Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі «Кронштейн УРП.00.005»

Фесенко, Дмитрій Сергійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10237

Title:	Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі «Кронштейн УРП.00.005»
Authors:	Васильченко, Віктор Юрійович Фесенко, Дмитрій Сергійович
Keywords:	Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі
Issue Date:	2026
Abstract:	На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторськотехнологічне забезпечення виготовлення деталі «Кронштейн УРП.00.005»» Виконавець: здобувач групи ПМ-21 Фесенко Дмитрій Сергійович Керівник: Васильченко Віктор Юрійович Кваліфікаційна робота бакалавра містить 74 сторінку формату А4, 8 рисунків, 21 таблиця, 29 літературних джерел. У кваліфікаційній роботі бакалавра виконано аналіз службового призначення деталі, визначено тип виробництва та обгрунтовано метод отримання заготовки. Розроблено маршрут обробки «Кронштейна» на обробному центрі з ЧПК, розраховано режими різання та норми часу. Спроектовано затискний пристрій для фрезерування, а також контрольний пристрій для перевірки паралельності наскрізного отвору  8 мм Н7 відносно плоскої бази В розділі охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях розглянуто безпечні методи прибирання стружки із зони різання верстата з ЧПК та її подальшої утилізації й переробки.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10237
Appears in Collections:	131 Прикладна механіка (Комп`ютерне конструювання обладнання та розробка технологій машинобудування)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Фесенко .pdf Restricted Access		2.68 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв

До захисту допущено:
Завідувач кафедри ТОМВ
____________Георгій КАНАШЕВИЧ
«_____»_____________2026р.

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи бакалавра

на тему: «Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі
«Кронштейн УРП.00.005»»

Виконав: здобувач 4 курсу, групи ПМ-21
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Комп’ютерне конструювання
обладнання та розробка технологій
машинобудування»
Фесенко Дмитрій Сергійович
Керівник: ст. в. Васильченко Віктор Юрійович
Рецензент: Васильківський О.В., начальник
виробництва ТОВ «МНВК Станко-груп»

Засвідчую, що у кваліфікаційній роботі
немає запозичень з праць інших
авторів без відповідних посилань.
Здобувач: __________________
підпис

Черкаси 2026 р.

Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра технології та обладнання машинобудівних виробництв
Освітній рівень бакалаврський.
Спеціальність 131 «Прикладна механіка».
Освітня програма «Комп’ютерне конструювання обладнання та розробка
технологій машинобудування».
ЗАТВЕРДЖУЮ:
В.о. завідувача кафедри ТОМВ
Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________2026_р.

ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу бакалавра

__________________Фесенко Дмитрій Сергійович_____________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення
деталі «Кронштейн УРП.00.005»
Керівник роботи: Васильченко Віктор Юрійович, ст. викл.
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«13» квітня 2026р. №94/03-03
2. Термін подання здобувачем роботи 01.06.2026
3. Вихідні дані до роботи: «Кронштейн УРП.00.005»__________
______________________________________________________________
4. Зміст пояснювальної записки:1. Інженерні розрахунки заданої деталі; 2.
Технологічний розділ; 3. Конструкторський розділ; 4. Охорона праці та безпека
в надзвичайних ситуаціях __________________________________
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо): «Кронштейн УРП.00.005»;
«Кронштейн УРП.00.005» (прокат); Маршрут обробки деталі; Пристрій
верстатний; Пристрій контрольний; Охорона праці та безпека в надзвичайних
ситуаціях (методи прибирання металевої стружки; способи утилізації і
переробки стружки)
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
________________________________________________________
6. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Підпис, дата
Розділ Керівник
завдання видав завдання прийняв
1,2,3 Васильченко В.Ю. 01.04.2026 29.05.2026
4 Цікановський В.Л. 01.04.2026 29.05.2026

7. Дата видачі завдання 01.04.2026
Календарний план
№ Термін
Назва етапів кваліфікаційної роботи виконання Примітка
з/п етапів роботи
1. Інженерні розрахунки заданої деталі 01.04.2026 Виконано
2. Технологічний розділ 21.04.2026 Виконано
3. Конструкторський розділ 05.05.2026 Виконано
4. Охорона праці та безпека в надзвичайних 19.05.2026 Виконано
ситуаціях
5. Оформлення технічної документації 27.05.2026 Виконано
Захист роботи

Здобувач ___________ Дмитрій ФЕСЕНКО
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ

Керівник ___________ Віктор ВАСИЛЬЧЕНКО
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ

Анотація
На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторсько-
технологічне забезпечення виготовлення деталі «Кронштейн УРП.00.005»»
Виконавець: здобувач групи ПМ-21 Фесенко Дмитрій Сергійович
Керівник: Васильченко Віктор Юрійович
Кваліфікаційна робота бакалавра містить 74 сторінку формату А4, 8
рисунків, 21 таблиця, 29 літературних джерел.
У кваліфікаційній роботі бакалавра виконано аналіз службового
призначення деталі, визначено тип виробництва та обгрунтовано метод
отримання заготовки. Розроблено маршрут обробки «Кронштейна» на
обробному центрі з ЧПК, розраховано режими різання та норми часу.
Спроектовано затискний пристрій для фрезерування, а також
контрольний пристрій для перевірки паралельності наскрізного отвору  8 мм
Н7 відносно плоскої бази
В розділі охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях розглянуто
безпечні методи прибирання стружки із зони різання верстата з ЧПК та її
подальшої утилізації й переробки.
Abstract
For the bachelor's qualification work on the topic: "Design and technological
support for the manufacture of the part "Bracket URP.00.005""
Performer: applicant of group PM-21 Fesenko Dmytrii Serhiyevich
Supervisor: Vasylchenko Viktor Yuriyovych
The bachelor's qualification work contains 74 pages of A4 format, 8 figures, 21
tables, 29 literary sources.
In the bachelor’s thesis, the analysis of the part’s operational purpose was
performed, the type of production was determined, and the blank production method
was justified. The machining route for the “Bracket” on the CNC machining center
was developed, and calculations of cutting conditions and time standards were
performed.
A clamping machine fixture for milling, as well as a gauge fixture for
checking the parallelism of the  8 mm Н7 through-hole axis relative to the flat base,
were designed.
The section on occupational health and safety in emergency situations
discusses safe methods for removing chips from the cutting area of a CNC machine
and their subsequent disposal and recycling.
Зміст
Вступ…………………………………………………………………………..4
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1. Аналіз службового призначення деталі та її матеріалу ………………........5
1.2 Визначення типу виробництва ………………………………………………7
1.3. Аналіз технологічності конструкції деталі ……………………………..13
1.4. Попередній вибір заготовки та методу її одержання …………….15
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв’язків поверхонь деталі та формулювання
основних технологічних рішень………………………………………………….19
2.2 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь …………………..23
2.3. Розробка маршруту обробки деталі ……………………………………….26
2.4 Вибір обладнання, технологічного оснащення …………………………...34
2.5 Встановлення режимів різання …………………………………………….40
2.6. Нормування операцій ……………………………………………………....50
3. Конструкторська частина
3.1 Проектування верстатного пристрою ……………………………………53
3.2 Проектування спеціального контрольно-вимірювального пристрою…....60
4. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
4.1 Методи прибирання металевої стружки...………………………………....64
4.2 Способи утилізації і переробки стружки…...……………...........................67
Висновки…………………………………………………………………………....70
Список використаних джерел……………………………………………………..71
Додатки

ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
Зм. Лист № докум. Підпис Дата
Розроб. Фесенко Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Васильченко Пояснювальна 3

Н. Контр. записка ПМ - 21
Затверд.
ВСТУП
Машинобудування є стратегічно важливою галуззю для економіки країни,
розвиток якої безпосередньо впливає на загальний технічний прогрес.
Забезпечення високої конкурентоспроможності та рентабельності виробництва
вимагає постійного впровадження ефективних технологічних рішень. Тому вже
на етапі проектування критично важливо вибрати оптимальний метод
виготовлення заготовки та раціональний маршрут обробки, враховуючи
специфіку конкретного типу виробництва.
Велику роль у забезпеченні точності деталей відіграє правильний вибір
ріжучого, допоміжного та контрольно-вимірювального інструменту, а також
сучасного високопродуктивного обладнання. Спираючись на новітні
досягнення науки, необхідно розробляти прогресивні технологічні процеси із
застосуванням сучасних засобів автоматизації проектування.
У даній кваліфікаційній роботі виконано конструкторсько-технологічне
забезпечення виготовлення деталі «Кронштейн». Метою роботи є
впровадження отриманих теоретичних знань для вирішення реальних
виробничих завдань, спрямованих на проектування якісного та безпечного
технологічного процесу обробки деталі.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1 Аналіз службового призначення деталі та її матеріалу
У межах даної кваліфікаційної роботи розглядається технологія
виготовлення деталі «Кронштейн», яка є базовим компонентом
спеціалізованого обладнання – верстата для розведення зубів стрічкових пил[4].
Службове призначення даної деталі полягає у забезпеченні точного
позиціонування та надійної фіксації механізмів, що здійснюють безпосередньо
вплив на зуби пилки для створення необхідного кута розводу.
Конструктивно кронштейн виконує роль сполучної ланки між приводною
частиною верстата та робочими органами. Основними функціональними
елементами деталі є:
 Отвори Ø8Н7: слугують для встановлення прецизійних штовхачів, що
координують рух розвідного механізму. Високий квалітет точності (ІТ7)
обумовлений необхідністю мінімізації люфтів для збереження стабільності
кроку розведення.
 Кріпильна система різьба М6 та отвори Ø8,5: призначена для
жорсткого монтажу кронштейна на корпусі верстата та приєднання допоміжних
елементів, таких як напрямні або захисні кожухи.
Вибір та обґрунтування матеріалу деталі.
Вибір конструкційного матеріалу для виготовлення кронштейна базується
на комплексному аналізі умов його експлуатації у складі верстата для
розведення зубів пил, а також на техніко-економічних показниках. Оскільки
виріб виконує роль базового елемента, що фіксує робочі органи верстата,
матеріал повинен мати високу статичні міцність, опірність до циклічних
навантажень та добру оброблюваність різанням [1,5].
Для виробництва даної деталі обрано Сталь 45 (згідно з ДСТУ
7806:2015)[13]. Дана марка сталі належить до групи якісних вуглецевих
конструкційних сталей і є однією з найбільш розповсюджених у
машинобудуванні для виготовлення деталей, що потребують підвищеної
міцності [1,3].
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Як матеріал-замінник для виготовлення кронштейна приймаємо Сталь 40
(ДСТУ 7806:2015)[13]. Вона моє схожі технологічні властивості та може бути
використана без суттєвої зміни технологічного процесу обробки, забезпечуючи
при цьому достатню довговічність вузла. Механічні властивості матеріалу
деталі та матеріалу замінника наведені в табл.1.1. Хімічний склад матеріалу
деталі та матеріалу замінника наведені в табл.1.2 [1,3].
Таблиця 1.1- Механічні властивості матеріалу деталі та матеріалу
замінника[13].
Межа Ударна
Твердість Межа Відносне Відносне
Марка короткочасної в’язкість
НВ, текучості подовження звуження
сталі 2 міцності σв, KCU,
кгс/мм σт, МПа δ,% V, %
МПа Дж/см2
Сталь 40 140 215 430 18 40 45
Сталь 45 160 245 470 19 42 39
Таблиця 1.2 - Хімічний склад матеріалу деталі та матеріалу замінника, % [13].
Марка
С Sі Сr Мn Ni S Сu Р
сталі
0.5 - до до
Сталь 40 0,37-0,45 0.17 - 0.37 до 0,25 до 0.035 до 0.035
0.8 0,25 0.25
0.5 - до
Сталь 45 0,42-0,5 0.17 - 0.37 до 0,25 1-1,4 до 0.04 до 0.035
0.8 0.25

Таблиця 1.3 - Фізичні властивості матеріалу деталі та матеріалу замінника[13].
Модуль Коефіцієнт Теплоємкіст Щільність Питома Питомий
Марка
пружності, лінійного ь матеріалу, матеріалу, теплоємкіст електрооп
сталі
Е 10-5, МПа розширення λ, ρ, кг/м3 ь матеріалу, ір R 109
, а 106, Вт/(м·град) С Ом·м
Сталь 40 2.1 1/1Г1р,9а д 50,6 7850 Дж/(4к8г·6г рад) 221
Сталь 45 2.01 11,9 48 7799 473 -

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.2. Визначення типу виробництва
Вибір організаційної форми та методів здійснення технологічного
процесу безпосередньо залежить від масштабу випуску виробів. Тип
виробництва визначає ступінь деталізації розробки технології, вибір
обладнання та оснащення. При виконанні кваліфікаційної роботи бакалавра
оцінити потрібну ринкову необхідність в виготовленні деталі «Кронштейн»
немає можливості, тому за основу приймаємо планову програму випуску
виробу (Nвип = 1000 шт)[5].
Рисунок 1.1 - 3D модель деталі «Кронштейн»
Одним із ключових показників, що визначає структуру механічного цеху
згідно з ДСТУ 2960-94, є коефіцієнт закріплення операцій ( Кз.о.), який
відображає відношення кількості різних технологічних переходів до числа
робочих місць [4,5].
Розрахунок ведеться за формулою[5]:
О
Кз.о.  (1.1)
Рпр
де:
 О – загальна кількість операцій;
 ∑Рпр – сумарна кількість робочих позицій (верстатів).
Для визначення необхідної кількості обладнання (Ср) використовуємо
наступне співвідношення[6]:
N зап T
С  шт.к
р (1.2)
60 Fд зн
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

