышленностью - токарно-винторезный станок 16К20Ф3 с оперативной системой управления “Электроника НЦ-31”, построенной на базе микропроцессорного набора, позволяет осуществлять хранение в памяти до шести программ по 250 команд (программа обработки обычного валика составляет 50-70 команд). Дискретность продольных перемещений - 0,01 мм, поперечных - 0,005 мм.

Точность обработки на станке определяется следующими характеристиками: Постоянством диаметра в поперечном сечении - 0,008 мм; плоскостью обработанной торцевой поверхности на диаметре 250 мм - 0,010 мм; отклонением профиля фасонной поверхности от теоретического - 0,04 мм. Наибольшие отклонения размеров ступенчатых валов, обработанных по программе, составленной при обработке первой детали, от размеров первой детали по диаметру и длине не превышает - 0,03 мм.

Второй уровень автоматизации - автоматизация загрузки (установки и снятия детали со станка). Это весьма эффективная область автоматизации, позволяющая рабочему, обслуживать несколько единиц технологического оборудования.

Наибольшей универсальностью и быстрой переналадкой обладают промышленные роботы (ПР), используемые в качестве загрузочных устройств. Особенно актуально применение для загрузки-разгрузки станка промышленных роботов в тех случаях, когда масса заготовки превышает 5 кг и рабочий-станочник не может вручную осуществлять установку заготовки на станок.

Второй уровень автоматизации все чаще обеспечивается созданием роботизированных технологических комплектов (РТК), в которых робот обслуживает одну единицу или группу оборудования. Одно из преимуществ ПР - возможность быстрой переналадки, поэтому их применение наиболее эффективно в условиях частой смены объектов производства.

Наиболее типичная схема применения ПР - единичное обслуживание оборудования, обеспечивается автономным или встроенным в оборудование ПР. Минимальные задачи решаемые таким РТК, состоят в автоматизации операцией обработки детали, ее установки - снятии, базировании и фиксации в рабочей зоне, а также в обеспечении связи с транспортными и информационными потоками основного производства.

Промышленный робот СМ40Ф2.80.01 (рисунок 3.6) с программным управлением предназначен для загрузки деталей типа тел вращения в станок с горизонтальной осью шпинделя. Данный робот является портальным, что позволяет размещать его над станком, уменьшает производственную площадь, делает возможным свободный доступ в зону обработки для наладчика. Привод ПР - электрогидравлический шаговый. Система координат - угловая.

Модульная конструкция робота позволяет создавать исполнения с компоновочной схемой, обеспечивающей требуемый уровень автоматизации, оптимальные функциональные возможности, отсутствие избыточности в конструкции и параметрах.

В общем случае ПР (рисунок 3.7) включает в себя шесть основных модулей, определяющих компоновочную схему и параметры ПР: опора (поз. 1), портал (мост) (поз. 2), каретка (поз. 3), привод (поз. 4), модуль подъёма левый (поз. 5), модуль подъёма правый (поз. 6). Изменяя количество и исполнения модулей можно создавать оптимальные технические решения (рисунок 3.8).

Рисунок 3.7 Модульная конструкция робота СМ40Ф2.80.01

Рисунок 3.8 Возможные компоновки робота СМ40Ф2.80.01

ПР комплектуется быстросменными широкодиапазонными самоцентрирующими захватными устройствами. Имеется специальный датчик для определения положения заготовок на позициях вспомогательных устройств. Предусмотрено устройство светозащиты, обеспечивающее безопасность эксплуатации оборудования. Система управления - позиционная типа УПМ-331. Число управляемых от устройства ЧПУ координат (всего одновременно) 3/2; программирование происходит методом обучения.

Технические характеристики данного ПР приведены в таблице 3.14.

Таблица 3.14 Технические характеристики ПР СМ40Ф2.80.01

Грузоподъемность, кг	40
Число степеней подвижности,	4
Число захватных устройств, шт.	1
Точность позиционирования, мм	?1,00
Наибольший диаметр и длина заготовок, мм	D = 250 L = 1200
Максимальные линейные перемещения, мм	1900
Углы поворота плеча, локтя,	90 90
Максимальная скорость перемещений, м/с, плеча локтя	0,8 0,6

3.6 Разработка технологических операций

3.6.1 Выбор последовательности переходов

Выбор последовательности переходов проводится для операций подвергшихся структурным изменениям или для операций, не имевших место в базовом варианте. Таковыми являются

1)Фрезерно-центровальная операция.

2)Токарная операция с ЧПУ.

3)Контрольная операция.

На фрезерно-центровальной операции планируется следующие технологические переходы:

1)Одновременное фрезерование торцов заготовки торцевыми фрезами в размер 633,5?0,5 мм.

2)Сверление с двух сторон (одновременное) центровых отверстий согласно ГОСТ 14034-074.

Токарная операция с использованием РТК предусматривает следующие технологические переходы:

1...13. Чистовое точение по контуру детали с двух сторон

14...16. Обработка канавок

17...18. Обработка профиля гребней

Контрольная операция включает в себя следующие технологические переходы:

1…5. Контроль радиального биения детали.

6…10. Контроль симметричности стенок шпоночного паза.

11…14. Контроль параллельности стенок шпоночного паза.

3.6.2 Выбор средств технологического оснащения

Выбор средств технологического оснащения включает определение модели станка, приспособлений, инструмента (режущего и измерительного).

Модели оборудования и их технические характеристики подробно рассмотрены в п. 3.5.3..

Выбор системы станочного приспособления.

Система станочных приспособлений выбирается исходя из зоны рентабельности их применения по ГОСТ 14.305-73:

Планируемый период производства - 5 лет.

Операция - зубофрезерная.

Содержание операции - фрезерование косозубого профиля.

Коэффициент загрузки приспособления, Кз:

,

где Tшт - штучное время выполнения операции, мин., Tшт = 98 (мин);

N - годовая программа выпуска, шт/год, N = 900 (шт/год);

Fд - годовой фонд времени, час, Fд = 4060 (час). Тогда,

C учетом периода производства и величины Кз, согласно [10] находим, что наиболее рентабельная система станочного приспособления - УНП (универсальное наладочное приспособление).

Выбор системы станочных приспособлений для остальных операций технологического процесса не производится, т.к. применяются приспособления используемые в базовом варианте, за исключением операции 020 (токарная), где применяется поводковый торцевой патрон. Технические характеристики патрона приведены в таблице 3.15.

Таблица 3.15 Технические характеристики торцевого поводкового патрона

Диаметр закрепляемых заготовок	20 - 60 (мм)
Максимальное усилие поджима центром задней бабки станка	12 (КН)
Максимальная частота вращения шпинделя станка, мин-1	3500
Масса патрона	9,2 (кг)

Выбор инструмента.

