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
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8767| Title: | Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі «Матриця штампу» |
| Authors: | Лега , Андрій Юрійович Кукса, Олександр Олександрович |
| Keywords: | Технологічний процес виготовлення деталі |
| Issue Date: | 2025 |
| Abstract: | Анотація На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторськотехнологічне забезпечення виготовлення деталі «Матриця штампу»» Виконавець: здобувач групи ПМ-11 Кукса Олександр Олександрович Керівник: Лега Андрій Юрійович Кваліфікаційна робота бакалавра містить 90 сторінку формату А4, 12 рисунків, 21 таблиць, 24 літературних джерел. В кваліфікаційній роботі здійснено аналіз службового призначення деталі, проведено вибір матеріалу для виготовлення деталі, визначено тип виробництва, обґрунтовано вибір виготовлення заготовки, здійснено вибір технологічного обладнання, здійснено проектування робочого електрода - інструмента для електро-хімічної обробки проведено розрахунки режимів електрохімічної обробки. Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для закріплення деталі «матриця штампу», а також контрольний пристрій для вимірювання відхилення від паралельності двох площин. В розділі охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях розглянуто вимоги охорони праці під час електрохімічної обробки металів. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8767 |
| Appears in Collections: | 131 Прикладна механіка (Комп`ютерне конструювання обладнання та розробка технологій машинобудування) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Кукса.pdf Restricted Access | 3 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
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
«_____»_____________2025р.
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи бакалавра
на тему: «Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі
«Матриця штампу»
Виконав: здобувач 4 курсу, групи ПМ-11
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Комп’ютерне конструювання
обладнання та розробка технологій
машинобудування»
Кукса Олександр Олександрович
Керівник: Лега А.Ю.
Рецензент: Якушев І. В., провідний інженер
ДП «Семпал»
Засвідчую, що у кваліфікаційній роботі
немає запозичень з праць інших
авторів без відповідних посилань.
Здобувач: __________________
підпис
Черкаси 2025 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:
Завідувач кафедри ТОМВ
Георгій КАНАШЕВИЧ
« » ____________20___р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу бакалавра
__________________ Кукса Олександр Олександрович________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення
деталі «Матриця штампу»
Керівник роботи: Лега Андрій Юрійович
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
Затверджена наказом Черкаського державного технологічного університету від
«05» березня 2025р. №63/03-03
2. Термін подання здобувачем роботи _______________
3. Вихідні дані до роботи: кресленик матриці
______________________________________________________________
4. Зміст пояснювальної записки:1. Інженерні розрахунки заданої деталі; 2.
Технологічний розділ; 3. Конструкторський розділ; 4. Охорона праці та безпека
у надзвичайних ситуаціях
____________________________________________________________________
_______________________________________________________________
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо): Тема; Пристрій верстатний;
Пристрій контрольний; Електрод інструмент для ЕХО, Охорона праці та
безпека у надзвичайних ситуаціях (Вимоги безпеки при електрохімічній
обробці металів)
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_______________________________________________________
6. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Підпис, дата
Розділ Керівник
завдання видав завдання прийняв
1,2,3 Лега А. Ю.
4 Цікановський В.Л.
7. Дата видачі завдання _________________
Календарний план
№ Термін
Назва етапів кваліфікаційної роботи виконання Примітка
з/п етапів роботи
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
2. Технологічний розділ
3. Конструкторський розділ
4. Охорона праці та безпека в надзвичайних
ситуаціях
5. Оформлення технічної документації
Здобувач ___________ Олександр КУКСА
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Керівник ___________ Андрій ЛЕГА
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Анотація
На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторсько-
технологічне забезпечення виготовлення деталі «Матриця штампу»»
Виконавець: здобувач групи ПМ-11 Кукса Олександр Олександрович
Керівник: Лега Андрій Юрійович
Кваліфікаційна робота бакалавра містить 90 сторінку формату А4, 12
рисунків, 21 таблиць, 24 літературних джерел.
В кваліфікаційній роботі здійснено аналіз службового призначення
деталі, проведено вибір матеріалу для виготовлення деталі, визначено тип
виробництва, обґрунтовано вибір виготовлення заготовки, здійснено вибір
технологічного обладнання, здійснено проектування робочого електрода -
інструмента для електро-хімічної обробки проведено розрахунки режимів
електрохімічної обробки.
Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для закріплення
деталі «матриця штампу», а також контрольний пристрій для вимірювання
відхилення від паралельності двох площин.
В розділі охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
розглянуто вимоги охорони праці під час електрохімічної обробки металів.
Abstract
For the bachelor's qualification work on the topic: "Design and technological
support for the manufacture of the part "Die matrix""
Performer: applicant of the PM-11 group Kuksa Oleksandr Oleksandrovych
Supervisor: Lega Andriy Yuriyovych
The bachelor's qualification work contains 90 pages of A4 format, 12
figures, 21 tables, 24 literary sources.
In the qualification work, an analysis of the service purpose of the part was
carried out, the material for the manufacture of the part was selected, the type of
production was determined, the choice of the workpiece was justified, the choice
of technological equipment was selected, the working electrode - a tool for
electrochemical processing was designed, and calculations of electrochemical
processing modes were performed.
Designed: a special machine tool for fixing the part "die matrix", as well as a
control device for measuring the deviation from parallelism of two planes.
In the occupational safety section, the requirements for occupational safety
during electrochemical processing of metals were considered.
.ЗМІСТ
Вступ……………………………………………………………………………..5
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1 Аналіз службового призначення деталі, вибір матеріалу ………….....6
1.2 Визначення типу виробництва………………………………………….15
1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі………………………….....21
1.4 Попередній вибір заготовки та методу її одержання………………….24
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв'язків поверхонь деталі та
формулювання основних технологічних задач……………………………….31
2.2 Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь ……………….36
2.3. Вибір варіантів маршрутів обробки деталі……………….……………38
2.4 Вибір обладнання, технологічного оснащення …………………….…..42
2.5 Проектування робочого електрода - інструмента для електро-хімічної
обробки……………………………………….......................................................50
2.6. Встановлення режимів обробки ………………………………………...55
3. Конструкторський розділ
3.1 Проектування верстатного пристрою……………………………………61
3.2 Проектування спеціального контрольно-вимірювального пристрою…73
4. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
4.1Вимоги охорони праці під час електрохімічної обробки металів………77
4.2 Вимоги безпеки до організації робочих місць………………………….81
4.3 Вимоги охорони праці під час технологічних процесів……………….83
Висновки………………………………………………………………………..88
Список використаних джерел………………………………………………..89
Додатки
4
ВСТУП
Машинобудівна галузь є одним із провідних секторів, що визначають
темпи економічного розвитку держави. Для збереження конкурентних
позицій продукції на ринку необхідно постійно оновлювати та
вдосконалювати технологічні процеси, впроваджуючи найсучасніші науково-
технічні розробки.
Інтеграція інноваційних методів обробки та їх ефективне використання
є основоположною умовою модернізації виробничих процесів. За останні
роки серед найперспективніших напрямів у галузі машинобудування та
приладобудування особливу увагу приділяють електрофізичним і
електрохімічним методам обробки (ЕФЕХМО). Ці технології виникли
відносно нещодавно як результат впровадження наукових досягнень у
практику промислового виробництва. Їх активному розвитку сприяли
виклики, пов’язані з необхідністю обробки нових матеріалів, а також із
появою високотехнологічних галузей — електронної, ядерної, авіакосмічної
промисловості та точного приладобудування. Усі ці сфери вимагають
застосування принципово нових підходів до виготовлення деталей. Сучасні
цифрові технології та автоматизовані засоби проєктування дозволяють
створювати високопродуктивні, гнучкі та ефективні виробничі системи.
Застосування сучасного технологічного обладнання та спеціалізованої
оснастки відіграє ключову роль у забезпеченні високої якості продукції та
скороченні часу її виготовлення.
У межах даної кваліфікаційної бакалаврської роботи передбачено
проєктування прогресивного технологічного процесу виготовлення деталі
відповідно до заданого обсягу випуску.
5
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1. Аналіз службового призначення деталі, вибір матеріалу
Призначення штампа для формовки полягає в тому, щоб надавати
заготовці (зазвичай металевій, рідше пластиковій) певної форми та розмірів
шляхом пресування чи іншого впливу. Іншими словами, штамп — це
інструмент, що дозволяє масово виготовляти деталі однакової форми з
високою точністю[1].
Основні функції штампа для формовки[1,2]:
Деформація матеріалу без його руйнування — це може бути
згинання, витягування, глибока витяжка, рельєфне формування тощо.
Надання об’ємної форми: наприклад, виготовлення кришок,
корпусів, деталей техніки чи автомобілів.
Висока повторюваність – завдяки штампу можна отримати тисячі
й мільйони однакових виробів.
Штамп для формовки - основна деталь, яка безпосередньо бере участь
в оформленні зовнішньої поверхні виробу.
Штамп для формовки – це інструмент, основною деталлю якого є
формуюча частина (матриця й пуансон). Саме ці елементи безпосередньо
контактують із заготовкою та створюють зовнішню (а іноді й внутрішню)
поверхню виробу[1].
Основна деталь штампа для формовки – це формуючий блок, який
визначає остаточну форму й вигляд поверхні виробу. Він забезпечує точне
відтворення розмірів і контуру виробу, а також його якість (гладкість,
рельєфність, чіткість ліній) [1].
Форма, розміри і конструкція матриці визначаються конструкцією
самого виробу. У прес-формах прямого пресування нижня частина матриці
6
служить для оформлення виробіві є власне матрицею, а верхня частина
призначена для завантаження прес-матеріалу і є завантажувального камерою.
Таким чином, штамп для формовки – це комплексний інструмент, але саме
його формуючі частини є "серцем" процесу, бо вони безпосередньо
відповідають за геометрію виробу[1-3].
Матриця штампу – це частина штампа, що разом із пуансоном утворює
формуючий простір, у якому відбувається деформація заготовки. Основні
конструктивні особливості матриці такі[1]:
Формуюча порожнина:
Це головний елемент матриці, що має точну геометрію виробу. Її
поверхня копіює потрібну форму деталі. Вона повинна бути:
дуже точно оброблена;
мати високий клас шорсткості (особливо для зовнішніх деталей);
мати певні ухили (для легшого виймання деталі).
Робочі краї (різальні кромки): якщо матриця використовується у
штампах для вирубки або обрізки, вона має різальну кромку з високою
твердістю й зносостійкістю. Конструкція основи: матриця кріпиться на
опорній плиті (основі). Конструкція забезпечує жорсткість і точність
положення матриці під час роботи. Система направлення: матриця може мати
направляючі стовпчики або втулки, що забезпечують співвісність матриці з
пуансоном і запобігають перекосам під час роботи. Канали для змащування і
видалення продуктів штампування: матриця має спеціальні канали для
змащування, щоб зменшити тертя, отвори або вікна, через які виштовхуються
вирубані деталі або обрізки матеріалу. Отже, конструктивні особливості
матриці визначають її надійність, точність і довговічність, що критично
важливо для серійного виробництва. [1]
7
8
9
Рисунок 1.1 – Деталь типу: «Матриця штампу»
Рисунок 1.2 – Деталь штамп з рознесеними частинами
10
Марка сталі: 5ХВ2С (іноді позначають як 5ХВ2С-Ш для уточнення
виду постачання). Це інструментальна легована сталь, яка входить до групи
сталей холодного деформування[4].
Зі сталі 5ХВ2С виготовляють[4]:
Штампи для холодного штампування:
Матриці та пуансони для вирубки, обтискання, формування
металевих листів і стрічок.
Штампи для виготовлення дрібних і середніх деталей із
конструкційної сталі, алюмінію та мідних сплавів.
Ріжучий інструмент:
Леза для ножиць, які ріжуть металеві листи.
Пробійники, висічні інструменти, обтискні ролики.
Калібри та вимірювальний інструмент[4]:
Кільцеві калібри, шаблони, плити для перевірки точності
розмірів.
Інструмент для прес-форм[4]:
Вставки у прес-формах для виробництва пластикових виробів із
підвищеними вимогами до зносостійкості.
Ролики та направляючі:
Деталі для прокатних верстатів або ліній, що працюють у важких
умовах.
11
Рисунок 1.3 – Штамп для формовки в зборі
12
Таблиця 1.1 – Характеристика матеріалу 5ХВ2С[4]
Марка 5ХВ2С
Замінник: 6ХВ2С
Класифікація Сталь інструментальна штампова
ножі при холодній різці металу, різьбонакатні
плашки, пуансони і обтискні матриці при холодній
Застосування:
роботі, штампи складної форми, що працюють з
підвищеними ударними навантаженнями
Таблиця 1.2 – Хімічний склад у% матеріалу 5ХВ2С [4]
C Si Mn Ni S P Cr Mo W V Cu
0.45 0.8 0.15 0.9 1.8
- - - до 0.35 до 0.03 до 0.03 - до 0.3 - до 0.3 до 0.3
0.55 1.1 0.45 1.2 2.3
Таблиця 1.3 – Технологічні властивості матеріалу 5ХВ2С [4]
не застосовується для зварювальних
Зварюваність:
конструкцій.
Флокеночутливість: чутлива.
Схильність до відпускної крихкості малосхильна.
13
Таблиця 1.4 – Механічні властивості залежно від температури
відпуску[4]
t відпуску, KCU,
σТ,, МПа σВ, МПа δВ, % ψ,% % HRCэ
°С Дж/м2
Гартування 880 °С, масло. Витримка при відпуску 2 год.
200 1810 1960 6 13 15 56
300 1720 1830 8 20 18 54
400 1530 1670 9 26 20 52
500 1290 1470 10 30 23 46
600 1030 1180 11 35 34 41
Таблиця 1.5 - Механічні властивості при Т = 20oС матеріалу 5ХВ2С[4]
Твердість, Границя Тимчасовий Відносне Відносне Ударна
HRC текучості опір видовження звуження в'язкість,
σТ, МПа розриву δВ,% ψ,% KCU
σВ, МПа Дж/м2
56 1810 1960 6 13 15
Таблиця 1.6 – Механічні властивості залежно від температури
випробування
t
випробування, σТ,, МПа σВ, МПа δВ, % ψ,% % KCU, Дж/м2
°C
Зразок діаметром 20 мм. Гартування 880 °С, масло. Відпуск 450 °С.
200 1470 1620 5 15 34
300 1420 1570 5 20 34
400 1220 1320 10 45 24
500 1030 1180 12 50 20
14
1.2. Визначення типу виробництва
Найважливіша характеристика виробничої структури дільниці
механічного цеху - його тип виробництва [5,6].