де:
 Nзап – річна програма запуску деталей у виробництві;
 Тшт.к – штучно-калькуляційний час на виконання операцій [3,4];
 Fд – дійсний річний фонд робочого часу (при однозмінному режимі –
2040 год) [4,5];
  зн - нормативний показник завантаження устаткування (приймаємо
0,8) [4,5].
Програма запуску розраховується з урахуванням можливого браку та
потреби в запасних частинах[6]:
 
N зап  Nвип m  (1  ) (1.3)
100 100
Приймаємо:
 m = 1 (кількість кронштейнів у виробі) [4,5];
 α = 4% (технологічні втрати) [4,5] ;
 β = 5% (комплектуючі та запчастини)[4,5].
Річна потреба у заготовках становить[6]:
N зап Tшт.к 4 5
К з.о.  N зап 1000 1 (1  ) 1090шт / рік
60 Fд зн 100 100
Таблиця 1.4 - Штучно-калькуляційний час по кожній операції ТП [6]
Основний φк Тшт
№ опе-
Назва операції і зміст переходу технологічний час, хв.
рації
Т ,10-3
0 хв.
1 2 3 4 5
005 Прокат 60 х 60 мм
010 Контрольна
015 Транспортна
Відрізання заготовки, l = 82 ± 0,65
020 0,7 ∙ L∙ B = 3451 1,40 0,60
мм.
025 Контрольна
030 Транспортна
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Продовження таблиці 1.4 - Штучно-калькуляційний час по кожній
операції ТП
1 2 3 4 5
Фрезерна
1.Фрезерувати дві бічні поверхні l = 0,8 ∙ 58 ∙ B = 2691 1,40
58 ± 0,37 мм.
035 2.Фрезерувати передню і задню 0,8 ∙ 39 ∙ B = 1809 1,40 12,43
поверхні l = 39 ± 0,31 мм.
3.Фрезерувати верхню і нижню 0,8 ∙ 80 ∙ B = 3712 1,40
поверхні l = 80 ± 0,37 мм.
040 Контрольна
045 Транспортна
Фрезерна з ЧПК
Установ А
1. Свердлити отвір начорно  16 мм.
2. Фрезерувати начорно заглиблення 15 ∙ 16 ∙ l = 3360 1,40
w = 13 мм i 31 мм; h = 16 мм; l = 64
мм IT15. 0,8 ∙ 64 ∙ 31 = 1587 1,40
3. Фрезерувати начисто заглиблення
w = 14 мм i 33 мм; h = 17 мм; l = 65
мм IT14. 0,6 ∙ 65 ∙ 33 = 1287 1,40
050 4. Фрезерувати отвір начисто  21 23,75
мм IT14. 20 ∙ 21 = 420 1,40
5. Свердлити отвори начорно 
7,9 мм 2 отв. Н14. 14 ∙ 7,9 ∙ 22 ∙ 2 = 1,40
6. Свердлити отвір  6 мм Н14. 4866
14 ∙ 6 ∙ 15 = 1260 1,40
7. Фрезерувати отвір  11 мм Н14; w

= 8 мм; h = 4 мм IT14.
18 ∙ 11 = 198 1,40
Установ Б

1. Фрезерувати поверхню h = 2 мм;
0,7 ∙ 16 ∙ L = 952 1,40
w = 16 мм IT14.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовження таблиці 1.4 – Штучно-калькуляційний час по кожній
операції ТП
1 2 3 4 5
2. Фрезерувати паз w = 20 мм; h = 20 мм
IT14. 0,9 ∙ 20 ∙ L = 1530 1,40
3. Фрезерувати паз w = 2 мм; h = 5 мм
IT14. 1,2 ∙ 2 ∙ L = 204 1,40

055 Контрольна
060 Транспортна
Свердлильна
Установ А
1. Свердлити 2 отвори  6,7 мм Н14; h 14 ∙ 6,7 ∙ 25 ∙ 2 = 1,30
= 25 мм IT14. 4690
Установ Б
1. Свердлити отвір начорно  7,9 мм 14 ∙ 7,9 ∙ 22=2433 1,30
Н14;
065 2. Розвернути отвір начисто  8 мм Н7; 15 ∙ 8 ∙ 22 = 2640 1,50 23,80
Установ В
1. Свердлити отвір  5,2 мм Н14; l = 7 14 ∙ 5,2 ∙ 7 = 509 1,30
мм.
Установ Г
15 ∙ 8 ∙ 22 ∙ 2 = 1,50
1. Розвернути 2 отвори начисто  8 мм
5280
Н7;

070 Контрольна
075 Транспортна

Різьбонарізна
Установ А
080 2,84
1. Нарізати різьбу М8х1,25-Н7; l = 20 10 ∙ 8 ∙ 20 = 1600 1,30
мм.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Продовження таблиці 1.4 – Штучно-калькуляційний час по кожній
операції ТП
1 2 3 4 5
Установ Б 10 ∙ 6 ∙ 7 = 420 1,30
1. Нарізати різьбу М6х1- Н14; l = 7 мм.
085 Контрольна
090 Транспортна
Результати розрахунків для кожної технологічної операції
систематизовано та представлено у зведеній таблиці 1.5.
Для остаточного визначення організаційної форми виробничого процесу
обчислимо коефіцієнт закріплення операцій[6]:
О 60
Кз.о.   12 ; (1.4)
Р 5
Згідно з положенням ДСТУ 2960-94, отримане значення коефіцієнта
відповідає середньосерійному типу виробництва [5,6]. Це вказує на доцільність
виготовлення деталей партіями, що чергуються через певні проміжки часу.
Визначимо оптимальний розмір виробничої партії за формулою[6]:
N a 1090 15
n    70,77  71шт.; (1.5)
F 231

де:
а – нормативний запас заготовок на складі а = 15 днів [4,5];
N – уточнена річна програма запуску заготовок N = 1090 шт. [4,5];
F – фонд робочих днів у поточному році F = 231 дні [4,5].

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 1.5 – Сумарні значення О і Р [3]
№ Тшт.к. Розрахунк Коефіцієнт Кількіс Кількість
опе- Операція ова Прийнята завантаже ть,чол., операцій,
рації кількість кількість ння робо- Р О

верстатів, верстатів, чого міс-

mр mn ця,ηзф
020 Відрізання заготовки 0,60 0,007 1 0,01 1 1
035 Фрезерна 12,43 0,138 1 0,14 1 12
050 Фрезерна з ЧПК 23,75 0,264 1 0,26 1 24
065 Свердлильна 23,80 0,265 1 0,27 1 18
080 Різьбонарізна 2,84 0,032 1 0,03 1 5
Всього 62,82 - 5 — 5 60

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі
Деталь «Кронштейн» виготовляється зі конструкційної вуглецевої сталі
марки Сталь 45 (ДСТУ 7806:2015) [13]. Використання сортового прокату як
заготовки дозволяє нам отримати конфігурацію, що не створює значних
перешкод при механічній обробці. Конструктивне виконання деталі є
технологічним: більшість поверхонь відкриті для доступу різального
інструменту, що дає змогу мінімізувати кількість установів та переходів.
Обробка здійснюється стандартним набором різального інструменту (фрези,
свердла, розгортки, мітчики), без потреби у виготовленні спеціального
фасонного оснащення. [4,5]
Найбільш відповідальними елементами конструкції є три отвори 8 Н7,
що виконуються за 7-м квалітетом точності з шорсткістю Ra = 1,6 мкм, та
центральний отвір 21 IT14. Також критичними є заглиблення з допусками за
14-м квалітетом, що є характерним для деталей такого класу.
Для кількісної оцінки технологічності використаємо показники точності
та шорсткості [4,5].
Коефіцієнт точності (Кт)[4]:
1
KТ 1 ; (1.6)
ІТсп
де: ІТсп – середній квалітет точності обробки поверхонь [4,5].
Середній квалітет визначаємо за кількістю розмірів відповідної точності
на кресленні[5]:
(ІТі n )
ІТсп 
i ; (1.7)
ni
Таблиця 1.6 – Розподіл розмірів за квалітетами точності [4,5]
Квалітет Разом
7 12 14
точності ІТі (∑ni)
Кількість
3 5 24 32
розмірів ni

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розрахунок середнього квалітету [4,5]:
7 312 514 24 417
ІТсп   13 ;
32 32
1
KТ 1  0,92 ;
13
Таблиця 1.7 – Показники шорсткості поверхонь [3,4,5]
Шорсткість
1,6 3,2 6,3 12,5
Ra, мкм
Кількість
3 4 12 13
розмірів ni
Коефіцієнт шорсткості (Кш) [4,5]:
1 n 32
K i
ш     0,13 ;
Raсп (Rai ni ) 1,6 33,2 4 6,3 1212,5 13
Проведений комплексний аналіз конструкції деталі «Кронштейн»
дозволяє стверджувати, що вона повністю відповідає сучасним вимогам
автоматизованого машинобудівного виробництва. Кількісні показники
технологічності (Кт = 0,92 та Кш = 0,13) свідчать про раціональний розподіл
допусків та вимог до шорсткості поверхонь. Високе значення коефіцієнта
точності підтверджує, що більшість поверхонь не потребують дорогої фінішної
обробки, що позитивно впливає на собівартість виробу [4,5,6].

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
1.4 Попередній вибір заготовки та методу її одержання
Вибір раціонального способу виготовлення заготовки є критичним
етапом, оскільки він визначає обсяг подальшої механічної обробки, коефіцієнт
використання матеріалу та загальну собівартість виробу[4]. При виборі
враховуються конструктивні особливості деталі «Кронштейн», технічні вимоги
до поверхонь, марка матеріалу та розрахований раніше середньосерійний тип
виробництва [4,5].
Аналізуючи конфігурацію деталі, що базується на комбінації поверхонь
та отворів, можна розглянути три основних варіанти: штампування, кування та
використання гарячекачаного прокату[5]. Для порівняльного аналізу та вибору
оптимального варіанту скористаємось матрицею впливу факторів (табл. 1.8)[6].
Таблиця 1.8 – Матриця оцінки факторів вибору заготовки
Спосіб Форма Точність Властивост Програм Виробничі Сум
виготовлення та та і матеріалу а потужност а
габарит припуск випуску і
и и
Штампуванн
+ + - + - 3
я
Кування - - + - + 2
Прокат + + + + + 5
Незважаючи на те, що штампування забезпечує високу точність, для
річної програми у 1000 шт. воно є економічно недоцільним через високу
вартість штампів. Кування не забезпечує необхідної наближеності форми для
готової деталі. Найбільш ефективним варіантом для «Кронштейн» є
використання сталевого гарячекачаного прокату квадратного профілю (ДСТУ
4484:2005) [4,5,13].
Для порівняння економічної ефективності розраховуємо собівартість
заготовки за формулою [5]:
С S
Sзаг  ( Т Q KT Kc Kв Kм Kп ) (Q  q)  відх
(1.8)
1000 1000
де:
 Q = 2,3 кг – маса заготовки;
 q = 0,91 кг – маса готової деталі;
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
 CT = 38000 грн – ціна 1т сталі [13];
 Sвідх = 5000 грн – ціна 1т відходів [4,5].
Коефіцієнти для Сталі 45 (прокат) [4]: Км = 1,0, Кс = 1,0, Кв = 1,0, Кт = 1,0.
38000 5000
Sпр  ( 2,3111111) (2,310,91)  ;
1000 1000
Sпр  87,787  80,78грн
Коефіцієнт використання матеріал (Квм)[4]:
Даний показник характеризує ефективність використання металу та
ступінь наближення форми заготовки до геометрії готового виробу [4,5]:
q 0,91
Kвм    0,39
Q 2,31
Аналогічно за формулою 1.8 визначаємо вартість заготовки, отриманої
штампуванням [4,5]:
45000 5000
Sшт  ( 1,6 11,15 111) (1,60,91)  ;
1000 1000
Sшт  82,803,45  79,35грн
При штампуванні припуски на обробку менші, тому маса заготовки буде
нижчою. Приймемо масу заготовки Qшт = 1,6 кг. Вартість штампованої
заготовки розраховується з урахуванням коефіцієнта вартості форми (штампа)
та вищої базованої ціни за тону Ст ≈ 45000 грн [4,5,23].
На перший погляд, ціна заготовки майже однакова. Однак, для
штампування необхідно врахувати амортизацію вартості штампа яка при
програмі 1000 шт/рік додасть до кожної деталі близько 200-300 грн., а це
робить цей метод збитковим [4,5].
Коефіцієнт використання матеріалу для штампування[5]:
q 0,91
Kвм.шт    0,57
Q 1,6

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 1.9 – Порівняльна характеристика методів отримання заготовки
[4,5]
Варіант І: Сортовий Варіант ІІ:
Показники порівняння
прокат Штампування
Маса заготовки, кг 2,31 1,60
Коефіцієнт
використання матеріалу, 0,39 0,57
Квм
Точність розмірів ІТ14…ІТ15 ІТ12…ІТ13
Обсяг механічної роботи Високий Середній
Вартість оснащення Низька (стандартна) Висока(штампи)
Собівартість заготовки 79,35 (+ вартість
80,78
Sзаг, грн штампа)
Обрахуємо також укрупнений розрахунок технологічної собівартості за
формулою[5]:
Цв М з Ц
Сд   с М М  (1.9)
з д
1000 1000
Розрахунок собівартості для прокату [4,5]:
38000 2,31 20000
Сд   2,310,91 115,78грн ;
1000 1000
Розрахунок собівартості для штампування[4,5]:
87630 1,6 20000
Сд   1,60,91 154,01грн
1000 1000
Таблиця 1.10 – Порівняльна характеристика методів отримання заготовки
Спосіб виготовлення Прокат Штампування
заготовки
Маса заготовки, кг 2,31 1,60
Вартість заготовки, грн. 87,78 140,21
Собівартість деталі, грн 115,78 154,01
Враховуючи конструктивні особливості деталі, що характеризується
поєднанням плоских поверхонь та точних отворів, а також фізико-механічні
властивості Сталі 45, було проведено порівняльний аналіз двох найбільших
перспективних варіантів: використання сортового гарячекачаного прокату
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
квадратного профілю та виготовлення поковки методом гарячого об’ємного
штампування. При укрупненому розрахунку технологічної собівартості
встановлено, що варіант із використанням прокату забезпечує собівартість
115,78 грн.. Альтернативний метод штампування, попри меншу масу заготовки
та вищий коефіцієнт використання матеріалу, демонструє значно вищу
собівартість – 154,01 грн., що зумовлено високими капітальними витратами на
проектування та виготовлення штампового оснащення, які річній програмі
випуску 1000 шт. не встигають окупитися. Техніко-економічне обгрунтування
підтверджує, що навіть за умови вищої трудомісткості механічної обробки,
використання прокату дозволяє уникнути тривалого та дорогого циклу
підготовки виробництва, забезпечуючи при цьому однорідність структури
металу та стабільність геометричних параметрів на перших операціях. Таким
чином, на основі матриці впливу факторів та отриманих розрахунків, для
виготовлення «Кронштейна» остаточно прийнято метод отримання заготовки із
прокату, що дозволяє знизити загальні витрати на 25% порівняно зі
штампуванням при повному дотриманні технічних вимог креслення [4,5,13,23].