В проектном варианте технологического процесса применяется стандартный режущий и контрольный (измерительный) инструмент. Режущий инструмент с механическим креплением твердосплавных пластин Т15К6.

3.6.3 Расчет межоперационных припусков

В разделе 2 пояснительной записки припуски на механическую обработку были назначены по табличным данным. Для уточнения назначенных припусков и определения межоперационных припусков необходимо рассчитать величину припусков расчетно-аналитическим методом.

Расчет припусков проведем для поверхности, точностные требования к которой наиболее высокие: .

Маршрут обработки данной поверхности:

1)Черновое точение.

2)Чистовое точение.

3)Шлифование.

Минимальный припуск на обработку рассчитывается по формуле:

,

гдеRzi-1 - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

hi-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;

i-1 - суммарное отклонение расположения поверхности;

Ei - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Суммарное отклонение расположения поверхности рассчитывается по формуле:

,

гдеk - общее отклонение осей от прямолинейности,



,

где - размер до сечения в котором определяется кривизна от базового сечения заготовки,

(мм);

- удельная кривизна, =3 (мкм/мм) согласно [3],

(мкм);

- смещение оси заготовки в результате погрешности центрирования,

,

где T - допуск на диаметральный размер базы заготовки используемой при центрировании, T = 1,8 мм (для призм).

(мм) = 500 (мкм),

и окончательное суммарное отклонение, согласно (2.2.):

(мкм).

Величина для чернового обтачивания:



,

где - коэффициент уточнения,

= 0,06 - для чистового точения.

(мкм)

Результаты расчета сведены в таблицу 3.16.

Параметры Rz и h определены согласно [3] и сведены в таблицу 3.16

Определяем минимальный припуск по каждому переходу:

Для чернового обтачивания:

(мкм),

Для чистового обтачивания:

(мкм),

Для шлифования:

(мкм),

Рассчитаем наименьшие размеры по технологическим переходам. К наименьшим предельным размерам выполняемого перехода добавляется min расчетный припуск. Расчет ведется от min размера детали:

1.55,087 (мм)

2.55,087 + 0,120 = 55,207 (мм)

31.55,207 + 0,616 = 55,823 (мм)

3455,823 + 3,53 = 59,35 (мм)

Наибольшие размеры по переходам:

1.55,087 + 0,030 = 55,117 (мм)

2.55,207 + 0,074 = 55,281 (мм)

3.55,823 + 0,3 = 56,123 (мм)

4.59,35 + 1,9 = 61,25 (мм)

Максимальные припуски по переходам:

1.55,281 - 55,117 = 0,164 (мм)

2.56,123 - 55,281 = 0,842 (мм)

3.61,25 - 56,123 = 5,127 (мм)

Общий max и min припуск:

(мм)

(мм)

Проверка: (мм)

(мм)

Определяем предельные размеры заготовки

Dmin = 59,35 мм

Dmax = 61,25 мм

Согласно назначенным табличным припускам:

Dmin = 59,1 мм

Dmax = 61,6 мм

Таким образом видно, что величина назначенных табличных припусков несколько превышают величину рассчитанных припусков. Однако, данная разница не велика, поэтому перерасчет припусков не требуется и можно использовать назначенные табличные припуски.

Таблица 3.16 Расчетная таблица припусков на механическую обработку

Маршрут обработки поверхности ?55u7	Элементы припуска	Рассчитанные величины	Допуски на выпол-няемые р-ры, мкм	Принятые размеры по переходам, мкм	Предель-ные припуски
	Rz	h		E	Zi, мкм	min ?	Т	max	min	2Zmax	2Zmin
Заготовка	400	320	1045	-	-	59,63	1900	61,25	59,63
Точение: Черновое	125	120	63	0	3530	55,823	300	56,123	55,823	5127	3530
Чистовое	30	30	-	0	616	55,207	74	55,281	55,207	842	616
Шлифование	-		-	0	120	55,087	30	55,117	55,087	134	120
									У	6136	4266

3.6.4 Расчет режимов резания на операцию 025 Токарная с ЧПУ

Глубина резания: Назначается исходя из величины межоперационных припусков и рекомендаций справочной литературы

Подача: Принимается максимально допустимой по мощности оборудования и требований точности размеров.

Для продольного точения согласно [3], S = 0,12(мм/об).

Для поперечного точения (точение канавок) S = 0,08(мм/об).

Скорость резания при точении рассчитывается по формуле:

, м/мин

гдеT - период стойкости инструмента, T = 40 (мин);

Для продольного точения:

Cv = 340, x = 0,15, y = 0,45, m = 0,20 - согласно [3];

Для поперечного точения:

Cv = 42,7, x = 0, y = 0,5, m = 0,30 - согласно [3];

Kv - коэффициент, учитывающий условия обработки

;

гдеKmv - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;

Knv = 0,9 - коэффициент учитывающий состояние поверхности;

Kuv = 0,65 - коэффициент учитывающий материал инструмента.

,

Kp = 1,0, nv = 1,0 согласно [3];

.

Частота вращения шпинделя определяется по формуле:

Минутная подача инструмента определяется по формуле:

Sмин = n*S

Сила резания рассчитывается по формуле:

, Н

где Pz,y,x - составляющие силы резания;

Для продольного и поперечного точения согласно [3]:

Cр = 300, x = 1,0, y = 0,75,n = -0,15;

Kp - поправочный коэффициент.

,

где Kмр - коэффициент учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, Kмр =1,44;

Kер - коэффициент, учитывающий главный угол в плане, Kер= 1,0 при ? = 45;

Kyp - коэффициент учитывающий передний угол, Kyp = 1,0 при y = 10;

Kp - коэффициент учитывающий угол наклона главного лезвия, Kp = 1,0;

Krp - коэффициент учитывающий радиус при вершине r, отсутствует для материала режущей части из твердого сплава.

Мощность резания: Рассчитывается по формуле:

, кВт

где Pz - составляющая силы резания, Н;

V - скорость резания, м/мин.

Режимы резания могут быть использованы, если выполняется условие:

Nст > Np,

Основное технологическое время на токарной операции рассчитывается по переходам по формуле:

, мин

где L - длина пути, проходимого инструментом в направлении подачи, мм;

l - длина обрабатываемой поверхности, мм;

l1 - величина врезания и перебега инструмента, мм;

l2 - дополнительная длина на взятие пробной стружки, мм, l2 = 5?10 (мм);

n - частота вращения шпинделя в минутах;

S - подача, мм/об.

l = 48 (мм), l1 = 13 (мм), l2 = 5 (мм), согласно [5].



Рассчитанные режимы резания сведены в таблице 3.17.