Тип виробництва за ДСТУ 2960-94 характеризується коефіцієнтом
закріплення операцій Кз.о, який показує відношення різних технологічних
операцій, що виконуються підрозділом протягом місяця до кількості робочих
місць, і який обчислюється за формулою [5]:
∑ О
КЗ.О. = (1.1)
∑ Рпр
де - ∑ О − сумарна кількість операцій;
∑ Рпр − сумарна кількість робочих місць.
Розрахункова кількість верстатів обчислюється за формулою[5]:
��
С = зап·∑ ��шт.к.
�� (1.2)
60·��д·��зн
де ��вип − програма запуску, за умовою Nвип. = 1500шт.;
Тшт.к. − штучно-калькуляційний час по кожній операції ТП; значення
Тшт.к.
��д = 4015 - дійсний річний фонд часу, для двозмінної роботи
металорізального обладнання [5];
��зн = 0,80 - нормативний коефіцієнт завантаження обладнання, для
двозмінної роботи FД=2070год. [5].
При проектуванні виробничих процесів основою розрахунку є не річна
програма випуску виробів, а річна програма запуску їх у виробництво[5]:
�� �� 4 7
��зап = ��р · �� · (1 + + ) = 1500 ∙ 1 ∙ (1 + + ) = 1665 шт/рік (1.3
100 100 100 100
де ��зап - програма випуску;
m - кількість деталей у виробі, шт.; m = 1шт[5];
α - коефіцієнт, що враховує відсоток неминучого браку, %; α= 4 %[5]
15
β2 - коефіцієнт, що враховує відсоток запасних частин та
комплектуючих, % β2 =7% [5]
∑Тшт.к. ⋅ �� 55,57 ⋅ 1665
Ср1 = = = 0,48
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 4015 ⋅ 0,8
∑ Тшт.к. ⋅ �� 4,91 ⋅ 1665
Ср2 = = = 0,04
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 4015 ⋅ 0,8
∑ Тшт.к. ⋅ �� 619,2 ⋅ 1665
Ср3 = = = 5,2
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 40150 ⋅ 0,8
Після розрахунку кількості верстатів Ср, встановлюємо прийняте число
робочих місць Р, округлюючи до найближчого більшого цілого числа
отримане значення Ср.
Далі по кожній операції розраховуємо значення фактичного
коефіцієнта завантаження робочого місця за формулою[5]:
С
�� = ��
фз (1.4)
��
Результати розрахунків заносиномо до таблиці
Кількість операцій, необхідних для дозавантаження робочого місця
обчислюється за формулою[5]:
Офз = ��зн/��фз (1.5)
Загальна кількість операцій обчислюється за формулою:
О=Р+Оз (1.6)
Отримані значення заносимо до таблиці 1.7. Після заповнення всіх граф
таблиці підраховуємо сумарні значення О і Р, визначаємо Кз.о. і тип
виробництва.
16
Таблиця 1.7 – Штучно-калькуляційний час на операціях базового ТП
№ Назва операції tо10-3, хв. tшт.к.=tок
Формула Знач. tо к .З-ня
1 2 3 4 5 6 7
1 Вертикаль-фрезерна з ЧПК 9,4 1,84 46,91
1.Фрезерувати площину основи 6l 2,82
470х337,5, начорно, на прохід,
2.Фрезерувати площину основи 4l 1,88
470х337,5, чистове,
3.Фрезерувати площину основи 6l 2,82
470х337,5, начорно, на прохід,
4.Фрезерувати площину основи 4l 1,88
470х337,5, чистове,
5.Фрезерувати торці матриці 6l 9,7
штампу чорнове
6.Фрезерувати торці матриці 4l 6,4
штампу чорнове
7. Свердлити чотири отвори 30, 5,04 1,72 8,66
Н12, напрохід під попереднє 0,52dl 1,48
розвертання, витримуючи розміри
8. Розвернути чотири отвора до 31
попередньо, напрохід, під
розвертання чистове, витримуючи 0,43dl 1,2
розміри згідно креслення.
17
Продовження таблиці 1.7 – Штучно-калькуляційний час на операціях
базового ТП
1 2 3 4 5 6 7
9. Розвернути чотири отвори до
31,5Н7, начисто, напрохід, кінцево
креслення. 0,86dl 2,36
3 Шліфувальна 55,57
1. Шліфувати площину основи 2,35 2,1 4,91
470х337,5 2,5l 1,175
2. Шліфувати площину основи 1,175
470х337,5 2,5l
5 Електро-хімічна обробка
1. Електро-хімічна обробка 79,2 1 619,2
електрод інструментом
технологічного отвору 36,8х67(2
отвори)
2. Електро-хімічна обробка 66 1
електрод інструментом
технологічного отвору 180,4х28,4
3. Електро-хімічна обробка 288 1
електрод інструментом №1
4. Електро-хімічна обробка 186 1
електрод інструментом №2
18
Таблиця 1.8 – Сумарні значення О і Р
№п /п Тип верстату Марка Тшт.к. СР Р ηфз О
верстата
1 Вертикально- 65А60Ф4 55,57 0,48 1 0,48 1,66
фрезерний з ЧПК
3 Плоско ОШ400 4,91 0,04 1 0,04 20
шліфувальний
верстат
4 Електрохімічний sET3030-2D 619,2 5,2 2 2,6 0,3
прошивний
верстат
Всього: - 679,68 - 4 - 22
Дрібносерійне виробництво – це тип виробництва, при якому
виготовляються невеликі партії однотипних виробів (зазвичай від кількох
десятків до кількох сотень штук) [7].
Основні характеристики[7]:
Мала серія продукції - продукція виготовляється невеликими партіями,
часто за індивідуальними замовленнями. Серії можуть бути разовими або
періодично повторюваними.
Універсальне обладнання - використовуються універсальні верстати,
ручний інструмент, часто потребується переналагодження для кожного
нового замовлення. Механізація й автоматизація значно нижчі, ніж у
великосерійних виробництвах.
Гнучкість - виробництво легко пристосовується до змін конструкції чи
специфікацій виробу. Важлива кваліфікація працівників, бо багато операцій
виконуються вручну або напівавтоматично.
19
Вища собівартість продукції - через часті переналагодження та менший
обсяг випуску вартість одиниці продукції вища.
Менше вузької спеціалізації - працівники виконують різноманітні
операції, що вимагає ширшої кваліфікації.
Величина операційної партії заготовок обчислюється за формулою:
а∙��
�� = вип 5∙1665
= = 33шт (1.7)
�� 253
де а - кількість робочих днів на які потрібний запас заготівок на складі, а = 5
днів;
N – річний обсяг виробництва, N=1665шт.;
F - кількість робочих днів на протязі ріку, F = 253 днів.
20
1.3. Аналіз технологічності конструкції деталі
Матриця штампу — це основна робоча частина штампового
інструменту, яка разом із пуансоном формує потрібний контур або форму
деталі під час штампування.
Конструктивні особливості:
Робоча частина -отвір матриці точно відповідає контуру виробу або
його частини. Робочі поверхні повинні мати високу твердість і
зносостійкість, зазвичай виготовляються зі сталі типу 5ХВ2С, Х12МФ тощо.
Товщина матриці - підбирається залежно від товщини заготовки та
виду штампування (вирубка, обтискання, глибока витяжка). Товщина
повинна забезпечувати жорсткість і довговічність.
Напрямні та центрируючі пристрої - для точного позиціонування
пуансона й матриці використовуються напрямні колонки та втулки. Це
запобігає перекосу та поломкам під час роботи.
Кріплення - матриця монтується у нижню плиту штампу за допомогою
гвинтів, штифтів або зенкерівки, щоб забезпечити стабільність.
Кут зазору - між матрицею та пуансоном задається певний зазор (кліренс),
який залежить від товщини та типу матеріалу заготовки. Це впливає на якість
обрізаної кромки.
Додаткові елементи - для полегшення виймання деталі можуть бути
передбачені виштовхувачі або пневматичні пристрої.
Також іноді застосовуються змінні вставки в матриці для продовження
терміну служби (легше замінити окрему зношену частину).
Це пластина прямокутної форми з наскрізними отворами різних
конфігурацій, які формують контур виробу. Ми бачимо вирізи складної
форми, що свідчить про те, що матриця використовується для штампування
деталей із високою точністю та комплексним профілем.
21
По периметру матриці розташовані великі отвори, що призначені для
монтажу матриці на штамповій плиті з використанням гвинтів чи штифтів.
Пази й вирізи, використовуються для центрування пуансона або
вставок, що забезпечує правильне позиціонування під час роботи.
Є спеціальні прорізи та технічні порожнини, які можуть бути
призначені для установки виштовхувачів або деталей системи видалення
готового виробу після штампування.
Бічні вирізи вказують на можливість встановлення додаткових
функціональних елементів або з'єднання з іншими частинами штампа
(наприклад, напрямними).
Отвори для кріплення і напрямні – забезпечують надійну фіксацію
матриці у штамповому вузлі.
Фаски 5×45° – для безпечного монтажу та зняття гострих кромок.
Внутрішні радіуси та прорізи – забезпечують видалення відходів
та можливість монтажу допоміжних елементів (наприклад, виштовхувачів).
Кожен виріз і отвір має свої допуски, що забезпечує
взаємозамінність у виробництві та роботу штампа без заклинювання.
Деталь має бути стійкою до зносу та деформацій під впливом
великих тисків.
Визначаємо деякі кількісні показники технологічності.
Коефіцієнт точності обчислюється, за формулою[5] :
Кт =1-1./Тср. (1.8)
де Тср. - середній квалітет точності.
Досягнутий середній квалітет точності обчислюється за формулою[5] :
Тср =(Σni·Тi)/Σni (1.9)
де Ті - і-ий квалітет;
nі – кількість поверхонь і-того квалітету.
Значення Ті та nі беремо з таблиці 1.9.
22
Таблиця 1.9 – Квалітети точності поверхонь [5]
Ti 9 8 7
n 2 4 6
i
За формулами (1.9), (1.10) отримуємо значення:
Кт= 1-1/6,8= 0,85,
Тср=(2·9+8·4+7·6)/12=6,8
Коефіцієнт шорсткості обчислюється, за формулою:
Кш = 1./Шср (1.10)
де Шср.- середня шорсткість поверхонь, обчислюється за формулою:
Шср = (Σni·Raі)/Σni (1.11)
де Raі і- шорсткість поверхні.
Значення nі, Raі беремо з таблиці 1.10.
Таблиця 1.10 - Шорсткість поверхонь[5]
Rai , мкм 2,5 1,25 0,63
ni 2 4 6
За формулами (1.10), (1.11) отримуємо значення:
Шш= 1/12=0,07;
Шср=(2,5 2+1,25·4+0,63 6)/12=1,23
Коефіцієнт використання деталей обчислюється за формулою[5]:
Квм=МД/Мз (1.12)
до МД =22,9кг – вага деталі, Мз=25 кг – вага заготівки.
Тоді за формулою (1.11) коефіцієнт використання деталей:
Квм=22,9/25=0,916
23
1.4. Попередній вибір заготовки та методу її одержання
Процес виготовлення заготовок є одним із найважливіших етапів
машинобудівного виробництва, оскільки він суттєво впливає на матеріальні
витрати, трудомісткість, якість кінцевих виробів і, відповідно, на їхню
собівартість. Зокрема, у галузі верстатобудування витрати на заготовку, що
включають як вартість матеріалу, так і трудові ресурси, можуть становити до
70% від загальної вартості виготовлення деталі [8].
Ковка — це технологічний процес пластичної деформації металу під
дією прикладених зусиль, що здійснюється з метою отримання заготовки
необхідної форми, розмірів і структури. Процес виконується як у гарячому,
так і в холодному стані, однак для великих або складних заготовок
переважно застосовується гаряча ковка[8].
Основні етапи процесу ковки[8]:
1. Нагрів заготовки – заготовка (зазвичай пруток, зливок або круглий
прокат) нагрівається у термічній печі до температури ковки, яка для сталі
зазвичай становить 1100–1250 °C.
2. Пластична деформація – заготовка деформується ударами молота,
преса або в штампі. Процес може бути:
вільна ковка – на плоских бойках, без формообмежуючих інструментів;
штампова ковка - із використанням верхнього і нижнього штампу, що
формують контур заготовки.
3. Охолодження – після деформації заготовку поступово охолоджують,
часто в умовах, що запобігають утворенню внутрішніх напружень.
Переваги ковки[8]:
Покращення механічних властивостей завдяки ущільненню структури
металу та орієнтації волокон.
Висока міцність і довговічність заготовки.
24
Можливість виготовлення масивних або відповідальних деталей
(наприклад, валів, колінчастих валів, осей, муфт, елементів
машинобудування).
Обмеження методу[8]:
Висока енергоємність процесу (через нагрівання).
Вимоги до додаткової обробки після ковки (обрізка облоя, механічна
обробка).
Відносно висока собівартість для малосерійного виробництва.
Застосування[8]:
Метод ковки широко застосовується у важкому машинобудуванні,
авіації, залізничній техніці, енергетичному обладнанні та для виготовлення
відповідальних елементів з високими навантаженнями.
Штампування – це процес обробки тиском, при якому заготовка
деформується у спеціальному штампі до заданої форми та розмірів.
Штампування дозволяє отримувати високоточні та складнопрофільні деталі
серійного й масового виробництва при мінімальній потребі в механічній
дообробці[8].
Основні види штампування[8]:
1. Гаряче штампування – заготовку попередньо нагрівають до
температури пластичності (для сталі – 1100–1250 °C) і формують у штампі.
Застосовується для великогабаритних і складних заготовок.
2. Холодне штампування – відбувається без попереднього нагрівання,
зазвичай для тонколистової сталі. Дає високу точність і якість поверхні, але
потребує високих зусиль.
Основні етапи процесу[8]:
1. Підготовка заготовки – пруток, прокат або лист обрізають до
необхідних розмірів.
2. Установлення у штамп – заготовку поміщають між частинами
25
штампа (матрицею та пуансоном).
3. Деформація - прес створює зусилля, під дією якого заготовка
приймає форму робочої порожнини штампа.
Переваги штампування:
висока точність і повторюваність форми.
швидкість виготовлення в умовах серійного і масового
виробництва.
зменшення обсягів механічної обробки.
можливість виготовлення тонкостінних, складнопрофільних і
легких деталей.
