Резьбовой автомат на базе универсального вертикально-сверлильного станка модели 2А135

Автомат для накатки резьбы.dwg

Циклограмма работы автомата.dwg

Державка сборочный чертеж.dwg

Каз НТУ Кафедра СМиТМП
* Размеры для справок. 2. После сборки деталь поз. 3 должна свободно без заедания перемещаться по детали поз. 5 3. Высоту детали поз. 9 уточнить при сборке 4. Маркировать 121.6571-4005 станок 2А135
Державка промежуточная

Лист 1.dwg

Лист 7.dwg

Лист 3.dwg

Лист 6.dwg

Шайбы по ГОСТ 6402-70
Шпилька M12-8q*50.58
Автомат для накатки резьбы на детали "пробка"

Лист 4.dwg

Автомат для накатки резьбы на детели "пробка
Планка 85 h14*100h14
Болты по ГОСТ 7798-70
Лист Б-ЛН-10 ГОСТ 19903-74
Б-Ст.3 ОП ГОСТ 14637-69
Стандартные изделия

Лист 8.dwg

Автомат для накатки резьбы на детали "пробка
Пружина 21.1086-1096
Датчик бесконтактный

Лист 9.dwg

Автомат для накатки резьбы на детали "пробка
Цепь ПР-15.875-2300-2

Лист 5.dwg

Винт B1M5-8q*6.56.05
Винт B1M8-8q*20.56.05
Гайки по ГОСТ 5915-70
Автомат для накатки резьбы на детали "пробка"

Державка 2.dwg

Лист 2.dwg

Державка 1.dwg

Державка 2.dwg

Автомат лист 2.dwg

Автомат для накатки резьбы 3.dwg

Обрабатываемая деталь (4:1)
КГ 38" ОСТ 23.1.117-83
Техническая характеристика 1. Производительность
штчас - 600 2. Скорость вращения роликов
мм - 50 4. Величина подачи
1 5. Скорость шпинделя
обмин - 530 6. Режим работы - автоматический
наладочный 7. Приспособление - поворотный стол с двумя позициями
загрузочной и рабочей Привод поворота - пневмоцилиндр ø80 8. Механизм загрузки - вертикальный транспортер
цепной Привод электромеханический
двигатель 4АЛ638493 (0
редуктор 463-80-4-1-1-43 Привод отсекателя - пневмоцилиндр ø60 9. Привод подачи - пневмоцилиндр ø80 10. Станок универсальный вертикально-сверлильный мод. 2А135 Технические требования 1. Паять припоем Пр 2 ПОССу 40-0
ГОСТ 21931-76 2. Размеры для справок 3. При сборке обеспечить плавное
без рывков и заеданий перемещение всех механизмов 4. Подшипниковые узлы заполнить солидолом синтетическим ГОСТ 4366-76
все трущиеся места при сборке смазать той же смазкой
Каз НТУ Кафедра СМиТМП
Автомат для накатки резьбы на детали "Пробка