Таблица 3.17 Режимы резания на операцию 025 Токарная с ЧПУ

Пере-ход	Инструмент	Глубина резания t, мм	Подача, Sо, мм/об	Подача минутная, Sм, мм/мин	Ско-рость V м/мин	Частота вращения n, об/мин	Т0, мин
1	Резец токарный проходной правый PDNIR2020K5 с режущей пластиной Т15К6 ГОСТ 24256-80	2,25	0,12	240	201	2000	2,31
2		2,5	0,12	240	361	2000
3		6,0/2	0,12	240	361	2000
4		2,25	0,12	240	411	2000
5		5,0/2	0,12	240	440	2000
6		2,5	0,12	240	471	2000
7		5,0/2	0,12	240	443	2000
8		2,75	0,12	240	468	2000
9	Резец токарный проходной левый PDNIR2020K5 Т15К6 ГОСТ 24256-80	2,5	0,12	240	251	2000	0,86
10		2,25	0,12	240	254	2000
11		4,75/2	0,12	240	317	2000
12		2,25	0,12	240	349	2000
13		2,5	0,12	240	402	2000
14,15	Резец канавочный	13,5	0,08	24	61	300	1,33
16		13,5	0,08	24	60	300
17,18	Резец фасонный	12,0	0,08	24	59	300	0,83
У	5,33

3.6.5 Разработка управляющей программы

Разработку управляющей программы проведем для операции 020 Токарная с ЧПУ. Для разработки управляющей программы необходимо определить координаты опорных точек (таблица 3.18). При определении координат опорных точек следует учесть то, что при задании координат в абсолютных значениях координаты по оси Х равны диаметру обрабатываемой поверхности. Для определения координат воспользуемся операционными эскизами, приведенными на листе графической части работы



Таблица 3.18 Координаты опорных точек на операцию 025 Токарная с ЧПУ

№ оп. точки	Координаты	№ оп. точки	Координаты	№ оп. точки	Координаты
	X	Z		X	Z		X	Z
Переходы 1-8	Переходы 9-13	Переходы 14-16
1	50	3	1	50	-637	1	85	-170,25
2	2,1	3	2	30	-637	2	65	-170,25
3	33,5	-49	3	40	-632	3	65	-175,75
4	37,5	51	4	40	-618	4	85	-175,75
5	53,5	-51	5	40,5	-618	5	65	-203,75
6	57,5	-53	6	40,5	-591,5	6	85	-203,75
7	57,5	-98	7	42,5	-590	7	85	-307,25
8	61,5	-100	8	50,5	-590	8	64	-307,25
9	65,5	-100	9	50,5	-528,5	9	64	-319,75
10	65,5	-159	10	52,5	-527,5	10	85	-319,75
11	70	-161	11	55,5	-527,5	Переходы 17-18
12	70	-183	12	55,5	-481,5	1	85	-179
13	75	-183	13	57,5	-480,5	2	65	-179
14	75	-197	14	64	-480,5	3	85	-191
15	70,5	-199	15	64	-478,5	4	65	-191
16	70,5	-326	16	66	-477,5	Точка начала движения инструмента
17	74,5	-328	17	72,5	-477,5
18	74,5	-486	18	80,5	-473,5	НИ	140	70

Для упрощения программирования определение координат опорных точек определяются в системе координат детали. Для того, чтобы данные координаты не пересчитывать в программе предусматривается команда смещения абсолютного нуля (точки отсчета) в требуемую точку (в данном случае в точку начала координат детали).

Формат кадра управляющей программы:

% DS N3 3G02 X+053 Z+053 I+053 К+053 В+053 А+053 F031 S04 Т05 3M2

% LF (начало программы)

G90 G59 Z734 LF (Задание координат в абсолютных размерах, смещение ноля станка в ноль детали)

T01 M06 LF (Смена инструмента №1, обработка на переходах 1-8)

S2000 M03 LF (Установка частоты вращения шпинделя 2000 об/ мин, включение шпинделя)

G00 X50 Z3 LF (Быстрое перемещение в т.1)

G95 F.12 LF (Задание значений подач в мм/об, установка значения подачи 0,12 мм/об)

G60 X22.1 LF (Точное позиционирование в т.2)

G01 X33.5 Z-49 M08 LF (Рабочих ход по прямой в т.3, включение СОЖ)

G03 X37.5 Z-51 B2 LF (Круговая интерполяция - рабочих ход по дуге радиусом В =2 мм против часовой стрелки мм в т. 4)

G01 X53.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 5)

X57.5 Z-53 LF (Рабочий ход по прямой в т. 6)

Z-98 LF (Рабочий ход по прямой в т. 7)

G03 X61.5 Z-100 B2 LF (Рабочих ход по дуге радиусом В =2 мм против часовой стрелки мм в т. 8)

G01 X65.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 9)

Z-159 LF (Рабочий ход по прямой в т. 10)

G03 X70 Z-161 B2 LF (Рабочих ход по дуге радиусом В =2 мм против часовой стрелки мм в т.11)

G01 Z-183 LF (Рабочий ход по прямой в т. 12)

X75 LF (Рабочий ход по прямой в т. 13)

Z-197 LF (Рабочий ход по прямой в т. 14)

X70.5 Z-199 LF (Рабочий ход по прямой в т. 15)

Z-326 LF (Рабочий ход по прямой в т. 16)

X74.5 Z-328 LF (Рабочий ход по прямой в т. 17)

Z-486 LF (Рабочий ход по прямой в т. 18)

G00 X140 Z70 M09 LF (Быстрое перемещение в т. НИ, выключение СОЖ)

T02 M06 LF (Смена инструмента №2, обработка на переходах 9-13)

G00 X50 Z-637 LF (Быстрое перемещение в т.1)

G60 X30 LF (Точное позиционирование в т.2)

G01 X40 Z-632 M08 LF (Рабочих ход по прямой в т.3, включение СОЖ)

Z-618 LF (Рабочий ход по прямой в т. 4)

X40.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 5)

Z-591.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 6)

G02 X42.5 Z-590.5 B1 LF (Рабочих ход по дуге радиусом В =1 мм по часовой стрелке мм в т. 7)

G01 X50.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 8)

Z-528.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 9)

G02 X52.5 Z-527.5 B1 LF (Рабочих ход по дуге радиусом В =1 мм по часовой стрелке мм в т. 10)

G01 X55.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 11)

Z-481.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 12)

G02 X57.5 Z-480.5 B1 LF (Рабочих ход по дуге радиусом В =2 мм по часовой стрелке мм в т. 13)

G01 X64 LF (Рабочий ход по прямой в т. 14)

Z-478.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 15)

G02 X66 Z-477.5 B1 LF (Рабочих ход по дуге радиусом В =1 мм по часовой стрелке мм в т. 16)