Недоліки[8]:
- висока вартість виготовлення штампів.
- обмеження на складність конструкції при холодному штампуванні.
- неекономічно для дрібносерійного виробництва.
- штампування широко використовується в автомобілебудуванні,
приладобудуванні, авіації, виробництві побутової техніки та
машинобудуванні загалом для виготовлення деталей корпусів, кронштейнів,
шестерень, важелів тощо.
Таблиця 1.11 – Порівняння ковки і штампування
Критерій Ковка Штампування
1 2 3
Пластична деформація металу Деформація металу під
Принцип
ударами або тиском у відкритому тиском у штампі фіксованої
процесу
або закритому штампі форми
Тип Переважно об’ємне або
Об'ємне деформування
обробки листове деформування
Пластична деформація металу Деформація металу під
Принцип
ударами або тиском у відкритому тиском у штампі фіксованої
процесу
або закритому штампі форми
26
Продовження таблиці 1.11 – Порівняння ковки і штампування
1 2 3
Переважно об’ємне або
Тип обробки Об'ємне деформування
листове деформування
Гаряча (для об’ємного) або
Температурний
Гаряча або холодна холодна (для листового
режим
штампування)
Середня (вища у Висока, особливо при
Точність форми
штампованій ковці) холодному штампуванні
Помірна, часто потребує Висока якість, мінімальна
Якість поверхні
дообробки потреба у механічній обробці
Механічні Високі завдяки кращій Дещо нижчі, хоча прийнятні
властивості структурі металу для більшості конструкцій
Преси, молоти, кувальні Пресове обладнання з
Обладнання
машини фіксованим штампом
Підходить для одиничного
Гнучкість Ефективне в серійному та
та дрібносерійного
виробництва масовому виробництві
виробництва
Відносно невисока Висока, через складність
Вартість штампів
(особливо у вільній ковці) виготовлення
Собівартість Вища при малих обсягах Нижча при великосерійному
виробу виробництва виробництві
Корпуси, кронштейни,
Сфера Вали, осі, шестерні,
тонкостінні деталі, деталі
застосування елементи високої міцності
точної геометрії
27
Для уточнення вибору методу виготовлення заготовки доцільно
використати матрицю впливу факторів, яка враховує експлуатаційні вимоги,
тип виробництва, матеріал, конфігурацію та очікувані обсяги[5].
Таблиця 1.12 – Матриця впливу факторів [5]
Фактори
Точність Техноло- Вироб-ничі
Спосіб Річна
Форма і і якість гічні можли- Всьо
виготовлення програ
розміри поверх- власти- вості го
заготовки ма
заготовки невого вості підпри-
шару матеріалу ємства
Штампування + + + + + 5
Кування + - + + - 3
Вартість виготовлення заготовки визначаємо за формулою[5]:
С
�� = ( і ��
заг �� ⋅ КТ ⋅ Кс ⋅ КВ ⋅ КМ ⋅ КП) − (�� − ��) відх (1.13)
1000 1000
, у.о.
де Сi - базова вартість однієї тони заготовок, у.о. [5];
Кт, Кс, Кв, Км, Кп - коефіцієнти, які залежать від класу точності, групи
складності, маси, марки матеріалу і обсягу виробництва Кт = 1,01 [5], Кс =
1,0 [5], Кв = 0,9 [5]; Км=1,0 [5], Кп= 1,0 [5];
Q - маса заготовки, кг.; q – маса готової деталі, кг.; SВІДХ - вартість однієї
тони відходів, у.о.
Вартість заготовки, отриманої куванням за формулою 1.10 буде
дорівнювати:
70000 12000
��заг = ( 27 ⋅ 1,0 ⋅ 1,02 ⋅ 0,9 ⋅ 1.0 ⋅ 1,0) − (27 − 22,9) = 1842,6у. о.
1000 1000
Аналогічно за формулою 1.13 визначаємо вартість заготовки,
отриманої штампуванням :
28
75000 12000
��заг = ( 25 ⋅ 1,02 ⋅ 1,0 ⋅ 0,87 ⋅ 1.0 ⋅ 1,0) − (25 − 22,9)
1000 1000
= 1638,75у. о.
де Сз= 75000 у.о Кт = 1,02 [5], Км = 1,0,[5], Кс = 1, [5], Кп=1,0, Кв =0,87 [5],
Кп=1,0[5],
Таблиця 1.13 - Розрахунок собівартості заготовки [2]
Коефіцієнт Позначення Штампуванням Кування
Маса заготовки, кг Q 25 27
Маса деталі, кг q 22,9 22,9
Базова вартість тони відл., С 75000 70000
у.о.
Клас точності 8 8
Група складності - ІІІ ІІІ
Група серійності - 7 7
Коефіцієнт точності Km 1,02 1,02
Коефіцієнт складності Кс 1,00 1,00
Коефіцієнт ваги Кв 0,87 0,9
Коефіцієнт матеріалу Км 1,00 1,00
Обсяг виробництва Кп 1,00 1,00
Вартість тони відходів, Sвідх 12000 12000
у.о..
Вартість заготовок, у.о. Sзаг 1638,75 1842,6
Необхідні дані та результати розрахунку собівартості заготовки
наведені в таблиці 1.14.
29
Таблиця 1.14 - Порівняльна характеристика методів отримання
заготовки[5]
Спосіб виготовлення заготовки Штампування Ковка
Маса заготовки, кг 25 30
Вартість заготовки, у.о. 1638,75 1842,6
Собівартість деталі, у.о. 456,8 385,82
Ефективність способів отримання заготовки оцінюємо за
технологічною собівартістю, яку укрупнено розраховуємо за формулою[5]:
Сд=(ЦвМз)/1000+(Цс/1000) × (Мз-Мд) (1.13)
де Цв - ціна відливки,
Мз - маса заготовки,
Мд - маса деталі,
Цс - ціна затрат на механічну обробку, приймаємо Цс=20000 у.о./т;
Собівартість деталей за формулою (1.11):
Сд1=(1638,75×25)/1000+20000×/1000=60,96 у.о
Сд2=(1842,6×30)/1000+20000× /1000=75,2у.о.
Отже, з розрахунків видно, що найекономічніший метод отримання
заготовки - штамповка.
30
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв'язків поверхонь деталі та
формулювання основних технологічних задач
Виходячи із службового призначення деталі штампа:
1. Забезпечення точного положення елементів:
o Високоточні отвори зі співвісністю ±0,02 мм служать для
центрування елементів штампа, що гарантує правильність обробки заготовки.
2. Базування та з'єднання з пресом:
o Чотири великі отвори по кутах (Ø31,5 мм або подіні)
використовуються для кріплення плити до робочої поверхні преса.
3. Формоутворення та обробка деталі:
o Центральні вирізи й отвори мають складну геометрію, яка,
відображає форму готової штампованої деталі — тобто виконують функцію
матриці або напрямної.
4. Відведення обробленої деталі або відходів:
o Частина отворів та вирізів може бути призначена для видалення
обрізків, стружки або готових елементів після штампування.
Отвори (центрування, посадка, співвісність)
Ø31,50 мм – H7 (±0,015 мм) – для точного центрування.
Інші фіксуючі отвори – H8–H10, залежно від функції.
Пази та вирізи
o Для рухомих частин – ±0,02 мм
o Для менш відповідальних – ±0,05 мм
Відстані між елементами
Відповідальні розміри:
±0,05 мм для точного взаємного розміщення.
31
Менш важливі ±0,1 мм
. Радіуси та фаски
- Радіуси R0.8–R3 – ±0,2 мм
- Фаска 15×45° – ±1° по куту, ±0,1 мм по довжині
Для невідповідальних розмірів, які не позначено окремо:
Довжини до 30 мм — ±0,1 мм
Довжини 30–120 мм — ±0,2 мм
Довжини 120–400 мм — ±0,3 мм
Вибір принципової схеми маршруту обробки деталі.
Як основу для побудови маршруту обробки прийнято «Укрупнену
типову схему раціональної послідовності етапів обробки заготовки» [7].
Виходячи з конструкції деталі, способу виготовлення заготовки та зазначеної
схеми, визначено послідовність етапів обробки, що наведена в таблиці 1.15.
Таблиця 2.1 – Укрупнена типова схема раціональної послідовності
етапів обробки заготовки [7]
Назва Зміст етапів і вихідні параметри
Етап
Термічна обробка з метою усунення внутрішніх
Термічний І напружень першого та другого роду.
Е3
Обробка поверхонь, призначених для
використання як технологічні базові елементи на
Попередній І подальших стадіях виробництва.
E1
Чорнова обробка основних (виконавчих)
поверхонь, на яких недопустимі дефекти. Вимоги
до точності: допуски розмірів у межах ІТ12–ІТ14,
Е2 Попередній ІІ
точність форми та розташування – 10–12 ступеня;
шорсткість поверхні: Rz = 10–20 мкм, Ra = 2,5–5
мкм.
32
Продовження таблиці 2.1 – Укрупнена типова схема раціональної
послідовності етапів обробки заготовки [7]
Етап Назва Зміст етапів і вихідні параметри
Напівчистова обробка поверхонь, зокрема
технологічних отворів. Забезпечується точність
Е4 Напівчистовий
розмірів у межах ІТ10–ІТ12, точність форми та
розташування – 8–9 ступеня. Параметри
шЧиосртсотвкао сотбір: оRбzк =а п6о,3в–е1р0х омнкьм і,з R пaід =в и1щ,2е5н–и2м,5и м км.
вимогами до точності. Досягається точність
Е6 Чистовий розмірів у межах ІТ7–ІТ9, точність форми та
розташування – 6–7 ступеня. Шорсткість
поверхні: Rz = 3,2–6,3 мкм, Ra = 0,63–1,25 мкм.
Виконання допоміжних операцій, таких як
свердління кріпильних отворів, нарізування
Е7 Додатковий різьби та інші подібні процеси.
Е10 Контрольний Остаточний контроль.
Рисунок 2.1 Схема розташування поверхонь деталі
33
Таблиця 2.2 — Маршрутна схема поетапної механічної обробки
Номер поверхні Етапи поверхонь[2].
17 Заготівельний
16 Е2 Чорновий
15
14 Е4 Напівчистовий
13
12
11 Е6 Чистовий
10
9
8
7
Вибір і обґрунтування технологічних баз.
На основі аналізу функціонального призначення поверхонь деталі та їх
взаємного розташування визначено технологічні бази, що застосовуються на
першій та наступних операціях обробки. При цьому застосовано принципи
суміщення та сталості баз [7].
Як чорнову базу на першій операції обрано поверхню, яка не підлягає
механічній обробці та безпосередньо пов’язана з поверхнею, що буде
використовуватись як чистова база. На операціях, що виконуються на
верстатах з ЧПК, основною технологічною базою слугує плоска оброблена
поверхня, а допоміжними — необроблені поверхні [7].
Схеми базування для кожної операції наведено у відповідних
маршрутах обробки. Вибір баз здійснюється таким чином, щоб забезпечити
дотримання заданих розмірів та виключити похибки базування за рахунок
суміщення установчих і технологічних баз. Повторне використання
однакових чистових баз на різних етапах дозволяє зменшити ймовірність
34
Квалітет
1
2
3
4
5
6,
7
виникнення похибок, пов’язаних з переналагодженням, що повністю
відповідає принципу сталості баз. Усі бази представлені плоскими
поверхнями[7].
35
2.2. Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь
Необхідна точність поверхні може бути забезпечена сполученням
різних варіантів обробки. Переважаючим варіантом буде той, який містить
меншу кількість переходів обробки даної поверхні. Одним із шляхів
визначення числа ступенів обробки є метод оснований на основі розрахунків
уточнення.
Визначаю число ступенів обробки на основі розрахунків уточнення
[5,7]
��
= 3 (2.1)
��д
де - загальне уточнення;
Тз, Тд, – допуски параметрів, що розглядаються відповідно до заготовки
деталі.
При розділенні загального уточнення є на співмножники (ступені) слід
керуватися такими рекомендаціями[5]:
- чорнова обробка (IT14 - IT12) є1 ≤ 6;
- напівчистова обробка (ІТ11 - ІТ8) є2 = 3÷4;
- чистова обробка (ІТ5 - ІТ7) є3 = 1,5÷2 ;
Розрахунок уточнення для операції отримання плоскої поверхні
товщиною 35 мм Н7(+0,025)
0,920
= = 43,8
0,0210
Визначаємо уточнення по переходах:
0,920
1 = = 5,11
0,18
0,18
2 = = 3
0,06
36
0,06
3 = = 2,85
0,021
Уточнення всього процесу:
= 1 · 2 · 3 = 5,11 · 3 · 2,85 = 43,8 (2.2)
Умова виконується, таким чином, прийнятий комплекс методів
забезпечить необхідну точність обробки.
Методи-обробки поверхонь призначаємо згідно таблиць економічної
точності обробки на металорізальних верстатах [4]. Вибрані значення
формуємо у вигляді таблиці 2.3.
Таблиця 2.3 – Методи обробки поверхні
Параметр Варіант методів обробки
Вид, розмір
№ Квалітет шорсткості, поверхні
поверхні.
поверхні точності мкм
1,2 Плоска 9 (Ra=2,5) 1 Фрезерування чорнове.
470х337,5 2. Фрезерування чистове.
3. Шліфування
3 Циліндрична 8 (Ra=1,25) 1 Свердління.
внутрішня 2. Розвертування
31,5 попереднє.
3. розверстування начисто
4 Паз 36,8х67 6 (Ra=0,63) 1 . Електро-хімічна
обробка
5 Паз 36,8х67 6 (Ra=0,63) 1 . Електро-хімічна
обробка
6 Технологічний 6 (Ra=0,63) 1 . Електро-хімічна
паз обробка
7 Технологічний 6 (Ra=0,63) 1 . Електро-хімічна
паз обробка
37
2.3. Вибір варіантів маршрутів обробки деталі
Під час вибору раціональної послідовності операцій обробки деталі
керуються такими положеннями[5,7]:
1. Формування технологічних комплексів поверхонь
Визначають групи поверхонь, які мають схожі параметри обробки
(абсолютно, відносно чи умовно однорідні) та можуть оброблятися за
принципами сталості баз і єдності методів.
2. Вибір базового комплексу
Насамперед обробляється комплекс поверхонь, які в подальшому
використовуються як технологічні бази.
3. Послідовність обробки інших комплексів
Встановлюється залежно від етапу обробки виконавчих поверхонь. У
межах одного етапу спочатку обробляють основні поверхні, потім —
поверхні першого, другого тощо рангів.