Державка 1.dwg

Автомат лист 3.dwg

Диплом 1.doc

Резьбообрабатывающие станки9
1 Методы изготовления резьб9
2 Болторезные станки12
3 Резьбонакатные станки14
4 Гайконарезные станки16
Конструкторская часть18
1 Назначение автомата 18
2 Устройство и принцип работы автомата18
3 Расчёт режимов накатки21
4 Расчёт диаметра пневматического цилиндра23
5 Расчёт клиноремённой передачи24
6 Кинематический и геометрический расчёт
7 Проверочный рачет на выносливость31
8 Расчет приспособлении на точность35
Экономическая часть37
1 Определение экономической эффективности
новой конструкции технологического оборудования37
3 Определение капитальных вложений потребителя
4 Определение эксплуатационных расходов при
использовании базового и нового оборудования40
5 Определение экономического эффекта от
приобретения нового оборудования41
1 Общие организационные мероприятия по охране
2 Мероприятия по технике безопасности45
3 Санитарно гигиенические мероприятия49
4 Противопожарные мероприятия50
Список использованной литературы53
Темпы развития станкостроения качественный и количественный состав станочного парка во многом определяет промышленный потенциал любой страны и характеризует уровень её машиностроения.
Станки занимают особое место среди таких машин-орудий как текстильные транспортные машины лёгкой промышленности полиграфические и другие потому что они предназначены для изготовления деталей машин то есть для производства средств производства. Развитие отечественного машиностроения имеет первостепенное значение для технического перевооружения всего народного хозяйства. Одно из ведущих мест в развитии машиностроения занимает станкостроение.
Высокую точность и производительность современные станки обеспечивают за счёт быстроходности мощности и широкой автоматизации.
В современных тяжелых станках мощность только главного электродвигателя достигает 150 кВт. а всего на одном станке устанавливают несколько электродвигателей.
Высокого уровня достигла автоматизация станков. Имеется например несколько видов автоматических линий состоящих из сотен станков и включающие контрольные и сборочные операции.
Чтобы обеспечить машиностроение высококачественными станками для осуществления разнообразных технологических процессов с высокими экономическими показателями отечественное станкостроение решает следующие задачи:
а) повышение качества станков;
б) повышение экономичности станков;
в) дальнейшее развитие станкостроительных заводов;
г) дальнейшая автоматизация.
Основным направлением развития техники является широкое внедрение во все виды машиностроения механизации и автоматизации технологических процессов в особенности комплексной механизации и автоматизации.
В настоящее время механизация и автоматизация технологических процессов получила наибольшее внедрение во все виды производства. Пробки применяются практически на всех грузовых и легковых автомобилях.
Проблема изготовления этих пробок стоит уже давно. Их приходится делать в большом количестве для малых частных предприятий. Проектируемый автомат будет производительнее в три раза.
РЕЗЬБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ
1 Методы изготовления резьб
Основными методами изготовления резьб являются:
а) нарезание резьбы на токарных станках резьбовыми резцами и гребенками (рисунок. 1);
б) нарезание резьбы метчиками круглыми плашками и резьбонарезными головками (рисунок 2);
в) фрезерование резьбы (рисунок 3);
г) шлифование резьбы однониточными и многониточными шлифовальными кругами (рисунок 4);
д) холодное накатывание резьбы плоскими плашками и круглыми роликами (рисунок 5);
е) горячее накатывание резьбы круглыми роликами.
Правильный выбор способа получения резьбы в каждом отдельном случае зависит от размеров резьбы ее точности и шероховатости поверхности формы и размеров обрабатываемой заготовки на которой нарезается резьба материала заготовки вида производства и других условий.
Из перечисленных способов получения резьбы резьбофрезерование занимает одно из ведущих мест. Различают следующие основные виды резьбофрезерования получившие наибольшее распространение: фрезерование коротких резьб гребенчатыми (групповыми) фрезами фрезерование резьб профильными фрезами и фрезерование резьб резцовыми головками (иначе его называют скоростным или вихревым фрезерованием резьбы).
а — стержневым резьбовым резцом; б — призматическим резьбовым резцом; в — резьбовой гребенкой; г — круглой резьбовой гребенкой (I) стержневым отогнутым резцом (II) и резьбовым резцом в оправке (III)
Рисунок 1 – Нарезание резьбы на токарных станках
а — метчиком; б – круглой плашкой; в – резьбонарезной головкой
Рисунок 2 – Схемы нарезания резьбы
а – профильной; б в – гребенчатой
Рисунок 3 – Схемы фрезерования резьбы фрезой
а — однониточным; б — многониточным с винтовыми канавками;
в — многониточным с кольцевыми нитками
Рисунок 4 – Схемы резьбошлифования дисковым кругом
При нарезании резьбы вращающимися резцами (рисунок 6) обрабатываемая заготовка 1 вращается с небольшой скоростью. Резец установленный в специальной головке 2 на суппорте вращается с большой скоростью в направлении противоположном вращению заготовки причем ось вращения резца не совпадает с осью вращения обрабатываемой детали и поэтому получается прерывистое резание. Плоскость в которой вращается резец наклонена к вертикальной плоскости под углом подъема винтовой линии нарезаемой резьбы. Суппорт станка во время вращения резца перемещается параллельно оси детали на величину шага резьбы за каждый оборот детали. Нарезание резьбы осуществляется за один рабочий ход на токарно-винторезном станке.