G01 X72.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 17)

X80.5 Z-473.5 LF (Рабочий ход по прямой в т. 18)

G00 X140 Z70 M09 LF (Быстрое перемещение в т. НИ, выключение СОЖ)

T03 M06 LF (Смена инструмента №3, обработка на переходах 14-16)

S300 F.08 LF (Установка частоты вращения шпинделя 300 об/ мин, установка значения подачи 0,08 мм/об)

G00 X85 Z-170.25 LF (Быстрое перемещение в т.1)

G01 X65 M08 LF (Рабочий ход по прямой в т. 2, включение СОЖ)

G00 X85 M09 LF (Возврат на холостом ходу в т. 1, выключение СОЖ)

Z-175.75 LF (Быстрое перемещение в т.4)

G01 X65 M08 LF (Рабочий ход по прямой в т. 3, включение СОЖ)

G00 X85 M09 LF (Возврат на холостом ходу в т. 4, выключение СОЖ)

Z-203.75 LF (Быстрое перемещение в т.6)

G01 X65 M08 LF (Рабочий ход по прямой в т. 5, включение СОЖ)

G00 X85 M09 LF (Возврат на холостом ходу в т. 6, выключение СОЖ)

Z-307.25 LF (Быстрое перемещение в т.7)

G01 X64 M08 LF (Рабочий ход по прямой в т. 8, включение СОЖ)

G00 X85 M09 LF (Возврат на холостом ходу в т. 7, выключение СОЖ)

Z-319.75 LF (Быстрое перемещение в т.10)

G01 X64 M08 LF (Рабочий ход по прямой в т. 9, включение СОЖ)

G00 X85 M09 LF (Возврат на холостом ходу в т. 10, выключение СОЖ)

X140 Z70 LF (Быстрое перемещение в т. НИ)

T04 M06 LF(Смена инструмента №4, обработка на переходах 17-18)

G00 X85 Z-179 LF (Быстрое перемещение в т.1)

G01 X65 M08 LF (Рабочий ход по прямой в т. 2, включение СОЖ)

G00 X85 M09 LF (Возврат на холостом ходу в т. 1, выключение СОЖ)

Z-191 LF (Быстрое перемещение в т.3)

G01 X65 M08 LF (Рабочий ход по прямой в т. 4, включение СОЖ)

G00 X85 M09 LF (Возврат на холостом ходу в т. 3, выключение СОЖ)

X140 Z70 M05 M02 LF (Быстрое перемещение в т. НИ, конец программы)

3.7 Нормирование технологических операций

Нормирование технологических операций проводится на примере нормирования операции 025 токарная с ЧПУ. Норма времени на выполнение операций на станках с ЧПУ при работе на одном станке состоит из нормы подготовительно-заключительного времени и нормы штучного времени.

гдеТш норма штучного времени на операцию;

Тп-з подготовительно-заключительное время;

nд количество деталей в партии.

Норма штучного времени рассчитывается по формуле:

, мин

гдеТц.а. - время цикла автоматической работы станка по программе, мин;

Тв неперекрываемое вспомогательное время;

Кt.в. - поправочный коэффициент на выполнение ручной вспомогательной работы в зависимости от партии обрабатываемых деталей (для среднесерийного производства можно принять Кt.в = 1,4);

атех., аорг., аотн. - время на техническое и организационное обслуживание рабочего места и личные потребности, 12% от оперативного времени.

Время цикла автоматической работы станка по программе определяется как сумма составляющих:

,

гдеТо - основное технологическое время на обработку одной детали, мин;

Тм.в. - машинно-вспомогательное время по программе, мин.;

То = У Тоi,

гдеТоi основное время i-го перехода (см. таблицу 3.17)

То = 2,31 + 0,86 + 1,33 + 0,83 = 5,33 мин.

Машинно-вспомогательное время определяется по формуле:

Тмв = Тмв.и +Тмв.х,

гдеТмв.и время на смену инструмента;

Тмв.х время на холостые ходы инструмента;

Тмв.и = (Кп Тип + Тиф);

гдеТип - время поворота магазина на одну позицию, мин, Тип = 3 с;

Кп - количество позиций, на которое необходимо повернуть магазин для установки требуемого инструмента;

Тиф - время фиксации инструмента, мин, Тиф = 5 с.

Тмв.и = 50 с = 0,83 мин

гдеLххi - длина пути i-го участка холостого хода, мм;

Sмy - минутная подача ускоренного хода.

Для продольного суппорта Sмy = 4800 мм/мин

Для поперечного суппорта Sмy = 2400 мм/мин

мин

Тмв = 0,83 = 1,93 = 2,76 мин

,

Неперекрываемое вспомогательное время определяется по формуле:

,

гдеТв.у. время на установку и снятие детали вручную или подъемником, мин;

Тв.оп. вспомогательное время связанное с операцией, мин.;

Тв.изм. вспомогательное неперекрываемое время на измерение, мин.;

,

мин.

Оперативное время определяется по формуле:

мин

мин



Подготовительно-заключительное время определяется по нормативам по следующим составляющим:

Тпз.=Твп.+Тви.+Тои.

гдеТвп._ время на установку и закрепление приспособления, Твп = 4,0 мин.;

Тви. _ время на установку инструментов, Тви = 3,0 мин.;

Тои _ время на получение приспособления и инструментов, Тои = 5,0 мин.

Тпз. = 4 + 3 + 5 = 12,0 мин

За размер партии деталей nд примем месячный выпуск деталей, тогда:

nд = Nг/12 = 900/12 = 75 дет.

Штучное время по остальным операциям определяется аналогично, результаты расчетов представлены в таблице 3.19.

Уточняем тип производства с учетом рассчитанных норм времени.

Tшт.ср. = 289,7/11 = 26,3 мин,

Т. к. 10<К = 10,3<20, то тип производства среднесерийный

Таблица 3.19 Нормы времени на обработку вала-шестерни

№ опер.	Наименование операции	Тшт, мин	Тп-з, мин	Тш-к, мин
010	Дробеструйная	17,6	7,0	17,69
020	Фрезерно-центровальная	6,2	10,0	6,33
025	Токарная с ЧПУ	31,3	12,0	31,5
030	Фрезерная с ЧПУ	32,6	12,0	32,76
035	Зубофрезерная	98,5	21,0	98,78
040	Шлифовальная с ЧПУ	52,1	9,0	52,22
045	Слесарная	6,3	6,0	6,38
050	Токарно-винторезная	19,2	15,0	19,4
055	Моечная	7,5	3,0	7,54
060	Контрольная	9,4	12,0	9,56
065	Притирочная (прикатка)	9,0	6,0	9,08
	У	289,7		291,24

3.8 Технологические расчеты параметров участка

3.8.1Состав участка

Предварительно намечаем следующий состав участка: участок механической обработки деталей типа валов, служебно-бытовые помещения (конторско-бытовые): гардеробная, душевые, комната отдыха, медпункт, туалет.