4. Попередження обробки дефектних заготовок
Операції з високою ймовірністю браку (через дефекти матеріалу чи
складність обробки) виконують на початку, щоб уникнути подальших
непотрібних витрат.
5. Зняття найбільшого припуску на початку процесу
Обробку починають з поверхонь, з яких знімається найбільший шар
металу — це сприяє виявленню внутрішніх дефектів та стабілізації заготовки
за рахуно перерозподілу напружень.
6. Розподіл чорнової та чистової обробки
Чорнову обробку виконують на потужному, менш точному обладнанні
з менш кваліфікованими працівниками; чистову — на точному обладнанні з
кваліфікованим персоналом. Виняток — обробка металомістких, жорстких
заготовок з мінімальними припусками.
38
7. рахування жорсткості заготовки
Спочатку обробляють ті поверхні, обробка яких найменше зменшує
жорсткість заготовки (наприклад, при чорновій обробці валів — ступені
більшого діаметра).
8. Послідовність за точністю і шорсткістю
Після чорнової обробки точні й гладкі поверхні обробляють пізніше,
щоб мінімізувати вплив внутрішніх напружень та уникнути їх деформації.
9. Оптимізація перестановок для масивних заготовок
При роботі з важкими деталями прагнуть мінімізувати кількість
переналадок і перестановок.
10. Урахування термообробки в маршруті
Місце термічної обробки залежить від її функції:
старіння – до або після чорнової обробки;
загартування – перед чистовою (шліфувальною) обробкою;
ціанування, азотування – після або перед оздоблювальною обробкою.
11. Допоміжні операції
Такі як свердління дрібних отворів, зняття фасок, обробка канавок
виконуються на етапі чистової обробки. Їх послідовність може варіюватись
без суттєвого впливу на загальну ефективність процесу.
12. Контрольні операції
Призначаються після критичних етапів, перед складними операціями,
перед або після термічної обробки, а також наприкінці процесу.
13. Вибір обладнання та уточнення схем базування
На кожному етапі обробки визначається відповідне устаткування та
схеми базування, що забезпечують необхідну точність і якість.
39
Дані по формуванню структури операцій.
Операція 005 Штамовочна
Операція 010 Контрольна.
Операція 015 Транспортна.
Операція 020 Термообробка.
Операція 025 Контрольна.
Операція 030 Транспортна.
Операція 035 Вертикально фрезерна з ЧПК
1.Фрезерувати площину основи 470х337,5, начорно, на прохід
2.Фрезерувати площину основи 470х337,5, чистове
3.Фрезерувати площину основи 470х337,5, начорно, на прохід,
4.Фрезерувати площину основи 470х337,5, чистове,
5.Фрезерувати торці матриці штампу чорнове,
6.Фрезерувати торці матриці штампу чорнове
7. Свердлити чотири отвори 30, Н12, напрохід під попереднє
розвертання, витримуючи розміри
8. Розвернути чотири отвора до 31 попередньо, напрохід, під
розвертання чистове, витримуючи розміри згідно креслення.
9. Розвернути чотири отвори до 31,5Н7, начисто, напрохід, кінцево
креслення.
Операція 040 Контрольна
Операція 045 Шліфувальна
Шліфувати площину основи 470х337,5
Перевернути деталь
Шліфувати площину основи 470х337,5
Операція 050 Контрольна
зразки шорсткості поверхонь ГОСТ 9378-90
055 Електро-хімічна обробка
40
Електро-хімічна обробка електрод інструментом технологічного отвору
36,8х67(2 отвори)
Переустановити деталь
060 Електро-хімічна обробка
Електро-хімічна обробка електрод інструментом технологічного отвору
180,4х28,4
Переустановити деталь
065 Електро-хімічна обробка
Електро-хімічна обробка електрод інструментом №1
Переустановити деталь
070 Електро-хімічна обробка
Електро-хімічна обробка електрод інструментом №2
Операція 075 Миття
Операція 080 Транспортна
Операція 085 Контрольна
Операція 90 Транспортна
41
2.4. Вибір обладнання, технологічного оснащення
Вибір технологічного обладнання
Остаточно обираємо обладнання[9]:
Вертикально-фрезерний з ЧПК 65А60Ф4
Плоско шліфувальний верстат ОШ-400
Електрохімічний прошивний верстат sET3030-2D
Приведемо технічні характеристики вибраних верстатів.
Фрезерний верстат з ЧПУ 65А60Ф4 - призначений для
високопродуктивного фрезерування, свердління, зенкерування, розгортання
та розточування деталей із чавуну, сталі, кольорових металів. Верстат
оснащений механізмом видалення стружки. На фрезерному верстаті з ЧПУ
65А60Ф4 виконується обробка сирих та загартованих деталей із
застосуванням сучасного інструменту з ножами з ельбору, надтвердих
композиційних матеріалів та металокераміки.
Фрезерний верстат з ЧПУ 65А60Ф4 оснащується або пристроєм
цифрової індикації (УЦІ, індекс Ф1) або системою ЧПУ (індекс Ф4). Система
адаптивного управління, побудована на трьох УЦІ Ф5290, забезпечує
обробку деталей на оптимальних режимах різання з автоматичним
керуванням подачею, залежно від припуска, що знімається, і зносу
інструментів. Як датчики зворотного зв'язку системи адаптивного управління
використовуються датчики типу сельсин.
Фрезерний верстат з ЧПУ, 65А60Ф4 забезпечений головним
електроприводом типу ЕПУ-1-2-4047Д, та двома електроприводами подач
типу ЕПУ-1-2-4017П. Перший електропривод керує однією віссю X, а другий
може керувати по черзі віссю Y чи віссю Z.
Особливості конструкції
42
Направляючі салазок, станини та стійки: основний напрямок – фторопласт,
бічний напрямок – блоки кочення по загартованих планках.
Робочий простір верстата має огорожу для захисту оператора
Охолодження підшипників шпинделя
Охолодження різального інструменту емульсією
Захист направляючих від попадання стружки та СОЖ
Централізована система змащування вузлів.
Технічні характеристики верстата 65А60Ф4 з системою ЧПУ
Параметри
Розміри робочої поверхні столу, мм 630 х 2000
Клас точності по ГОСТ 8-82 Н
Відстань від торця шпинделя до робочої поверхні
столу, мм 125 / 900
Максимальне навантаження на стіл(з пристосуванням),
кг 3000
Найбільше подовжнє переміщення столу(X), мм 1600
Найбільше поперечне переміщення столу(Y), мм 630
Найбільше вертикальне переміщення бабки(Z), мм 775
Конус кінця шпинделя 50
Частота обертання шпинделя, хв-1 5 - 2000
Регулювання частоти обертання шпинделя безступеневе
Номінальна потужність електродвигуна головного
приводу, кВт 22
Габаритні розміри верстата(Д х Ш х В), мм 6185 х 3825 х 4100
43
Параметри
Маса верстата з електроустаткуванням, кг 16780
Плоскошліфувальлний верстат ОШ400[10]
Основою верстата є станина, на якій встановлені хрестовий супорт,
колона, пульт управління, механізм поперечного і вертикального подання.
Супорт верстата забезпечує подовжнє і поперечне переміщення столу.
Колона забезпечує вертикальне переміщення шліфувальної головки. Усі
робочі переміщення на верстаті автоматизовані. Подовжнє переміщення
столу здійснюється за допомогою гідроциліндра. Автоматичне і прискорене
переміщення супорта здійснюється через ремінну передачу від асинхронного
електродвигуна. Автоматичне вертикальне подання здійснюється від
гідромотора через редуктор, а прискорене переміщення від асинхронного
електродвигуна через ремінну передачу і редуктор. Ручне переміщення
хрестового супорта, шліфувальної голівки і столу виконується за допомогою
крутнів. Обертання шпинделя здійснюється асинхронним електродвигуном.
Гідростанція верстата виконана окремим агрегатом і встановлена праворуч
від верстата. Пульт управління верстатом розташований на кронштейні, який
кріпиться до станини. З лівого боку верстату встановлений агрегат системи
охолодження. Стіл має робочу поверхню з трьома Т-подібними пазами для
установки і кріплення оброблюваних деталей, електромагнітної плити або
настановного пристосування. На нижній площині столу розташовані
подовжні направляючі кочення V- образна і плоска, а також зубчаста рейка
яка забезпечує ручне переміщення столу від шестерні механізму ручних
переміщень. По краях нижньої поверхні столу закріплені кронштейни, до
яких приєднані штоки гідроциліндра. На верхній площині столу встановлено
обгороджування робочої зони.
44
Таблиця 2.4 – Технічні характеристики верстату ОШ400[10]
Клас точності верстата по ГОСТ 8-82 В
Ширина дзеркала столу 400 мм
Довжина дзеркала столу 1100мм
Розмір зразка виробу 400 х 150 х 120 мм
Площинна 4 мкм
Паралельність 5 мкм
Шорсткість поверхні, яка оброблена периферією круга, Ra 0,16 ra
Робочі подання столу 1...25 м/мин
Робочі подання шліфувальної голівки 0,002...0,08 мм/ход
Робочі подання супорта 0,3...40 мм/ход
Найбільші переміщення супорта 445 мм
Найбільші переміщення столу 1160 мм
Найбільша маса встановлюваної заготівлі (разом з 400 кг
пристосуванням і електромагнітною плитою)
Найбільша відстань від дзеркала столу до осі шпинделя 650 мм
Діаметр шліфувального круга 400 мм
Висота шліфувального круга 40...80 мм
Посадочний діаметр шліфувального круга 127 мм
Частота обертання шліфувального шпиндель 1500 об/хв
Найбільша довжина оброблювальної поверхні 800 мм
Найбільша довжина оброблювальної поверхні(без виходу 400 мм
шліфувального круга)
Найбільша висота оброблювальної поверхні (при новому 400 мм
шліфувальному крузі)
45
Продовження таблиці 2.4 – Технічні характеристики верстату ОШ400[10]
Клас точності верстата по ГОСТ 8-82 В
Швидкість прискореного поперечного переміщення 1400 мм/хв
Швидкість прискореного вертикального переміщення 300 мм/хв
Габаритні розміри (довжина х ширина х висота) 3800х 2540 х 2140 мм
Верстат електрохімічний копировально-прошивочный спеціальний
моделі sET3030 - 2D призначений для обробки деталей одночасно з 2-х
сторін. Для цього верстат має дві робочі осі переміщень електродів-
інструментів, спрямованих один назустріч одному і одну настроювальну вісь,
спрямовану вертикально. Передбачено три місця для установки заготівель,
кожне з яких має незалежний пневматичний затиск з токоподводом, що
дозволяє одночасно обробляти з двох сторін три деталі[7].
У верстати закладені передові технічні рішення в галузі прецизійної
електрохімічної обробки, що дозволяє обробляти деталі з широкого спектру
металів і сплавів, включаючи титанові, жароміцні сплави, металокераміку та
наноструктуровані матеріали. Верстат можє застосовуватися в різних галузях
промисловості для виготовлення інструменту, штампів, прес-форм, ливарних
форм, а також деталей машин, приладів, медичної техніки[7].
Таблиця 2.5 - Технічні характеристики[7]
Найменування показника якості Значения
1.1 Показників заготовки, що обробляється на верстаті
Граничні розміри встановлюваної
Діаметр: 40; довжина: 160
заготівлі, мм
Кількість керованих координат Робочих координат - 2(осі Z, Z');
верстата настановних - 1(вісь Y)
46
Продовження таблиці 2.5 - Технічні характеристики[7]
Найменування показника якості Значения
Ход электродов, мм 150 (кажен)
Діапазон регулювання відстані між
горизонтальною площиною ложемента До 80
касети і осями електродів, мм
Найбільша загальна вага встановлюваної
20
касети із заготовками в оправках, кг
1.2. Показники інструменту, що встановлюється на верстаті
можливість 2-сторонньої
Можливість одночасної обробки
обробки фасонних поверхонь
декількох деталей, к-ть
до 3-х деталей одночасно
Можливість регулювання положення
По осям X, Y
електродів-інструментів
Діапазон регулювання електродів-
±1,5
інструментів на кожній позиції, мм
Відстань між осями електродів-
70
інструментів, мм
Найбільша вага електроду-інструменту,
3
кг
1.3. Показники габариту
Максимальні габарити робочого простору
800 х 650 х 600
камери ДхШхВ, мм
1.4. Показники силової характеристики верстата
Змінний трифазний струм
Живляча мережа
3NPE - 50Гц 220/380В
47
Продовження таблиці 2.5 - Технічні характеристики[7]
Найменування показника якості Значения
Режими роботи джерела технологічного На постійному струмі; на
струму імпульсному струмі
Максимальний постійний технологічний
900
струм, А
Максимальний імпульсний струм, А 2500
Максимальна споживана потужність, кВт 35
1.5. Показники габариту і маси верстата
Габаритні розміри зони верстата ДхШхВ,
6000х2700х2350
мм
Маса верстата настановна, кг не более 4 500 кг
Вибір різальних і допоміжних інструментів[12,13]
Для фрезерної обробки плоскої базової поверхні вибираємо фрезу
торцеву з вставними ножами із пластинками із твердого сплаву :Фреза 2214 –
0335 Т15К6 (100) ГОСТ 1092–80
Допоміжний інструмент що використовується під час фрезерної
операції. Для кріплення фрези застосовуємо оправку з базовим конусом 7:24:
Оправка 6232-0138 ГОСТ 26541-85
Призначення різального і допоміжного інструменту для виконання
вертикально-свердлильної операції:
- свердло 2309-0030 ВК8 ГОСТ 17275-81 (30 мм);
- розвертка 2363-3483 ВК6 ГОСТ 1672-86 (31 мм);
- розвертка 2363-3486 ВК6 ГОСТ 1672-86 (31,5Н7 мм).
Призначення різального і допоміжного інструменту для шліфувальної
48
операції:
Шліфувальний круг ПП 400 х 40 х 127 54С 40 СМ ГОСТ 2424-83
Призначення різального і допоміжного інструменту для виконання
електрохімічної операції:
Електро-хімічна обробка електрод інструментом технологічного отвору
36,8х67
Електро-хімічна обробка електрод інструментом технологічного отвору
180,4х28,4
Вибір методів і засобів технічного контролю якості деталі[12,13]
Складаємо перелік засобів контролю:
Контроль лінійних, діаметральних розмірів:
- штангенциркуль ШЦ-ІІІ-125-0,05 ГОСТ 166-89;
- штангенциркуль ШЦ-І-125-0,01 ГОСТ 166-89;
Контроль шорсткості поверхонь:
- зразки шорсткості поверхонь ГОСТ 9378-90.