а – плашками; б-ж - роликами
Рисунок 5 – Схемы накатывания резьбы
Рисунок 6. Схема скоростного нарезания резьбы
2 Болторезные станки
Болторезные станки предназначены для нарезания резьб в болтах и других деталях. На одношпиндельном болторезном станке (рисунок 7) заготовку устанавливают в тисках 4 и закрепляют с помощью маховика 5.
Тиски установлены на суппорте 3 который перемещается от ходового винта Рх в = 6 мм вращающегося от шпинделя через передачу . Суппорт перемещается вместе с заготовкой навстречу резьбонарезной самооткрывающейся головке 1 с тангенциальными резцами т. е. резцами расположенными по касательной к нарезаемой поверхности.
Продольное перемещение суппорта включается поворотом рукоятки 6 замыкающей маточную гайку на ходовом винте. Рукоятку удерживает в повернутом положении подпружиненная собачка 7. Автоматическая подача выключается при упоре собачки в регулируемый упор 8. Плашки разжимают рычагом 13. При движении суппорта влево кронштейн 10 находит на упор 12 который закреплен в необходимом месте на тяге11 и вместе с рычагом 13 передвигает кольцо 'влево. Кольцо освобождает плашки резьбонарезной головки 1 и они автоматически раздвигаются. В конце обратного хода суппорта кронштейн 10 через упор 9 перемещает тягу 11 вправо и через рычаг 13 и кольцо сдвигает плашки головки в рабочее положение. Рычагом 2 можно открыватъ и закрывать резьбонарезную головку вручную. Резьбонарезная головка вращается от электродвигателя мощностью 35 кВт через ременную передачу и коробку скоростей.
Рисунок 7 – Кинематическая схема болторезного станка
3 Резьбонакатные станки
Резьбонакатные станки делятся на станки с плоскими и круглыми плашками. Станки с плоскими плашками производительны и дают возможность получать точную резьбу. Подвижная плоская плашка 9 (рисунок 8) получает возвратно-поступательное движение от электродвигателя 1 через клиноременную передачу пару зубчатых колес и кривошино-шатунный механизм 3. Заготовки из бункера 4 попадают в зону обработку по направляющему желобу 10 с помощью толкателя 6 который приводится в действие от электродвигателя по кинематической цепи аналогичной цепи для привода подвижной плашки и далее через пару колес предохранительную муфту 2 и кривошипно-шатунный механизм 5. Толкатель 7 непосредственно подает заготовки в пространство между подвижной 9 и неподвижной 8 плашками.
В станках к круглыми плашками заготовку 2 (рисунок 9 а) размещают на упоре 4 между неподвижной 1 и подвижной 3 круглыми плашками (роликами). Плашка 3 быстро подводится к заготовке и прижимает ее к ролику 1 — происходит накатывание резьбы которое заканчивается после нескольких оборотов заготовки (рисунок 9 б). Оба ролика вращаются от одного электродвигателя через механическую передачу а прямолинейное перемещение подвижного ролика осуществляется обычно от гидропривода. Существуют и другие методы накатывания резьбы.
Преимуществами метода накатывания являются высокая производительность относительно низкая себестоимость большая прочность и износостойкость накатанных резьбовых изделий по сравнению с нарезанием.
Рисунок 8 – Схема резьбонакатного станка с плоскими плашками
Рисунок 9 – Схема накатывания резьбы круглыми плашками
4 Гайконарезные станки
Нарезание резьбы в гайках при крупносерийном и массовом производстве осуществляют на гайконарезных полуавтоматах и автоматах машинными метчиками с прямыми или изогнутыми хвостовиками.
Принципиальная схема двухшпиндельного гайконарезного автомата работающего метчиками с изогнутым хвостовиком показана на рисунок 10. Метчик 1 вместе со специальной головкой 2 получает вращение от шпинделя 3. Нарезаемые гайки из бункера 4 подаются к вращающемуся метчику и толкателем 5 прижимаются к нему. Толкатель 5 получает движение от эксцентрика 6. Гайка перемещается по метчику и по изогнутому хвостовику сбрасывается в зону готовых изделий.
Рисунок 10 – Упрощенная схема гайконарезного автомата
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1 Назначение автомата
Разработанный мною автомат служит для накатки резьбы на детали « Коническая резьбовая пробка – 38 ».
Резьба накатывается стандартной резьбонакатной головкой ВНГН – 4.
Рисунок 11 – Резьбонакатная головка
Головкапредставляет собою цилиндрический корпус диаметр которого меньше диаметра предварительно обработанного отверстия на периферии которого установлены на подшипниках накатные ролики. Ролики имеют кольцевые канавки профиль которых соответствует профилю нарезаемой резьбы. Внутренние резьбы малых размеров обрабатываются накатниками. Накатник представляет собой винт имеющий заборную и калибрующую часть и хвостовик По конструкции накатник напоминает метчик который не имеет стружечных канавок. Накатник ввинчивается в обрабатываемое отверстие близкое по диаметру к среднему диаметру резьбы и пластически деформируя материал заготовки формирует резьбу детали.