3.8.2 Расчет количества оборудования

Расчет количества оборудования участка производится по формуле:

,

гдеТш.к.i - штучно-калькуляционное время на i-ой операции.

Пв - программа или объем выпуска, шт/год;

Фэ - эффективный годовой фонд времени работы оборудования, час;

Детальный расчет количества оборудования и численности работающих приводится в организационно-экономическом разделе пояснительной записки дипломной работы.

3.8.3 Расчет площади участка

Производственная площадь участка определяется по формуле:

, м2

где yмех - удельная площадь на единицу установленного оборудования

Расчет площади механического участка приводится в организационно-экономическом разделе пояснительной записки дипломной работы.

3.8.4 Размещение оборудования и рабочих мест

Оборудование на проектируемом участке предварительно располагаем в последовательности выполнения технологических операций. Т.е. заготовки поступают из заготовительного участка и складываются на приемном столике фрезерно-центровального станка. После обработки на указанном станке, заготовки переносятся на РТК на базе токарного станка с ЧПУ, который размещается сбоку от фрезерно-центровального станка.

Такое расположение оборудования обеспечивает удобство транспортирования заготовок, свободный проход и компактность размещения оборудования. Далее заготовки поступают на фрезерную операцию. Фрезерный станок размещается в затылок с токарным, так же как и шлифовальный станок следующий за фрезерным. Далее заготовки поступают на зубофрезерную и расточную обработку, промывку и контроль. Нормы расстояний принимаются в зависимости от габаритных размеров станков в плане. Планировка участка приведена на листе графической части дипломной работы.

Выбор производственного здания

Проектируемый участок размещен в механосборочном цехе, сблокированном с родственными цехами в одноэтажном промышленном корпусе, представляющем собой унифицированную типовую секцию (УТС) размером 144х72 м. Данная УТС состоит из унифицированных типовых пролетов, каждый из которых имеет следующие строительные параметры:

ширина пролета, L = 18м;

шаг колон, t = 12м;

высота пролета, h = 7,2 м.

4. Конструкторский раздел

4.1 Разработка и описание станочного приспособления

4.1.1 Выбор базовой конструкции и разработка проектного варианта.

Основное назначение зажимных приспособлений - удерживать заготовку в неизменном положении во время обработки и контроля. Поэтому зажимные приспособления должны иметь достаточную жесткость, высокую точность размеров установленных поверхностей, не иметь чрезмерного вылета (консоли), свободно сидящих втулок и множества посадок.

На операции 025 предлагается проводить обработку всех поверхностей детали за один установ. Тогда необходимо такое зажимное приспособление, которое обеспечит доступ инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям. В качестве такого приспособления можно использовать поводковый штырьковый патрон, в котором передача крутящего момента от шпинделя к заготовке происходит посредством внедрения в торец заготовки нескольких острых штырьков. Эскиз приспособления представлен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 Эскиз приспособления

Патрон штырьковой поводковый состоит из хвостовика 1 и корпуса 6. В отверстии корпуса установлен плавающий центр 7, подпружиненный пружиной 5. Шпонка 10 передает крутящий момент поводкам 9. При поджиме заготовки вращающимся центром задней бабки центр 7 под действием давления со стороны заготовки преодолевает действие пружины 5 и начинает перемещаться внутрь корпуса. Через некоторое время торец заготовки соприкасается с поверхностью поводков 9, которые при дальнейшем давлении заготовки внедряются в ее торец. Поводки 9 через толкатели 4, плунжеры 3 опираются на гидропласт 14, что обеспечивает равномерное вдавливание штырьков в торец заготовки даже при его неперпендикулярности, относительно оси центров. Плунжер 2 с болтом 15 закрывает осевое отверстие после заполнения его гидро-пластом. Также с помощью болта 15 можно регулировать вылет поводков 9.

Центр 7 выполнен из стали У6А, подвергнут термической обработке до твердости HRC 55-60. Для повышения износостойкости центра применяется наплавка твердого сплава.

4.1.2 Расчет точности приспособления

Проектируемое приспособление должно удовлетворять следующему

условию точности:

гдеу погрешность установки заготовки в приспособление;

Td наименьший допуск на выполняемые размеры.

Наиболее жестким условием по точности согласно техническим требо-ваниям чертежа является радиальное биение шеек вала, равное Td = 0,02 мм

Погрешность установки заготовки в определяется по формуле:



гдеб - погрешность базирования

з - погрешность закрепления

Погрешность базирования для диаметральных размеров в данном случае равна нулю, т.к. реализован принцип совмещения баз.

Погрешность закрепления рассчитывается по формуле:

гдеРу - радиальная составляющая силы резания;

С = 2,1 [9]

мкм

мкм

Проведём проверку по условию точности:

Следовательно, данное приспособление может использоваться для обработки заготовок на токарной и шлифовальной операциях.

4.1.3 Силовой расчет приспособления

Рассчитаем условия применения приспособления на токарной операции:



гдеМкр - момент передаваемый к заготовке (крутящий момент), Н*М;

Мр - момент силы резания возникающий при обработке, Н*М

, Н*М

гдеD диаметр обработки, D = 75 мм = 0,075 м

Рz - тангенциальная составляющая силы резания, Н;

Кроме тангенциальной составляющей силы резания, при обработке возникают осевая Px и радиальная Py составляющие силы резания. Вдоль оси заготовки возникает сила Px, действующая в направлении осевого перемещения заготовки. Радиальная составляющая сила Py действует перпендикулярно оси заготовки и стремится отжать заготовку от оси обработки.

Тангенциальная составляющая силы резания рассчитывается для перехода, на котором возникают наибольшие силы резания точение 57,5-0,2.

, Н

где Pz - составляющая силы резания;

Cр = 300, x = 1,0, y = 0,75,n = -0,15;

Kp - поправочный коэффициент.

,

где Kмр - коэффициент учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, Kмр = 1,44;

Kер - коэффициент, учитывающий главный угол в плане, Kер= 1,0 при = 45;

Kyp - коэффициент учитывающий передний угол, Kyp = 1,0 при y = 10;

Kp - коэффициент учитывающий угол наклона главного лезвия, Kp = 1,0;

Krp - коэффициент учитывающий радиус при вершине r, отсутствует для материала режущей части из твердого сплава.

Н

Осевая и радиальные силы определяются из условий:

Px 0,3 Pz = 0,3*1093 = 324 Н

Py 0,4 Pz = 0,4*1093 = 437 Н

Н*м

Определим крутящий момент Мкр, передаваемый штырьками [10]:

, Н*М

где m - число штырьков, m = 4;

P1 - осевая сила создаваемая одним штырьком, поводкового патрона, Н;

D1 - диаметр окружности центров штырьков, D1 = 18 мм.