49
2.5 Проектування робочого електрода - інструмента для електро-
хімічної обробки
В якості матеріалу для виготовлення ЕІ приймаю бронза марки БрА3
(ГОСТ 18175-78). Його доцільно використати, при виготовленні активних
частин ЕІ складної форми[11].
Максимально допустиме значення МЕП[11]:
���� = ������еф��(���� − ����)/��л= 3,6⋅ 10-5⋅ 0,20 ⋅0,61 ⋅8,5/2,7 ⋅10-4 = 0,04 см (2.3)
Висота робочого пояска h=0,75÷1,5. Приймаю h=1 мм.
Значення бокового МЕП:
2
��Б = √2���� ⋅ ℎ + ��2
�� = √2 ⋅ 0,4 ⋅ 0,1 + (0,4) = 0,36см
(2.4)
Тривалість ЕХО:
��+��
���� = �� (2.5)
��л
x- переміщення ЕІ відносно поверхні заготовки на початку обробки;
����- значення МЕП на початку обробки.
Тривалість ЕХО:
��+���� 30+0,4
���� = = = 4.8год (2.6)
��л 4,7⋅10−4
Вибір і склад електроліту
Електроліт повинен забезпечувати протікання електричного струму
між електродами, активізувати потрібні реакції на їх поверхні та ефективно
виводити продукти розчинення з міжелектродного проміжку (МЕП) [11].
Щоб досягти високих показників при електрохімічній обробці (ЕХО),
електроліт має відповідати таким основним вимогам[11]:
мінімізація побічних реакцій, які знижують струмовий вихід;
обмеження анодного розчинення металу лише зоною обробки;
50
стабільне забезпечення необхідної сили струму на всій площині
оброблюваної поверхні.
Для досягнення цих критеріїв необхідно враховувати специфічні
фізико-хімічні процеси, що відбуваються в МЕП і на електродах, оскільки
вони значно впливають на ефективність ЕХО. З метою оптимізації цих
процесів до складу електроліту додають різноманітні речовини — кислоти,
інгібітори корозії, активатори, коагулянти тощо[11].
Для обробки нержавіючої сталі марки 5ХВ2С обрано електроліт на
основі NaCl з концентрацією 150 г/л.
З огляду на особливості технологічного процесу при формуванні
отворів і порожнин середньої складності, обрано подачу електроліту зверху в
напрямку струмопровідних поверхонь електроду-інструменту (ЕІ).
Електроліт подається в міжелектродний проміжок збоку, під розрахованим
тиском.
51
Рисунок 2.2 – К онструкція ЕІ
52
Рисунок 2.3 – Деталь з ЕІ
Розрахунок параметрів джерел струму та струмопідводів
Джерела живлення ЕХО перетворюють змінну напругу електричної
мережі у постійну або уніполярну імпульсну. Вихідна напруга звичайно не
перевищує 36 В. Сила струму може досягати 30 000А[11].
Визначаємо максимальну силу струму:
��
�� = л⋅��
(2.7)
��⋅����
Де ��л- розрахункова швидкість знімання металу, S- проща робочої
частини ЕІ.
Знаходимо площу ЕІ:
S=2778,8 мм2
4,7⋅10−4⋅2778,8
�� = = 566,850,61⋅3,6⋅10−5
Визначаємо площу перерізу шини:
�� 566,8
��гр = 1��/мм2 = 100А/см2; ��ш = = = 5,67 см2;
��гр 100
Визначаємо площу контакту струмопідвода у місці з’єднання:
�� 566,8
��гр = 8��/мм2 = 800А/см2; �� = = = 0,71 см2;
к ��к 800
53
Jk – гран. густина струму у місці з’єднання, що становить 8А/мм2 для
охолоджуваних струмовідводів.
Рисунок 2.4 – Схема подачі електроліту в МЕП
54
2.6. Встановлення режимів обробки
Режими встановлюємо, виходячи з особливостей оброблюваної деталі,
характеристики різального інструменту і верстату.
Розраховуємо режими різання, для фрезерної операції (чорнове
фрезерування), фрезерування поверхні відбувається за 4 проходи[14]:
Рисунок 2.5 – Схема обробки.
Вибір інструмента.
Діаметр фрези:
D=(1,25+1,5)B=1,3∙ 75=97,5 мм (2.8)
Фреза торцева ГОСТ 21359-80 основні параметри [14]
Діаметр фрези D=100мм;
Діаметр посадочного отвору d=32мм;
Довжина фрези L=50мм;
Число зубців фрези z=18;
Матеріал Р6М5.
55
Рисунок 2.6 – Ескіз інструмента
Стадія обробки – чорнова [14].
1. Вибираю глибину різання: t=1,5мм;
2. Призначаю подачу: SZ= 0,2мм/зуб;
3. Період стійкості Т=120хв [14]
4. Обчислюю швидкість різання:
V=((C Dq)/(TmS ytX
V Z BuZp))KV (2.9)
де CV=41; q=0,25; х=0,1; y=0,4; u=0,15; p=0; m=0,2 [14]
КV - поправковий коефіцієнт, який враховує конкретні умови різання;
КMV - коефіцієнт, який враховує якість матеріалу заготовки;
750 ���� 750 1.0
������ = �� ( ) = 1 ⋅ ( ) = 1.04, [14] (2.10)
�� 720
nV=1.0 [3,с.262,т.2], КпV - коефіцієнт, який враховує стан поверхні
заготовки, КпV=1,0 [14]
КUV - коефіцієнт, який враховує матеріал ріжучої частини інструмента:
КUV=1,0 [14],
КV=1,041,01,0=1.04
V=((411000,25)/( 1200,20,20,41,50,1750,15180))1.04 =51,12м/хв.
5. Частота обертання шпинделя:
n=((1000·V)/π·D) (2.11)
n=((1000·51,12)/3,14·100)=162об/хв;
приймаємо згідно паспортних даних верстату n=160 об/хв
56
6. Визначаю головну складову сили різання:
PZ=((10Cрt
xS y U
Z B z/Dqn w
д )KMP (2.12)
Де Cр=82.5; x=0,95; y=0,8; u=1,1; q=1,1; w=0 [3, с.291, т.41]
KMP - поправковий коефіцієнт [14]
720 0,3
������ = ( ) = 0,98 (2.13)
750
P =((1082.51,50,950,20,818)/1001,11600
Z )0,98=30Н
Py/Pz=0,4 PY=0,4PZ=0,430=12H;
Px/Pz=0,5; PX=0,5PZ=0,530 =15H;
7. Швидкість різання обмежена потужністю верстату:
60⋅103⋅�� 3
�� дв⋅�� 60⋅10 ⋅11⋅0.7
2 = = = 959,7м/хв. (2.14)
�� 30
8. Дійсна швидкість
��⋅��⋅��д 3.14⋅100⋅160
��д = = = 50,24м/хв. (2.15)
1000 1000
9. Визначаю значення хвилинної подачі:
Sхв.=Sz·n z=0,216018=576 мм/хв (2.16)
Приймаємо Sхв=560 мм/хв
10. Основний час:
to=((l+l1+l2)/Sonдо)i (2.17)
де l - довжина робочого ходу l=170 мм;
l1 - довжина врізання, мм
��1 = 0.5(�� − √(��2 − ��2)) = 0.5(100 − √(1002 − 752)) = 16,92мм.
(2.18)
l2 - довжина перебігу інструменту, мм l2=4мм;
і=1 – число проходів;
to=((170+16.9+4)/3.6160)1=0.33хв.
Загальний час складає 1,32 хв.
57
Розрахунок технологічних параметрів при електрохімічній обробці
Визначаємо лінійну швидкість електрохімічного розчинення[11,15]:
U
V = k ⋅ χ ⋅ η ⋅ e−Δφ
л ν (2.19)
еф δ
Для даного матеріалу вибираємо хлорид натрію вміст якого складає 100
г/л, приймаємо С=10%.
При такій концентрації �� = χ .
еф
χ = 12,1 См/м
еф
χ - ефективна питома електропровідність електроліту.
еф
Uеф = Uе − Δφ = 10 − 1,5 = 8,5 (2.20)
Δφ = φ + φ = −1,5 + 3 = 1,5 (2.21)
a k
k 16,3⋅10−3 0,002см3 2мм 0.03мм
kv = = = ⋅ хв = ⋅ хв = ⋅ (2.22)
ρm 7,54 А А А
�� = 0,3. . .0,5мм, вибираємо �� = 0,4 ⋅ 10−3м; �� = 0,92
����- густина металу.
Електрохімічні еквіваленти та густина деяких металів та сплавів в
додатку Г.
�� −���� 8,5
��л = к е
�� ⋅ ��еф ⋅ �� ⋅ = 2 ⋅ 0,0121 ⋅ 0,92 ⋅ = 0,47мм/хв (2.23)
�� 0,4
Визначаємо ефективну питому електропровідність:
��л⋅���� 0,47⋅0,42
��еф = = = 0,013См/мм (2.24)
к��⋅��⋅(��е−����) 2⋅0,92⋅8,5
���� = ��0 + ���� = 0,4 + 0,02 = 0,42мм (2.25)
����- розрахунковий МЕП з врахуванням підвищення температури
електроліту під час ЕХО,
��0- розрахунковий МЕП для ���� = 18°��.
Визначаємо температуру електроліту вздовж МЕП:
χ /χ−1
" еф (0,013/0,0121)−1
tел = + tе = + 18 = 21,4°С (2.26)
β 0,022
�� = 0.022��е = 18°С
58
�� - питома електропровідності електроліту(див. додаток В),
��е- температура електроліту на вході в МЕП (звичайно, беруть ��е =
18°��)
��е��- температура електроліту вздовж МЕП;
�� = 0.022 для солей �� = 0.2для лугів.
Порівнюючи ��" ′
ел і ��е�� вибираємо мінімальну:
���� = 21,4 − 18 = 3,4°С
Визначаємо густину струму[11,15]:
Uеф 8,5
іа = χ = 0,013 ⋅ = 0,263См ⋅ В/мм2 (2.27)
еф δt 0,42
Знаходимо швидкість протікання електроліту:
к����⋅(��е−����)⋅��⋅��′
�� 5,2⋅10−8⋅109⋅8,5⋅0,013⋅796
��е ≥ = = 5.7 ⋅ 103мм/с (2.28)
��2⋅��г.кр 0,42⋅0,5
��′�� = 796мм
м3
к���� = 5,2 ⋅ 10−8
А ⋅ с
��г.кр = 0,5
к����- об’ємний електрохімічний еквівалент газу.
��′��- максимальна довжина МЕП, разом з ізольованими поверхнями ЕІ.
Крім того, електроліт повинен протікати з швидкістю достатньою для
виносу виділеної теплоти, тобто його швидкість повинна перевищувати
значення:
і 2
а ⋅ ��"
�� 0,2632 ⋅ 796
�� 4
е" ≥ = = 2.794 ⋅ 10 мм/с
��еф ⋅ ��е ⋅ Се ⋅ ���� 0,013 ⋅ 1,071 ⋅ 10−3 ⋅ 3,77 ⋅ 3,4
��"
�� = 796мм
��е = 1,071г/см3 = 1,071 ⋅ 10−3г/мм3
Се = 3770Дж/кг ⋅ К
���� = 3,4°С
����та С��- відповідно густина та питома провідність електроліту (додаток З),
59
���� - допустима в даному технологічному процесі різниця температур ��е�� − ��е,
��′′��- максимальна довжина МЕП вздовж струмопідвідних поверхонь ЕІ.
Порівнюючи ��е і ��е" вибираємо більше ��е = 2,791 ⋅ 104мм/с
Розрахунок параметрів джерел струму та струмопідводів
Джерела живлення ЕХО перетворюють змінну напругу електричної
мережі у постійну або уніполярну імпульсну. Вихідна напруга звичайно не
перевищує 36 В.
Визначаємо максимальну силу струму:
��л⋅��
�� = (2.29)
��⋅����
Де ��л- розрахункова швидкість знімання металу, S- проща робочої
частини ЕІ.
Знаходимо площу ЕІ:
S=2778,8 мм2
4,7⋅10−4⋅2778,8
�� = = 566,850,61⋅3,6⋅10−5
Визначаємо площу перерізу шини:
��гр = 1��/мм2 = 100А/см2;
�� 566,8
�� = = = 5,67 см2;
ш (2.30)
��гр 100
Визначаємо площу контакту струмопідвода у місці з’єднання:
�� 2 2
гр = 8��/мм = 800А/см ;
�� 566,8
��к = = = 0,71 см2; (2.31)
��к 800
Jk – гран. густина струму у місці з’єднання, що становить 8А/мм2 для
охолоджуваних струмовідводів.
60
3. Конструкторський розділ
3.1 Проектування верстатного пристрою
Розробка технічного завдання на проектування спеціального
верстатного пристрою [16-22]. Технічне завдання розробляється відносно до
ГОСТ 15.001-88.
Таблиця 3.1 Технічне завдання на проектування спеціального пристрою
Розділ Зміст розділу
Назва і галузь Пристрій для обробки деталі «Матриця штампу», на
застосування електрохімічній операції, на верстаті sET3030-2D.
Службове Гарантування точного розміщення та надійного закріплення
призначення заготовки корпусу з одночасним забезпеченням стабільного
пристрою її позиціонування відносно столу верстата й інструмента з
метою досягнення необхідної точності обробки поверхонь
та збереження взаємного розташування в процесі обробки.
Основа для розробки Операційна карта ТП обробки деталі – «Матриця штампу»
Технологічні вимоги Проектований пристрій повинен забезпечити виконання
до розробки наступних операцій:
Точне базування на електрохімічній операції, на верстаті
sET3030-2D, а також обробку зпроектованим електрод
інструментом
Тактико-технічні Тип виробництва-дрібносерійний. Програма випуску -1665
умови роботи штук за рік. Життєвий цикл виробництва- 3 роки.
пристрою Оператором 2-го розряду виконується обслуговування
пристрою. Переходи, що виконуються і норми часу
визначаються відповідно до даних, наведених в операційній
карті.
61
Продовження таблиці 3.1 Технічне завдання на проектування
спеціального пристрою
Розділ Зміст розділу
Техніко-організаційні Розміри пристрою повинні відповідати розмірам стола
вимоги до розробки верстата sET3030-2D. Час закріплення заготовки – не
більше 2 хв.