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв’язків поверхонь деталі та
формулювання основних технологічних рішень
Службове призначення деталі «Кронштейн» полягає у забезпеченні
жорсткого дистанціювання та точної орієнтації вузлів механізму в просторі. В
процесі експлуатації деталь піддається статичним та динамічним
навантаженням, що висуває високі вимоги до точності взаємного розташування
виконавчих поверхонь. Основними конструкторськими базами, які визначають
працездатність виробу, є група отворів 8 Н7 та центральний отвір 21 ІТ14.
Саме ці елементи виконують функцію сполучення з суміжними деталями, тому
для них встановлено жорсткі допуски з 7-м та 14-м квалітетами точності
відповідно, з регламентованою шорсткістю поверхонь Ra = 1,6 мкм.
Аналіз розмірних зв’язків свідчить про необхідність суворого дотримання
перпендикулярності осей отворів до прилеглих площин та паралельності між
осями трьох отворів 8 Н7. Відхилення від паралельності або між центрової
відстані призведе до виникнення надлишкових натягів при збиранні вузла та
прискореного зносу кріпильних елементів. До другорядних параметрів точності
належать геометричні характеристики зовнішніх площин, що формуються
методом фрезерування, а також параметри технологічних пазів і різьбових
ділянок М8 та М6, які слугують для фіксації допоміжних елементів.
На основі конструкторського аналізу сформовано наступний перелік
пріоритетних технологічних завдань [4,5]:
 Забезпечення точності основних функціональних поверхонь:
o Досягнення заданих параметрів точності форми та діаметральних
розмірів отворів 8 Н7 шляхом багатоетапної обробки
o Дотримання позиційного допуску та шорсткості центрального
отвору 21 ІТ14 відносно установчих баз.
o Виконання заглиблення за 14-м квалітетом із забезпеченням
плоскості дна
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
 Забезпечення точності взаємного розташування допоміжних
елементів:
o Обробка площин зовнішнього контуру з дотриманням вимог щодо
паралельності та перпендикулярності для створення надійних технологічних
баз.
o Формування пазів та нарізання метричної різьби згідно з
технічними вимогами креслення, забезпечуючи чистоту витків та правильний
вихід інструменту.
Технологічне вирішення вказаних завдань базується на принципі
диференціації етапів обробки [4,5]. Для «Кронштейна» передбачено розподіл
техпроцесу на заготівельну, чорнову, напівчистову та фінішну стадії. Це
дозволяє поступово знімати залишкові напруження в матеріалі (Сталь 45) та
мінімізувати вплив теплових деформацій на точність відповідальних отворів.
Такий підхід гарантує стабільність геометричних параметрів деталі протягом
усього періоду експлуатації [1,4,22].

Рисунок 2.1 Нумерація поверхонь деталі

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 2.1 – Маршрутна схема диференціації етапів обробки поверхонь
[5]
Ква-
Етапи
літет Номер поверхні
обробки
точ-
ності 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
17 Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Заготівельни
14 Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х й
13 Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Чорновий
12 Х Х Х Х Х Х Х
11 Х Х
Напівчисто-
9 Х Х Х
вий
8 Х Х Х
7 Х Х Х Чистовий
Для виготовлення необхідно спочатку обробити нижню площину 2, яка
стає установчою базою для всіх наступних етапів. Після цього за дві установи
обробляються площини 1,3 та 5, що створює замкнений контур баз для
забезпечення перпендикулярності осей отворів.
При переході до операції з ЧПК деталь базується на нижню площину 2.
Тут виконується фрезерування елементів верхньої площини: формування
заглиблення 10, паза 11 та попереднє фрезерування контуру отвору 4. Також на
цій стадії виконується обробка паза 12 та свердління отвору 15. Важливо, що
заглиблення 9, хоча й знаходиться на цій же площині, обробляється у зв’язці з
отвором, до якого воно належить, для забезпечення співвісності.
На свердлильній операції застосовується базування на площину 1 або 3 у
кондукторі для обробки найбільш відповідальних поверхонь. На цій стадії
свердлять, та розгортаються отвори 6 та 7, що проходять повний цикл до 7-го
квалітету точності. Разом з ними обробляється отвір 8 та заглиблення 9, яке є
технологічним елементом для отвору в іншій площині. Також в цій операції
проводиться свердління нижніх отворів 13 та 14, що потребує
перевстановлення заготовки на площину 5.
Завершальна різьбонарізна операція передбачає нарізання різьби М8 у
отворах 13 та 14, що знаходяться на нижній грані, а також нарізання різьби М6
у отворі 17 та 16. Оскільки отвір 17 розташований у перпендикулярній площині
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
відносно 13 та 14, його обробка вимагає останньої зміни бази з установкою на
площину 1. Така послідовність зміни технологічних баз та етапів обробки
дозволяє витримати жорсткі вимоги щодо співвісності та точності
розташування всіх елементів «Кронштейна».

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.2 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь

Обгрунтований вибір методів обробки кожної поверхні заготовки
базується на комплексному врахуванні службового призначення деталі,
функціональних вимог до поверхонь, а також заданих параметрів точності та
шорсткості. В даному проекті пошук оптимальних рішень здійснювався із
застосуванням розрахунків коефіцієнта уточнення [2]:
Т n
    1 2 ...n   i (2.1)
Т i1
д
де: Т  – допуск заготовки, Тд – заданий допуск готової деталі. При
розкладанні загального уточнення на ступені враховано [2], що для чорнової
  6 , а для фінішних етапів  1,5...2 .
Користуючись таблицями економічної точності, визначаю декілька
методів обробки поверхонь[6].
Для прикладу розрахуємо послідовність обробки найбільш точних
поверхонь 6 та 7 [4,5]:
 Допуск заготовки (прокат) Т  = 0,800 мм;
 Допуск деталі (8 Н7) Тд = 0,015 мм;
0,800
 Розрахункове загальне уточнення:  р   53,3 .
0,015
Для досягнення такої точності приймаємо наступну послідовність [3,4,5]:
0,800
o Свердління (Т1 = 0,20); 1   4 ;
0,20
0,20
o Розгортання чорнове (Т2 = 0,05); 2   4 ;
0,05
0,05
o Розгортання чистове (Т3 = 0,015); 3   3,33 .
0,015
Загальне уточнення: 4  4 4 3,33 53,3 . Умова виконується, прийнятий
комплекс методів забезпечує необхідну точність

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 2.2 – Методи обробки поверхонь [3,4,5]
№ Розмір Уточ- Кіль- Варіанти методів обробки
Допуск Допуск
по поверхні нення кість поверхонь
заготовки, деталі,
верх
мкм мкм
ні І варіант ІІ варіант
1 2 3 4 5 6 7 8
85 мм Фрезерування Стругання
1. 1500 400 3,75 1
IT14. чорнове чорнове
58 мм Фрезерування Стругання
2. 1200 400 3,0 1
IT14. чорнове чорнове
40 мм Фрезерування Стругання
3. 1000 400 2,5 1
IT14. чорнове чорнове
 21мм
H14. Фрезерування Розточування
4. 1500 520 2,8 1
чорнове чорнове

w = 14 мм
i 33 мм; h
= 17 мм; l Фрезерування Фрезерування
5. 1500 740 2,0 1
= 65 мм чорнове кінцеве
IT14.

 8 Н7 Свердління
Свердління
6 мм 800 15 53,3 1 Зенкування
Розвертання
Шліфування

 8 Н7 Свердління
Свердління
7 мм 800 15 53,3 1 Зенкування
Розвертання
Шліфування

8.  6 мм 600 150 4,0 1 Свердління Свердління
 11 мм
Н14; w =
Фрезерування
9. 8 мм; h = 1000 360 2,7 1 Зенкування
чорнове
4 мм
IT14.
w = 2 мм Фрезерування Фрезерування
10. 1200 460 2,6 1
IT14. чорнове торцове

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовження таблиці 2.2 – Методи обробки поверхонь
1 2 3 4 5 6 7 8
w = 20
мм; h = 20 Фрезерування
11. 1500 520 2,9 1 Протягування
чорнове
мм IT14.
w = 2 мм;
h = 5 мм; Фрезерування Фрезерування
12. 1000 400 2,5 1
чорнове набірне
IT14.
 I6T,71 4п.і д
13 670 150 4,5 1 Свердління Свердління
М8

 6,7 під
14 670 150 4,5 1 Свердління Свердління
М8
 8 Н7 Свердління
Свердління
15 мм 800 15 53,3 1 Зенкування
Розвертання
Шліфування
Нарізання
Нарізання різьби
16 М8-7Н - - - 1 різьби
мітчиком
мітчиком
Нарізання
Нарізання різьби
17 М8-7Н - - - 1 різьби
мітчиком
мітчиком

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.3 Розробка маршруту обробки деталі
Згідно з наданим кресленням «Кронштейна», розробленою принциповою
схемою маршруту та на основі порівняльного аналізу варіантів маршруту
обробки поверхонь, ми проводимо систематизацію всіх елементів деталі. Для
оптимізації переходів та вибору раціональних схем базування, поверхні
об’єднуються у відповідні технологічні комплекси за ознакою схожості методів
обробки та вимог до точності [4,5].
Розподіл поверхонь за комплексами:
 Перший комплекс: зовнішні площини контуру 1,2,3 та 5.
 Другий комплекс: прецизійні отвори 6, 7 та 15
 Третій комплекс: технологічні заглиблення та пази 10, 11 та 12.
 Четвертий комплекс: вільні отвори та заглиблення 4, 8 та 9.
 П’ятий комплекс: різьбові поверхні, а також отвори під них 13,14.
Для виготовлення деталі «Кронштейн» розглянуто два варіанти побудови
технологічного процесу [4,5,10]:
Варіант 1. Базовий техпроцес
Цей варіант передбачає використання універсального парку верстатів та
диференціацію операцій на прості складові.
010 – Заготівельна.
020 – Контрольна.
030 – Транспортна.
040 – Фрезерна: чорнова та напівчистове фрезерування площин 1, 2, 3, 5
та лиски 12.
050 – Свердлильна: свердління отворів 4, 6, 7, 8, 13, 14,15, 16 та 17.
060 – Контрольна.
070 – Транспортна.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
080 – Фрезерна з ЧПК: фрезерування чистове отвору 4, обробка пазів 11
та заглиблення 9,10.
090 – Контрольна.
100 – Транспортна.
110 – Свердлильна: розвертання отворів 6, 7, нарізання різьби в отворах
13, 14, 16 та 17.
120 – Контрольна.
130 – Транспортна.
Таблиця 2.3 – Маршрутна схема поетапної обробки «Кронштейна» [10,19]
Послідовність операції при обробці до квалітету Шорсткість,
мкм
ІТ 14 – ІТ 12 ІТ 11 – ІТ 10 ІТ 9 – ІТ 7