Осевая сила, действующая на один штырек, определяется из общей осевой силы:

, Н

Общая осевая сила P0 алгебраически суммируется из силы созданной задним центром Pзц, силы пружины плавающего центра Pпр и осевой составляющей силы резания Px.

, Н

где с - жесткость пружины, Н/мм, с = 3,97 Н/мм;

l - длина хода пружины, l = 45 мм.

Н.

Сила создаваемая задним центром, сила зажима, определяется по формуле согласно [10]:

гдеРz, Py, Px - составляющие силы резания, Н;

L - длина заготовки, L =633 мм

Dоб - диаметр заготовки, Dоб = 75 мм

=900- /2 ( - угол при вершине центра)

1, 2 - углы трения на поверхности конуса и пиноли соответственно (1=2=30)

l - расстояние от середины центрового гнезда до середины пиноли, мм

aп - длина пиноли, мм

K - коэффициент запаса

Коэффициент запаса определяется по формуле:

где К0 - гарантированный коэффициент запаса К0 = 1,5;

К1 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случай-ных неровностей на поверхности заготовки К1 = 1,2;

К2 коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за затуп-ления инструмента К2 = 1,0;

К3 коэффициент, учитывающий учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании К3 = 1,0;

К4 - коэффициент, учитывающий характеризует постоянство сил, разви-ваемых зажимным механизмом К4 = 1,0;

К5 коэффициент, учитывающий характеризует эргономику зажимного механизма К5 = 1,0;

Н

Общая осевая сила определяется как:

, Н

Н.

Осевая сила действующая на один штырек:

Н.

Крутящий момент передаваемый штырьком:

Н*М.

Условия применения штырькового патрона:

Мкр = 95,13 > Мр =4,3,17 > 43 выполняется.

4.2 Разработка контрольного приспособления для контроля взаимного расположения поверхностей

4.2.1Выбор базовой конструкции и разработка проектного варианта

Под отклонением расположения поверхностей понимается отклонение от номинального расположения рассматриваемой поверхности, ее оси или плоскости симметрии относительно базовых поверхностей, или отклонение от номинального взаимного расположения рассматриваемых поверхностей.

В проектируемом технологическом процессе предусматривается контроль параллельности оси поверхности вращения и плоскости шпоночного паза, несимметричность стенок паза относительно оси симметрии, радиальное биение поверхностей тела вращения относительно оси вращения этой поверхности.

Непараллельность оси поверхности вращения и плоскости определяется как разность расстояний между прилегающей плоскостью и осью поверхности вращения.

Несимметричность - наибольшее расстояние между плоскостью (осью) симметрии рассматриваемой поверхности и плоскостью (осью) симметрии базовой поверхности.

Радиальное биение определяется как разность наибольшего и наименьшего расстояний от проверяемой поверхности до базовой оси вращения детали в сечении, перпендикулярном этой оси.

В проектном варианте предлагается использовать приспособление, позволяющее контролировать все параметры взаимного расположения поверхностей. Эскиз приспособления представлен на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 Эскиз контрольного приспособления

Приспособление состоит из станины 4, на которой размещены подвижная 1 и неподвижная 2 бабки с центрами. По направляющим перемещаются индикаторные стойки 3. Отличие данной конструкции приспособления от стандартных универсальных центров заключается в том, что в корпусе имеется Т - образный паз по которому перемещается индикаторная стойка; плоскость по которой перемещается индикаторная стойка выполнена очень точно. Наличие этой плоскости и паза, параллельного оси центров, позволяет проверять на этом приспособлении кроме биений и не параллельность поверхностей шпоночного паза вала относительно оси центров.

4.2.2 Расчет погрешностей измерения контрольного приспособления

Под погрешностью измерения понимают разность между показателями контрольного приспособления и действительным значением измеряемой величины. Суммарная погрешность измерения в приспособлении определяется по формуле:

, мм

где Е- погрешность установки контролируемой детали в приспособление, мм;

р - погрешность передаточных устройств приспособления, мм,

р =0,002 мм, согласно [14];

э - погрешность эталонных деталей, служащих для настройки приспособления, э = 0,005 мм;

n - погрешность показывающего измерительного прибора для индикатора часового типа ИЧ-2 (ГОСТ 577-68), n = 0,001 мм.

Погрешность установки контролируемой детали в приспособлении, определяется по формуле:

, мм

где Е - погрешность базирования, при установке в центрах для диаметральных размеров согласно [3], Е = 0;

Ез - погрешность закрепления, согласно [11], Ез = 0;

Епр - суммарная погрешность изготовления, сборки, регулировки и износа деталей приспособления. Определяется как:

, мм

где Епр1 - погрешность изготовления базовых элементов для установки проверяемой детали, Епр1 = 0,005 мм, согласно [9];

Епр2 - погрешность расположения базовых элементов для установки детали относительно измерительных приборов, Епр2 = 0,005 мм, согласно [9].

мм.

Окончательно суммарная погрешность измерения:

мм.

Определим допустимость контроля точности спроектированным приспособлением по выполнению следующего условия:

где[Т] - допуск на контролируемый параметр, [Т] = 0,05 мм.

Условия принимаются и выполняются.

Основные технические характеристики универсального приспособления с центрами для контроля биения валов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Технические характеристики контрольного приспособления

Параметр	Величина
Высота центров Н, мм	500
Расстояние между центрами L, мм	850
Габаритные размеры (длина х ширина), мм	1500 х 600

Чертеж конструкции приспособления приведен в графической части дипломной работы.

4.3 Разработка средств автоматизации

4.3.1 Выбор загрузочного устройства для токарного станка с ЧПУ

В п. 1.5.4 пояснительной записки для загрузки-разгрузки рабочей зоны токарного станка с ЧПУ SE-320 был выбран портальный промышленный робот СМ40Ф2.80.01. В качестве захватного механизма робота принимаем двухпозиционное самоцентрирующее захватное устройство с реечным передаточным механизмом для деталей типа ступенчатых валов с широким диапазоном изменения размеров по диаметру и длине. Чертеж захватного устройства приведен на листе графической части работы. Такие захватные устройства сокращают длительность цикла установки заготовки и снятия обработанной на станке детали, выполняемого при смене позиций схвата.