По сравнению с обычными метчиками накатники обладают более высокой стойкостью и прочностью однако сложны в изготовлении и требуют предварительной обработки отверстий с увеличенной точностью. При обработке резьбы накатниками не образуется стружка а следовательно и не затрачивается время на ее удаление из глухих отверстий. Этот сравнительно новый способ изготовления внутренних резьб обеспечивает высокую точность и производительность.
На точность и качество накатываемой резьбы большое влияние оказывает размер заготовки. Точно рассчитать диаметры заготовок исходя из равенства объемов заготовки и детали не всегда представляется возможным поэтому диаметр заготовки уточняется опытно. Приближенно диаметр заготовки при накатывании резьб равен среднему диаметру. Шероховатость поверхности заготовки под накатывание должна быть не ниже 4—5-го класса. Заготовки под накатывание наружной цилиндрической резьбы снабжаются фасками на конце под углом 15—20°. Для сбега же резьбы выполняются проточки с углом 30° либо фаски с углом 15—20° что и на переднем конце.
Автомат оснащён пневматическими приводами управления поворота стола с двумя позициями и механизмом подачи станка 2А135.
Автомат разработан на базе универсального вертикально- сверлильного станка модели 2А135.
2 Устройство и принцип работы автомата
Автомат для накатки резьбы на детали « Коническая резьбовая пробка » состоит из пневмоцилиндра поворота стола бункера лотка трубы механизмов поворота стола: рычажно-храпового и кулачково-роликового.
От электродвигателя М1 через клиноремённую передачу и редуктор вращается вал на котором посажена шпоночным соединением звёздочка. С помощью цепной передачи передаточное отношение которой равно единице вращение передаётся на диск со штырём который вращается внутри бункера (2) куда засыпаются заготовки. Диск со штырём вращаясь не допускает заклинивания заготовок в бункере. На этом же валу вращается звёздочка вертикального транспортёра передаточное отношение которого тоже равно единице который подаёт заготовку в трубу. Звено цепи специальной конфигурации захватывает по одной заготовке на дне бункера с окошка. Заготовки по пути к трубе сразу же ориентируются. Рядом со звёздочкой вертикального транспортёра на шпонку посажен барабан на котором находится кулачёк с криволинейным пазом. Ролик вращаясь по криволинейному пазу выдвигает и задвигает ползуны в которых вкручена гайка со штырём. Если заготовки правильно ориентированы они одеваются на штырь и продолжают движение до трубы. А если заготовки перевернуты то штыри то штыри сталкивают заготовку опять в бункер. Дольше заготовка под действием силы тяжести продвигается по трубе и падает на стойку. Затем срабатывает датчик SQ5 и пневмоцилиндр отсекателя диаметром 80 мм ползушки которая продвигает заготовку до отверстия. Так заготовка одевается на лепесток.
В это время срабатывает датчик SQ4 и пневмоцилиндр поворота стола диаметром 80 мм. двигает рейку которая находится в зацеплении с зубчатым колесом. С зубчатым колесом жестко связано храповое колесо с собачкой. На храповое колесо посажено на шпонку зубчатое колесо которое находится в зацеплении с поворотным столом с двумя позициями. Поворотное движение передаётся от рейки штока пневмоцилиндра поворотного стола при заклинивании собачки.
После поворота стола на 180 срабатывает датчик SQ3 и пневмоцилиндр останавливает поворотный стол в рабочей позиции. При возврате рейки-штока который происходит во время обработки обратный поворот поворотного стола исключается за счёт проскакивания собачки по храповому колесу.
При вращении стола ролики кулачково-роликового механизма перемещаются по криволинейному пазу кулачка и выдвигают толкатели. Толкатель разжимает лепесток закрепляя заготовку после этого происходит накатка резьбы.
Обработка происходит когда срабатывает датчик SQ1 и пневмоцилиндр диаметром 80 мм. подаёт механизм подачи станка 2А135. После обработки срабатывает датчик SQ2 и пневмоцилиндр подачи 2А135 диаметром 80 мм. возвращает механизм подачи станка на своё исходное положение.
Рабочий ход механизма подачи 50 мм.
За время обработки с помощью датчика SQ5 и SQ6 и под действием пневмоцилиндра диаметром 80 мм. отсекателя на загрузочную позицию поворотного стола подается следующая заготовка.
По окончанию возвращения механизма подачи станка срабатывает датчик SQ4 и начинает поворачиваться поворотный стол под действием пневмоцилиндра диаметром 80 мм. механизма поворотного стола.
Одновременно деталь через съёмник поступает в лоток а очередная заготовка подаётся на рабочую позицию.
По лотку готовая деталь подает в корыто. Весь цикл происходит за 6 секунд и производительность автомата для накатки резьбы на детали « Коническая резьбовая пробка » равна 600 шт.час.
Автомат работает в режиме автоматический наладочный. От внедрения автомата для накатки резьбы на детали
« Коническая резьбовая пробка » мы получим экономический эффект на сумму 1724650 тенге.
3 Расчёт режимов накатки
к = 18 – число ниток.
t = 1411 – шаг резьбы.
l1 = 105 – длина резьбы.
dср = 15926 – средний диаметр.
dн = 17055 – наружный диаметр.
dв = 14797 – внутренний диаметр.
Резьбонакатная головка ВНГН – 4;
Диаметр ролика Dн = 698
) радиальные подачи могут быть выбраны по таблице 152 [5]
Материал : Сталь 10 кп в = 321 МПа Sр = 01 мм.об.;
) число оборотов которое делает заготовка за время профилирования резьбы 153 [5] для Ст. 10 кп в = 321 МПа
n = 10 – 12 об.мин.;