Ф чорнове Ra = 20 – 6,3
С чорнове

Ф напівчистове Ra = 6,3 – 3,2

Р чистове Ra = 3,2 – 1,6
Умовні позначення: Ф – фрезерування, С – свердління, Р – розвертання.
Варіант 2. Проектний техпроцес
Даний варіант базується на концентрації операцій, використанні
високопродуктивного обладнання з ЧПК, що дозволяє скоротити число
установів та підвищити точність.
010 – Заготівельна.
020 – Контрольна.
030 – Транспортна.
035 – Вертикально-фрезерна: підрізати площину 2 начорно та напівчисто,
фрезерувати площини 1, 3 та 5 начорно та начисто.
040 – Контрольна.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
045 – Транспортна.
050 – Фрезерна з ЧПК: фрезерування контуру отвору 4, фрезерування
заглиблення 10, обробка паза 11, фрезерування пазу 12, свердління отвору 15.
055 – Контрольна.
060 – Транспортна.
065 – Вертикально-свердлильна: свердління чорнове та чистове
розгортання отворів 6,7, свердління отвору 8, 13, 14, 16, 17, обробка
заглиблення 9.
070 – Контрольна.
075 – Транспортна.
080 – Різьбонарізна: нарізання різьби 13,14, 16, 17.
085 – Контрольна.
090 – Транспортна.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Формування раціональної структури операції
Процес визначення оптимальної послодівності установів та
технологічних переходів у межах однієї операції є складною багатоваріантною
задачею. Основними критеріями для оцінки та вибору раціонального варіанту
проектованої операції виступають: оперативний час, штучний час та сумарна
собівартість виконання робіт. Мінімізація цих показників стає можливою за
умови максимального скорочення кількості допоміжних переходів та їх
одночасного виконання там, де це дозволяє жорсткість технологічної системи
[4,5,22].
Загальна кількість переходів у маршруті безпосередньо корелюється з
числом ступенів обробки кожної окремої поверхні деталі «Кронштейн». Як
було розраховано раніше, для відповідальних отворів 6, 7 та 15 необхідно
використовувати триступеневу обробку для досягнення заданого уточнення
[3,4,5].
При виборі схеми обробки на обробному центрі TotalTech VMC650
враховувалось, що чим менше кількість перевстановлень деталі та чим вищою є
технологічна сумісність переходів, тим більшими є можливості для скорочення
штучного часу. Однак слід пам’ятати, що надмірна концентрація інструменту в
одній наладці може ускладнити процес налаштування верстата, тому структура
операцій була збалансована для забезпечення стабільної якості в умовах
середньосерійного випуску виробу [4,5,19,27].
Для операції 035 на верстаті 6Д12Ф20 структура переходів побудована
таким чином, щоб спочатку сформувати надійну установчу базу, а потім за
один установ обробити решту поверхонь контуру, що мінімізує похибку
базування [4,5,11].
Спираючись на результати проведеного аналізу, було визначено
фінальний порядок технологічних етапів. На основі обраного проектного
варіанта маршруту обробки поверхонь розроблено раціональну побудову
кожної операції, що дозволяє досягти максимальної продуктивності.
Підсумкова структура розробленого технологічного процесу для деталі
«Кронштейн» представлена в таблиці 2.4 [4,5,6].
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 2.4 – Послідовність і структура операцій обробки деталі
«Кронштейн»
№ операції Зміст операції Назва обладнання
1 2 3
Заготівельна: відрізати
010 JET HVBS-712K
заготовку з прокату
Контрольна: перевірити
020 габаритні розміри
заготовки
030 Транспортна
Фрезерна
1.Фрезерувати дві бічні
поверхні l = 58 ± 0,37
мм.
035 2.Фрезерувати передню 6Д12Ф20
і задню поверхні l = 39 ±
0,31 мм.
3.Фрезерувати верхню і
нижню поверхні l = 80 ±
0,37 мм.
040 Контрольна
045 Транспортна

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовження таблиці 2.4 – Послідовність і структура операцій обробки
деталі «Кронштейн»
1 2 3
Фрезерна з ЧПК
Установ А
1. Свердлити отвір
начорно  16 мм.
2. Фрезерувати начорно
заглиблення
w = 13 мм i 31 мм; h = 16
мм; l = 64 мм IT15.
3. Фрезерувати начисто
заглиблення
w = 14 мм i 33 мм; h = 17
мм; l = 65 мм IT14.
4. Фрезерувати отвір
начисто  21 мм IT14.
050 TotalTech VMC650
5. Свердлити отвори
начорно  7,9 мм 2 отв.
Н14.
6. Свердлити отвір  6
мм Н14.
7. Фрезерувати отвір 
11 мм Н14; w = 8 мм; h =
4 мм IT14.
Установ Б
1. Фрезерувати
поверхню h = 2 мм; w =
16 мм IT14.
2. Фрезерувати паз w =
20 мм; h = 20 мм IT14.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовження таблиці 2.4 – Послідовність і структура операцій обробки
деталі «Кронштейн»
1 2 3
3. Фрезерувати паз w = 2

мм; h = 5 мм IT14.
055 Контрольна
060 Транспортна
Свердлильна
Установ А
1. Свердлити 2 отвори 
6,7 мм Н14; h = 25 мм
IT14.
Установ Б
1. Свердлити отвір
начорно  7,9 мм Н14;
065 2Н135
2. Розвернути отвір
начисто  8 мм Н7;
Установ В
1. Свердлити отвір  5,2
мм Н14; l = 7 мм.
Установ Г
1. Розвернути 2 отвори
начисто  8 мм Н7;
070 Контрольна
075 Транспортна
Різьбонарізна
Установ А
1. Нарізати різьбу
М8х1,25-Н7; l = 20 мм.
080 2Н135
Установ Б
1. Нарізати різьбу М6х1-
Н14; l = 7 мм.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Продовження таблиці 2.4 – Послідовність і структура операцій обробки
деталі «Кронштейн»
1 2 3
085 Контрольна
090 Транспортна

Аналіз обох запропонованих маршрутів свідчить про те, що показники
шорсткості оброблених поверхонь залишаються практично ідентичними в обох
випадках. Реалізація як базового, так і проектного варіантів техпроцесу
передбачає застосування аналогічних типів калібрів, стандартного різального
інструменту та спеціалізованого верстатного обладнання. Кожен із розглянутих
способів дозволяє повною мірою забезпечити відповідність деталі технічних
вимог креслення щодо точності лінійних розмірів та якості поверхневого шару.
Водночас проектний варіант вирізняється вищим ступенем концентрації
переходів, що дозволяє суттєва зменшити загальну кількість операцій та
скоротити необхідний парк обладнання. Враховуючи ці технологічні та
економічні переваги, можна зробити висновок, що саме другий варіант є
набільш раціональним для умов даного виробництва, тому його прийнято за
основу для подальшого проектування [4,5,6].

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.4. Вибір обладнання, технологічного оснащення
Вибір верстатного парку здійснюється паралельно з проектуванням
технологічних маршрутів обробки поверхонь та деталі в цілому, базуючись на
прийнятому середньосерійному типі виробництва [5].
Для виконання заготівельної операції – відрізання заготовки від сталевого
прокату – обрано стрічкову пилку по металу моделі JET HVBS-712K. Дане
обладнання призначене для продуктивного різання металевих заготовок
(прокату круглого та прямокутного перерізу, швелерів, труб) в умовах
серійного та дрібносерійного виробництва [6,18].
Верстат відрізняється високою жорсткістю конструкції, що мінімізує
вібрації при роботі та дозволяє отримати заготовку з мінімальними припусками
по довжині. Наявність гідравлічної системи опускання рами забезпечує
плавність подачі та автоматичне вимкнення після завершення циклу різання,
що підвищує безпеку та ефективність праці [18].
Технічні характеристики [18]:
 Максимальний діаметр різання (круг): 180 мм;
 Максимальний розмір різання (прямокутник): 180 х 280 мм;
 Розміри стрічкового полотна: 20 х 0,9 х 2362 мм;
 Швидкість руху полотна: 20, 32, 45, 75 м / хв;
 Діапазон повороту губок лещат: 0° - 45°;
 Діаметр шківів: 300 мм;
 Потужність двигуна: 0,75 кВт (230 В / 400 В);
 Об’єм бака для МОР: 8 л.;
 Габаритні розміри: 1260 х 520 х 1100 мм;
 Маса верстата: 145 кг.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для виконання операцій чорного та чистового фрезерування основних
площин обрано вертикально-фрезерний верстат моделі 6Д12Ф20. Дане
обладнання характеризується високою жорсткістю та потужністю, що дозволяє
проводити ефективну обробку поверхонь «Кронштейна». Верстат призначений
для виконання широкого спектра фрезерних робіт торцевими, кінцевими та
фасонними фрезами в умовах механічних цехів [4,5,6].
Обробка заготовки на верстаті 6Д12Ф20 здійснюється шляхом ручного
або механічного керування переміщення столу. Висока точність
позиціонування та жорсткість шпиндельного вузла забезпечують отримання
якісних базових поверхонь, що є критично важливим для подальших етапів
техпроцесу. Закріплення деталі виконується в машинних лещатах,
встановлених на робочій поверхні столу [4,5,6].
Область застосування верстата: індивідуальне, дрібносерійне та серійне
виробництво деталей середньої складності[4].
Технічні характеристики [6]:
 Розміри робочої поверхні столу: 320 х 1250 мм;
 Відстань від торця шпинделя до поверхні столу: 30-450 мм;
 Частота обертання шпинделя: 31,5-1600 хв-1;
 Швидкість швидкого переміщення столу:
 Поздовжніх та поперечна: 3000 мм/хв;
 Вертикальна: 1000 мм/хв.
 Межі подач столу (мм/хв):
 Поздовжніх та поперечних: 12,5 – 1250;
 Вертикальних: 4-415.
 Найбільше переміщення столу:
 Поздовжнє: 800 мм;
 Поперечне: 250 мм;
 Вертикальне: 400 мм.
 Потужність головного приводу: 7,5 кВт;
 Габаратні розміри: 2280 х 1965 х 2265 мм;
 Маса верстата: 3250 кг.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для виконання комплексної програмно-комбінованої обробки
застосовується вертикально обробний центр моделі TotalTech VMC650. Дане
обладнання призначене для високошвидкісного фрезерування, свердління,
зенкерування та розточування заготовок складної конфігурації з різних
матеріалів – від сталей до кольорових сплавів [10,19].
Висока функціональність верстата VMC650 зумовлена широким
діапазоном частот обертання шпинделя та швидкостей подач, що в поєднанні з
автоматичною зміною інструменту дозволяє реалізувати гнучкі технологічні
рішення. Обробний центр оснащений сучасною системою ЧПК контурного
типу, яка забезпечує точне керування рухами по трьох осях та автоматизацію
допоміжних робіт, що значно розширює його технологічні можливості [19].
Технічні характеристики [19]:
 Розміри робочої поверхні столу: 900 х 450 мм;
 Максимально допустиме навантаження на стіл: 450 кг;
 Т-подібні пази: 3 х 18 х 150 мм;
 Переміщення по осях: 650 / 450 / 500 мм;
 Відстань від торця шпинделя до поверхні столу: 120-620 мм;
 Відстань від осі шпинделя до колони: 510 м;
 Тип конуса шпинделя: ВТ40;
 Максимальна частота обертання шпинделя: 10000 хв-1;
 Потужність двигуна шпинделя: 7,5 / 11 кВт;
 Кількість позицій в інструментальному магазині: 24 шт.
 Максимальна вага інструменту: 8 кг;
 Час зміни інструменту: 2,5 сек;
 Точність позиціонування: ±0,005 мм;
 Точність повторюваності: ±0,003 мм;