Схват 1 с заготовкой, которая зажата губками, сомкнутыми под действием пружины 10, находится в позиции I. При этом губки другого схвата 2, находящегося в позиции II, разомкнуты под действием толкателя 4, который связан с гидроприводом (на чертеже не показан). При движении вниз толкатель, сжимая возвратную пружину 5, воздействует на шток 6, к которому подвижно присоединены рычаги 7 шарнирного параллелограмма вместе с зубчатыми рейками 8. Рейки 8 находятся в зацеплении с зубчатыми секторами 9, которые прикреплены к рычагам схватов 1 и 2. Такое устройство обеспечивает независимую работу каждой пары губок при захватывании и зажиме ступенчатых валов.

В рабочей позиции станка губки схвата 2 сжимаются под действием пружины 5 (при отключении давления в гидроприводе), захватывая обработанную деталь. После освобождения детали из патрона или центров станка включается золотник гидропривода поворота схватов, который состоит из двух параллельно работающих гидроцилиндров 3.

Штоки-рейки 11 гидроцилиндров находятся в зацеплении с зубчатыми секторами 12, которые прикреплены к корпусу 13. При движении штока-рейки 11 корпус 13 вместе с установленными в нем на осях 14 губками схватов 1 и 2 поворачивается так, чтобы схват 1, находящийся в позиции I, переместился в позицию II. В этой позиции после зажима заготовки в патроне выключается гидропривод схвата, который через толкатель 4 воздействует на шток 6 и прижимает губки. Затем манипулятор перемещает кисть руки с захватом в позицию разгрузки, в которой обработанная деталь, находящаяся в схвате 2, освобождается после того, как схват 1 захватит очередную заготовку. Смена позиций схвата осуществляется при изменении направления движения штоков-реек 11 гидроцилиндров 3.

Профиль губок захватного устройства обеспечивает центрирование валов в широком диапазоне размеров. Устройство обеспечивает независимую работу каждой пары губок, что необходимо при захватывании и центрировании ступенчатых валов.

Конструкция этого захватного устройства (ЗУ) имеет ряд преимуществ:

1)ЗУ имеет малые габаритные размеры, обеспечивает большое раскрытие губок при значительном усилии зажима;

2)ЗУ может работать в вертикальном и горизонтальном положении, сила удержания не намного больше силы захвата.

Рассматриваемая конструкция двухпозиционного ЗУ промышленного робота отличается наибольшими осевыми размерами захватываемых изделий, обеспечивает их центрирование независимо от диаметра. Высокая стабильность установки достигается за счет профилирования губок схвата.

4.3.2 Силовой расчет конструкции загрузочного устройства

Для определения возможности использования выбранного захватного устройства для перемещения заготовки, необходимо определить его силовые параметры.

Формула для расчета усилий привода, согласно [7]:

,

где Mj - удерживающий момент для j - губки, Н*М;

mc - модуль сектора, mc = 3,5*10-3 м;

Zc - полное число зубьев сектора, Zc = 15;

?p - коэффициент полезного действия ЗУ, ?p = 0,94

Таким образом:

,

где М - суммарный момент удержания.

Т.к. М1 = М2, то М = М1 + М2 = 2М.

Рассмотрим несколько вариантов:

1) Если силы Fu и G действуют вдоль оси заготовки, то

,

где ак - ускорение движения ЗУ, ак = 1,2 м/с согласно [7];

m - масса заготовки, m = 19,4 кг;

f - коэффициент трения, f = 0,16;

= 90, при движении по оси Х;

b = 115*10-3 м;

а = 140*10-3 м.

Тогда:

Н*М.

2) Если силы G и Fu действуют в плоскости перпендикулярной оси заготовки (при повороте), то:

,

где = 45

ак = 1,2 м/с согласно [7], тогда:

,

Н*М.

Так как на Мх > Мк, 323,026 > 115,52, в дальнейших расчетах берем значение Мх.

Рассчитаем усилие на приводе:

, (Н)

где Мх - сумма моментов относительно оси Х.

Тогда усилие на приводе:

Н

кН.

По значению Pn выбираем привод для ЗУ согласно [7]. В качестве привода для ЗУ выбран - гидроцилиндр реверсионной серии ЦРГ 63х50х500.

Технические характеристики гидроцилиндра приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Техническая характеристика гидроцилиндра ЦРГ 63х50х500

№ п.п.	Параметр	Характеристика
1	Диаметр цилиндра, мм	63
2	Диаметр штока, мм	50
3	Ход поршня, мм	500
4	Усилие на штоке, кН	49,5
5	Масса, кг	11,8
6	Номинальное давление, МПа	16
7	Максимальное давление, МПа	20
8	КПД, %	95
9	Номинальная скорость поршня, м/с	1,5



4.3.3 Разработка устройства для размерной настройки инструмента

Одним из важным факторов, влияющих на точность обработки, является размерный износ режущего инструмента и связанные с этим подналадки станка. В дипломной работе предлагается использовать резцы, которые обеспечиваю смену режущих пластин без подналадки станка. Это достигается за счет точного выполнения гнезда под режущую пластину относительно установочных поверхностей державки резца и применением пластин повышенной точности. Кроме того, в работе предлагается использовать державки резцов, оснащенные регулировочным винтом. Для размерной настройки таких резцов вне зоны станка можно использовать специальное уст-ройство, конструкция которого приведена на листе графической части работы.

Устройство для размерной настройки резцов (рисунок 4.4) состоит из базовой плиты 5, на которой установлены направляющая втулка 2 с толкателем 4 и упор 6. Упор 6 имеет паз, предназначенный для предварительной регулировки устройства на размер. После предварительной регулировки упор закрепляется винтом 9. Направляющая втулка закрепляется на плите с помощью болта 8.

Резец после замены режущей пластины помещается в устройство и прижимается задней частью регулировочного винта к упору 6. Режущая кромка резца упирается в толкатель 4, который имеет осевое перемещение. Толкатель сообщает перемещение индикатору, который показывает отклонение размера резца от эталонного размера. При наличии отклонения размер резца регулируется с помощью винта, установленного на резце.

Рисунок 4.3 Эскиз устройства для настройки резца.

Настройка индикатора производится винтом 10 при установке в устройство эталонного резца. В качестве эталона необходимо использовать резец, настроенный на контрольный размер L, окрашенный в красный цвет.

Данной устройство имеет простую конструкцию, легко в эксплуатации и обслуживании, обладает невысокой стоимостью. Устройство устанавливается в отделении переточки инструмента и позволяет значительно сократить время на техническое обслуживание станка и сократить его простои.

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Анализ возможных опасных, вредных факторов и ЧС при работе на участке

5.1.1 Анализ опасных производственных факторов

На участке механической обработки деталей «вал» присутствуют устройства повышенной опасности: металлорежущий станки (токарно-винторезные, фрезерные, шлифовальные, зубофрезерные, станки с ЧПУ), механизмы, электроустановки.