) скорость накатывания зависит от материала накатываемой детали. Для Ст. 10 кп (средней твердости НВ 140)
) сила накатывания резьбы расчитывается по формуле
Где: РR – радиальная сила Н;
т – предел текучести металла в момент накатывания;
т = 206 МПа. для Ст. кп 10;
Dн = 698 – наружный диаметр ролика;
Е = 2·10 МПа – модуль продольной упругости металла МПа;
d1 = 14797 – внутренний диаметр накатываемой резьбы мм.;
а – ширина впадины резьбы.
dзаг = 1592 – диаметр заготовки мм;
a = 55 – угол профиля резьбы.
К = 18 – число накатываемых ниток резьбы.
Р – тангенциальная сила создающая момент вращения заготовки вокруг оси Н;
Р = 008 * 84675 = 6774 Н.
Это усилие будет действовать на шток пневмоцилиндра механизма подачи стола станка 2А135.
4 Расчет диаметра пневмотического цилиндра
Цилиндр двухстороннего силового действия.
Выходное усилие на штоке при уплотнении поршня и штока манжетами (поршень с двумя манжетами).
dп = 26 мм. – диаметр штока;
b = 5мм. – ширина соприкасающихся поверхностей манжеты цилиндра;
b = 3 мм. – ширина соприкасающейся поверхности манжеты штока;
f = 058 – коэффицент трения для манжеты изготовленной из маслостойкой резины. (в сухую)
Р = 04 МПа – давление воздуха.
Отсюда диаметр цилиндра:
Принимаем Dц = 80 мм.
Для унификации автомата для поворотного стола с двумя позициями выбираем привод поворота – пневмоцилиндр диаметром 80 мм.
А для отсекателя заготовок принимаем пневмоцилиндр диаметром 60 мм который питается от сети 04 МПа.
5 Расчёт клиноремённой передачи
Мощность на ведущем валу N = 037 кВт;
Частота вращения ведущего вала n1 = 1500 об.мин.;
Частота вращения ведомого вала n2 = 550 об.мин.;
Определим угловую скорость вращающий момент М1 ведущего вала.
Выбираем сечение клинового ремня по таблице 5.6 [6] при
М1 ≤ 30 Нм. выбираем сечение ремня с площадью поперечного сечения F = 47 мм² и минимальным диаметром (рисунок 11):
Рисунок 11 – Сечение ремня
Определим передаточное отношение:
Находим диаметр D2 ведомого шкива приняв относительное скольжение = 0015
Принимаем D2 = 160 мм.
Уточним передаточное отношение
Расхождение с заданным
Определим межосевые расстояния (а); его выбираем в интервале:
amin = 055 ( D1 + D2 ) + h (9)
amax = 2 ( D1 + D2 ) (10)
amin = 055 ( 63 + 160 ) + 6 = 12865 мм.
amax = 2 ( 63 + 160 ) = 446 мм.
Принимаем близкое к среднему значение: а = 280 мм.
Расчётная длинна ремня определяется по формуле:
Принимаем Lр = 900 мм.
Dср = 05 ( D1 + D1 ) = 1115 мм.
и определим новое значение (а) с учётом стандартной длинны L по формуле
При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения (а) на 001L для того чтобы облегчить надевание ремней на шкив.
Для увеличения натяжения ремней необходимо предусмотреть возможность увеличения (а) на 0025L.
В меньшую сторону 001 · 900 = 9 мм.
В большую сторону 0025 · 900 = 225 мм.
Угол обхвата меньшего шкива:
= 051D1 = 05*157*63*10³ = 494 мс. (14)
Величину окружности усилия Ро передаваемого одним клиновым ремнём сечения О при i = 1 D1 = 63 мм. и = 5 мс.
Допускаемое окружное усилие на один ремень:
[P] = Ро·Сα·СL·Cр (15)
Где Сα = 1 – 0003 (180 – α1) – коэффициент учитывающий влияние угла обхвата ремнём:
- коэффициент учитывающий влияние длинны ремня;
СР = 1 – коэффициент режима работы
[Р] = 112*093*1*1 = 10416 Н.
Определим окружное усилие:
Расчётное число ремней:
6 Кинематический и геометрический расчёт реечной передачи
Реечные механизмы с косозубыми рейками обеспечивают повышенную плавность хода. Реечную передачу можно рассматривать как частный случай зубчатой передачи одно из колёс которой обращено в рейку.
Модуль нормальный mn принимаем конструктивно:
Угол наклона зуба b принимаем не более 20 b = 10
Угол профиля в нормальном сечении a = 20
Модуль торцевой ms определён по формуле:
Шаг нормальный tn определяется по формуле:
tn = 314·2 = 628 мм.
Шаг торцовый ts определяется по формуле:
Высота зуба h определяется по формуле:
Высота головки зуба h= m (21)
b = (2÷10)*2 = 4÷20; b = 10 мм.
Длинна косого зуба определяется по формуле:
Проверка зубьев шестерён на прочность по напряжениям изгиба производится по уравнению для косозубых шестерён (рейки):
Где р = 6774 Н – окружное усилие на реечном колесе (тяговая сила подачи);
k – коэффициент нагрузки
kу – коэффициент динамической нагрузки отражающий внутреннюю динамику передач которые при проектном расчёте передач неизвестны.
Поэтому предварительно принимаем kу = 13 – при симметричном расположении колёс относительно опор.
kку – коэффициент концентрации нагрузки учитывающий неравномерность распределение нагрузки вдоль контактных линий.
kку = 1 при постоянной нагрузке и НВ 350
Тогда: k = 13 · 1 = 13
γ – коэффициент учитывающий влияние износа зубьев на изгибочную прочность. Принимается в зависимости от допускаемого износа.
γ = 15 при 20% износа;
у – коэффициент формы зуба в зависимости от эквивалентного числа зубьев.
По таблице 3.7 [13] у = 053
а – коэффициент торцевого перекрытия для косозубых передач. Рекомендуется а≥10
Зависит от числа зубьев и возрастает с увеличением числа зубьев.
7 Проверочный рачет на выносливость
Для нормальных напряжений.
Для кастельных напряжений
Где - -1-1 - пределы выносливости при симметричном цикле напряжений -1=41; -1=24
К К - эффективные к-ты концентраций напряжений К=145 К=13 (табл 8) (19)
– к-т поверхностного упрочнения (табл 6) [2]=16