Вихідні дані про Матеріал заготовки- 5ХВ2С ДСТУ 3953-2000
заготовку На операцію електрохімічної обробки заготовка потрапляє
після шліфувальної операції
Документація, яка Креслення загального виду спеціального пристрою.
підлягає розробці Пояснювальна записка (розділ: конструкторська частина).
При розробці установчих елементів для пристосувань, що
застосовуються в електрохімічній та електроерозійній обробці (ЕХМО), за
основу зазвичай беруть загальні принципи проектування верстатної оснастки.
Однак специфіка ЕХМО вимагає врахування особливостей — насамперед
зменшених сил затиску, що дозволяє знизити вимоги до жорсткості та
довжини контактних поверхонь[11].
Через використання агресивних робочих середовищ, установчі
елементи мають бути стійкими до корозії, чого досягають застосуванням
нержавіючих сталей або неметалевих матеріалів.
Крім того, вибір матеріалу і конструкції елементів залежить від
розміщення струмопідводу. Якщо струм подається через корпус
пристосування, то установчі елементи виконують також роль провідників
струму, і повинні мати високу електропровідність. Недотримання цієї вимоги
може спричинити втрати енергії, нагрів контактів, перегрівання робочої
рідини, що, своєю чергою, погіршує точність обробки[11].
62
Щоб уникнути цих негативних ефектів, у процесі проєктування
необхідно:
Збільшити площу контакту, щоб забезпечити щільність струму не
більше 1,5 А/мм²;
Гарантувати шорсткість контактної поверхні не більше Ra 2 мкм;
Передбачити можливість ефективного очищення контактів від
забруднень (шламу, окалини тощо);
За потреби — застосовувати прокладки з мідних або інших
струмопровідних матеріалів, а також спеціальні змазки.
Конструкція затискного пристрою та всього оснащення визначається
типом обробки та параметрами робочої зони. Затискний пристрій забезпечує
стійкий контакт заготовки з установчими елементами, запобігає її зміщенню
та вібраціям під час обробки.
Основні загальні вимоги до оснастки[21]:
Висока точність і жорсткість конструкції;
Продуктивність, компактність і безпека;
Технологічність і можливість автоматизації;
Відсутність необхідності вивірки заготовки відносно електрода-
інструмента;
Можливість одночасної обробки кількох заготовок;
Контроль параметрів у процесі ЕХМО;
Можливість переміщення заготовок;
Стандартизація та уніфікація елементів;
Багаторазове використання деталей у збірних універсальних системах.
Спеціальні вимоги поділяють на:
Комплексні — стосуються всього пристосування;
Приватні — адресовані окремим елементам (наприклад, струмопідвід,
електролітний тракт).
63
Серед комплексних вимог найважливішими є:
Корозійна стійкість;
Твердість, необхідна для уникнення вібрацій;
Надійність електричного контакту.
Пристосування для обробки штампів, прес-форм і ливарних форм
повинні забезпечувати точне орієнтування та закріплення заготовок відносно
електрода-інструмента (ЕІ), а також їх надійне встановлення на столі
верстата чи в оснастці. Це особливо актуально при створенні гравірувань,
фасонних порожнин та інших точних елементів[21].
Рисунок 3.1 – Схема затискного пристрою
64
Рисунок 3.1 – Схема затискного пристрою(продовження)
Рисунок 3.2 – Схема базування
Опис принципу роботи спеціального верстатного пристрою для
закріплення деталі на електрохімічній операції (ЕХО)
Пристрій призначений для жорсткого та точного закріплення заготовок
з нержавіючої сталі типу 5ХВ2С під час проведення електрохімічної
65
обробки, зокрема формування отворів і порожнин середньої складності.
Конструкція дозволяє точно позиціонувати деталь та забезпечити стабільні
умови подачі електроліту і електричного контакту.
Принцип роботи:
1. Установка деталі:
Заготовка розміщується на горизонтальній основі (плита з Т-подібними
пазами), яка дозволяє гнучке позиціонування та кріплення елементів.
Деталь встановлюється у посадкову зону, вирізану в базовій плиті.
2. Фіксація:
Два притиски, забезпечують швидке та надійне затискання деталі
зверху. Притиски створюють необхідне зусилля, але при цьому дозволяють
легко звільнити деталь.
3. Подача електроліту:
Згідно з кресленням, є бічний канал або отвір для бічної подачі
електроліту в міжелектродний проміжок.
Це відповідає умові обробки середньої складності (отвори/порожнини),
де важлива рівномірна подача і відведення продуктів розчинення.
4. Підключення електродів:
Електроди-інструменти закріплюються зверху, ізольовані від основи.
Вони контактують з деталлю через електроліт і створюють необхідне
поле для анодного розчинення металу.
Розрахунок точності пристрою:
Точність позиціонування й обробки залежить від кількох факторів:
1. Базування:
Основна плита з пазами гарантує повторюваність установки з
похибкою не більше ±0,05 мм.
Встановлення за фіксованими упорами забезпечує надійну
повторність положення деталі.
66
2. Жорсткість конструкції:
чимала площа опори забезпечує достатню жорсткість.
Відсутність деформацій при затиску гарантує стабільну
геометрію обробки.
3. Точність затиску:
Завдяки використанню притисків, сила затиску рівномірно
розподіляється і не спричиняє перекосів.
Похибка, зумовлена перекосами під час затиску, оцінюється
≤0,02 мм.
4. Термостійкість і стійкість до впливу електроліту:
Конструкція передбачає хімічно стійкі матеріали і наявність дренажу,
що знижує вплив температурних розширень або корозії.
Сумарна похибка позиціювання[21]:
Ʃ = √ 2 2
Б + І + 2 2
П + Н (3.1)
Ʃ - сумарна похибка пристрою;
Б – похибка базування деталі, Б =0,05 мм;
з – похибка затисканнґя, І =0,02 мм [18] ;
П – похибка пристрою, П =0,01 мм;
Н – похибка процесуЕХО, Н =0,03 мм [18].
Ʃ = √0,052 + 0,022 + 0,012 + 0,032 =0,062
Знайшовши похибку виготовлення пристосування, необхідно провести
юстировку самого станка або потрібно ввести поправочний коефіцієнт в
систему числового управління станка.
Верстатний пристрій дозволяє:
забезпечити швидку та надійну фіксацію деталі для
електрохімічної обробки;
67
гарантувати високу точність обробки на рівні до ±0,06 мм;
організувати стабільну подачу електроліту в зону обробки;
зменшити побічні впливи завдяки конструктивній жорсткості.
Переваги конструкції:
швидке встановлення та зняття деталі
мінімальні похибки при обробці
зручна подача електроліту
сумісність з універсальними верстатними плитами
Розрахунок експлуатаційної продуктивності пристроїв
Планова кількість днів експлуатації пристрою за рік, роб. днів[7]:
Ч н
дс = Чрд ⋅ Кдн = 245 ⋅ 0,97 = 238р. д./рік (3.2)
Ч б
дс = Чрд ⋅ Кдн = 245 ⋅ 0,96 = 235р. д./рік, (3.3)
де Чрд = 245 днів – кількість робочих днів на рік;
Кдн – коефіцієнт цілоденних збитків робочого часу.
Ефективний змінний фонд часу експлуатації пристрою, годин:
Т н н
зе = Тз ⋅ Кзм = 8 ⋅ 0,95 = 7,6год (3.4)
Т б
зе = Тз ⋅ К б
зм = 8 ⋅ 0,94 = 7,5год. (3.5)
де Тз = 8 год – тривалість зміни;
Кзм – коефіцієнт внутрішньо змінних збитків робочого часу.
Ефективний змінний фонд часу експлуатації пристрою, год:
Ф н
р = Ч н н
дс ⋅ Тзе ⋅ Ч н
зм = 238 ⋅ 7,5 ⋅ 2 = 3618год (3.6)
Ф б = Ч б
р дс ⋅ Т б б
зе ⋅ Чзм = 235 ⋅ 7,5 ⋅ 2 = 3525год. (3.7)
де Чзм = 2 – змінність роботи підприємства – споживача пристроїв.
Річна експлуатація вироблених пристроїв, кількість використань:
П н н
ре = Пчт ⋅ Ф н
р = 14 ⋅ 3618 = 50652 (3.8)
П б
ре = П б
чт ⋅ Ф б
р = 14 ⋅ 3525 = 38775 (3.9)
де Пчт – технологічна продуктивність пристрою.
68
Коефіцієнт підвищення технологічної продуктивності пристрою
(інтенсивний фактор):
Ктп = П″ ′
чт/Пчт = 14/11 = 1,27 (3.10)
Індекси відповідають показникам розробленого та базового пристрою.
Коефіцієнт підвищення фонду часу використання пристрою
(екстенсивний фактор):
К ″ ″
фв = (Кдн − Кзм)/(К′ ′
дн − Кзм) = (0,97 − 0,95)/(0,96 − 0,94) = 1 (3.11)
Інтегральний коефіцієнт підвищення вартості пристрою після
модернізації:
Кін = Ктп ⋅ Кфв = 1,27 ⋅ 1 = 1,27 (3.12)
Народногосподарська необхідність в базовому та новому пристрої, од:
Нп = Ов/П
н
ре = 61000000/50652 = 1204од (3.13)
Н б
п = Ов/Пре = 61000000/38775 = 1573од (3.14)
де Ов – народногосподарський річний обсяг вимірів.
Середньорічний випуск нового пристрою, од:
В н н
р = Нп /Тп = 1204/4 = 301од (3.15)
де Тп – плановий період насиченості пристрою.
Середньорічний випуск базового пристрою, од:
В′
р = В″
р/Кін = 301/1,27 = 237од (3.16)
Кошторис витрат на проектування та виготовлення спеціального
оснащення
Витрати на проектування пристосування (Bnp):
Ндп Нд Нс Ннв
Впр1 = Тпр.од ⋅ Чод ⋅ Оч ⋅ (1 + ) ⋅ (1 + ) ⋅ (1 + ) ⋅ (1 + ) (3.17)
100 100 100 100
Впр1 = 20 ⋅ 1 ⋅ 25 ⋅ (1 + 20/100) ⋅ (1 + 10/100) ⋅ (1 + 14/100) ⋅ (1 + 50/100)
= 1128,60у. о.
де Тпр.од=12 нормо годин – трудомісткість проектування;
Ч п
од – кількість одиниць блоків оснащення;
69
Оч=25…30 у.о.. – середньогодинна оплата конструкторів;
Ннв=30…60% – норматив накладних витрат;
Ндп=20%, Нд=10%, Нс=14% – норми оплати праці.
Кошторис витрат на проектування та виготовлення спеціального
оснащення зводимо в таблицю 3.2.
Таблиця 3.2 – Кошторис витрат
Кількіс Витрати грош. од.
№ Оснащення ть од.
Проектуван Матеріали Разом
ня Впр Вм
1 Проектування 1 626 626
2 Установча центруюча вісь 1 150 150
3 Проставочна плита 3 35 105
4 Підставка під вісь 2 250 500
5 Прижимна гайка 2 40 80
6 Прижимна планка 1 1 50 50
7 Прижимна планка 2 1 50 50
8 Вісь для кріплення 4 30 120
9 Лекальний кутний 2 200 400
10 Т-гайка 6 15 90
Разом витрати на спеціальне оснащення (Всо) 2723,6
Витрати на оснащення, які припадають на один виріб, грош, од,:
Рцн = (1,3 ⋅ Всо)/(Тс ⋅ Впр) = (1,3 ⋅ 2723.6)/(7 ⋅ 301) = 1.68у. о. (3.18)
де 1,3 – коефіцієнт, що враховує витрати на ремонт та утримання
оснащення;
Всо – всього витрати на спеціальна оснащення;
Тс – строк служби оснащення;
70
Впр – середньорічний випуск пристрою.
Розрахунок проектної ціни та нормативу чистої продукції
модернізованого пристрою
Нормативний прибуток, грош. од.:
Пн = Всо ⋅ Рнс/100 = 2723.6 ⋅ 5/100 = 136.18у. о. (3.19)
де Рнс – норматив рентабельності
Нижня межа проектувальної ціни, грош. од.:
Ц = Всо + Пн = 2723.6 + 136.18 = 2859.78у. о. (3.20)
ниж
Верхня межа проектувальної ціни, грош. од.:
Ц = Ц + Е
лім б к ⋅ Ке = 1200 + 5822,16 ⋅ 0,7 = 5275,51у. о. (3.21)
де Цб – ціна базового оснащення;
Ке = 0,7 – коефіцієнт врахування корисного ефекту в ціні нової продукції;
Ек – корисний ефект від застосування нової продукції, грн.:
Ек = Ц ⋅ (Кп ⋅ Кд − 1 + І + К) (3.22)
б
Ек= 4000 ⋅ (1,4 ⋅ 0,941 − 1 + 3,424 + 1,2) = 19765.6у. о.
де Кп – коефіцієнт, що враховує приріст виробництва нового виробу в
порівнянні з базовим;
Кд – коефіцієнт, що враховує змани строку служби (Тс) нового виробу в
порівнянні з базовим:
Кп = Н″ ′
ре/Нр = 1,4 (3.23)
К = (1/Т′д с + Ен)/(1/Т″с + Ен) (3.24)
Кд = (1/8 + 0,15)/(1/7 + 0,15) = 0,941
де Ен = 0,15 – нормативний коефіцієнт окупності вкладень;
І – зміни поточних витримок експлуатації у споживача при використанні
нового оснащення замість базового за строк його служби, грош. од.:
І = (І′ − І″)/(1/Тс + Ен) = (5 − 4)/(1/7 + 0,15) = 3,424у. од. (3.25)
де І – річні експлуатаційні витримки споживача;
71
К = 1,2 – зміна відрахувань.
Оцінка ефективності нового оснащення в сфері експлуатації
Питомі витрати на одноразове використання оснащення, грн.
Впит = Ц ⋅ (Ктз ⋅ Ен + І)/Пре = 4000 ⋅ (1,1 ⋅ 0,15 + 3,424)/50652 = 0,28у. о (3.26)
пр
де Ктз = 1,1 – коефіцієнт транспортно – заготівельних витрат на придбання
оснащення.