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для виконання свердлильних, розгортальних та різьбонарізних робіт
використовується універсальний вертикально-свердлильний верстат моделі
2Н135. Дане обладнання призначене для обробки деталей зі сталі, чавуну та
кольорових металів у цехах одиничного та серійного виробництва. Верстат
дозволяє виконувати широкий спектр технологічних переходів: свердління,
розсвердлювання, зенкерування, розгортання та нарізання різьби машинними
мітчиками [1,3,4].
Наявність дев’яти швидкостей та одинадцяти ступенів подач забезпечує
можливість вибору найбільш раціональних режимів різання для обробки
отворів «Кронштейна», зокрема прецизійних отворів  8 мм Н7 та різьбових
поверхонь М6 і М8. Конструкція верстата дозволяє використовувати
різноманітне технологічне оснащення, таке як багатошпиндельні головки та
кондуктори, що значно підвищує продуктивність у порівнянні з менш
потужними аналогами [4].
Технічні характеристики [6]:
 Найбільший діаметр свердління в сталі 45: 35 мм;
 Розміри робочої поверхні столу: 450 х 500 мм;
 Найбільше переміщення шпинделя: 225 мм;
 Відстань від торця шпинделя до столу: 0-750 мм;
 Виліт шпинделя (відстань від осі колони): 300 мм;
 Кількість швидкостей шпинделя: 9;
 Межі частот обертання шпинделя: 31,5 – 1400 хв-1;
 Кількість подач шпинделя: 11;
 Межі подач на один оберт шпинделя: 0,1 – 1,6 мм/об;
 Найбільше зусилля подачі: 15000 Н;
 Потужність електродвигуна головного привода: 4,0 кВт;
 Габаритні розміри верстата: 1030 х 825 х 2535 мм;
 Маса верстата: 1200 кг.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Вибір різальних і допоміжних інструментів
Різальний інструмент [3,20,25].
1. Фреза торцева насадна зі вставними ножами із твердого сплаву ВК8
– ДСТУ ISO 6462:2014.
2. Фреза кінцева монолітна твердосплавна 20 мм – ДСТУ ISO 1641-
1:2014.
3. Фреза кінцева  10 мм – ДСТУ ISO 1641-1:2014.
4. Свердло спіральне з конічним хвостовиком 7,8 мм – ДСТУ ISO
235:2019.
5. Розгортка машинна чистова 8 Н7 – ДСТУ ISO 236-1:2019.
6. Свердло спіральне 6 мм – ДСТУ ISO 235:2019.
7. Свердло спіральне 6,7 мм – ДСТУ ISO 235:2019.
8. Зенкер циліндричний 11 мм – ДСТУ ISO 3314:2019.
9. Мітчик машинно-ручний М8 – ДСТУ ISO 529:2019.
10. Мітчик машинно-ручний М6 – ДСТУ ISO 529:2019.
11. Терпуг плоский – ДСТУ ISO 234-1:2019.
12. Полотно стрічкове біметалеве – ДСТУ ISO 4875-1:2015.
Допоміжний інструмент [7,14,20,25].
1. Лещата машинні неповоротні – ДСТУ ISO 6561-1:2014.
2. Патрон цанговий з конусом ВТ40 – ISO 15488:2003.
3. Оправка для насадних торцевих фрез – ДСТУ ISO 3937:2014.
4. Набір цанг затискних – ISO 15488:2003.
5. Втулки перехідні для інструменту з конусом Морзе – ДСТУ ISO
238:2019.
6. Патрон свердлильний трикулачковий – ДСТУ ISO 239:2019.
7. Патрон різьбонарізний із запобіжними головками – ДСТУ ISO
5291:2014.
8. Втулки перехідні короткі – ДСТУ ISO 9242:2019.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
9. Набір прихватів та болтів для Т-подібних пазів – ДСТУ ISO
299:2019.
Вибір методів і засобів технічного контролю якості деталі[8,12,15,21,26,].
1. Штангельциркуль ШЦ-ІІ-250-0,05 – ДСТУ ISO 13385-1:2018.
2. Мікрометр гладкий МК-25 – ДСТУ ISO 3611:2018.
3. Калібр-пробка двостороння 8 Н7 – ДСТУ ISO 1938-1:2020
4. Калібр- кільце різьбове М8-6g та М6-6g – ДСТУ ISO 1502:2004.
5. Кутник повірочний 90° - ДСТУ ISO 230-1:2017.
6. Глибиномір штангельциркульний ШГ-160 – ДСТУ ISO 13385-
2:2018.
Відповідно до нормативних вимог, механізація та автоматизація
виробничих процесів впроваджується для мінімізації трудових і матеріальних
витрат, а також для нарощування виробничих потужностей підприємства. В
умовах дрібносерійного та середньосерійного випуску доцільно застосовувати
універсальне обладнання, що поєднує в собі механізовані вузли та елементи
автоматизації допоміжних циклів, включаючи керування робочими та
холостими ходами за допомогою систем ЧПК. Опираючись на ці рекомендації,
для виготовлення «Кронштейна» визначено наступні рівні автоматизації та
механізації [22,23,24]:
 Встановлення та фіксація: завантаження заготовки на робочу
поверхню верстатів та її закріплення в технічному оснащені виконується
оператором вручну із застосуванням стандартних механічних пристроїв.
 Керування процесом: маніпуляції, пов’язані зі зміною робочих
позицій, вибором інструменту з магазину, а також регулювання режимів
різання та верстатах VMC650 та 6Д12Ф20, здійснюються автоматично згідно з
алгоритмом керуючої програми.
 Технічний контроль: перевірка геометричних параметрів деталі
реалізується комбінованим способом – як в автоматичному режимі, так і вручну
контролером за допомогою універсальних засобів.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.5 Встановлення режимів різання
При проектуванні технологічних етапів механічної обробки на
металорізальному обладнанні для кожної окремої операції обов’язково
розробляється операційний ескіз. Параметри, які визначаються технологом для
здійснення конкретної операції, поділяються на проміжні та фінішні [4,5,6].
На відміну від конструкторських розмірів, що фіксуються розробником
на кресленні під час проектування виробу, ці параметри називають
технологічними розмірами. Варто зазначити, що кінцеві технологічні розміри
можуть мати відмінності від конструкторських, оскільки на стадії розробки
креслення не завжди можливо врахувати всі особливості технології
виготовлення деталі «Кронштейн». У таких ситуаціях саме технолог бере на
себе відповідальність за визначення раціональних розмірів та призначення
відповідних полів допусків [4,5].
Визначальним моментом при проектуванні заготовки є розрахунок
припусків на обробку. Це завдання може бути вирішене двома шляхами:
використання нормативних таблиць або розрахунково-аналітичним методом.
Останній базується на детальному розмірному аналізі та послідовному
обчисленні припусків для кожного технологічного переходу [3,4,5].
У даному розділі проведемо розрахунок припусків та визначимо проміжні
граничні розміри для відповідальної поверхні – отвору 8 Н7 (+ 0,015)
[4,23,24].
Рисунок 2.2. – Схема обробки та припуски при свердлильно-
розгортальній операції
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Для досягнення заданої точності розрахунок виконується за
комбінованим принципом: із застосуванням розрахунково-аналітичного методу
для критичних параметрів та нормативного методу для допоміжних етапів
[3,4,5].
Технологічний маршрут обробки отвору 8 Н7 включає три переходи:
свердління, чорнове розгортання та чистове розгортання. Заготовка – сортовий
прокат.
Мінімальні припуски на кожний перехід визначаємо за формулою [5,23]:
2  2(Rz T 2 2
Zmin i1 i1  i1 i ) (2.2)
де [4,5]:
 Rzi1 - висота мікронерівностей на попердньому етапі;
 Ti1 - глибина дефектного шару після попередньої обробки;
 i1 - сумарні відхилення розташування поверхні;
  i - похибка встановлення на поточному переході.
Сумарне відхилення для заготовки визначається як [4,5]:
 2 2
i1  кор.  ц ) (2.3)
де [4,5]: кор. - відхилення від прямолінійності, а ц - похибка
центрування
Таблиця 2.5 – Розрахунок припусків і операційних розмірів розміру 8Н7
Граничні
Технологіч Елементи Розрахунко Розрахун Граничний
значення
ні переходи припуску, -вий -ковий Допуск розмір, мм
обробки мкм припусків
припуск розмір  , мкм
мкм
поверхні Rz h ρ 2Zmin,мкм dр, мм dmin dmax 2Zmin 2Zmax
Заготовка 150 200 450 - 7,624 1000 7,62 8,62 - -
Свердління 50 50 60 2 ∙ 1382 7,800 150 7,80 7,95 2764 3614
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розгортання
10 15 20 2 ∙ 165 7,948 60 7,95 8,01 330 420
чорнове
Продовження таблиці 2.5 – Розрахунок припусків і операційних розмірів
Розгортання
3,2 5 5 2 ∙ 67 8,000 15 8,00 8,015 134 179
чистове
Всього 3228 4213
розміру 8Н7

Для визначення сумарного просторового відхилення заготовки врахуємо
похибку центрування та відхилення від прямолінійності [4,5]:
2
  з  2
ц     0,25 (2.4)
 2 
Допуск на поверхні сортового прокату, що використовуються як бази на
першій фрезерній операції, визначаємо за чинними нормативами:  з  2,0мм .
Тоді похибка центрування становить [3,5,23]:
ц  1,02 0,252 1,03мм
Відхилення при коробленні заготовки розраховується як [4,5,23]:
кор  к L (2.5)
де: к - питоме короблення для прокату (к  0,5мкм / мм ) [4,5,23], а L –
довжина заготовки.
Для «Кронштейна» довжиною 80 мм:
кор  0,5 80  40мкм ;
Загальне просторове відхилення на наступних етапах становить [4,5,23]:
 2
заг  40 10302 1031мкм
Залишкові просторові відхилення на наступних етапах обробки отвору
обчислюються з використанням коефіцієнтів уточнення Ку [4,5]:
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
 Ку = 0,06 – для операції свердління;
 Ку = 0,04 – для чорнового розгортання;
Після свердління [4,5,23]:
1  0,06 1031 61,8мкм ;
Після чорнового розгортання [4,5,23]:
2  0,04 1031 41,2мкм ;
Е1 – похибка встановлення прийнята рівною 40 мкм для свердління та 20
мкм для розгортання, враховуючи базування заготовки в машинних лещатах на
столі верстата [4,5,23].
Розрахунок мінімальних міжвузлових припусків [4,5,23]:
 На свердління[4,5]:
2Zmin1  2  (150 200 10312  402  2 1382  2764мкм
 На чорнове розгортання[5]:
2Zmin 2  2  (5050 61,82  202  2 165  330мкм
 На чистове розгортання[4,23]:
2Zmin3  2  (1015 41,22 102  2 67 134мкм
Маючи кінцевий конструкторський розмір отвору (8,00 мм),
розрахуємо проміжні технологічні розміри шляхом послідовного
віднімання мінімального припуску для кожного попереднього переходу
(оскільки діаметр отвору при обробці збільшується).
Визначення проміжних технологічних розмірів для отвору
проводиться шляхом послідовного віднімання розрахованих мінімальних
припусків від кінцевого конструкторського розміру [4,5,6]:
 Для чистового розгортання: d p3  8,000мм ;
 Для чорнового розгортання: d p2  d p3  2zmin3  8,0000,052  7,948мм ;
 Для свердління: d p1  d p2  2zmin 2  7,9480,148  7,800мм ;
 Для заготовки: d pзаг  d p1  2zmin1  7,8001,656  6,144мм .

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Значення допусків (  ) [3,6,23]:
- Чистове розгортання:  15мкм(квалітет IT7);
- Чорнове розгортання   60мкм (квалітет IT9);
- Свердління:  150мкм (квалітет IT11);
- Заготовка:  1000мкм .
Граничні розміри [3,4,23]:
 Чистове розгортання: dmax3  8,015мм;dmin3  8,000мм ;
 Чорнове розгортання: dmax2  8,010мм;dmin2  7,950мм ;
 Свердління: dmax1  7,950мм;dmin1  7,800мм ;
 Заготовка: dmax заг  8,620мм;dmin заг  7,620мм .
Мінімальні граничні значення припусків [4,5,6,23]:
2zпрmin  dmin1 dmin(i1) ,2zпрmax  dmax1 dmax(i1) (2.6)
 Чистове розгортання:
2zпр
min3  8,0007,948  0,052мм ; 2zпр
max3  8,0158,010  0,005мм .
 Чорнове розгортання:
2zпр
min 2  7,950 7,800  0,150мм ; 2zпр
max 2  8,0107,950  0,060мм .
 Свердління:
2zпр
min1  7,800 6,144 1,656мм ; 2zпр
max1  7,9507,620  0,330мм .
Загальний номінальний припуск [3,4,5,6]:
2Zном  2Z0min Tз Tд 1856100015  2841мкм (2.7)
dзном  dд.ном 2Zном  8,002,841 5,159мм
(2.8)
Таким чином, отримані результати підтверджують коректність
проведених розрахунків. Спираючись на ці дані, будуємо графічну схему
розташування припусків і допусків для механічної обробки внутрішньої
поверхні 8 Н7, яка наведена на рис. 2.2 [4,5,6,23].

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.3 – Графічна модель розміщення допусків та припусків при
обробці отвору
Для всіх інших поверхонь «Кронштейна», що підлягають обробці,
величини припусків та відповідні допуски встановлюються за допомогою
табличного методу згідно з нормативною літературою та фіксуються у зведеній
таблиці 2.6 [4,5,13].

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Таблиця 2.6 – Припуски та допуски на оброблювані поверхні деталі
«Кронштейн» [4,5,23,24]
Розмір за Розмір
Шорсткість, Допуск, δ, Припуск
кресленням, Квалітет заготовки,
Ra, мкм мм ,мм
мм мм
80 14 12,5 0,74 2,0 84,0 ± 0,8
50 14 12,5 0,62 2,0 54,0 ± 0,6
20 11 3,2 0,13 1,5 17,0 ± 0,4
10 12 6,3 0,15 1,0 8,0 ± 0,3
12 12 6,3 0,18 1,5 15,0 ± 0,5
40 12 6,3 0,25 1,5 43,0 ± 0,5

Матеріал заготовки – Сталь 45 ДСТУ 7809:2015.
Спосіб виготовлення – Сортовий гарячекатаний прокат.
Після оформлення креслення заготовки встановлюються наступні
технічні вимоги [4,5,6,13]:
1. Невказані граничні відхилення розміри – згідно з ДСТУ 4738:2007.
2. Поверхні деталей повинні бути очищені від продуктів окислення та
забруднень.
3. Клас точності заготовки – Т4 згідно з ДСТУ EN 10243-1:2019.
4. Маса заготовки – 2,31 кг.