- масштабные факторы учитывающие влияние размеров сечения (табл 7) [2] =08 =07 .
- коэффициенты чуствительности материала (табл.5) [2] =01 =005
аа - амплитуды цикланапряжений
тт – средние напряжения цикла
[n] - допускаемое значение запаса выносливости
Для нормальных напряжений
П=41 145(16 ·08)·10 +01·10=333;
Для касательных напряжений
П= 24 13( 16·08)·10+ 005·10=224
Общий запас выносливости
П= 333·224 √333²+224²=186;
Определение реакций и построение эпюр изгибающих моментов
а) эпюра от силы Рв вертикальной плоскости
б) эпюра от силы Ти момента Мс в горизонтальной плоскости
г) эпюры результирующих моментов.
Рисунок 12 - Эпюры изгибающих моментов
8 Расчет приспособлении на точность
Чтобы определить точность приспособления необходимо суммировать все составляющие погрешности влияющие на точность размеров. Распределение большинства погрешностей составляющих суммарную подчиняется закону нормального распределения поэтому суммирование погрешностей производится геометрическим сложением. Таким образом для расчета точности изготовления приспособления можно воспользоваться уравнением
Епр=б-R√(R1-Eб)²+Eз²+Eп²+Eуст²+Eизн²+y²+u²+n²+Σф²+²т
Где R - к-т учитывающий возможное отступлениеотнормального распределения отдельных составляющих ; R=12
R1- к-т принимаемый во внимание в случаях когда погрешность базирования Еб=0; можно принимать R1=0.8÷0.85;Если аналитическим методом составляющие уи;ф;н и т –до запуска деталей в прозводство рассчитать затруднительно суммарную величину этих погрешностей об. Определяют приравнивая их к некоторой части средней экономичной точности обработки
где R2- к-т который рекомендуется принимать 06 ÷ 08
– значение погрешности обработки исходя из экономичной точности для данного метода равна 01
При этих условиях уравнение примет такой вид
Епр≤бR·√(R 1·Eб)²+E3²+Eуст²+Еизн²+Eп²+(R2·)²
Определяем потребную точность приспособления:
Погрешность базирования Еб=0 для всех размеров т.к. совмещаются установочные и измерительные базы.
Погрешность закрепления Е3=0.005 (табл 60) [2]
Погрешность износа установочных элементов приспособления для данного случая составит Е=0.04мм
Погрешность установки приспособления
где Lд – длина обрабатываемой детали – 70 мм
S - наибольший зазор S =007 мм
l - расстояние между шпонками
Еуст=70 ·007 115 = 0.043 мм
Погрешность смещения режущего инструмента Еп=0;т.к. отсутствуют направляющие элементы приспособления.
Экономичную точность обработки находим по справочнику [9] 01мм
Принимая R2 = 07 находим R2 ·07·01=007
Подставив в формулу полученные значения погрешностей получим:
Епр=060-12√0²+005²+004+004²+0+007²=0.45 мм
Епр≤Едоп= б-= 0.60-0.1= 0.50 мм Епр=0.45Едоп=050мм
где Едоп – допускаемое значение погрешностей базированиязаготовки в приспособлении.
1 Определение экономической эффективности новой конструкции технологического оборудовании
Дипломный проект посвящён разработке автомата для накатки резьбы на детали “Коническая резьбовая пробка” производительность которого в 3 раза больше производительности базового станка. Необходимо определить экономический эффект при использовании его в производстве.
Экономический анализ эффективности новой модели машин оборудования приборов ведется на основе сравнения текущих эксплуатационных затрат нового станка с базовым вариантом и расчёта окупаемости дополнительных капиталовложений.
Таблица 1 – Исходные данные.
Количество оборудования. (А)
Производительность оборудования. (В1В2) штгод
Годовой фонд работы оборудования. (Фо) ч. (3 смены 6 дней в нед)
Мощность оборудования. (М) кВт
Продолжение таблицы 1.
Коэффициент загрузки оборудования. (Кз)
Коэффициент спроса учитывающий недогрузку по мощности. (Кс)
Стоимость одного кВт.·ч (Цэ) тг
Площадь цеха занимаемая единицей оборудования. (П) м2
Стоимость аренды 1м2 здания цеха. (Цзд) тг
Срок службы оборудования. (Т) лет
Норма годовых амортизационных отчислений по оборудованию. (ак)
Расход эмульсии (Э) м3ч
Стоимость эмульсии. (Цэм) тгм3
Стоимость оборудования. (З) тг
3 Определение капитальных вложений потребителя по вариантам
Таблица 2 – капитальные вложения по вариантам.
Статья затрат и формула для их подсчёта.
Затраты на приобретение оборудования. тг
Затраты на транспортировку оборудования (3% от стоимости оборудования или приведённых затрат). тг
Затраты на монтаж оборудования (7% от стоимости оборудования или приведенных затрат) тг
Капитальные вложения по вариантам КВ1 = 436150 тг;
4 Определение эксплуатационных расходов при использовании базового и нового оборудования
Таблица 3 – определение эксплуатационных расходов.
Статья затрат и формулы для их расчёта.
Годовые затраты на электроэнергию Э=М·Фо·Кз·Кс·Цэ; тггод
Э2=3·4015· ·09·08·46=
Затраты на амортизацию по оборудованию
Ко2=450000 + 13500+31500
Затраты за аренду здания
Кзд1 = 27·700·12 = 226800
Кзд2 = 15·700·12 = 126000
Годовые затраты на эмульсию П = Фо·Э·Цэм
Годовые затраты на зарплату
Зп = Чр·Псм·Чсм · (Зтар+Ку)+Оас
Часовая тарифная ставка:
Зтр1=60 тг.час.; Зтр2=80тг.час.
Зп1=3·8·300(60+15) ·121=653400 тг
Зп2=3·8·300(80+20) ·121=871200 тг
Годовые эксплуатационные издержки составили:
По базовому варианту:
И1=Э1+С1+Кзд1+ П1+Зп1 = 274265 + 335835 + 226800 + 4015 + + 653400 = 945225 тг.
И2=Э2+С2+ Кзд1+П2+Зп2=398931 + 38115 + 126000 + 4015 +
+ 871200=10792232 тг.