Річний економічний ефект споживання від вживання однієї одиниці
модернізованого оснащення, грош. од.:
Е ′ ″
р.сп = (Впит − Впит) ⋅ Пре = (0,4 − 0,28) ⋅ 50652 = 6326. у. о. (3.27)
де Вʹпит = Вʹʹпит / 0,7= 0,28/0,07=0,4
Економічний розрахунок показав раціональність введення в
виробництво та використання зконструйованого пристосування для обробки
деталі, економічний ефект склав Ер.сп = 19765,6 у.о.. В якості матеріалу для
пристосування взято корозійностійку нержавіючу сталь 12Х13, яка буде
виконувати поставлені умови корозійної стійкості до несприятливих умов.
72
3.2. Проектування спеціального контрольно-вимірювального
пристрою
Службове призначення пристрою. Контрольний пристрій
використовується для контролю паралельності площин.
Технічне завдання розробляється відповідно до ГОСТ 15.001-88. Дані
зводимо до таблиці 3.3.
Таблиця 3.3 – Технічне завдання на проектування спеціального
контрольно- вимірювального пристрою[16-21]
Розділ
Зміст розділу
Назва і область Контрольний пристрій використовується для контроля
застосування паралельності площин
Підстава для Операційна карта ТП механічної обробки деталі «матриця
розробки штампу»
Документація, яка Креслення загального вигляду спеціального пристрою.
підлягає розробці
Контрольний пристрій призначений для перевірки паралельності двох
площин ( верхньої і нижньої поверхні плити). Його конструкція забезпечує
одночасне вимірювання відхилень у кількох точках з використанням
індикаторів годинникового типу (ІЧ).
Складові елементи пристрою (згідно з кресленням):
1. Індикатори годинникового типу (поз. 1)
2. Штанги/направляючі з тримачами для індикаторів (поз. 2, 3)
3. Регулювальні гвинти (поз. 4)
4. Опорна плита (рамна база) (поз. 9)
5. Контрольна поверхня деталі (встановлюється всередині пристрою)
Алгоритм вимірювання:
Деталь укладається на нижні опори в контрольну зону.
73
Індикатори фіксують відхилення верхньої поверхні від базової
площини.
Покази ІЧ знімаються з усіх точок — якщо різниця не перевищує
допустиме значення, площини вважаються паралельними.
Розрахунок точності пристрою
Сумарна похибка вимірювання визначається як:
2
Ʃ = √І + 2 2
Ж + в (3.28)
Ʃ - сумарна похибка контрольного пристрою;
І – похибка індикатора год. типу , І =0,01 мм;
Ж – похибка жорсткості пристрою , Ж =0,015 мм [18] ;
П – похибка установлення плити , В =0,02 мм;
Н – похибка процесуЕХО, Н =0,03 мм [18].
Ʃ = √0,012 + 0,0152 + 0,022 =0,027 мм (3.29)
Відповідно до ГОСТ 24643-81, для перевірки паралельності плоских
поверхонь використовується ІЧ з класом точності не гірше 2-го.
Допуск паралельності встановлюється згідно ГОСТ 24642-81 / ISO
1101:
Для деталей розміром до 500 мм — допуск паралельності \~ 0,03 мм
Пристрій забезпечує точність контролю: ±0,027 мм
Похибка не перевищує допустиму для деталей до 500 мм за ISO/ГОСТ
Пристрій призначений для контролю геометричної точності —
паралельності верхньої та нижньої поверхні плоских плит з точністю до
±0,027 мм. Може застосовуватись для плит з розмірами до 470×377 мм,
товщиною 22,5 мм.
74
Опис конструкції
Базова плита (рамного типу), на яку встановлюється контрольована
деталь.
Чотири штанги з індикаторами, які фіксують відхилення в різних
точках.
Опорні елементи та гвинтові фіксатори для точної установки штанг.
Всі елементи регулюються для забезпечення точного базування і зняття
показів.
Принцип роботи:
1. Заготовка встановлюється на опорну поверхню пристрою.
2. Індикатори одночасно торкаються верхньої площини деталі, перед
вимірюванням стрілку індикатора обов’язково встановити на нульову
позначку.
3. Проводиться зчитування показів. Якщо відхилення в межах допуску,
площини вважаються паралельними.
4. При потребі — дані заносяться до протоколу контролю.
Контрольний пристрій дозволяє надійно, швидко і з високою точністю
перевіряти паралельність двох площин на плитах середнього розміру. Його
використання відповідає стандартам ГОСТ та ISO, а точність вимірювання –
в межах ±0,03 мм, що є прийнятним для виробництва точних деталей.
Рисунок 3.3 – Схема контрольного пристрою
75
4. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
4.1Вимоги охорони праці під час електрохімічної обробки металів
Базовим нормативним документом є НПАОП 28.0-1.34-14 «Правила
охорони праці під час електрохімічної обробки металів». Ці Правила
поширюються на суб’єктів господарювання незалежно від форм власності та
організаційно-правових форм, які здійснюють діяльність з обробки металів.
Правила встановлюють вимоги з охорони праці під час електрохімічної
обробки металів та є обов’язковими для роботодавців та працівників.
Роботодавець повинен опрацювати і затвердити нормативні акти про
охорону праці, що діють на підприємстві, відповідно до вимог Порядку
опрацювання і затвердження власником нормативних актів про охорону
праці, що діють на підприємстві, затвердженого наказом Державного
комітету України по нагляду за охороною праці від 21 грудня 1993 року №
132, зареєстрованого в Міністерстві юстиції України 07 лютого 1994 року за
№ 20/229 (НПАОП 0.00-6.03-93).
Роботодавець розроблює та затверджує інструкції з охорони праці
відповідно до вимог Положення про розробку інструкцій з охорони праці,
затвердженого наказом Комітету по нагляду за охороною праці Міністерства
праці та соціальної політики України від 29 січня 1998 року № 9,
зареєстрованого в Міністерстві юстиції України 07 квітня 1998 року за
№ 226/2666 (НПАОП 0.00-4.15-98).
Забороняється залучення жінок до робіт відповідно до Переліку важких
робіт та робіт із шкідливими і небезпечними умовами праці, на яких
забороняється застосування праці жінок, затвердженого наказом
Міністерства охорони здоров’я України від 29 грудня 1993 року № 256,
76
зареєстрованого в Міністерстві юстиції України 30 березня 1994 року за
№ 51/260.
Підіймання та переміщення важких речей жінками здійснюється з
дотриманням вимог Граничних норм підіймання і переміщення важких речей
жінками, затверджених наказом Міністерства охорони здоров'я України від
10 грудня 1993 року № 241, зареєстрованих у Міністерстві юстиції України
22 грудня 1993 року за № 194.
Забороняється залучення неповнолітніх до робіт відповідно до
Переліку важких робіт і робіт із шкідливими і небезпечними умовами праці,
на яких забороняється застосування праці неповнолітніх, затвердженого
наказом Міністерства охорони здоров’я України від 31 березня 1994 року
№ 46, зареєстрованого в Міністерстві юстиції України 28 липня 1994 року за
№ 176/385.
Роботодавець повинен безоплатно забезпечити працівників, зайнятих
на роботах зі шкідливими умовами праці, молоком або іншими рівноцінними
харчовими продуктами; на роботах з особливо шкідливими умовами праці -
лікувально-профілактичним харчуванням відповідно до Кодексу законів про
працю України.
Роботодавець організовує проведення медичних оглядів працівників
певних категорій під час прийняття на роботу (попередній медичний огляд)
та протягом трудової діяльності (періодичні медичні огляди) відповідно до
вимог Порядку проведення медичних оглядів працівників певних категорій,
затвердженого наказом Міністерства охорони здоров’я України від 21 травня
2007 року № 246, зареєстрованого в Міністерстві юстиції України 23 липня
2007 року за № 846/14113.
Навчання і перевірка знань з питань охорони праці посадових осіб та
працівників повинні проводитися відповідно до вимог Типового положення
про порядок проведення навчання і перевірки знань з питань охорони праці,
77
затвердженого наказом Державного комітету України з нагляду за охороною
праці від 26 січня 2005 року № 15, зареєстрованого в Міністерстві юстиції
України 15 лютого 2005 року за № 231/10511 (НПАОП 0.00-4.12-05).
Роботодавець повинен розробити та затвердити перелік робіт з
підвищеною небезпекою відповідно до Переліку робіт з підвищеною
небезпекою, затвердженого наказом Державного комітету України з нагляду
за охороною праці від 26 січня 2005 року № 15, зареєстрованого в
Міністерстві юс- тиції України 15 лютого 2005 року за № 232/10512 (НПАОП
0.00-2.01-05).
Розслідування та облік нещасних випадків, професійних захворювань
та аварій на виробництві здійснюються відповідно до вимог Порядку
проведення розслідування та ведення обліку нещасних випадків,
професійних захворювань і аварій на виробництві, затвердженого
постановою Кабінету Міністрів України від 30 листопада 2011 року № 1232.
Роботодавець повинен організовувати проведення атестації робочих
місць за умовами праці відповідно до вимог Порядку проведення атестації
робочих місць за умовами праці, затвердженого постановою Кабінету
Міністрів України від 01 серпня 1992 року № 442.
Роботодавець повинен забезпечити безпечну експлуатацію
електроустаткування відповідно до вимог Правил безпечної експлуатації
електроустановок споживачів, затверджених наказом Комітету по нагляду за
охороною праці Міністерства праці та соціальної політики України від 09
січня 1998 року № 4, зареєстрованих у Міністерстві юстиції України
10 лютого 1998 року за № 93/2533 (НПАОП 40.1-1.21-98).
Системи опалення, вентиляції та кондиціювання приміщень повинні
відповідати вимогам чинного законодавства.
Роботодавець повинен забезпечити працівників спеціальним одягом,
спеціальним взуттям та іншими засобами індивідуального захисту (далі - ЗІЗ)
78
відповідно до вимог Положення про порядок забезпечення працівників
спеціальним одягом, спеціальним взуттям та іншими засобами
індивідуального захисту, затвердженого наказом Державного комітету
України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду від 24
березня 2008 року № 53, зареєстрованого в Міністерстві юстиції України 21
травня 2008 року за № 446/15137 (НПАОП 0.00-4.01-08).
Засоби індивідуального захисту повинні відповідати вимогам
Технічного регламенту засобів індивідуального захисту, затвердженого
постановою Кабінету Міністрів України від 27 серпня 2008 року № 761.
Працівники, які виконують роботи з електрохімічної обробки металів,
повинні бути забезпечені ЗІЗ відповідно до Норм безплатної видачі
спеціального одягу, спеціального взуття та інших засобів індивідуального
захисту працівникам загальних професій різних галузей промисловості,
затверджених наказом Державного комітету України з промислової безпеки,
охорони праці та гірничого нагляду від 16 квітня 2009 року № 62,
зареєстрованих у Міністерстві юстиції України 12 травня 2009 року за
№ 424/16440 (НПАОП 0.00-3.07-09), та Норм безплатної видачі спеціального
одягу, спеціального взуття та інших засобів індивідуального захисту
працівникам машинобудування та металообробної промисловості,
затверджених наказом Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій
та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи від
21 лютого 2006 року № 89, зареєстрованих у Міністерстві юстиції України 10
березня 2006 року за № 250/12124 (НПАОП 29.0-3.02-06).
Роботодавець повинен забезпечувати працівників під час роботи зі
шкідливими речовинами відповідними захисними пастами, мазями, що
мають маркування згідно з ГОСТ 12.4.068-79 «ССБТ. Средства
индивидуальной защиты дерматологические. Классификация и общие
требования», та засобами нейтралізації (розчинами соди для нейтралізації
79
кислот при ураженні шкіри; розчинами оцтової або борної кислоти для
нейтралізації лугу при ураженні шкіри).
80
4.2 Вимоги безпеки до організації робочих місць
Роботодавець повинен створити для кожного працівника безпечні і
нешкідливі умови праці шляхом належного облаштування робочих місць
відповідно до Загальних вимог стосовно забезпечення роботодавцями
охорони праці працівників, затверджених наказом Міністерства
надзвичайних ситуацій України від 25 січня 2012 року № 67, зареєстрованих
у Міністерстві юстиції України 14 лютого 2012 року за № 226/20539
(НПАОП 0.00-7.11-12).
Робочі місця працівників повинні відповідати вимогам ГОСТ 12.2.032-
78 «ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие
эргономические требования», ГОСТ 12.2.033-78 «ССБТ. Рабочее место при
выполнении работ стоя. Общие эргономические требования» та ДСТУ ГОСТ
12.2.061:2009 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования
безопасности к рабочим местам».
Параметри мікроклімату в межах робочої зони повинні відповідати
вимогам Санітарних норм мікроклімату виробничих приміщень,
затверджених постановою Головного державного санітарного лікаря України
від 01 грудня 1999 року № 42 (ДСН 3.3.6.042-99).
Рівень шуму на робочих місцях повинен відповідати нормам,
встановленим Санітарними нормами виробничого шуму, ультразвуку та
інфразвуку, затвердженими постановою Головного державного санітарного
лікаря України від 01 грудня 1999 року № 37 (ДСН 3.3.6.037-99).
Загальні вимоги безпеки до захисту від шуму на робочих місцях,
шумових характеристик машин та механізмів повинні відповідати вимогам
ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».
Роботодавець повинен здійснювати контроль рівня шуму відповідно до
вимог ГОСТ 12.1.050-86 «ССБТ. Методы измерения шума на рабочих
81
местах» та ДСТУ 2867-94 «Шум. Методи оцінювання виробничого шумового
навантаження. Загальні вимоги».
Рівень вібрації на робочих місцях не повинен перевищувати норм,
встановлених Державними санітарними нормами виробничої загальної та
локальної вібрації, затвердженими постановою Головного державного
санітарного лікаря України від 01 грудня 1999 року № 39 (ДСН 3.3.6.039-99),
та ДСТУ ГОСТ 12.1.012:2008 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие
требования».
У робочій зоні виробничих приміщень вміст шкідливих речовин не
повинен перевищувати граничнодопустимих концентрацій, встановлених
ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к во-
здуху рабочей зоны».
На робочих місцях параметри електромагнітних полів повинні
відповідати вимогам Державних санітарних норм і правил при роботі з
джерелами електромагнітних полів, затверджених наказом Міністерства
охорони здоров`я України від 18 грудня 2002 року № 476, зареєстрованих у
Міністерстві юстиції України 13 березня 2003 року за № 203/7524 (ДСанПіН
3.3.6.096- 2002).
Робочі місця повинні бути обладнані стелажами та інструментальними
шафами для зберігання пристосувань, інструментів. Розмір стелажів повинен
відповідати найбільшим габаритам виробів, які на них укладаються
Робочі місця повинні розміщуватися поза лінією руху вантажу, який
транспортується вантажопідіймальними засобами.