Режими різання
Ефективність технологічного процесу виготовлення деталі безпосередньо
залежить від обгрунтованого вибору режимів роботи металорізального
обладнання. Параметри різання суттєво впливають не лише на якість та
точність оброблених поверхонь, а й на економічні показники виробництва,
зокрема на продуктивність та собівартість операцій [1,3,22,23].
При встановлені режимів для кожної операції враховується комплекс
факторів: механічні властивості Сталі 45, конфігурація та жорсткість
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
«Кронштейна», тип обраного різального інструменту, а також технічні
можливості та потужність верстатів. Прийняті значення подачі, глибини та
швидкості різання повинні повністю відповідати технічним вимогам щодо
точності розмірів та забезпечувати задану шорсткість поверхні [1,3,5,23].
Аналітичний розрахунок параметрів для операції фрезерування паза
виконується за наступною методикою:
1. Вибір інструменту: Фреза торцева насадна зі вставними ножами із
твердого сплаву ВК8 – ДСТУ ISO 6462:2014 [1,3,27];
2. Глибина фрезерування: t = 3 мм;
3. Ширина фрезерування: В = 8 мм;
4. Подача на зуб: Sz = 0,06 мм/зуб;
5. Швидкість різання[1]:
CV D
q
V  KV (2.9)
T m  t x S y u p
z B Z
Де коефіцієнти та показники степеня для сталі 45 та фрези ВК8
становлять: CV = 68,5; q = 0,25; x = 0,3; y = 0,2; u = 0,1; p = 0,1; m = =0,2; T = 120
хв. – період стійкості інструменту[1].
Загальний поправний коефіцієнт KV враховує фактичні умови обробки
[1]:
KV  Km Kn Ku (2.10)
Коефіцієнт, що враховує якість матеріалу заготовки[1,3]:
n 0,9
 750   750 
Km  Kr   1   1,22 (2.11)
  B   600 
де  B  600МПа - межа міцності Сталі 45; Kr = 1; n = 0,9 [2,7,13].
Враховуючи коефіцієнт на стан поверхні заготовки ( Kn = 0,9 для
прокату) та матеріал інструменту ( Ku = 1,0) [1,3]:
KV 1,22 0,81,0  0,98
Підставляємо значення в формулу швидкості:
68,5500,25
V  0,98  54,0м / хв
1200,2 30,3 0,060,2 80,1 140,1

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
6. Частота обертання шпинделя (n) [6]:
1000 V 1000 54,0
n    344хв1
(2.12)
 D 3,14 50
На відміну від універсальних верстатів, привід шпинделя верстата
VMC650 має безступінчасте регулювання. Тому для програмування системи
ЧПК приймаємо розрахункове значення без округлення до стандартного ряду.
7. Сила різання ( Pz ) та обертовий момент:
Тангенціальна сила різання при стабільній роботі на ЧПК становить
[1,3,21]:
10 68,2 30,86 0,060,72 81 14
Pz  0,84  941H
500,86 3440
Обертовий момент на шпинделі обробного центру[1,3,22]:
Pz D 94150
М кр    23,5H м (2.13)
2000 2000
8. Потужність різання:
Ефективна потужність, що витрачається на процес різання[1,3,22]::
Pz Vд 94149,5
NE    0,76кВт (2.14)
1020 60 1020 60
Необхідна потужність на шпинделі верстата з урахуванням коефіцієнта
корисної дії (   0,85 ) [1,3,5]::
NE 0,76
Nшп    0,89кВт (2.15)
 0,85
9. Розрахунок основного технологічного часу:
Основний час фрезерування паза визнаначається за формулою [3,6]:
L
T0  (2.16)
n Sz Z
де L – повний шлях фрези, мм: L  l  l1  l2 12,514  26,5мм ;
l = 12,5 мм – довжина оброблюваного паза «Кронштейна»;
l1 + l2 = 14 мм – величина врізання та перебігу інструменту.
26,5
T0   0,09хв
344 0,06 14
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розрахунок режимів різання для решти технологічних операцій
проведено табличним методом згідно з нормативами для Сталі 45 та обраного
різального інструменту [1,3,23]. Отримані результат изведено до підсумкової
таблиці
Таблиця 2.7 - Режими різання оброблюваних поверхонь
Подача Максим
№ Частота
Назва № Глибина Швидкіст аль-на
опе S0, Sz, оберта-
операції, тип перехо різання t, ь різання потуж-
рац мм/ мм/ ння n,
верстата ду мм V, м/хв. ність
ії об зуб хв.
різання
035 Фрезерна 1 3,0 - 0,06 49,5 315 0,76
2 1,0 - 0,08 65,0 450 1,1
Фрезерна з
050 1 2,5 - 0,12 110,0 900 2,1
ЧПК
2 1,5 - 0,08 130,0 1200 1,6
3 1,0 - 0,06 150,0 1500 1,2
065 Свердлильна 1 3,9 0,25 - 22,0 900 1,8
2 0,075 0,40 - 8,0 315 0,1
3 0,025 0,50 - 8,0 315 0,1
080 Різьбонарізна 1 0,65 1,25 - 12,0 315 0,8

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
2.6 Нормування операцій
Важливою частиною розробки технологічного процесу, поряд із
розрахунком режимів різання, є визначення норм часу на виконання кожної
операції. У середньосерійному виробництві при груповій організації праці
визначається норма штучно-калькуляційного часу [3,5,23]:
Т
Т  пз
штк Тшт (2.17)
n
де: Тпз – підготовчо-заключний час, хв; n – кількість деталей у партії; Тшт
– штучний час, що визначається за формулою [5,6,23]:
Тшт То Тв Тобс Твідп (2.18)
Приклад розрахунку для операції фрезерна [4,5,6,10]:
1. Основний час (То):
Беремо з попереднього розрахунку для фрезерування паза: То = 0,09 хв.
2. Підготовчо-заключний час (Тпз) [3,5,23]:
Включає встановлення пристрою, інструменту та отримання завдання
[3,5,23]:
 Тпз1 = 10 хв (встановлення машинних лещат);
 Тпз2 = 2 хв (встановлення фрези в патрон)
 Тпз3 = 6 хв (отримання інструменту та документації).
Тпз = 10 + 2 + 6 = 18 хв.
3. Допоміжний час (Тв) [4,5,6,23]:
Складається з часу на встановлення деталі та вимірювання:
 Твст + Тзв = 0,7 хв (встановлення та закріплення
«Кронштейна»);
 Тупр = 0,05 хв (керування верстатом);
 Твим = 0,18 хв (контрольний замір паза)
Тв = 0,7 + 0,05 + 0,18 = 0,93 хв.
4. Час на відпочинок та обслуговування [3,5,23]:
 Оперативний час: Топ = То + Тв = 0,09 + 0,93 = 1,02 хв.
 Час на відпочинок: 6% від Топ = 0,06 ∙ 1,02 ≈ 0,06 хв.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
 Організаційне обслуговування: 1,7% від Топ = 0,017 ∙ 1,02 ≈ 0,02 хв.
 Технічне обслуговування: приймаємо 0,02 хв.
Тобс = 0,02 + 0,02 = 0,04 хв.
5. Штучно-калькуляційний час [4,5,6,23]:
18
Тштк   0,09 0,93 0,04 0,06  2,02хв
20
Для решти операцій норми часі розраховуються аналогічно з
урахуванням специфіки обробки та типу обладнання. Підсумкові дані
заносяться до таблиці 2.8 [3,5].
Таблиця 2.8 - Розрахунок основного часу
So, L
L= l1 + To 
№ Назва № мм/об Son
n, хв-1 +l2 + l3,
операції операції переходу S , ;
z
мм
мм/зуб хв.
1 2 3 4 5 6 7
12,5+
Sz = 0,06
035 Фрезерна 1 315 10+4 = 0,10
(Z = 14)
=26,5
Sz = 0,08 40+8+4=
2 450 0,12
(Z = 12) =52
Фрезерна з Sz = 0,12 50+12+5=
050 1 900 0,10
ЧПК (Z = 6) =67
Sz = 0,08 30+10+4=
2 1200 0,11
(Z = 4) 44
Sz = 0,06 80+10+4=
3 1500 0,10
(Z = 10) 94
12+4+2=
065 Свердлильна 1 So = 0.25 900 0,08
=18

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
12+2+1=
2 So = 0.40 500 0,075
=15
12+2+1=
3 So = 0.50 315 0,095
=15
15+4+2=
080 Різьбонарізна 1 So = 1.25 315 0,05
=21
Продовження таблиці 2.8 - Розрахунок основного часу

Таблиця 2.9 - Зведена таблиця технічних норм часу на операції, хв. [3,5]
ТД Т
№ ОБ
опе- Тп.з
Назва операції То Т + ТОП ТВІД ТШТ n ТШТ.К
ра- ВС
ТУП ТВИМ ТТЕХ ТОРГ
ції +ТЗ.В
035 Фрезерна 0,22 0,70 0,05 0,18 1,15 0,02 0,02 0,07 1,26 18 20 2,16
050 Фрезерна з
0,41 0,80 0,08 0,25 1,54 0,03 0,03 0,09 1,69 25 20 2,94
ЧПК
065 Свердлильна 0,25 0,55 0,05 0,15 1,00 0,02 0,02 0,06 1,10 12 20 1,70
080 Різьбонарізна 0,05 0,45 0,05 0,12 0,67 0,01 0,01 0,04 0,73 10 20 1,23
Разом 8,03

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
3. Конструкторська частина
3.1 Проектування верстатного пристрою
Проектування спеціального верстатного оснащення виконується
відповідно до вимог ДСТУ ISO 9001. Основним документом, що визначає
вимоги до конструкції, є технічне завдання, розроблене на основі параметрів
обробної операції та характеристик верстата [2,7].
Таблиця 3.1 – Технічне завдання на проектування верстатного пристрою
Назва та область використання Пристрій для фрезерування
заглиблення деталі «Кронштейн» на
фрезерній операції з ЧПК. Пристрій
встановлюється на вертикально-
фрезерному обробномну центрі моделі
TotalTech VMC-650. Операція 050.
Основа для розробки Операційна карта технологічного
процесу механічної обробки деталі
«Кронштейн».
Ціль та призначення Проектований пристрій повинен
забезпечити:
- Точне базування та жорстке
закріплення заготовки;
- Стабільне положення заготовки
відносно робочих органів верстата для
досягнення заданої точності
заглиблення та співвісності отворів;
- Мінімізацію допоміжного часу
на встановлення та зняття деталі (Тупр
≤ 0,08 хв).
Технічні вимоги Тип виробництва – серійне.
Установчі та приєднувальні розміри
основи пристрою повинні відповідати
параметрам столу верстата TotalTech
VMC-650.
Зусилля затиску має складати 6753
Н. Момент затиску гайки (М16) –
12640 Н·мм.
Матеріал заготовки – Сталь 45.
Шорсткість поверхонь після обробки
має відповідати вимогам креслення.
Документація, що використовується ДСТУ 3008:2015. ДСТУ ISO
12100:2014. Операційні карти та
креслення заготовки.
Документація, що розробляється Креслення загального вигляду
пристрою. Специфікація. ПЗ.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Службове призначення, класифікація та принцип роботи пристрою
Службове призначення верстатного пристрою полягає у забезпеченні
точного базування, надійного закріплення та створення стабільної опори
заготовки «Кронштейн» відносно робочого столу та різального інструмента
верстата TotalTech VMC-650. Це необхідно для досягнення заданої точності
розмірів заглиблення та його регламентованого положення відносно інших
поверхонь деталі [2,7,24].
Конструктивна схема пристрою розроблена відповідно до структури
операції 050. Згідно з прийнятими класифікаційними ознаками, пристрій
характеризується наступним чином [2,7]:
 За кількістю заготовок, що встановлюються одночасно –
одномісний;
 За кількістю інструментів, що використовуються в циклі –
одноінструментальний;
 За числом позицій заготовки в процесі обробки – однопозиційна;
 За ступенем безперервності процесу - для дискретної обробки;
 За участю оператора в обслуговуванні – з ручним механічним
закріпленням.
Спеціальний пристрій служить для обробки заглиблення на вертикально-
фрезерному обробному центрі з ЧПК. В корпусі ( поз. 1) закріплено
циліндричний настановний палець (поз. 7) діаметром 16h11, на який
встановлюється заготовка, спираючись своєю площиною на опорні елементи
пристрою. Базування заготовки здійснюється за комбінованою схемою: по
площині (3 опорні точки), що реалізовано через опору на базу Б корпусу, та по
циліндричному отвору, що конструктивно замінює напрявляючу та опорну бази
за рахунок контакту пальця з внутрішньою поверхнею отвору.
Закріплення заготовки «Кронштейн» здійснюється вручну шляхом
затягування гайок (поз. 20) на шпильках (поз. 14) з різьбою М16. При
затягуванні гайок з моментом 12640 Н·мм, через систему прихватів (поз. 19)
створюється розрахункове зусилля затиску 6753 Н. Дане зусилля є достатнім
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
для компенсації сил різання Pz, що виникають під час фрезерування Сталі 45, та
гарантує нерухомість заготовки протягом усього циклу обробки операції 050.
Рисунок 3.1 – Верстатний пристрій для обробки деталі «Кронштейн»

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Рисунок 3.2 – Базування деталі в верстатному пристрої
Аналіз вихідних даних підтвердив, що надані технічні параметри є
достатніми для проектування оснащення. Компонування пристрою дозволяє
реалізувати надійне встановлення та закріплення заготовки «Кронштейн» без
зайвого ускладнення конструкції.
Конструкція настановних елементів пристрою обумовлена геометрією
базових поверхонь деталі, а їх взаємне розташування – прийнятою схемою
установки. Після визначення схеми базування були обрані інші компоненти:
жорсткий корпус, елементи кріплення до столу верстата та затискні механізми.
Для забезпечення високої точності обробки заглиблення та спрощення
експлуатації, передбачено вивірку пристрою безпосередньо після його монтажу
на стіл верстата TotalTech VMC-650. Установчі елементи пристрою, а саме
напрямні шпонки, розташовані на нижній поверхні корпусу, призначені для
його точної орієнтації відносно Т-подібних пазів столу верстата. Умови та
послідовність налагодження пристрою регламентується в операційній карті
[2,7,24].
Розрахунок сил закріплення зводиться до задачі статики на рівновагу
заготовки під дією прикладених до неї зовнішніх сил. Схема дії сил при
фрезеруванні заглиблення представлена на рисунку 3.3 [2,7,10,22].