Рассчитаем эксплуатационные издержки на сопоставимый объем выпуска 240 000 шт.
С1=И1В1=94522580000=118 тгшт
И1’= С1 ·В2 =118·240000 = 2832000 тг
И2В2=10792232 240000=45 тгшт
И= И1’ – И2= 2832000 –10792232 = 17527768 тг
5 Определение экономического эффекта от приобретения нового оборудования
Экономический эффект определяется на основе сопоставления капитальных вложений в базовый и новый станки.
Дополнительные капитальные вложения на установку нового станка составили КВ = 58850 тг.
Эксплуатация нового станка обеспечит в производственных условиях экономию текущих эксплуатационных затрат по сравнению с базовым с учетом изготовления объемом производства 240000 штгод в размере И= 17527768 тг.
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений составит КВИ=5885017527768 =003 года= 1 мес
1 Общие организационные мероприятия по охране
К обслуживанию проектируемого автомата может быть допущен рабочий изучивший устройство автомата правила по эксплуатации и прошедший инструктаж по технике безопасности. Данный автомат может обслуживать рабочий третьего разряда он же отборщик брака и наладчик пятого разряда.
Характеристика работ выполняемых данным рабочим:
-управление автомата;
-наблюдение за работой автомата;
-учёт работы и простоев основных агрегатов с указанием; причин;
-контроль за качеством выходящих деталей.
При приёме на работу проводится инструктаж по безопасным приёмам и методам работы.
Инструктаж по безопасным приемам и методам работы проводится по следующим видам:
Вводный инструктаж проводится инженером по технике безопасности в соответствии с методическими указаниями рабочих безопасным приемам работы.
Целью вводного инструктажа является:
-разъяснение рабочему основных положений по охране труда;
-правил внутреннего трудового распорядка на предприятии;
-правила поведения на территории предприятия и в производственных помещениях;
-мер по предупреждению несчастных случаев;
-требований по соблюдению личной гигиены и производственной санитарии;
-требований пожарной безопасности.
Первичный инструктаж проводится перед допуском к работе непосредственно на рабочем месте руководителем работ.
Первичный инструктаж проводится по программам утверждённым администрацией предприятия.
Целью первичного инструктажа является:
-разъяснение рабочему его должностных обязанностей и особенностей устройства оборудования;
-содержание требований инструкций по охране труда для его профессии;
-назначение заграждений защитных приспособлений и способов сигнализации;
-требований безопасности при пользовании инструментами и приспособлениями;
-порядка применения и использования средств индивидуальной защиты.
Повторный инструктаж на рабочем месте проводится через каждые три месяца руководителем работ по программе первичного инструктажа.
Внеплановый инструктаж проводится в следующих случаях:
- при изменении технологического процесса;
-замене и модернизации оборудования и другим причинам в результате которых изменялись условия и характер труда рабочих;
-по требованию вышестоящей инстанции или государственного надзора;
-при нарушении рабочим требований инструкции по технике безопасности;
-при авариях несчастных случаях.
Внеплановый инструктаж проводится непосредственно на рабочем месте руководителем работ.
Вводный инструктаж должен быть зафиксирован в журнале регистрации вводного инструктажа'' а первичный повторный внеплановый в специальном журнале который хранится у руководителя работ.
Для уменьшения числа несчастных случаев проводятся предупредительные беседы об опасности поражения электрическим током недопустимости включения оборудования при его ремонте и так далее.
Так же осуществляется надзор за соблюдением техники безопасности проводимый инженером по технике безопасности.
2 Мероприятия по технике безопасности
Автомат своими движущимися частями может представлять опасность для оператора и поэтому должен быть обеспечен свободный подход к автомату со всех сторон. Расстояние между автоматом и другими станками и стеной не менее двух метров.
Движущиеся части автомата являются источником опасности поэтому соединительные муфты и зоны движения приводных ремней имеют специальные ограждения. Приводные ремни цепи имеют ограждения сделанные из листовой стали марки Ст. 2 или Ст. 3
Для уменьшения опасности применяют опознавательную сигнализацию состоящую из следующих сигнальных цветов:
-красный – явная опасность;
-желтый – предупреждение о возможной опасности;
-зелёный – безопасность.
Лампочки устанавливают в панели управления автоматом – непосредственно перед лицом работающего.
Для энергопитания станка применяется трехфазный ток напряжением 380 В частотой 50 Гц.
Для уменьшения опасности поражения электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях автомата то есть при замыкании на корпус'' необходимо использовать защитное заземление.
Согласно требованиям Правил устройства электроустановок'' сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать 40 м. в условиях напряжения до 1000 В.
Искусственный заземлитель будет представлять собой систему вертикальных электродов верхние концы которых соединены полосой связи. Электроды располагаем оп контуру автомата на глубину 07 м. В качестве вертикальных электродов используем стержень длиной L=1м. из трубы диаметром 60 мм.