Біля робочих місць повинні бути передбачені площі для передачі
матеріалів, деталей для обробки та складування, позначені фарбою за
габаритами.
Забороняється захаращувати робочі місця готовою продукцією,
матеріалами, деталями і відходами виробництва.
82
4.3 Вимоги охорони праці під час технологічних процесів
Роботодавець повинен забезпечити організацію і безпечне виконання
робіт з електрохімічної обробки металів відповідно до вимог ГОСТ 12.3.002- 75
«ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности».
Для зберігання, складування та транспортування заготівок, матеріалів і
готових виробів необхідно використовувати спеціальну та уніфіковану тару
відповідно до вимог ГОСТ 14861-91 «Тара производственная. Типы», ГОСТ
19822-88 «Тара производственная. Технические условия» та ГОСТ 12.3.010- 82
«ССБТ. Тара производственная. Требования безопасности при эксплуатации».
Хімічні речовини повинні зберігатися на складі у закритій тарі з бирками
та етикетками відповідно до вимог ГОСТ 3885-73 «Реактивы и особо чистые
вещества. Правила приемки, отбор проб, фасовка, упаковка, маркировка,
транспортирование и хранение» з урахуванням класу небезпеки речовин та їх
фізико-хімічних властивостей відповідно до вимог ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ.
Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».
Роботодавець повинен забезпечити встановлення знаків безпеки для
позначення небезпечних зон відповідно до вимог Технічного регламенту знаків
безпеки і захисту здоров’я працівників, затвердженого постановою Кабінету
Міністрів України від 25 листопада 2009 року № 1262.
Вантажно-розвантажувальні роботи необхідно виконувати відповідно до
вимог ГОСТ 12.3.009-76 «ССБТ. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие
требования безопасности».
Транспортування хімічних речовин та їх відходів необхідно здійснювати
відповідно до вимог ГОСТ 12.3.020-80 «ССБТ. Процессы перемещения грузов
на предприятиях. Общие требования безопасности».
Транспортування хімічних рідин повинно виконуватися переважно
централізовано трубопроводами з матеріалів, хімічно стійких до речовин, що
транспортуються.
Роботи з використанням вантажопідіймальних кранів, вантажопідій-
мальних машин, вантажозахоплювальних пристосувань необхідно виконувати
відповідно до вимог Правил будови і безпечної експлуатації
вантажопідіймальних кранів, затверджених наказом Державного комітету
України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду від 18
червня 2007 року № 132, зареєстрованих у Міністерстві юстиції України 09
липня 2007 року за № 784/14051 (НПАОП 0.00-1.01-07).
Роботи з використанням вантажопідіймальних кранів необхідно
виконувати відповідно до вимог: Типової інструкції з безпечного ведення робіт
для стропальників (зачіплювачів), які обслуговують вантажопідіймальні крани,
затвердженої наказом Державного комітету України по нагляду за охороною
праці від 25 вересня 1995 року № 135, зареєстрованої в Міністерстві юстиції
України 10 жовтня 1995 року за № 372/908 (НПАОП 0.00-5.04-95);
Типової інструкції для осіб, відповідальних за безпечне проведення робіт
з переміщення вантажів кранами, затвердженої наказом Державного комітету
України по нагляду за охороною праці від 20 жовтня 1994 року №107,
зареєстрованої в Міністерстві юстиції України 13 березня 1995 року за №
60/596 (НПАОП 0.00-5.06-94);
Типової інструкції для осіб, відповідальних за утримання
вантажопідіймальних кранів в справному стані, затвердженої наказом
Державного комітету України по нагляду за охороною праці від 20 жовтня 1994
року № 107, зареєстрованої в Міністерстві юстиції України 13 березня 1995
року за № 59/595 (НПАОП 0.00-5.07-94);
Типової інструкції для інженерно-технічних працівників, які здійснюють
нагляд за утриманням та безпечною експлуатацією вантажопідіймальних
кранів, затвердженої наказом Державного комітету України по нагляду за
охороною праці від 20 жовтня 1994 року № 107, зареєстрованої в Міністерстві
юстиції України 13 березня 1995 року за № 58/594 (НПАОП 0.00-5.20-94).
Експлуатацію виробничого устаткування необхідно здійснювати
відповідно до вимог Технічного регламенту безпеки машин, затвердженого
постановою Кабінету Міністрів України від 30 січня 2013 року № 62, та ГОСТ
12.2.003-91 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования
безопасности».
84
Температура нагрітих поверхонь устаткування та огороджень не повинна
перевищувати 43°С відповідно до вимог ДСТУ EN 563-2001 «Безпечність
машин. Температури поверхонь, доступних для дотику. Ергономічні дані для
встановлення граничних значень температури гарячих поверхонь» (EN
563:1994, IDT).
Відкриті частини машин, механізмів і устаткування та частини, які
рухаються, повинні бути огороджені відповідно до вимог ГОСТ 12.2.062-81
«ССБТ. Оборудование производственное. Ограждения защитные».
Верстати, що працюють з відкритими електродами та поливом зони
обробки, повинні мати огородження для захисту працівників від бризок
електроліту та укриття з витяжною вентиляцією.
Тип, форма та розмір огородження повинні визначатися конструкцією
деталі, що оброблюється.
У разі неможливості встановлення постійних огороджень необхідно
передбачати відкидні, поворотні або підйомні запобіжні огородження з
органічного скла з блокуванням пуску верстата.
Працівники під час виконання робіт повинні дотримуватися вимог
Інструкції з охорони праці під час виконання монтажних робіт інструментами і
пристроями, затвердженої наказом Міністерства праці та соціальної політики
України від 05 червня 2001 року № 254, зареєстрованої у Міністерстві юстиції
України 20 липня 2001 року за № 616/5807 (НПАОП 0.00-5.24-01).
Інструменти, які додатково використовуються під час електрохімічної
обробки металів, повинні бути обміднені або виготовлені з металу, що не
спричинює іскроутворення.
Використання абразивного інструменту необхідно здійснювати
відповідно до вимог Правил охорони праці під час роботи з абразивним
інструментом, затверджених наказом Міністерства надзвичайних ситуацій
України від 22 жовтня 2012 року № 1277, зареєстрованих у Міністерстві
юстиції України 08 листопада 2012 року за № 1879/22191 (НПАОП 28.0-1.30-
12).
85
Роботи з лугом, кислотами, електролітами необхідно виконувати при
включеній загальнообмінній та місцевій вентиляції.
Баки з електролітом та пристрої для перекачування електролітів повинні
розміщуватися в окремому ізольованому приміщенні, обладнаному припливно-
витяжною вентиляцією.
Заміну електроліту, заповнення та спустошення баків і ванн необхідно
виконувати за допомогою пристроїв для перекачування або сифонних
пристосувань. Під час виконання цих операцій забороняється використовувати
відра та черпаки.
Розкриття тари з хімічними речовинами необхідно виконувати на
робочих місцях, обладнаних місцевою витяжною вентиляцією.
Роботи з електрохімічної обробки металів необхідно виконувати при
включеній загальнообмінній та місцевій вентиляції.
Заготовки для електрохімічної обробки повинні надходити знежиреними
та очищеними від задирок.
Роботи на електрохімічних верстатах необхідно виконувати відповідно до
вимог ГОСТ 12.2.009-80 «ССБТ. Станки металлообрабатывающие. Общие
требования безопасности» та ГОСТ 12.3.025-80 «ССБТ. Обработка металлов
резанием. Требования безопасности».
Під час обробки деталей температура та концентрація електроліту, тиск
та швидкість прокачування електроліту, щільність струму, величина робочої
напруги, швидкість подачі електрода-інструмента, зазор між електродами
повинні визначатися відповідно до класу чистоти оброблюваних деталей, їх
конфігурації та складності конструкції.
Під час роботи на електрохімічних верстатах рівень електроліту в баку
повинен регулюватися автоматично.
Забороняється припиняти подачу електроліту для забезпечення
відповідного класу чистоти обробки деталей, яка визначена технологічною
документацією.
У верстатах з герметичною робочою камерою повинен бути встановлений
86
пристрій, який унеможливлює відкриття робочої камери до закінчення циклу
обробки та видалення газів із камери.
Для унеможливлення вибуху гримучого газу верстати та установки
повинні мати блокування та включатися в такій послідовності:
вентилятор для відсмоктування водню з робочої камери;
насос для подачі електроліту;
вентилятор джерела живлення (електроустаткування);
електродвигуни робочих головок.
Перед пуском установки необхідно перевірити справність блокування
витяжної вентиляції.
Перед установленням шліфувального круга на шпиндель верстата
необхідно виконати балансування круга.
Забороняється працювати з несправним електромагнітом на магнітному
столі заточувального та шліфувального верстатів.
Очищення електроліту необхідно виконувати на сепараторах або
центрифугах з механічним вивантаженням шламу. Кришка центрифуги
повинна бути зблокована з її пуском.
87
Висновки
В кваліфікаційній роботі бакалавра проведено: аналіз технологічності
конструкції деталі «матриця штампу», здійснено вибір та обґрунтування
матеріалу, з якого буде виготовлено деталь. Визначено тип виробництва для
даної деталі. Проведено розрахунки по визначенню штучно-калькуляційного
часу на операціях. Здійснено проектування робочого електрода - інструмента
для електро-хімічної обробки проведено розрахунки режимів електрохімічної
обробки.
Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для закріплення деталі
«матриця штампу» при електрохімічній обробці, а також контрольний пристрій
для вимірювання відхилення від паралельності двох площин.
В розділі охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях розглянуто
вимоги охорони праці під час електрохімічної обробки металів.
88
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Боков В. М. Проектування штампів: підручник / В. М. Боков. –
Кропивницький: ПП «Есклюзив-Систем», 2017. – 364 с.
2. Швець С.В., Сэдінкін Л.М. Штампи та прес-форми, конструювання
та технологія визготовлення Навчальний посібник. — Суми: Вид-во Сумський
державний університет, 2005. — 110 с.
3. Боков В. М. Конструювання та виготовлення штампів.
Проектування штампів: формозмінних, складної дії, для складання та
автоматичного штампування: Навчальний посібник. – Кіровоград:
Поліграфічно-видавничий ТОВ «Імекс –ЛТД», 2010. – 322 с.
4. ДСТУ 3953-2000 Прутки, штаби та мотки з інструментальної
легованої сталі. Загальні технічні умови
5. Технологія машинобудування / Є. О. Горбатюк, М. П. Мазур, А. С.
Зенкін та ін. – Львів : Новий Світ – 2000, 2009. – 358 с.
6. ДСТУ 2960-94 Організація промислового виробництва основні
поняття
7. Мельничук П.П., Боровик А.І., Лінчевський П.А., Петраков Ю.В.
Технологія машинобудування. – Житомир: ЖДТУ, 2005 – 882 с.
8. Руденко, П. О. Вибір, проектування і виробництво заготовок
деталей машин [Текст] / П. О. Руденко, В. О. Харламов, О. Г. Шустик. — К. :
Вища школа , 1993. —288 с.
9. Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ. - К.: Вища школа, 1991. - 278 с.
10. Юрчишин І.І. Технологія машинобудування: Посібник-довідник
для виконання кваліфікаційних робіт: Навч. Посібник І.І. Юрчишин, Я.М.
Литвиняк, І.Є. Грицай, М.Л. Кукляк, Я.М. Кусий, В.В. Ступницький, В.А.
Яцюк, А.М. Кук, Є.М. Махоркін, В.П. Свізінський. — Львів: Львівська
політехніка, 2009. — 528 с.
11. Інтегровані технології обробки матеріалів [Текст]: підручник /
Е.С. Геворкян, Л.А. Тимофеєва, В.П. Нерубацький, О.М. Мельник. И-73 –
Харків: УкрДУЗТ, 2016. – 238 с
12. Паливода Ю. Є. Інструментальні матеріали, режими різання,
технічне нормування механічної оборобки : навчально-методичний посібник /
Паливода Ю.Є., Дячун А.Є., Лещук Р.Я. – Тернопіль : Тернопільський
89
національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2019. – 240 с.
13. Григурко, І. О. Технологія машинобудування: дипломне
проектування: [Текст] : Навчальний посібник для ВНЗ / І.О. Григурко, М.Ф.
Брендуля, С.М. Доценко. – Львів : Новий світ , 2011 – 767 с
14. Буц Б.Д., Приходько В.Є., Ткачов Ю.В. Розрахунок режимів
різання металів: Навч. Посіб. – Д.: РВВ ДНУ, 2005. – 76 с.
15. Кіяновський М.В., Цивінда Н.І. Електрофізичні та електрохімічні
методи обробки поверхонь деталей у машинобудуванні: навчальний посібник. -
Кривий Ріг: Видавничий центр КТУ, 2011.- 412 с.
16. Технологічна оснастка : навчальний посібник / О. В. Петров, С. І.
Сухоруков. – Вінниця : ВНТУ, 2018. – 123 с.
17. Якимов О.В., Марчук В.І., Якимов О.О., Ларшин В.П. Технологія
машино- та приладобудування. Підручник: Луцьк, ЛДТУ – 2005.- 710 с.
18. Гевко, Б. М. Технологічна оснастка. Контрольні пристрої [Текст] :
Навчальний посібник. / Б. М. Гевко, М. Г. Дичковський, А. В. Матвійчук. – К. :
ТОВ «Кондор» , 2009. — 220 с.
19. Григурко І.О., Анастасенко С.М., Будуров В.Л. Проектування
технологічного оснащення (практикум) Навчальний посібник – Львів: «Новий
світ -2000» с. 220.
20. Яковенко І.Е. Я Технологічна оснастка. Розрахунки.
Проєктування: навчальний посібник для студентів спеціальностей 131
«Прикладна механіка», 133 «Галузеве машинобудування» / І. Е. Яковенко, О. А.
Пермяков – Харків: НТУ «ХПІ», 2024. – 232с.
21. Боровик А.І. Технологічна оснастка механоскладального
виробництва. - К.:Кондор 2008. -726 с.
22. Боровик А.1. Проектування технологічного оснащення:
Навчальний посібник.-К, 1996.-488с.
23. ДСТУ ГОСТ 7.1:2006. Бібліографічний запис, бібліографічний
опис. Загальні вимоги та правила складання»: методичні рекомендації з
впровадження/уклали: Галевич О.К., Штогрин І.М.– Львів, 2008 – 20с.
24. ДСТУ. 3008-95 – Документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Структура і правила оформлення.
90