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.3 – Схема дії сил при фрезеруванні
Вертикальна складова сили різання для фрезерування Сталі 45 на операції
050 становить Pz = 3628 Н.
Необхідне затискне зусилля розраховуємо за формулою [2,7]:
W = Q · K (3.1)
де: K – коефіцієнт запасу, що визначається як добуток часткових
коефіцієнтів [2,7]:
o К0 = 1,5 – враховує гарантований запас зусилля[2,7];
o К1 = 1,2 – враховує стан поверхні заготовки[2,7];
o К2 = 1,0 – коефіцієнт для безперервного різання[2,7];
o К4 = 1,4 – враховує тип затискного механізму[2,7];
o К5 = 1,0 – враховує зручність розташування рукояток[2,7];
o К6 = 1,0 – враховує визначеність опорних точок заготовки[2,7];
Загальний коефіцієнт запасу:
К = 1,5 · 1,2 ·1,0 ·1,4 ·1,0 ·1,0 = 2,52
Сила Q, що намагається відірвати заготовку від настановних елементів
пристрою, обчислюється з урахуванням ваги деталі. Для «Кронштейна» масою
m = 2,7 кг [2,7]:
Q = Pz – m · g = 3628 – 2,7 · 9,81 ≈ 3601 H (3.2)
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Тоді необхідне сумарне зусилля затискання [2,7]:
W = 3601 · 2,52 = 9075 H
Розраховуємо внутрішній діаметр різьби шпильки, необхідний для
надійного притискання заготовки [2,7]:
W
d 1,4  (3.3)
 p
де: W = 9075 Н – розрахункове сумарне зусилля затискання [2,7,13];
 p = 80 МПа – допустиме напруження на розтяг для сталі шпильки
(Сталь 45) [2,7,13]
9075
d 1,4  1,4 10,65 14,9мм
80
Враховуючи отриманий результат та конструкцію пристрою, ми
використовуємо стандартну шпильку з номінальним діаметром М16. Оскільки
dном 16мм 14,9мм , умова міцності виконується із запасом [2,7].
Для забезпечення працездатності пристрою необхідно виконати умову:
сумарна похибка виготовлення деталі в пристрої не повинна перевищувати
допуску на контрольований розмір [6,11,12]:
 T
де: Т = 0,15 мм – допуск на розмір заглиблення [6,11,12];
 - сумарна похибка, що розраховується за формулою [6,11,12]:
  k   2  2  2  2 2 2 2
в рп ру б  з н  зн (3.4)
Приймаємо наступні значення складових похибок для обробного центру
TotalTech VMC-650 [6,11,12,19]:
  в = 0,012 мм – похибка верстата [6,11,12,19];
  рп = 0,020 мм – похибка розташування пристрою на столі
[6,11,12,19];
  ру = 0,025 мм – похибка розташування установчих елементів
[6,11,12,19];
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
  б = 0,050 мм – похибка базування за схемою «площина + палець»
[6,11,12,19];
  з = 0,040 мм – похибка закріплення прихватами [6,11,12,19];
  н = 0,030 мм – похибка налагодження інструменту [6,11,12,19];
  = 0,010 мм – похибка розмірного зношування [6,11,12,19];
зн
 k = 1,1 – коефіцієнт розподілу похибок [6,11,12,19].
Розраховуємо сумарну похибку:
 1,1 0,0122 0,0202 0,0252 0,0502 0,0402 0,0302 0,0102 ;
 1,1 0,006269 1,10,079  0,087мм
Перевірка умови [6,11,12,19]:
  0,087мм T  0,15мм
Умова виконується. Спроектований пристрій забезпечує отримання
заданої точності заглиблення при обробці на верстаті з ЧПК.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
3.2 Проектування спеціального контрольно-вимірювального
пристрою
Спеціальний контрольно-вимірювальний пристрій призначений для
контролю відхилення від паралельності осі наскрізного отвору 8 Н7 відносно
нижньої площини деталі «Кронштейна». Контроль є критично важливим для
забезпечення працездатності вузла та точності взаємного розташування
поверхонь [8,12,21].
Технічне завдання на розробку КВП складено відповідно до вимог ДСТУ
3278-95.
Таблиця 3.2 – Технічне завдання на проектування спеціального КВП
Назва і галузь застосування Пристрій для контролю паралельності
осі отвору 8 Н7 відносно площини.
Використовується в цехових
контрольних пунктах та лабораторіях
метрології.
Підстава для розробки Операційна карта технічного
контролю деталі «Кронштейн».
Службове призначення пристрою Спеціальний КВП призначений для
вимірювання відхилення від
паралельності осі отвору 8 Н7 на
довжині 96 мм для однієї деталі
«Кронштейн, виготовленої з сталі 45
ДСТУ 7806:20115.
Технічні вимоги Тип виробництва – серійне. Поверхні
отвору оброблені за 7-м квалітетом.
Життєвий цикл пристрою – 3 роки.
Рівень уніфікації стандартних вузлів
– не менше 60%.
Документація, що підлягає розробці Складальне креслення КВП.
Специфікація. Пояснювальна записка
(конструкторська частина).
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Опис конструкції та принципу роботи КВП
Спеціальний контрольний пристрій служить для визначення точності
положення осі отвору 8 Н7 відносно базової площини. Контроль здійснюється
за допомогою індикаторів ІЧ-10 ДСТУ ISO 463:2017 з ціною поділки 0,01 мм.
Індикатори (поз.3) встановлені на рухомих каретках (поз. 5) двох індикаторних
стійок, що базується на контрольній плиті (поз.1). Для фіксації положення
кареток та налаштування на розмір використовується обмежувальні кільця (поз.
6) та гвинти (поз. 8). Принцип роботи полягає в тому, що стійки
встановлюються на контрольну плиту (поз. 1), за допомогою нижніх
індикаторів перевіряється стабільність положення стійок відносно
вимірювальної бази плити. Верхні індикатори виставляються на 0 за еталонною
мірою або калібром. Далі деталь «Кронштейн» розміщується базовою
площиною на плиту (поз. 1), у наскрізний отвір 8 Н7 вставляється прецизійна
контрольна оправка (поз. 7), потім дві вимірювальні стійки підводяться до
виступаючих кінців оправки з обох боків деталі. Наконечники верхніх
індикаторів контактують з вехньою твірною оправки і в результаті проводиться
зняття показників з лівого та правого індикаторів. Відхилення від паралельності
визначається як алгебраїчна різниця отриманих значень. Використання нижніх
індикаторів під час цього процесу дозволяє контролювати, що під час
вимірювання стійки не змінили свого положення відносно плити.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.4 – Спеціальний контрольний пристрій
Аналіз та розрахунок точності контрольно-вимірювального
пристрою
Аналіз похибок є критичним для підтвердження працездатності
конструкції спеціального контрольно-вимірювального пристрою. Точність
показників пристрою визначається сумарною похибкою вимірювання ∆∑, яка
включає систематичні та випадкові складові [8,12,15].
Випадкові похибки підпорядковуються закону нормального розподілу і
підсумовуються за правилами теорії ймовірностей. Сумарна похибка
вимірювання розраховується за формулою[8,12,10]:
    2 2 2 2 2 2 2 2
 уе зн  ум  б  ус з   умб м п н (3.5)
де:
  уе = 0,003 мм – похибка неточності виготовлення установчих
елементів [8,12,15,21];
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
  зн = 0 мм – похибка зношування (для даної схеми контролю на
початковому етапі дорівнює нулю) [8,12,15,21];
  ум = 0,004 мм – систематична похибка виготовлення контрольної
оправки (поз.7) [8,12,15,21];
 б = 0,005 мм – похибка базування заготовки «Кронштейн»
нижньою площиною на плиті [8,12,15,21];
 ус = 0,003 мм – похибка від мікронерівностей поверхонь контакту
оправки та отвору [8,12,15,21];
  = 0 мм – похибка закріплення (відсутня, оскільки деталь
з
базується під власною вагою) [8,12,15,21];
  = 0,004 мм – похибка, спричинена зазором між оправкою 8 Н7
та отвором деталі [8,12,15,21];
  умб = 0,006 мм – випадкова похибка виготовлення вимірювальних
інструментів [8,12,15,21];
  м = 0,009 мм – похибка методу вимірювання двома індикаторами
[8,12,15,21];
 п = 0,005 мм – власна похибка пристрою [8,12,15,21];
 н = 0,005 мм – похибка налагодження індикаторів на «0»
[8,12,15,21].
  0,00300,004 0,0052 0,0032 02 0,0042 0,0062 0,0092 0,0052 0,0052  0,022мм

Для забезпечення достовірності контролю необхідно виконати умову:
сумарна похибка вимірювання не повинна перевищувати допустимий допуск на
вимірювальний параметр [8,12,21]:
∆∑ < Т = 0,022 мм < 0,030 мм
де: Т = 0,030 мм – допустиме відхилення паралельності осі отвору
відносно площини для деталі «Кронштейн» [8,12,21].
Умова виконується, отже, спроектований спеціальний контрольно-
вимірювальний пристрій забезпечує необхідну точність вимірювання
паралельності отвору 8 Н7.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
4. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
4.1 Методи прибирання металевої стружки
При виконанні механічної обробки деталі «Кронштейн» за Сталі 45 на
обробному центрі з ЧПК TotalTech VMC-650 утворюється значна кількість
металевої стружки. Процес утворення та прибирання стужки супроводжується
низкою небезпечних та шкідливих виробничих факторів [9,17]:
 Ризик порізів рук та обличчя гострими кромками стружки;
 Термічні опіки від нагрітої під час фрезерування стужки;
 Розлітання стружки за межі робочої зони верстата;
 Утворення масляного туману та дрібнодисперсного пилу при
взаємої стружки зі змащувально-охолоджувальною рідиною.
Відповідно до вимог ДСТУ EN ISO 12100:2016 та загальних правил
охороні праці, прибирання стружки на дільниці верстатів з ЧПК має
здійснюватися лише затвердженими методами, які виключають прямий контакт
оператора з небезпечним матеріалом [9,17].
Класифікація методів прибирання стружки
У сучасному машинобудівному виробництві застосовують три основні
методи прибирання металевих відходів із робочої зони верстатів [5,9,22]:
1. Автоматизований метод: цей метод є основним для обробного
центру TotalTech VMC-650. Оскільки верстат має закриту кабіну захисту,
видалення стружки безпосередньо з зони різання під час роботи здійснюється
двома шляхам:
o Змивання потоком ЗОР: Потужний струмінь охолоджувальної
рідини під тиском змиває стружку зі столу верстата та фіксуючого пристрою у
спеціальні піддони
o Шнековий або стрічковий конвеєр: Вмонтований у нижню частину
станини верстата гвинтовий шнек безперервно переміщує накопичену стружку
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
за межі робочого простору у зовнішні збірний контейнер. Це повністю
виключає перебування рук оператора в зоні небезпеки під час циклу обробки.
2. Механізований цеховий метод: застосовується для очищення
контейнерів та прибирання території навколо верстата після закінчення зміни.
Для цього використовується:
o Промислові цехові пилососи: Спеціальні пилососи циклонного
типу для збору стружки та ЗОР, вони всмоктують дрібну стружку та металевий
пил з важкодоступних місць станини, не піднімаючи пил у повітря робочої
зони;
o Магнітні збирачі: Ручні штанги з постійними магнітами всередині.
Оператор проводить магнітом над стружкою, вона притягується до захисного
кожуха, а при висуванні внутрішнього стрижня стружка автоматично
скидається у тару.
3. Ручний метод: Допускається виключно при повністю вимкненому
верстаті під час налагодження, зміни затискного пристрою або проведення
технічного обслуговування.
Категорично забороняється:
o Прибирати стружку безпосередньо руками, навіть у захисних
рукавицях;
o Здувати стружку зі столу верстата чи пристрою стисненим повітрям
із пневмопістолета, якщо кабіна верстата відкрита. Це призводить до розлітання
гострих часток на велику відстань, травмування очей сусідніх робітників та
забивання стружки у рухомі напрямні верстата.
Для безпечного ручного прибирання оператор зобов’язаний
використовувати гачки з гардами довжиною не менше 500 мм, щітки-
кмітливості та совки.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Вимоги до засобів індивідуального захисту
При виконанні будь-яких операцій, пов’язаних із доглядом за верстатом
та прибиранням відходів різання Сталі 45, станок ЧПК має бути забезпечений
ЗІЗ згідно з ДСТУ EN 388:2017 [9,17]:
 Захисні окуляри або щиток (ДСТУ EN 166:2017): З міцним
полікарбонатним склом для захисту очей від відлітаючих часток;
 Спецодяг: Костюм із цупкої тканини (бавовна з вогнестійким
просоченням). Рукава мають фіксуватися на манжетах, куртка – носитися
навипуск;
 Захисні рукавиці: Зі спеціальним покриттям (нітриловим або
кевларовим), стійким до порізів гострими кромками металу та впливу
технологічних масел ЗОР;
 Спецвзуття: Черевики з жорстким підноском та товстою підошвою,
яка не проколюється випадково впалою на підлогу стружкою.
Збір та утилізація стружки
Металева стружка, змочена ЗОР, є джерелом підвищеної екологічної
небезпеки та пожежної загрози. На дільниці ЧПК мають виконуватися такі
екологічні вимоги [9,16,17]:
o Стружка збирається у металеву тару з перфорованим подвійним
дном для спікання та збору залишків ЗОР;
o Забороняється змішувати стружку чорних металів зі стружкою
кольорових металів чи сміттям;
o Наповнена тара маркується та транспортується на дільницю
брикетування для подальшої здачі на переплавку.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
4.2 Способи утилізації і переробки стружки
Утворення металевої стружки при масовому та серійному виробництві
деталей типу «Кронштейн» вимагає організації чіткої системи її збирання,
переробки та подальшої утилізації. Металева стружка, забруднена залишками
змащувально-охолоджувальних рідин та технологічних масел, відповідно до
Національного переліку відходів належить до категорії небезпечних відходів. Її
безконтрольне зберігання створює загрозу забруднення грунтів і грунтових вод
нафтопродуктами, а також підвищує пожежну небезпеку в цеху через здатність
замаслення дрібної стружки до самозаймання [9,16,17].
Сучасний підхід до поводження зі стружкою Сталі 45 базується на
принципах циркулярної економіки “Circular Economy” та вимогах стандарту
ДСТУ ISO 14001:2015. Головна мета переробки – підготовка відходів до
вторинного переплаву з мінімальними втратами та повною регенерацією
хімічних компонентів ЗОР [16,17].
Етапи попередньої підготовки стружки до утилізації
Перш ніж стружка буде відправлена на металургійний переплав, вона
повинна пройти три обов’язкові стадії технологічної підготовки на
спеціалізованій дільниці цеху [5,23]:
1. Подрібнення стружки: при фрезерування заглиблень у деталях зі
Сталі 45 часто утворюється кручена, зливна або стрічкова стружка. Вона має
низьку насипну щільність, займає великі площі та заплутується, що
унеможливлює її автоматизоване транспортування. Для вирішення цієї
проблеми застосовують стружкоподрібнювальні аналоги – молоткові, валкові
або ножові. Після дробавки великогабаритна стрічкова стружка перетворюється
на однорідну дрібну січку з довжиною часток 10-20 мм. Це підвищує насипну
щільність відходів у 3-5 разів і полегшує подальше пресування.
2. Центрифугування (знежирення та сушіння): стружка, що надходить
від обробного центру TotalTech VMC-650, містить до 10-15% залишків ЗОР від
своєї загальної маси. Прямий переплав такої стружки супроводжується великим
чадом металу, виділенням токсичного диму та ризиком вибуху в печі.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Подрібнену стружку завантажують у промислові центрифуги. Під дією
відцентрової сили рідка фаза відділяється від металу. Ефективність
центрифугування досягає 95-98%. Віджата ЗОР збирається в резервуари,
проходить очищення через систему фільтрації і повертається назад у
гідросистему верстатів для повторного використання.
3. Брикетування: Знежирена дрібна стружка скеровується на
гідравлічні брикетувальні преси під тиском понад 100-150 МПа металеві частки
спресовуються у щільні циліндричні або прямокутні блоки – брикети. Насипна
щільність брикетів зі сталі 45 досягає 5,0 – 6,5 т/м3, що наближається до
щільності суцільного металу (7,8 т/м3). Брикети зручно зберігати,
завантажувати в плавильні печі, а головне – при їх плавленні чад металу
знижується з 20-30% до всього 1,5-3%.
Основні методи промислової утилізації та переплавки
Після етапу брикетування підготовлені відходи сталі 45 відправляються
на металургійну переробку. Залежно від технічного оснащення підприємства
застосовують такі методи [5,23]:
o Прямий переплав у дугових електропечах або індукційних печах:
брикети додають у шихту при плавці нових марок сталі. Використання
індукційних печей є найбільш екологічним, оскільки електромагнітні
перемішування забезпечує швидке розплавлення брикету під шаром шлаку,
мінімізуючи контакт металу з киснем повітря та зменшуючи утворення оксидів.
o Порошкова металургія: очищену елементну стружку сталі 45
піддають додатковому тонкому здрібненню у кульових млинах до стану
порошку. Отриманий металевий порошок використовують для виготовлення
деталей методом спікання або як сировину для промислових 3D-принтерів, що
працюють за технологією прямого лазерного спікання металів.
o Використання в якості хімічних реагентів або заповнювачів:
невідбрикетована чиста дрібна стружка може використовуватися в хімічній
промисловості як відновник у технологічних процесах або як армуючий
заповнювач при виробництві спеціальних важких бетонів, що застосовуються
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
для будівництва захисних споруд та фундаментів під важке ковальсько-пресове
обладнання.
Заходи безпеки та екологічного контролю при переробці
1. Вентиляція: дільниці подрібнення та центрифугування мають бути
обладнанні потужною місцевою припливно-витяжною вентиляцією з
фільтрами-вловлювачами масляного туману, щоб концентрація шкідливих
речовин у повітрі цеху не перевищувала встановлених санітарних норм
[9,16,17].
2. Пожежна безпека: Зберігання сухої та замасленої стружки має
відбуватися в окремих вогнестійких засіках або металевих контейнерах.
Дільниця обов’язково комплектується вогнегасниками класу D та сухим піском.
На заземлення всього обладнання звертається особлива увага для виключення
появи іскри від статичної електрики [9,16,17].