Определяем удельное сопротивление грунта с учётом коэффициента сезонности
Где: ρт = 100 Ом·м. – среднее удельное сопротивление грунта.
= 165 – коэффициент сезонности.
ρ = 100·165=165 Ом·м.;
Расчитываем сопротивление одиночного вертикального электрода при:
Выбираем расстояние между соседними вертикальными электродами:
Определяем необходимое число электродов:
Где k1 = 074 – коэффициент учитывающий экранирование труб при открытом контуре.
k2 = 092 – коэффициент учитывающий взаимное экранирование труб с полосой соединяющей трубы.
Принимаем n = 33 электрода.
Для соединения электродов выбираем полосовую сталь толщиной 4 мм и сечением 160 мм².
Определяем длину соединительной полосы:
a = 105(33–1) ·2 = 67 м.
Определим сопротивление ленточного заземления стальной полосы:
Где ρ = 1200 Ом·м – сопротивление полосы растеканию тока.
с = 004 м – ширина полосы.
t0 = 07 м глубина заложения в грунт.
Общее сопротивление растеканию контура заземления:
Rобщ = 357 Ом. что меньше установленного нормативного значения сопротивления заземляющего устройства Rн = 40 м. согласно требованиям Правил устройства электроустановок'' в установках с напряжением до 1000 В.
3 Санитарно гигиенические мероприятия
Правила и нормы по производственной санитарии при проектировании и эксплуатации промышленного оборудования предусматривают нормы устанавливающие меры индивидуальной защиты работающих от профессиональных заболеваний и травм.
На работах по обслуживанию оборудования должна выдаваться спецодежда и другие средства индивидуальной защиты.
Для выполнения требований по соблюдению личной гигиены и производственной санитарии работающие обеспечиваются соответствующими санитарно–бытовыми помещениями оборудованными раздевалками душевыми и туалетами а так же прачечной для регулярной стирки спецодежды рабочих.
При данном виде работ на автомате необходимо обеспечить нормируемую освещённость равную: Е = 150 лк;
Для этого непосредственно над станком подвешивается светильник.
Расчёт освещённости ведём точечным методом используя уравнение связывающее освещённость и силу света:
Где h = 15 коэффициент запаса.
Н = 2 м – высота подвеса светильника над рабочей
Jа – сила света в направлении от источника на данную точку
рабочей поверхности.
a = 60° – угол между нормалью рабочей поверхностью и
направлением светового потока.
По данной силе света Jа = 2400 кд мощность лампы должна быть в пределах 300 Вт. Поэтому выбираем зеркальную лампу накаливания ЗК 220 – 300 с мощностью 300 Вт и силой света 2400 кд и световым потоком
4 Противопожарные мероприятия
По категории пожарной опасности наше предприятие относится к категории Д.
С целью тушения возможного пожара в результате замыкания в электросети в близи автомата необходимо оборудовать пожарный щит со следующими средствами пожаротушения:
-ящик с песком объёмом V = 02 м³;
-огнетушитель ОХП–10 или ОУ–2; ОУ–5; ОУ–8;
Так же необходимо иметь пожарный трубопровод и гидрант установленный на высоте 135 м от уровня пола с рукавом длинной L = 20 м и пожарным стволом.
На предприятии осуществляется надзор за проведением противопожарных мероприятий который осуществляет государственная пожарная инспекция.
Тема дипломного проекта: Спроектировать автомат для накатки конической резьбы.
Автомат разработан на базе универсального вертикально- сверлильного станка модели 2А135. Резьба накатывается стандартной резьбонакатной головкой ВНГН – 4. Автомат оснащён пневматическими приводами управления поворота стола с двумя позициями и механизмом подачи станка 2А135. В связи с этим хотя стоимость нового оборудования оборудования выше чем базовый за счет автоматизации операций - экономический эффект от внедрения автомата составил 17527768 тг
Таким образом задача поставленная перед дипломным проектом выполнена.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Волкевич Л.И. Автоматы и автоматические линии. Системы управления и целевые механизмы под редакцией Шаумяна Г.А. – М: . Машиностроение 1976 г.
Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. – М: . Машиностроение 1979 – 303 с.
Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. – М: . Машиностроение 1979 – 351 с.
Чернавский С.А. Проектирование механических передач. – М: . Машиностроение1984 – 560 с.
Справочник технолога машиностроителя в 2–х т. (под редакцией Косиловой и А.Г. и Мещерякова Р.К.) – М: .Машиностроение 1985 – 496 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. – М: . Машиностроение 1973.
Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие (под редакцией Учаева П.Н.) – М: . Машиностроение 1988 – 560 с.
Ишмухамбетова Т.Р. Экономика организация планирование и управление предприятием машиностроительной промышленности. Методические указания по выполнению экономической части дипломного проекта и разработке нового оборудования (конструкторский проект) Каз. ПТИ им. В.И. Ленина. – Алматы: 1983 г.
Экономика и организация производства в дипломных проектах (под редакцией Великанова К.М. – Ленинград: .Машиностроение1981 г10.
Кустов В.Н. Калита Н.П. Охрана труда в дипломных проектах. Методические указания. Каз. ПТИ им. В.И. Ленина. – Алматы 1986 г.
Алексанян А.Г. Быстрицкий Л.Е. Охрана труда. – М:. Высшая школа 1989 г.
Свирщевский Ю.И. Макейчик Н.И. Расчёт и конструирование коробок скоростей и передач. – Минск:. Высшая школа 1989 – 592 с.