Помещение данного участка является особо опасным, так пол в нем токопроводящий (металлический, железобетонный) и дополнительно может присутствовать какое-либо из следующих условий, сырость (влажность воздуха более 75%); токопроводящая пыль; высокая температура (более +35С); возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям здания, механизмам с одной стороны и т.п., и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

По ходу технологического процесса механической обработки возможно возникновение следующих опасных факторов и их последствий [16]:

-поражение электрическим током при появлении напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования в результате повреждения изоляции и других причин (напряжение сети - 380/220 В, частота: f = 50 Гц);

-получение травмы в результате контакта с вращающимися и двигающимися частями станка (столы, ходовые винты и др.) и вращающимися режущим инструментом (фреза и т.п.);

-получение травмы при наличии сливной (ленточной) стружки;

-ожоги лица и рук и травмы глаз от отлетающей стружки и металлической и абразивной пыли;

-травмы при обработке вследствие плохого закрепления заготовки на станке или вылета из зоны резания частиц режущего инструмента;

-непредвиденные травмы, нанесенные различными предметами, при падении человека, при столкновении людей или при наезде на человека транспортного средства;

5.1.2 Анализ вредных производственных факторов

Работы, выполняемые на участке, относятся к категории работ средней тяжести II (затраты энергии - 150-250 ккал/час), т.к. работа оператора связана с систематическим поднятием тяжести до 10 кг., а производственные процессы - к группе 1В (холодная обработка металлов).

По санитарным характеристикам производственный процесс относится к первой группе. К первой группе относят производственные процессы вызывающие загрязнения веществами 3 и 4 классов опасности: 1а - только рук, 1б - тела и спецодежды.

По ходу технологического процесса механической обработки на работающих в цехе воздействуют следующие вредные факторы:

-повышенные шум и вибрация, возникающие при обработке деталей на станках;

-загрязнение воздуха рабочей зоны металлической и абразивной пылью;

-загрязнение воздуха рабочей зоны масляными аэрозолями (при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей), которые могут попадать в организм человека в капельном виде или в виде паров;

-недостаточная освещенность рабочей зоны;

-повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

-повышенная или пониженная влажность воздуха;

-повышенная или пониженная подвижность воздуха;

-попадание СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) на открытые участки тела.

Недостаточная защита работающих в цехе от воздействия вредных факторов может привести не только к снижению работоспособности, но и к профессиональным заболеваниям работников и травматизму.

5.1.3 Возможные чрезвычайные ситуации, которые могут возникнуть на участке

На участке обработке валов могут возникнуть чрезвычайная ситуация - пожар. Пожарная опасность участка оценивается его категорией. Механический участок - категория D [24]: обработка несгораемых материалов в холодном состоянии. Это означает небольшую вероятность пожара. Однако пожар может возникнуть в результате нарушения правил противопожарной безопасности.

5.2 Разработка мероприятий по снижению опасных и вредных факторов при работе на участке

5.2.1 Защита от шума и вибрации

Таблица 5.1 Санитарные нормы допускаемых уровней шума на рабочем месте (СН 3223-85)

Среднегеометрические частоты, Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Допустимый уровень шума, дБ	107	95	87	82	78	75	73	71	69

Методом по снижению уровня шума борьбы является использование заграждающих конструкций установки из звукопоглощающих покрытий согласно [25].

Для борьбы с вибрацией применяется виброгашение, т.е. уменьшение уровня вибраций объекта путем введения в систему дополнительных компонентов согласно [26]. В целях профилактики вибрационной болезни проводится проводить комплекс физиопрофилактических мероприятий (водные процедуры, массаж, лечебная гимнастика, ультрафиолетовое облучение, витаминизация и т.д.).

5.2.2 Выбор вентиляции

Назначение и виды промышленной вентиляции.

Вентиляция промышленных зданий предназначена для удаления избытков тепла и вредных выделений из рабочих помещений и подачи в них свежего воздуха для обеспечения требований нормативов [27]. Наиболее широкое применение получили аэрация и механическая вентиляция. Аэрация осуществляется через оконные проемы и аэрационные фонари. Величина воздухообмена при аэрации регулируется за счет изменения степени открытия фрамуг оконных проемов и аэрационных фонарей. При аэрации нельзя предварительно подогревать или очищать поступающий воздух, что является существенным недостатком. Механическая вентиляция может быть приточной, вытяжной и приточно-вытяжной.

Механическая вентиляция может быть общеобменной и местной.

Местная вентиляция предназначена для удаления тепла, газов, паров и пыли непосредственно с места их образования. Местная вентиляция выполняется в виде вытяжных шкафов, отсосов от станков и других устройств. Наиболее устойчивый режим общего обмена воздуха обеспечивается приточно-вытяжной системой механической вентиляции.

Выбор системы вентиляции.

Выбор системы вентиляции зависит от вида технологического оборудования, его расположение и свойств выделяющихся вредностей.

В механических цехах применяют общеобменную и местную вентиляцию. Общеобменная вентиляция является одновременно и аэрацией и механической приточно-вытяжной вентиляцией.



5.2.3 Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции

При общеобменной вентиляции потребный воздухообмен определяется из условия избытков тепла и разбавления вредных выделений чистым воздухом до допустимых концентраций.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны устанавливаются по ГОСТ 12.1.005-76.

Объем воздуха, необходимый для отвода избыточного тепла определяется по формуле:

, м3/ч

где Qизб - избыточное количество тепла, кДж/ч;

С - теплоемкость воздуха, Дж/(кг*С), С = 1 кДж/(кг*С);

- плотность воздуха, кг/м3;

tуд - температура воздуха, удаляемого из помещения, принимается равной температуре в рабочей зоне, С;

tпр - температура приточного воздуха, С;

tпр = 22,3С - для Москвы, tуд = 27,3С.

Избыточное количество тепла, подлежащего удалению, определяется по тепловому балансу:

, кДж/ч

где Qпр - тепло поступающее в помещение от различных источников, кДж/ч;

Qр - тепло расходуемое стенами здания и уходящие с нагретыми материалами, кДж/ч;



, кДж/ч

где Qст - тепло выделяемое станками и электродвигателями, кДж/ч;

, кДж/ч

где - коэффициент учитывающий загрузку станков, режим работы, согласно [15], = 0,3;

N - общая установочная мощность электродвигателей, кВт, N = 70 кВт;

кДж/ч,

, кДж/ч

где Qпов - тепло выделяемое горячими поверхностями, кДж/ч;

F - площадь поверхности источника тепла, м2 (печи, трубопровода);

L - коэффициент теплоотдачи, т.е. количество тепла отдаваемого с 1 м2 поверхности в час, кДж/(м2*ч);

t2 - температура горячей поверхности по фактическому замеру, С;

t1 - температура воздуха в помещении, С.