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Висновки
У кваліфікаційній роботі бакалавра на основі комплексного підходу
виконано проектування та аналіз технологічного процесу виготовлення деталі
«Кронштейн», а також розроблено комплекси верстатного й контрольного
оснащення.
Під час виконання роботи проведено детальний аналіз технологічності
конструкції деталі «Кронштейн» та обгрунтувано вибір конструкційного
матеріалу – сталь 45 за ДСТУ 7806:2015. Визначено тип виробництва як
середньосерійне та розроблено оптимальний маршрутно-операційний
технологічний процес обробки заготовки на сучасному обладнанні з ЧПК,
зокрема на вертикально-фрезерному обробному центрі моделі TotalTech VMC-
650. На основі нормативних даних виконано розрахунки оптимальних режимів
різання, сил різання та норм часу для кожної технологічної операції.
У конструкторській частині роботи спроектовано спеціальний верстатний
пристрій затискний пристрій призначений для базування та закріплення деталі
«Кронштейн» на операції фрезерування заглиблення. Виконано силовий
розрахунок механізму затискання, за результатами якого сумарне зусилля
склало W = 9075 H, що забезпечило обгрунтований вибір стандартної шпильки
М16. Розрахунок точності верстатного пристрою показав, що сумарна похибка
виготовлення не перевищує допуску на контрольний розмір, що повністю
підтверджує жорсткість, надійність та працездатність розробленої конструкції.
Також розроблено контрольно-вимірювальний пристрій для контролю
паралельності осі наскрізного отвору 8 Н7 відносно нижньої площини деталі
за допомогою контрольної оправки та двох стійок з індикаторами ІЧ-10 ДСТУ
EN ISO 463:2022.
У розділі охорони праці розглянуто безпечні автоматизовані та ручні
методи прибирання стружки на верстаті TotalTech VMC-650. Описано способи
підготовки відходів сталі 45 до утилізації відповідно до ДСТУ ISO 14001:2015.
Розроблені рішення забезпечують високу продуктивність обробки, стабільну
якість виготовлення «Кронштейна» та безпеку праці оператора.
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Мощенок В. І. Основи обробки металів різанням : навч. посіб. / В. І.
Мощенок, І. Г. Пімонов, М. В. Скрипник. — London : LAMBERT
Academic Publishing, 2025. — 264 с.
2. Яковенко І. Е. Технологічна оснастка. Розрахунки. Проєктування :
навч. посіб. / І. Е. Яковенко, О. А. Пермяков. — Харків : НТУ «ХПІ»,
2024. — 232 с.
3. Паливода Ю. Є. Інструментальні матеріали, режими різання, технічне
нормування механічної обробки : навч.-метод. посіб. / Ю. Є. Паливода,
А. Є. Дячун, Р. Я. Лещук. — Тернопіль : ТНТУ ім. Івана Пулюя, 2019.
— 240 с.
4. Горбатюк Є.О. Технологія машинобудування : навч. посіб. / Є. О.
Горбатюк, М. П. Мазур, А. С. Зенкін. — Львів : Новий Світ-2000, 2009.
— 358 с.
5. Технології машинобудування підручник / П. П. Мельничук, А. І.
Боровик, П. А. Лінчевський, Ю. В. Петраков. — Житомир : ЖДТУ,
2005. — 882 с.
6. Технологія машинобудування: посібник-довідник для виконання
кваліфікаційних робіт : навч. посіб. / І. І. Юрчишин, Я. М. Литвиняк, І.
Є. Грицай та ін. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2009.
— 528 с.
7. Боровик А. І. Технологічна оснастка механоскладального
виробництва: підручник / А. І. Боровик. — Київ : Кондор, 2008. — 726
с.
8. Ткачук В.П. Метрологія, стандартизація, сертифікація та технічні
вимірювання : підручник / В. П. Ткачук, Я. І. Проць. — Тернопіль :
ТНТУ, 2014. — 240 с.
9. Ткачук К. Н. Основи охорони праці : підручник / К. Н. Ткачук, М. О.
Халімовський, В. В. Зацарний. — Київ : Основа, 2011. — 416 с.

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
10. Ступницький В. В. Оптимізація стратегій високошвидкісного
фрезерування деталей типу «Кронштейн» на верстатах з ЧПК / В. В.
Ступницький, О. В. Новіков // Вісник Національного університету
«Львівська політехніка». Серія: Оптимізація виробничих процесів. —
2023. — № 12 (2). — С. 45–53.
11. Петраков Ю. В. Забезпечення точності базування при фрезеруванні
конструкційних сталей на вертикально-фрезерних обробних центрах /
Ю. В. Петраков, О. А. Мельник // Технічні комплекси. — 2022. — № 1
(19). — С. 14–22.
12. Клименко Г. П. Метрологічне забезпечення контролю взаємного
розташування поверхонь деталей машин / Г. П. Клименко, Я. В.
Васильченко // Надійність інструменту та оптимізація технологічних
процесів. — 2024. — Вип. 44. — С. 112–119.
13. ДСТУ 7806:2015. Прокат із легованої конструкційної сталі. Технічні
умови. — [Чинний від 2016-04-01]. — Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016. —
VI, 56 с. — (Національний стандарт України).
14. ISO 15488:2003. Collets with 8 degree setting angle for tool holders —
Collets, nuts and design shapes. — Geneva : International Organization for
Standardization, 2003. — 14 с.
15. ДСТУ EN ISO 463:2022. Геометричні специфікації виробу (GPS).
Обладнання для вимірювання розмірів. Конструкція та метрологічні
характеристики механічних стрілочних приладів (EN ISO 463:2006,
IDT; ISO 463:2006, IDT). — [Чинний від 2023-11-01]. — Київ : ДП
«УкрНДНЦ», 2023. — IV, 14 с. — (Національний стандарт України).
16. ДСТУ ISO 14001:2015. Системи екологічного управління. Вимоги та
настанови щодо застосовування (ISO 14001:2015, IDT). — [Чинний від
2016-07-01]. — Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016. — VI, 25 с. —
(Національний стандарт України).

Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
17. НПАОП 0.00-1.71-13. Правила охорони праці під час роботи з
інструментом та пристроями : затверджено наказом Міністерства
енергетики та вугільної промисловості України від 19 груд. 2013 р. №
966. — Офіц. вид. — Київ : Форт, 2014. — 84 с. — (Нормативний
документ).
18. Стрічкопильний верстат по металу JET HVBS-712K [Електронний
ресурс] // JET Tools Ukraine : офіційний сайт. — Режим доступу:
https://www.jettools.com.ua/metalloobrabotka/lentochnopilnye/lentochnopil
nyj-stanok-po-metallu-jet-hvbs-712k-220.html — (Дата звернення:
22.04.2026).
19. Вертикально-фрезерний обробний центр TotalTech VMC-650
[Електронний ресурс] // ТОВ «ТОТАЛ ТЕХ» : офіційний сайт. —
Режим доступу: https://totaltech.com.ua/totaltech/. — (Дата звернення:
22.04.2026).
20. Електронний каталог металорізального інструменту компанії ТОВ
«Гюрінг Україна» : фрези кінцеві та свердла твердосплавні
[Електронний ресурс]. — Режим доступу: https://guehring.ua/catalogs.
— — (Дата звернення: 25.04.2026)..
21. Засоби контролю відхилень форми та розташування поверхонь
[Електронний ресурс] // Навчально-науковий портал «Світ
Метрології». — Режим доступу: https://metrology.com.ua. — (Дата
звернення: 25.04.2026).
22. Altintas Y. Manufacturing Automation: Metal Cutting Mechanics, Machine
Tool Vibrations, and CNC Design. — 3rd ed. — Cambridge : Cambridge
University Press, 2023. — 412 с..
23. Groover M. P. Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials,
Processes, and Systems. — 7th ed. — New York : John Wiley & Sons,
2020. — 816 с.
24. Nee A. Y. C. Handbook of Manufacturing Engineering and Technology. —
London : Springer, 2022. — 3450 с..
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
25. ISO 10649-3:2013. Cutter arbors with parallel key and tenon drive — Part
3: Dimensions and designation of tool holders with 7/24 taper for automatic
tool changer. — Geneva : International Organization for Standardization,
2013. — 15 с.
26. ISO 13385-1:2019. Geometrical product specifications (GPS) —
Dimensional measuring equipment — Part 1: Design and metrological
characteristics of callipers. — Geneva : ISO, 2019. — 24 с.
27. Smith G. T. CNC Machining Technology. — Volume 2: Cutting, Fluids
and Workholding Technologies. — London : Springer Science & Business
Media, 2012. — 198 с.
28. ДСТУ 8302:2015. Інформація та документація. Бібліографічне
посилання. Загальні положення та правила складання. — [Чинний від
2016-07-01]. — Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016. — VI, 17 с. —
(Національний стандарт України).
29. ДСТУ 3008:2015. Інформація та документація. Звіти у сфері науки і
техніки. Структура та правила оформлювання. — [Чинний від 2017-07-
01]. — Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016. — IV, 26 с. — (Національний
стандарт України).
Арк.
ЧДТУ.26.131.008.001 ПЗ
74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets