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/8769| Title: | Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі «Матриця для екструзії пластиком» |
| Authors: | Коваленко, Юрій Іванович Глущенко, В’ячеслав Олександрович |
| Keywords: | Технологічний процес виготовлення деталі |
| Issue Date: | 2025 |
| Abstract: | Анотація На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторськотехнологічне забезпечення виготовлення деталі «Матриця для екструзії пластиком»» Виконавець: здобувач групи ПМ-11 Глущенко В’ячеслав Олександрович Керівник: Коваленко Юрій Іванович Кваліфікаційна робота бакалавра містить 82 сторінку формату А4, 11 рисунків, 18 таблиць, 25 літературних джерел. В кваліфікаційній роботі здійснено аналіз службового призначення деталі, проведено вибір матеріалу для виготовлення деталі, визначено тип виробництва, обґрунтовано вибір виготовлення заготовки, досліджено основні закономірності електрохімічної обробки, проведено розрахунок технологічних параметрів при ЕХО, розрахунок параметрів джерела струму та струмовідводу Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для обробки деталі «матриця для екструзії пластиком» при електрохімічній обробці, а також контрольний пристрій для контролю відхилення від перпендикулярності осі отвору. В розділі охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях розглянуто системи протипожежного захисту на підприємстві. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8769 |
| Appears in Collections: | 131 Прикладна механіка (Комп`ютерне конструювання обладнання та розробка технологій машинобудування) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Глущено.pdf Restricted Access | 2.97 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 для екструзії пластиком»»
Виконав: здобувач 4 курсу, групи ПМ-11
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Комп’ютерне
конструювання обладнання та розробка технологій
машинобудування»
Глущенко В’ячеслав Олександрович
Керівник: Коваленко Ю.І.
Рецензент: Голуб М.В., інженер-технолог
ПП «Фотоніка плюс»
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
__________________ Глущенко В’ячеслав Олександрович ________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення
деталі «Матриця для екструзії пластиком»
Керівник роботи: Коваленко Юрій Іванович
(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 деталі матриця для екструзії пластиком
______________________________________________________________
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): Матриця для екструзії пластиком;
Електрод інструмент для ЕХО; Пристрій верстатний; Пристрій контрольний;
Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях ( технічне обслуговування
систем протипожежного захисту на підприємстві)
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
________________________________________________________
6. Керівники з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосується
Підпис, дата
Розділ Керівник
завдання видав завдання прийняв
1,2,3 Коваленко Ю.І.
4 Цікановський В.Л.
7. Дата видачі завдання 01.03.2025
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 ___________ В’ячеслав ГЛУЩЕНКО
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Керівник ___________ Юрій КОВАЛЕНКО
Підпис Власне ім’я, ПРІЗВИЩЕ
Анотація
На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторсько-
технологічне забезпечення виготовлення деталі «Матриця для екструзії
пластиком»»
Виконавець: здобувач групи ПМ-11 Глущенко В’ячеслав Олександрович
Керівник: Коваленко Юрій Іванович
Кваліфікаційна робота бакалавра містить 82 сторінку формату А4, 11
рисунків, 18 таблиць, 25 літературних джерел.
В кваліфікаційній роботі здійснено аналіз службового призначення
деталі, проведено вибір матеріалу для виготовлення деталі, визначено тип
виробництва, обґрунтовано вибір виготовлення заготовки, досліджено основні
закономірності електрохімічної обробки, проведено розрахунок технологічних
параметрів при ЕХО, розрахунок параметрів джерела струму та струмовідводу
Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для обробки деталі
«матриця для екструзії пластиком» при електрохімічній обробці, а також
контрольний пристрій для контролю відхилення від перпендикулярності осі
отвору.
В розділі охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях розглянуто
системи протипожежного захисту на підприємстві.
Abstract
For the bachelor's qualification work on the topic: "Design and technological
support for the manufacture of the part "Matrix for plastic extrusion""
Performer: applicant of group PM-11 Glushchenko Vyacheslav
Oleksandrovych
Supervisor: Kovalenko Yuriy Ivanovych
The bachelor's qualification work contains 82 pages of A4 format, 11 figures,
18 tables, 21 references.
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 basic laws
of electrochemical processing were studied, the technological parameters for ECHO
were calculated, the parameters of the current source and current collector were
calculated
Designed: a special machine tool for processing the part "matrix for plastic
extrusion" during electrochemical processing, as well as a control device for
controlling the deviation from the perpendicularity of the hole axis.
The section on occupational health and safety in emergency situations
discusses fire protection systems at the enterprise.
ЗМІСТ
Вступ…………………………………………………………………………..5
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1. Аналіз службового призначення деталі, вибір матеріалу .........................6
1.2. Визначення типу виробництва …………………………………………..11
1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі…………………………........17
1.4. Попередній вибір заготовки та методу її одержання……………...20
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв'язків поверхонь деталі та формулювання
основних технологічних задач…………………………………………………….26
2.2 Вибір варіантів маршрутів обробки деталі……………………………..30
2.3 Вибір обладнання, технологічного оснащення ………….……………..33
2.4 Основні закономірності електрохімічної обробки………………….…..41
2.5 Розрахунок технологічних параметрів при ЕХО……………………….44
2.6 Розрахунок параметрів джерела струму та струмовідводу……............49
2.7 Система подачі електроліту………………………………………………50
2.8 Розрахунок режимів різання………………………………………………52
3. Конструкторський розділ
3.1 Проектування верстатного пристрою………………………………….55
3.2 Проектування спеціального контрольно-вимірювального
пристрою…………………………………………………………………………65
4. Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях
4.1Технічне обслуговування систем протипожежного захисту на
підприємстві…………………………………………………………………….....71
4.2 Організація робіт із забезпечення експлуатування СПЗ ………………...73
4.3 Автоматичні системи пожежогасіння……………………………………..76
Висновки…………………………………………………………………………..80
Список використаних джерел…………..………………………………..81
4
ВСТУП
Однією з ключових умов технічного поступу в галузях машинобудування
та приладобудування є зменшення строків і покращення якості технологічної
підготовки до виготовлення нової продукції.
Сучасний розвиток галузі висуває вимогу підготовки компетентних
спеціалістів, які володіють не тільки глибокими теоретичними знаннями, а й
здатні ефективно використовувати їх у практичній діяльності для розв’язання
актуальних виробничих задач.
Якість виробів та ефективність праці тісно взаємопов’язані між собою. У
зв’язку з цим удосконалення виробничих процесів, оновлення обладнання,
проектування оснащення, а також запровадження механізованих і
автоматизованих систем мають здійснюватися всебічно та синхронно.
До електрохімічних способів обробки належать технології зміни
геометричних параметрів, мікрорельєфу й фізико-хімічних властивостей
поверхні заготовок під дією електричного струму або його імпульсів.
Відмінною рисою цих способів є пряме використання електроенергії для
технологічних операцій без її трансформації в інші форми. При цьому енергія
струму діє безпосередньо в зоні обробки через електрохімічні, теплові та силові
явища.
Мета цієї кваліфікаційної роботи — створення конструкторсько-
технологічного забезпечення для виготовлення деталі під назвою “матриця для
екструзії пластиком”.
5
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1. Аналіз службового призначення деталі, вибір матеріалу
Матриця являє собою металеву частину, розташовану на виході з
екструдера з однією або декількома фільєрами, через яку матеріал, що
обробляється, проходить під тиском (екструдується). Геометрія матриці
визначається параметрами процесу: видом екструзії, сировиною, рецептурою,
пропускною здатністю, розмірами продукту тощо. Роль матриці полягає у
формуванні продуктів різних розмірів та структур. Матриці виготовляються із
латуні, бронзи, нержавіючої сталі[1].
Матриця для екструзії пластиком призначена для отримання деталей типу
«кліпса». Матриця - найбільш трудомістка деталь прес-форми. Оформляють
гнізда прес-форми повинні в точності відповідати конфігурації відливаються
пластмасових виробів. Пуансони застосовують для оформлення зовнішнього
або внутрішнього контуру відливається пластмасового вироби в прес-формі.
Гладкі знаки застосовують для оформлення отворів в відливаються виробах з
пластмаси. Гладкі знаки можуть бути одночасно виштовхувачами. Різьбові
знаки і кільця призначені для оформлення, відповідно, внутрішньої і зовнішньої
різьби в відливаються виробах з пластмаси. Виштовхувачі призначені для
видалення пластмасового вироби з оформляє гнізда прес-форми[1].
6
Рисунок 1.1 – Деталь типу «Матриця для екструзії пластиком»
7
Рисунок 1.1 – Деталь типу «Матриця для екструзії пластиком»
(продовження)
Рисунок 1.2 – Готова деталь кліпса
8
Рисунок 1.3 – Пластик екструдований
Виходячи із службового призначення деталі та умов її експлуатації
вибираємо для виготовлення деталі сталь 04Х18Н10 ДСТУ 9029:2020 [2].
Як матеріал-замінник для деталі приймаємо сталь марки 08Х18Н10Т
ДСТУ 9029:2020 [2].
Таблиця 1.1 – Хімічний склад матеріала деталі та матеріала замінника[2]
Марка Вміст елементів
чавуна Фосфо Сірка, Нікел Хром
Вуглець, Кремній Марган
р, S ь, Cr
C , Si ець, Mn
Р Ni
04Х18Н10 0,03 0,02 9 - 11 17-19
до 0.04 до 0,8 до 2
08Х18Н10 до 0,08 До 0,8 до 2 ≤ 0,035 0,02 9 - 11 17-19
Т
9
Таблиця 1.2 – Характеристика сталі 04Х18Н10 [2]
Марка сталі Твер- Межа Тимчасо- Відносне Віднос- Ударна
дість, текучо вий опір видовження, не в’язкість,
НВ сті σТ, розриву, δВ,% звужен- кДж/м2
МПа σВ, МПа ня ψ,%
не менше
Сталь 180 16 450 40 36 64
04Х18Н10
ГОСТ 5632-72
Таблиця 1.3 – Механічні властивості при Т=20oС матеріалу 04Х18Н10 [2]
Сортамент Розмір Напр. sв sT d5 y KCU Термообр.
кДж /
- мм - МПа МПа % % -
м2
Труби
холоднодеформ 490 45
ов.
Загартовування
Сорт 450 160 40 55 1020 - 1100oC,
повітря,
Загартування
1050 - 1100oC,
Лист товстий 490 175 45
Охолодження
вода,
10
1.2. Визначення типу виробництва
Найважливіша характеристика виробничої структури дільниці
механічного цеху - його тип виробництва [3,4].
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 [3]:
∑ О
КЗ.О. = (1.1)
∑ Рпр
де - ∑ О − сумарна кількість операцій;
∑ Рпр − сумарна кількість робочих місць.
Розрахункова кількість верстатів обчислюється за формулою[3]:
��
С = зап·∑ ��шт.к.
�� (1.2)
60·��д·��зн
де ��вип − програма запуску, за умовою Nвип. = 4000шт.;
Тшт.к. − штучно-калькуляційний час по кожній операції базового ТП;
значення Тшт.к.
��д = 2070 - дійсний річний фонд часу, для однозмінної роботи
металорізального обладнання [3];
��зн = 0,82 - нормативний коефіцієнт завантаження обладнання, для
двозмінної роботи FД=2070год. [3].
При проектуванні виробничих процесів основою розрахунку є не річна
програма випуску виробів, а річна програма запуску їх у виробництво[3]:
�� ��
��зап = ��р · �� · (1 + + ) (1.3)
100 100
3 5
��зап = 1900 ∙ 1 ∙ (1 + + ) = 756 шт/рік
100 100
де ��зап - програма випуску;
m - кількість деталей у виробі, шт.; m = 1шт;
α - коефіцієнт, що враховує відсоток неминучого браку, %; α = 3 %[3]
11
β2 - коефіцієнт, що враховує відсоток запасних частин та
комплектуючих, % β2=5%[3]
∑ Тшт.к. ⋅ �� 24,28 ⋅ 756
Ср1 = = = 0,18
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 2070 ⋅ 0,82
∑ Тшт.к. ⋅ �� 8,27 ⋅ 756
Ср2 = = = 0.06
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 2070 ⋅ 0,82
∑ Тшт.к. ⋅ �� 2.31 ⋅ 756
Ср3 = = = 0,01
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 2070 ⋅ 0,82
∑ Тшт.к. ⋅ �� 273,6 ⋅ 756
Ср4 = = = 2,03
60 ⋅ ��Д ⋅ ��зн 60 ⋅ 2070 ⋅ 0,82
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[3]:
С
�� ��
фз = (1.4)
��
Результати розрахунків заносиномо до таблиці
Кількість операцій, необхідних для дозавантаження робочого місця
обчислюється за формулою[3]:
Офз = ��зн/��фз (1.5)
Загальна кількість операцій обчислюється за формулою:
О=Р+Оз (1.6)
Отримані значення заносимо до таблиці 1.4. Після заповнення всіх граф
таблиці підраховуємо сумарні значення О і Р, визначаємо Кз.о. і тип
виробництва.
12
Таблиця 1.4 – Штучно-калькуляційний час на операціях ТП
№ Назва операції tо10-3, хв. tшт.к.=tок
Формула Зна tо к .З-ня
ч.
1 2 3 4 5 6 7
1 Вертикально-фрезерна 13,2 1,84 24,28
1.Фрезерувати площину основи 6l 1,32
220х220, начорно, на прохід,
2.Фрезерувати площину основи 4l 0,88
220х220, чистове,
3.Фрезерувати площину основи 6l 1,32
220х220, начорно, на прохід,
4.Фрезерувати площину основи 4l 0,88
220х220, чистове,
5.Фрезерувати торці матриці 6l 5,28
чорнове,
6.Фрезерувати торці матриці 4l 3,52
чорнове,
2 Вертикально-свердлильна
1. Свердлити чотири отвори 12, 4,80 1,72 8,27
8Н12, напрохід під попереднє 0,74 8
розвертання, витримуючи розміри 0,52dl 8
2. Свердлити 4 отвори 10Н12,
напрохід, витримуючи розміри 0,62
0,52dl 4
3. Свердлити 4 отвори 12 Н12, 0,39
під попереднє розвертання, 5
витримуючи розміри 0,52dl
13
Продовження таблиці 1.4 – Штучно-калькуляційний час на операціях ТП
1 2 3 4 5 6 7
4. Розвернути чотири отвора до
12,96 попередньо, напрохід, під
розвертання чистове, витримуючи
розміри згідно креслення. 0,43dl 0,67
5. Розвернути чотири отвори до
13Н7, начисто, напрохід, кінцево
креслення.
0,86dl 1,34
6. Розвернути чотири отвора до 0,34
19,96 попередньо, під 3
розвертання чистове, витримуючи 0,43dl
розміри згідно креслення.
7. Розвернути чотири отвори до 0,68
20Н7, начисто, напрохід, 8
кінцево.
0,86dl
4 Шліфувальна
1. Шліфувати площину основи 1,1 2,1 2,31
220х220 2,5l 0,55
2.Шліфувати площину основи
220х220 2,5l 0,55
5 Електро-хімічна обробка
1. Електро-хімічна обробка 273, 273, 1 273,6
електрод інструментом 6 6
14
Таблиця 1.5 – Сумарні значення О і Р
№п /п Тип верстату Марка Тшт.к. СР Р ηфз
верстата
1 Вертикально- 65А60Ф4 24,48 0,18 1 0,18
фрезерний
2 Вертикально- 2Н135 8,27 0,06 1 0,06
свердлильний
3 Плоско 3Г71 2,31 0,01 1 0,01
шліфувальний
верстат
4 Електрохімічний ЕХФ-А1 273,6 2,03 1 2,03
прошивний
верстат
Всього: - 308,66 - 4 -
Отримуємо сумарну кількість робочих місць - ∑Р=4 кількість операцій
∑О=111. Тоді коефіцієнт закріплення операцій
∑О
КЗ.О. = = (5 + 14 + 1 + 82)/4 = 25,5 (1.7)
∑Р
Згідно ДСТУ 2960-94, по коефіцієнту закріплення операцій визначаємо,
що виробництво буде дрібносерійним[3].
Дрібносерійне виробництво відзначається періодичним повторенням
партій (серій) виробів. У такому типі виробництва використовують
універсальне або частково спеціалізоване обладнання, а також універсальний та
комбінований ріжучий інструмент. Як вихідні заготовки застосовуються різні
методи лиття: у піщано-глинисті форми з ручним або машинним формуванням,
у кокіль, оболонкові форми тощо[5].
Для визначення оптимальної форми організації технологічного процесу
виконується порівняння середнього штучного часу виконання основних
операцій з розрахунковим тактом випуску продукції[5]
Оскільки згідно [3]:
15
Величина операційної партії заготовок обчислюється за формулою:
а∙�� 6∙756
�� = вип = = 18 шт (1.8)
�� 253
де а - кількість робочих днів на які потрібний запас заготівок на складі, а
= 7 днів;
N – річний обсяг виробництва, N=756шт.;
F - кількість робочих днів на протязі ріку, F = 253 днів.
16
1.3. Аналіз технологічності конструкції деталі
Матриця для екструзії пластику — це ключовий елемент у процесі
формування пластикових виробів. Щодо трудомісткості виготовлення такої
матриці, розглянемо основні аспекти[1]:
матриця повинна бути точно спроєктована під конкретний профіль або
виріб. Чим складніший профіль (наприклад, профіль з багатьма камерами чи
тонкими стінками), тим складніше та трудомісткіше її виготовлення.
Для виготовлення матриць зазвичай використовують високолеговані сталі
або тверді сплави, що мають високу зносостійкість і термостійкість. Обробка
таких матеріалів – трудомісткий процес через їхню твердість[1].
Обробка[1]:
Механічна обробка (фрезерування, токарні роботи) потребує високої
точності.
Електроерозійна обробка (EDM) часто застосовується для створення дуже
точних і складних форм.
Шліфування й полірування забезпечують необхідну гладкість поверхні
для уникнення дефектів під час екструзії.
Після виготовлення матрицю тестують у виробничих умовах. Часто
потрібно кілька циклів доведення, аби досягнути ідеального профілю й
стабільної роботи. Залежно від складності, виготовлення однієї матриці може
тривати від кількох тижнів до кількох місяців і потребує роботи кваліфікованих
спеціалістів[1].
Найбільшої точності обробки вимагають технологічні отвори виконані у
вигляді «кліпси». Для виготовлення даного отвору використовуємо
електрохімічну обробу, яка забезпечує можливість виготовлення даних отворів
з необхідною точністю. Дана деталь являє собою квадратну пластину розмірами
220 на 220 мм. Матриця для екструзії пластиком призначена для отримання
деталей типу «кліпса». Матриця - найбільш трудомістка деталь прес-форми.
Оформляють гнізда прес-форми повинні в точності відповідати конфігурації
відливаються пластмасових виробів. Пуансони застосовують для оформлення
17
зовнішнього або внутрішнього контуру відливається пластмасового вироби в
прес-формі. Гладкі знаки застосовують для оформлення отворів в відливаються
виробах з пластмаси. Гладкі знаки можуть бути одночасно виштовхувачами.
Різьбові знаки і кільця призначені для оформлення, відповідно, внутрішньої і
зовнішньої різьби в відливаються виробах з пластмаси. Виштовхувачі
призначені для видалення пластмасового вироби з оформляє гнізда прес-
форми[1].
Чотири отвори, виконані з точністю 20Н7(+0 015
’ ), необхідні для
подальшого суміщення деталей при зборці цілого вузла.
Чотири отвори, виконані з точністю 10Н9, дані отвори необхідні
суміщення деталей матриці. Робочі площини виготовлені заданою шорсткість
(Ra = 0,63 мкм).
Результати аналізу використовуємо при розробці технології виготовлення
деталі та виборі засобів контролю.
Визначаємо деякі кількісні показники технологічності.
Коефіцієнт точності обчислюється, за формулою[3] :
Кт =1-1./Тср. (1.9)
де Тср. - середній квалітет точності.
Досягнутий середній квалітет точності обчислюється за формулою[3] :
Тср =(Σni·Тi)/Σni (1.10)
де Ті - і-ий квалітет;
nі – кількість поверхонь і-того квалітету.
Значення Ті та nі беремо з таблиці 1.6.
Таблиця 1.6 - Квалітети точності поверхонь [3]
Ti 9 8 7
ni 2 4 3
За формулами (1.9), (1.10) отримуємо значення:
Кт= 1-1/6,77= 0,85,
Тср=(2·9+4·8+7·3)/9=6,77
18
Коефіцієнт шорсткості обчислюється, за формулою:
Кш = 1./Шср (1.11)
де Шср.- середня шорсткість поверхонь, обчислюється за формулою:
Шср = (Σni·Raі)/Σni (1.12)
де Raі і- шорсткість поверхні.
Значення nі, Raі беремо з таблиці 1.7.
Таблиця 1.7 - Шорсткість поверхонь
Rai , мкм 2,5 1,25 0,63
ni 2 4 3
За формулами (1.11), (1.12) отримуємо значення:
Шш= 1/9=0,11;
Шср=(2,5 2+1,25·4+0,63 3)/9=1,43
19
1.4. Попередній вибір заготовки та методу її одержання
Штампування є ефективним способом отримання заготовок для
виготовлення матриць екструзійного обладнання, яке використовується для
формування виробів із термопластів та полімерів. Процес штампування
дозволяє отримати заготовки з високою геометричною точністю, мінімальними
припусками на механічну обробку та стабільною структурою матеріалу.
Особливості виготовлення заготовок матриць штампуванням[5] :
Тип заготовки та матеріал – зазвичай використовуються леговані
конструкційні або інструментальні сталі, які мають високу твердість,
зносостійкість і термостійкість.
1. Процес формування залежно від розмірів та складності матриці
застосовують:
Гаряче штампування –для об’ємних або складнофігурних заготовок;
Холодне штампування – для плоских або простих форм (у разі
використання прокату).
2. Конструкція штампа Використовують закриті штампи, які
формують зовнішній контур заготовки з урахуванням припусків на обробку
отворів, каналів і робочих площин. У складних випадках можливе
багатоступеневе штампування.
3. Переваги методу:
висока повторюваність форми та розмірів;
скорочення витрат часу на подальшу механічну обробку;
можливість серійного та масового виробництва заготовок;
оптимальне використання матеріалу.
4. Підготовка до обробки Після штампування заготовки можуть
проходити термічну обробку (відпал, гартування, відпуск), щоб забезпечити
стабільність розмірів і полегшити подальше фрезерування або шліфування
отворів і робочих зон матриці.
20
Метод штампування є доцільним при виготовленні заготовок для
екструзійних матриць у випадках, коли потрібна точність, висока якість
поверхонь та зниження вартості виготовлення.
Кування також є одним із способів отримання заготовок для матриць, які
використовуються в процесі екструзії пластмас. Завдяки ущільненню структури
матеріалу та орієнтації волокон у напрямку основних навантажень, ковані
заготовки забезпечують підвищену механічну міцність, зносостійкість і
довговічність матриць у процесі експлуатації.
Основні особливості процесу[5] :
1. Тип кування
вільне кування — застосовується при виготовленні великих або
унікальних заготовок (одиничне та дрібносерійне виробництво).
штампове кування — використовується при серійному виробництві та
забезпечує повторювану геометрію.
2. Температурний режим Кування виконується в гарячому стані,
зазвичай при температурі:
o - для легованих сталей: 1050–1200 °C. Це забезпечує пластичність
металу та зменшує ймовірність появи тріщин.
3. Переваги кування:
покращення внутрішньої структури металу (ущільнення, усунення пустот
і шлакових включень);
висока втомна міцність, що особливо важливо для матриць, які працюють
під тиском;
зниження ризику руйнування при термічному або механічному
навантаженні;
можливість виготовлення масивних, складнопрофільних і відповідальних
елементів.
4. Подальша обробка. Ковані заготовки піддаються механічній
обробці (точіння, фрезерування, шліфування) та термообробці (гартування,
відпуск) для досягнення необхідних розмірів і властивостей.
21
Кування — доцільний метод виготовлення заготовок для матриць
екструзії пластиком, особливо у випадках, коли до деталі висуваються
підвищені вимоги щодо міцності, довговічності та надійності.
Таблиця 1.8 – Порівняння методів виготовлення заготовки[5]
Критерій Кування Штампування
1 2 3
Тип процесу Об'ємне формування Формування у штампах
заготовки шляхом під тиском, можливо як
вільної або гаряче, так і холодне
штампованої
деформації
Міцність і довговічність Вища завдяки кращій Дещо нижча через
матриці структурній імовірність включень,
однорідності, порожнин або
відсутності пор і мікротріщин у структурі
шлаків
Якість структури матеріалу Рівномірно Можливі зони
орієнтоване волокно, напруження, менша
щільна кристалічна однорідність структури
решітка
Можливість виготовлення Можна отримувати Обмеження геометрією
складної форми масивні, складні за штампа, ускладнене
формою заготовки виготовлення глибоких
або нестандартних
порожнин
Собівартість при Економічно доцільна, Висока вартість штампів
одиничному/дрібносерійному менше потребує робить нерентабельним
виробництві оснастки застосування в малих
обсягах
22
Продовження таблиці 1.8 – Порівняння методів виготовлення
заготовки[5]
1 2 3
Ефективність у масовому Менш продуктивна, Висока швидкість
виробництві більші витрати часу виготовлення,
на кожну деталь мінімальні допуски і
висока повторюваність
Обробка після отримання Потрібна механічна Можлива мінімальна
заготовки обробка, механічна обробка, у
термообробка разі точного штампа —
лише шліфування
Використання для матриць Переважна при Доцільна для
екструзії виробництві стандартних матриць
відповідальних, простої форми, особливо
високонавантажених у великих серіях
матриць
Кування є оптимальним для виготовлення відповідальних матриць, які
працюють під високим тиском або при великих навантаженнях. Воно
забезпечує надійність і тривалий строк служби, особливо у виробництві
індивідуальних або нестандартних рішень.
Штампування вигідне у масовому виробництві матриць однакової
геометрії. Воно дозволяє значно знизити собівартість при збереженні
достатньої точності та повторюваності.
Для більш точного вибору способу виготовлення заготовки
використовуємо матрицю впливу факторів таблиця 1.9. [3]
23
Таблиця 1.9 – Матриця впливу факторів [3]
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 + + + - - 3
Кування + - + + + 4
Вартість заготовки визначаємо за формулою[5]:
Sзаг = ((Сз/1000)·Q·Кт·Кс·Кв·Км·Кп) – (Q-q) · Sвідх/1000),у.о. (1.13)
Вартість заготовки отриманої штампуванням за вище приведеною
формулою буде дорівнювати:
80000 12000
Sзаг = ( · 12,5 · 1,02 · 1,0 · 0,87 · 1,0 · 1,0) − (12,5 − 11,32) · = 873,24у. о
1000 1000
де Сз - базова вартість 1 т заготовок, у.о.., 4-а група складності;
Сз=80000у.о. [4]
Q - маса заготовки, кг; Q= 13,1 кг ;
q - маса готової деталі, кг; q = 11,32 кг
Кт, Кс, Кв, Км, Кп - коефіцієнти, що залежать від класу точності, групи
складності, маси, матеріалу та об'єму виготовлення заготовок:
Кт = 1,02 [5], Км = 1,0,[5], Кс = 1, [5], Кп=1,0, Кв =0,0,87 [5], Кп=1,0[5],
Кт- коефіцієнт, який враховує доплати за точність, якщо вона
відрізняється від базової за який прийнятий 11-й клас точності [5],
Кп – коефіцієнт, що враховує доплати за серійність, який залежить від
групи серійності приймаємо – 1,0 [5],
S відх – ціна 1 тони відходів, у.о.; S відх=12000 у.о. [5],
Вартість заготовки отриманої куванням за вище приведеною формулою
буде дорівнювати:
65000 12000
Sзаг = ( · 13,8 · 1,02 1,0 · 0,87 · 1,0 · 1,0) − (13,8 − 11,32) · = 766,23у. о.
1000 1000
24
де Сз= 5500 у.о Кт = 1,02 [5], Км = 1,0,[5], Кс = 1, [5], Кп=1,0, Кв =0,0,87 [5],
Кп=1,0[5], Q- маса заготовки, кг; Q=13,8кг., q=11,32кг.
Необхідні дані та результати розрахунку собівартості наведені в таблиці
1.10.
Таблиця 1.10 - Розрахунок собівартості заготівки
Позначе Штампува Куван
Коефіцієнт
ння нням ня
Маса заготовки, кг Q 12,5 13,8
Маса деталі, кг q 11,32 11,32
Базова вартість тони С 80000 65000
відл., у.о.
Клас точності 8 8
Група складності - ІІІ ІІІ
Група серійності - 7 7
Коефіцієнт точності Km 1,02 1,02
Коефіцієнт Кс 1,00 1,00
складності Кв 0,87 0,9
Коефіцієнт ваги Км 1,00 1,00
Коефіцієнт матеріалу Кп 1,00 1,00
Обсяг виробництва Sвідх 12000 12000
Вартість тони
відходів, у.о..
Вартість заготовок, Sзаг 873,4 766,32
у.о.
Отже, з розрахунків видно, що методом отримання заготовки є кування.
25
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв'язків поверхонь деталі та
формулювання основних технологічних задач
Матриця для екструзії пластикових кліпс повинна мати:
високоточні, чітко витримані формоутворюючі контури;
оптимальну геометрію каналів подачі, що забезпечує симетричне
заповнення;
підвищену зносостійкість робочих поверхонь;
поверхні з мінімальною шорсткістю, щоб уникнути прилипання
розплаву;
врахування пружних деформацій та усадки матеріалу при
охолодженні.
Таблиця 2.1 – Вимоги до формоутворюючих поверхонь:
Параметр Характеристика
Шорсткість
1,6 – 3,2 мкм для основної порожнини
Rz
Точність До ±0,01 мм (особливо для замикальних
поверхні елементів)
Термооброб
Загартування до 58–62 HRC
ка
Зносостійкі Поверхні повинні витримувати багатоциклове
сть навантаження
Матриця – це формуюча частина прес-форми (матриця), яка задає контур
зовнішньої частини кліпси під час екструзії термопласту.
Основні геометричні характеристики:
розміри основи матриці: 220×220 мм;
товщина: 30 мм;
формуючі отвори (6 штук): радіусні вирізи з отвором ø32 мм;
26
отвори кріплення: ø10 (4 отв.) та ø13 (4 отв.);
центрування: по отворам Ø12 мм.
Формуючі поверхні:
розмір ø32 мм:
o квалітет: it7
o допуск: ±0.015 мм
o шорсткість: ra 0.8...1.6 мкм (ехо)
площини роз’єму (де половинки форми з’єднуються):
o квалітет: it6–it7
o шорсткість: ra 0.4...0.8 мкм
кріпильні отвори ø10 / ø13:
o квалітет: it12
o шорсткість: ra 3.2 мкм
базова площина (для установки на плиту):
o квалітет: it7
o відхилення площинності: 0.02 мм
o шорсткість: ra 1.6 мкм
деталь матриці повинна виготовлятись з високою точністю (до IT6–
IT7) і низькою шорсткістю для формуючих поверхонь.
основні процеси: фрезерування, шліфування, термообробка,
елктрохімічна обробкка.
Вибір принципової схеми маршруту обробки деталі.
Таблиця 2.2 – Укрупнена типова схема раціональної послідовності етапів
обробки заготовки[5]
Етап Назва Зміст етапів і вихідні параметри
Термічна стабілізація з метою ліквідації
Е3 Термічний І напружень І та ІІ типу
Оброблення поверхонь, що слугуватимуть
опорними базами для подальших технологічних
E1 Попередній І
операцій.
27
Продовження таблиці 2.2 – Укрупнена типова схема раціональної послідовності
етапів обробки заготовки
Етап Назва Зміст етапів і вихідні параметри
Попередня механічна обробка основних
(відповідальних) поверхонь, на яких недопустима
Е2 Попередній ІІ присутність дефектів. Досягається точність
розмірів у межах квалітетів ІТ12–ІТ14, точність
форми та взаємного розміщення – 10–12 класу,
Ншаопрісвтткоічстнье пообвреорбхлнеін снтяа нповиертхь оRнzь ,= з о1к0р..е.2м0а м км,
Rтеaх =но 2л,о5г..і.ч5н микхм о.т ворів. Досягається точність
Е4 Напівчистовий
розмірних параметрів у межах квалітетів ІТ10–
ІТ12, точність форми та взаємного розміщення —
8Ч–и9с тколваас уо.б Шрообрксат пкоісвтеьр пхонвеьр. хТноіч снтіаснтьо вриотзьм Rірzів =
Е6 Чистовий І6Т,37......1 І0Т м9,к мф,о Rрмa а= і 1р,о2з5т..а.ш2,5у вмакнмня. 6-7 ступеня, Rz
= 3,2...6,3 мкм, Rа = 0,63... 1,25 мкм
Виконання другорядних операцій (свердління
Е7 Додатковий
кріпильних отворів, нарізування різьби і інше).
Е10 Контрольний Остаточний контроль.
Рисунок 2.1 – Ескіз деталі
28
Таблиця 2.2 — Маршрутна схема поетапної механічної обробки
поверхнь [5]
Номер поверхні Етапи
17 Заготівельний
16 Е2 Чорновий
15
14 Е4 Напівчистовий
13
12
11 Е6 Чистовий
10
9
8
7
29
Квалітет
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.2 Вибір варіантів маршрутів обробки деталі
Під час розробки раціональної послідовності технологічних операцій з
обробки деталі враховуються такі основоположні принципи [5,7]:
1. Групування формоутворюючих поверхонь у технологічні комплекси
Виокремлюються групи поверхонь, що характеризуються подібними
умовами обробки (абсолютною, відносною або умовною однорідністю) та
можуть піддаватися обробці за принципами постійності базування й
однотипності методів.
2. Визначення опорного комплексу поверхонь
У першу чергу піддаються обробці ті поверхні, які в подальшому
використовуватимуться як технологічні опорні бази для обробки інших
ділянок.
3. Побудова черговості обробки інших поверхневих груп
Порядок обробки встановлюється згідно з етапністю формування
функціональних поверхонь. У межах одного етапу спочатку обробляються
базові елементи, потім — допоміжні у порядку зменшення їх технологічної
значущості.
4. Уникнення обробки дефектних заготовок
Найризикованіші операції (через можливі внутрішні дефекти або
складність виконання) доцільно виконувати на початку маршруту для
мінімізації втрат у разі вибракування.
5. Початкове видалення максимального припуску
Починають із тих поверхонь, на яких припуск на обробку найбільший. Це
дозволяє виявити приховані дефекти та забезпечити стабілізацію заготовки за
рахунок зниження внутрішніх напружень.
6. Розмежування чорнової та чистової обробки
Попередня (чорнова) обробка виконується на високопродуктивному,
менш точному обладнанні із залученням менш кваліфікованих працівників, тоді
як чистова обробка — на високоточному устаткуванні з участю досвідченого
30
персоналу. Виняток — обробка габаритних і жорстких заготовок із малим
припуском.
7. Врахування впливу на жорсткість деталі
Спершу обробляють такі поверхні, які найменше впливають на загальну
жорсткість заготовки.
8. Порядок за вимогами до точності та чистоти обробки
Після чорнової обробки до обробки точних і гладких поверхонь
переходять пізніше, щоб уникнути деформацій, викликаних залишковими
напруженнями.
9. Мінімізація переналадок для важких заготовок
Для масивних деталей доцільно зменшити кількість переміщень та
переналагодження устаткування для підвищення продуктивності й точності.
10. Оптимальне розміщення термічної обробки в технологічному ланцюгу
Розташування термічних процесів залежить від їхнього призначення:
– старіння проводиться до або після чорнової обробки;
– гартування – перед остаточною шліфувальною операцією;
– азотування або ціанування – перед або після фінішної обробки.
11. Допоміжні операції
Такі як свердління малих отворів, зняття фасок, обробка канавок тощо —
здебільшого виконуються на етапі чистової обробки. Їх порядок може
варіюватися, не впливаючи суттєво на ефективність усієї технологічної схеми.
12. Контрольні операції
Включаються після відповідальних технологічних етапів, перед точними
або складними переходами, до і після термічної обробки, а також на
завершальному етапі виробництва.
13. Підбір обладнання та уточнення базувальних схем
На кожному етапі технології визначається відповідне обладнання і метод
фіксації заготовки, які гарантують досягнення необхідної точності та якості
обробки.
Дані по формуванню структури операцій.
31
Операція 005 Ковочна
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 220х220, начорно, на прохід
2. Фрезерувати площину основи 220х220, чистове
3. Фрезерувати площину основи 220х220, начорно, на прохід,
4. Фрезерувати площину основи 220х220, чистове,
5. Фрезерувати торці матриці чорнове,
6. Фрезерувати торці матриці чорнове
Операція 040 Контрольна
Операція 045 Вертикально-свердлильна
1. Свердлити чотири отвори 8Н12, напрохід під попереднє
розвертання, витримуючи розміри
2. Свердлити 4 отвори 10Н12, напрохід, витримуючи розміри.
3. Свердлити 4 отвори 19 Н12, під попереднє розвертання,
витримуючи розміри
4. Розвернути чотири отвора до 12,96 попередньо, напрохід, під
розвертання чистове, витримуючи розміри згідно креслення.
5. Розвернути чотири отвори до 13Н7, начисто, напрохід, кінцево
креслення
6. Розвернути чотири отвора до 19,96 попередньо, під розвертання
чистове, витримуючи розміри згідно креслення.
7. Розвернути чотири отвори до 20Н7, начисто, напрохід, кінцево.
Операція 050 Контрольна
Операція 055
Шліфувальна
32
Шліфувати площину основи 220х220
Перевернути деталь
Шліфувати площину основи 220х220
Операція 060 Контрольна
Операція 065 Електро-хімічна обробка
Електро-хімічна обробка електрод інструментом
Операція 075 Миття
Операція 080 Транспортна
Операція 085 Контрольна
Операція 90 Транспортна
33
2.3 Вибір обладнання, технологічного оснащення
Вибір технологічного обладнання
Попередньо обладнання вибирають паралельно з розробкою маршрутів
обробки поверхонь (МОП) і маршруту обробки деталі (МОД) відповідно до
дрібносерійного типу виробництв [9,10]:
- вертикально-фрезерний верстат 65А60Ф4;
- вертикально-свердлильний верстат 2Н135;
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
направляючі салазок, станини та стійки: основний напрямок – фторопласт,
бічний напрямок – блоки кочення по загартованих планках.
робочий простір верстата має огорожу для захисту оператора
34
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[9]
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
Маса верстата з електроустаткуванням, кг 16780
Верстат універсальний вертикально-свердлильний 2Н135 з умовним діаметром
свердління 35 мм, призначені для виконання операцій свердління,
розсвердлювання, зенкування, зенкерування, розгортання і підрізування торців
ножами[10].
Технічні характеристики вестата 2Н135[10]
35
Найменування параметра 2Н135
Основні параметри верстата
Найбільший діаметр свердління в сталі 45, мм 35
Найменша і найбільша відстань від торця шпинделя до
30...750
столу, мм
Найменша і найбільша відстань від торця шпинделя до
700...1120
плити, мм
Відстань від осі вертикального шпинделя до напрямних
300
стійки (виліт), мм
Робочий стіл
Розміри робочої поверхні столу, мм 450х500
Число Т-образних пазів, Розміри Т-образних пазів 3
Найбільше вертикальне переміщення столу (вісь Z), мм 300
Шпиндель
Найбільше переміщення (установче) головки шпінделя, мм 170
Найбільше переміщення (хід) шпинделя, мм 250
Переміщення шпинделя на одну поділку лімба, мм 1,0
Переміщення шпинделя на один оборот маховичка-
122,46
рукоятки, мм
Частота обертання шпинделя, об/хв 31,5...1400
36
Кількість швидкостей шпинделя 12
Найбільший допустимий крутний момен, Нм 400
Конус шпинделя Морзе 4
Механіка верстата
Число ступенів робочих подач 9
Межі вертикальних робочих подач на один оборот
0,1...1,6
шпинделя, мм
Управління циклами роботи Ручне
Найбільша допустима сила подачі, кН 15
Динамічне гальмування шпинделя Є
Привід
Електродвигун приводу головного руху, кВт 4,0
Електронасос охолоджуючої рідини, Тип Х14-22М
Габарит верстата
Габарити верстата, мм 2535х825х1030
Вага верстата, кг 1200
Універсальний компактний електрохімічний верстат ЕХФ-А1
призначений для виготовлення оформлюючих порожнин штампів, прес-форм,
ливарних форм, складнопрофільних спеціального, ударного і накатного
інструменту, деталей машин з площею обробки до 120 см2 методом зворотного
копіювання форми і розмірів електрода-інструменту при розчиненні заготовки,
37
з практично повним відображенням форми електрода-інструменту по торцевих
поверхнях і досяжною точністю обробки 0,005 мм по бокових поверхнях
(рисунок 2.1). У таблиці 2.5 наведені технічні характеристики верстату ЕХФ-
А1. [11]
Рисунок 2.1 – Електрохімічний прошивний верстат ЕХФ-А1
Таблиця 2.5 – Технічні характеристики ЕХФ-А1
Найменування параметру Розмірність Значення
1 2 3
Максимальна площа обробки см2 120
Досяжна точність обробки мм 0,005
Досяжний параметр шорсткості, Ra мкм 0,16
Досяжна продуктивність обробки мм3/мин 2000
Знос електроду % відсутній
Розміри робочої зони обробки (ДхШхВ) мм 600х530х300
38
Продовження таблиці 2.5 – Технічні характеристики ЕХФ-А1
1 2 3
Розміри робочої поверхні столу (ДхШ) мм 400х320
Величина вертикального переміщення столу мм 160
Вихідна напруга в імпульсі В 6-22
Максимальний вихідний імпульсний струм, A 8000
не менше
Номінальний тиск на виході насоса, не МПа 1,0(10)
менше (кгс/см2)
Номінальна продуктивність насоса, не л/мин 120
менше
Об'єм бака для електроліту м3 0,95
Засоби очищення електроліту від шламу + маються
Габаритні розміри (ДхШхВ) мм 2150х1600х2000
Площа, яку займає верстат м2 3,4
Споживна потужність, при максимальному кВт 50
завантаженні джерела струмом
Верстати моделі ЕХФ-А1 повністю задовольняє технічні вимоги до
виготовлення даної деталі методом електроерозійної обробки.
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 2020-
0005 2214-0005 Т15К6 (250) 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 ВК8 ГОСТ 17275-81 (12 мм);
39
- свердло ВК8 ГОСТ 17275-81 (8 мм)
- свердло ВК8 ГОСТ 17275-81 (19 мм)
- розвертка ВК6 ГОСТ 1672-86 (12,96 мм);
- розвертка ВК6 ГОСТ 1672-86 (20Н7 мм).
Призначення різального і допоміжного інструменту для шліфувальної
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 спеціально сконструюваним електрод
інструментом
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.
40
2.4 Основні закономірності електрохімічної обробки
Електрохімічна обробка (ЕХО) ґрунтується на застосуванні процесів
електролітичного полірування та анодного розчинення, які реалізуються
завдяки явищу електролізу – хімічного перетворення речовин на межі поділу
електродів і електроліту під дією зовнішнього електричного струму. [11]
У процесі ЕХО заготовка під’єднується до аноду, а електрод-інструмент
виконує роль катода. При подачі постійного електричного струму (зазвичай в
діапазоні 6-12 В) у рідкому електроліті відбувається рух іонів: позитивно
заряджені частинки (катіони) мігрують до катода, а негативно заряджені – до
анода. Цей впорядкований рух іонів спричиняє анодне розчинення металу на
поверхні заготовки.
У самому електроліті молекули речовини дисоціюють на іони – носії
електричних зарядів. За відсутності електричного поля іони рухаються
хаотично, однак при підключенні до джерела струму виникає керований іонний
рух, який визначає напрям хімічних перетворень.
На катоді (електрод-інструменті) відбувається відновлення іонів, тобто
виділення нейтральних частинок, тоді як на аноді (заготовці) спостерігається
окиснення металу – іони металу переходять у розчин, зменшуючи масу
оброблюваної поверхні.
Основні фактори, що впливають на процес ЕХО[11]:
Хімічний склад електроліту
Визначає швидкість реакції, якість поверхні та селективність розчинення.
Концентрація розчину
Впливає на провідність, швидкість розчинення та стабільність процесу.
Температура електроліту
При підвищенні температури зростає іонна рухливість, але надмірне
нагрівання може спричинити вторинні реакції або порушення шорсткості.
Параметри струму (сила, напруга)
Безпосередньо регулюють інтенсивність анодного розчинення.
41
Гідродинаміка потоку впливає на видалення продуктів розчинення з
міжелектродного зазору.
Типові електроліти:
Для вуглецевих і легованих сталей: 10–20% водний розчин хлориду
натрію (NaCl)
Для жароміцних, алюмінієвих і мідних сплавів: 5–15% розчин нітрату
натрію (NaNO₃)
У практиці реальна продуктивність менша, ніж теоретична, через
накопичення шламу, пасивацію анода, нерівномірність поля або зміни
температури електроліту, що знижують ефективність розчинення.
У сучасних технологіях ЕХО використовують імпульсний струм,
ультразвук, модифіковані електроліти, щоб підвищити точність, зменшити
шорсткість і уникнути зон локального перенасичення іонів.
Електроліт має забезпечувати провідність електричного струму між
електродами, сприяти перебігу необхідних електрохімічних реакцій на їх
поверхні, а також виводити з міжелектродного простору (МЕП) продукти
розчинення.
Для досягнення високих технологічних результатів при електрохімічній
обробці (ЕХО) важливо, щоб електроліт відповідав таким критеріям[11]:
мінімальна кількість побічних процесів, які знижують ефективність
струму;
обмеження анодного розчинення металу лише активною зоною обробки;
стабільне проходження електричного струму заданої інтенсивності по
всій оброблюваній поверхні.
Для забезпечення цих умов необхідно враховувати специфіку фізико-
хімічних явищ, що відбуваються як у зоні електродів, так і в міжелектродному
зазорі, оскільки вони мають істотний вплив на якість ЕХО. З метою
регулювання цих процесів до складу електроліту додають різні активні
компоненти – кислоти, інгібітори корозійного зношування, каталізатори,
коагулянти тощо.
42
Для обробки заданого матеріалу обрано електроліт на основі NaCl з
концентрацією 100 г/л. При цьому можливий діапазон вмісту – від 100 до 200
г/л. Основні параметри електроліту: коефіцієнт струмового виходу η = 0,61,
густина ρₑ = 1,071 г/см³, теплоємність сₑ = 3770 Дж/(кг·К), кінематична в'язкість
ν = 1,11·10⁴ м²/с.
З урахуванням характеру технологічної операції, зокрема при створенні
отворів та порожнин середньої складності, обрано прямий спосіб подачі
електроліту через електрод-інструмент (ЕІ). Електроліт надходить під
розрахованим тиском безпосередньо в МЕП через спеціально передбачені
отвори в тілі електроду. Згідно з конструкцією ЕІ, вибрано відповідну схему
розміщення отворів для забезпечення рівномірної подачі електроліту в зону
обробки.
43
2.5 Розрахунок технологічних параметрів при ЕХО
Визначаємо лінійну швидкість електрохімічного розчинення[11]:
U −Δφ
Vл = kν ⋅ χ ⋅ η ⋅ e (2.1)
еф δ
Для даного матеріалу вибираємо хлорид натрію вміст якого складає 100
г/л, приймаємо С=10%.
При такій концентрації χ = χ .
еф
χ = 12,1 См/м
еф
χ - ефективна питома електропровідність електроліту.
еф
Uеф = Uе − Δφ = 10 − 1,5 = 8,5 (2.2)
Δφ = φa + φk = −1,5 + 3 = 1,5 (2.3)
k 14,9⋅10−3
kv = = = 0,002см3/А ⋅ хв = 2мм/А ⋅ хв = 0.03мм/А ⋅ с
ρm 7,87
(2.4)
�� = 0,3. . .0,5мм, вибираємо �� = 0,35 ⋅ 10−3м; �� = 0,92
����- густина металу.
U
V = к ⋅ χ ⋅ η ⋅ е−Δφ 8,5
л ν = 2 ⋅ 0,0121 ⋅ 0,92 ⋅ = 0,54мм/хв (2.5)
еф δ 0,35
Визначаємо ефективну питому електропровідність:
��л⋅���� 0,54⋅0,4 0,014См
��еф = = = (2.6)
к��⋅��⋅(��е−����) 2⋅0,92⋅8,5 мм
���� = ��0 + ���� = 0,35 + 0,05 = 0,40мм (2.7)
����- розрахунковий МЕП з врахуванням підвищення темпера тури
електроліту під час ЕХО,
��0- розрахунковий МЕП для ���� = 18°��.
Визначаємо температуру електроліту вздовж МЕП:
��еф 0,014
−1 ( )−1
��" ��
= + �� 0,0121
ел е = + 18 = 25,1°С (2.8)
�� 0,022
�� = 0.022��е = 18°С
�� - питома електропровідності електроліту,
��е- температура електроліту на вході в МЕП (звичайно, беруть ��е = 18°��)
44
��е��- температура електроліту вздовж МЕП;
�� = 0.022 для солей �� = 0.2для лугів.
Порівнюючи ��"
ел і �� ′
е�� вибираємо мінімальну:
���� = 25,1 − 18 = 7,1°С
Визначаємо густину струму:
Uеф 8,5
іа = χ = 0,014 ⋅ = 0,297См ⋅ В/мм2 (2.9)
еф δt 0,40
Знаходимо швидкість протікання електроліту:
к ′ −8 9
�� ≥ ����⋅(��е−����)⋅��⋅���� 5,2⋅10 ⋅10 ⋅8,5⋅0,014⋅97,5
е = = 9.85 ⋅ 103мм/с (2.10)
��2⋅��г.кр 0,352⋅0,5
��′
�� = (18,75 + 30) ⋅ 2 = 97,5мм
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 ⋅ ��" 2
а �� 0,297 ⋅ 39,5
��е" ≥ = −3 = 8,681 ⋅ 103мм/с
��еф ⋅ ��е ⋅ Се ⋅ ���� 0,014 ⋅ 1,071 ⋅ 10 ⋅ 3,77 ⋅ 7,1
��"
�� = (1 + 18,75) ⋅ 2 = 39,5мм
�� = 1,071г/см3
е = 1,071 ⋅ 10−3г/мм3
Се = 3770Дж/кг ⋅ К
���� = 7,1°С
����та С��- відповідно густина та питома провідність електроліту
���� - допустима в даному технологічному процесі різниця температур ��е�� −
��е,
��′′
��- максимальна довжина МЕП вздовж струмопідвідних поверхонь ЕІ.
Порівнюючи �� і �� 3
е е" вибираємо більше ��е = 9,85 ⋅ 10 мм/с
45
Конструкція електрод інструменту для ЕХО
Електрод-інструмент (ЕІ) слугує для формування геометрії оброблюваної
поверхні деталі в процесі електрохімічної обробки (ЕХО). Він є катодом, через
який подається електричний струм до міжелектродного проміжку (МЕП) та
електроліт, який бере участь у процесі анодного розчинення матеріалу деталі.
Загальна конструкція[11]:
ЕІ складається з кількох основних елементів:
1. Робоча частина електрода (форма-матриця):
Виготовляється з електропровідного, хімічно стійкого матеріалу (часто —
мідь, графіт, латунь, нікель або їх сплави).
Поверхня електрода точно повторює негатив геометрії деталі, яка має
бути отримана.
2. Корпус або тримач:
Забезпечує механічну жорсткість та правильне кріплення ЕІ у тримачі
верстата.
Може містити канали для подачі електроліту.
3. Система подачі електроліту:
Включає отвори або канали, розташовані в робочій частині електрода.
Подача може бути центральною, периферійною або комбінованою,
залежно від форми та розмірів деталі.
Важливо забезпечити рівномірний розподіл електроліту у МЕП для
уникнення зон нерівномірного розчинення.
4. Ізоляційні елементи:
Частини електрода, які не беруть участі у формуванні обробки,
ізолюються діелектриками** для запобігання небажаному розчиненню.
Вимоги до конструкції ЕІ:
Висока точність виготовлення (щоб забезпечити точну геометрію
обробки).
Жорсткість і термостійкість (мінімальні деформації під навантаженням і
температурою).
Хімічна стійкість до обраного електроліту.
46
Оптимальна форма каналів для подачі електроліту з урахуванням
гідродинаміки.
В роботі представлено електрод-інструмент для електрохімічної обробки,
що виконує функцію одночасного електропровідного контактного елемента та
формоутворювального шаблону.
ЕХО за допомогою ЕІ електроізоляційним покриттям та струмопідводним
поясом висотою h=1 мм забезпечує сталу форму перерізу МЕП (рис.2.2).
Рисунок 2.2 – Конструкція ЕІ
47
Максимально допустиме значення МЕП [11]:
к��⋅��еф⋅��⋅(����−����) 2⋅0,014⋅0,92⋅8,5
���� = = = 0,405мм (2.11)
���� 0,54
Значення бокового МЕП:
�� = √2 ⋅ �� ⋅ 1 + ��2
Б �� �� = √2 ⋅ 0,405 ⋅ 1 + 0,4052 = 0,99мм (2.12)
Загальний час обробки: 273,6 хв.
Параметр шорсткості поверхні Rz визначається мікрорельєфом, який
утворюється на обробленій поверхні деталі в процесі електрохімічної обробки
(ЕХО). Його характер залежить від внутрішньої структури матеріалу,
концентрації та температури електроліту, швидкості його циркуляції, а також
від електричних характеристик технологічного режиму. Основним чинником
формування мікрорельєфу є міжкристалічне роз’їдання матеріалу.
Зменшення шорсткості досягається при зниженні температури
електроліту, підвищенні щільності струму та збільшенні швидкості його подачі
в міжелектродний проміжок.
На практиці початкова поверхня заготовки може мати відхилення від
номінальних розмірів у межах допусків. Внаслідок цього, на початковій стадії
ЕХО, розмір міжелектродного зазору може бути більшим або меншим за
розрахункову величину.
Найбільший вплив на точність обробки має підвищення температури
електроліту під час його руху в МЕП, що зумовлено поступовим його
нагріванням під дією електричного струму. У результаті зростає ефективна
питома електропровідність електроліту, що призводить до збільшення
швидкості анодного розчинення. Це, у свою чергу, викликає спотворення
форми оброблюваної поверхні відносно геометрії електрода-інструмента[11].
Тому для забезпечення необхідної точності обробки важливо
контролювати максимально допустиме відхилення температури електроліту
вздовж міжелектродного зазору.
48
2.6 Розрахунок параметрів джерела струму та струмовідводу
Джерела живлення ЕХО перетворюють зміну напругу електричної
мережі у постійну або уніполярну імпульсну. Вихідна напруга звичайно не
перевищує 36 В.
Визначаємо максимальну силу струму[11]:
��
�� = л⋅��
(2.13)
��⋅��л
де ��л- розрахункова швидкість знімання металу,
S – площа робочої частини ЕІ.
Виходячи з графічного моделювання знаходимо площу:
S = 1183,67 мм2
��л ⋅ �� 0.54 ⋅ 1183.7
�� = = = 347.4 ��
�� ⋅ ���� 0,92 ⋅ 2
Визначаємо площу перерізу шини:
�� 347.4
�� 2
ш = = = 231.6мм (2.14)
��гр 1,5
��гр = 1,5А/мм2,
де ��гр- гранична густина струму
Визначаємо площу контакту струмопідводу у місці з’єднання:
�� 231.6
��к = = = 115.8мм2 (2.15)
��к 2
��гр = 2А/мм2,
де ��гр- гранична густина струму у місці з’єднання, що становить 2 А/мм2
для не охолоджуваних струмовідводів і 8А/мм2 для охолоджуваних.
При конструюванні заготовки ЕІ необхідно передбачити місця
приєднання струмовідводів, розраховані відносно до наведених формул.
49
2.7 Система подачі електроліту
Для забезпечення прокачування електроліту через МЕП з необхідною
швидкістю він повинен мати відповідні напір і подачу. Визначаємо подачу
насосу[11]:
��н = 1,5 ⋅ ��е ⋅ ���� = 1,5 ⋅ 7,83 ⋅ 103 ⋅ 3,06 = 35940мм3 (2.16)
де ���� = �� ⋅ ��������- площа перерізу МЕП (2.17)
�� 2
�� = 8,75 ⋅ 0,35 = 3,06мм
де ��������- максимальний проміжок
Визначаємо напір насосу:
Δp+Δpr+Δp
H = вих + ΔН (2.18)
ρ ⋅g
е
де g=9,81 м/с2 – прискорення вільного падіння
���� - перепад тиску, необхідний для переміщення електроліту.
12⋅ψ⋅l ⋅V 3
Δp = n e 12⋅0,00119⋅19,5⋅9,85⋅10
2 = ≈ 28418Па (2.19)
δ 0,352
де �� - динамічна в’язкість:
�� = ���� ⋅ �� = 1,071 ⋅ 103 ⋅ 1,11 ⋅ 10−6 = 0,00119Па ⋅ с (2.20)
�� = 1,11 ⋅ 10−6м2/с
������ = √��2
вих/2 + 0,12 ⋅ ����⋅ ⋅ �� ⋅ ��вих + ��вих/2 = (2.21)
���� = √150 ⋅ 106
�� /2 + 0,12 ⋅ 0,297 ⋅ 1183.57 ⋅ 150 ⋅ 103 + 150 ⋅ 103/2
= 93774Па
��вих = 150кПа
28418+93774+150000
��Н ≈ 0, �� = + 0 = 32м,
1,071⋅103⋅9,81
де S – площа обробки
��Н - втрати тиску в трубопроводах, у ряді випадків їх можна не
враховувати.
50
Рисунок 2.3 – Схема подачі електроліту
51
2.8 Розрахунок режимів різання
Рисунок 2.4 – Схема обробки.
Вибір інструмента.
Діаметр фрези:
D=(1,25+1,5)B=1,25 180=225 мм (2.22)
Фреза торцева ГОСТ 1092-80
Основні параметри [13]
Діаметр фрези D=250мм;
Діаметр посадочного отвору d=50мм;
Довжина фрези В=45мм;
Число зубців фрези z=26;
Матеріал Т15К6
Рисунок 2.5 – Ескіз інструмента
Стадії обробки: чистова та напівчистова [13].
1. Вибираю глибину різання:
напівчистова обробка: t=2,5 мм
чистова обробка: t=1 мм
52
2. Призначаю подачу:
напівчистова обробка: SZ= 0,1мм/зуб [13]
чистова обробка: S0=2,0 мм/об [13];
SZ= SO/z=2,0/26=0,077мм/зуб (2.23)
3. Період стійкості
Т=120хв [13]
4. Обчислюю швидкість різання:
V=((C Dq
V )/(TmS y X u Р
Z t B Z ))KV (2.24)
де CV=64,7; q=0,25; х=0,1; y=0,4; u=0,15; p=0; m=0,2 [13]
КV - поправковий коефіцієнт, який враховує конкретні умови різання;
КMV - коефіцієнт, який враховує якість матеріалу заготовки [13]:
nv 0,9
750 750
K
MV K 1 1.18 (2.25)
B 620
r
nV=0,9 [13]
КNV коефіцієнт, який враховує стан поверхні заготовки: КNV=1,0 [13]
КUV - коефіцієнт, який враховує матеріал ріжучої частини
інструмента КUV=1,0 [13],
КV=1,181,01,0=1,18
напівчистова обробка
V=((64,72500,25)/( 1200,20,10,42,50,11800,15260))1,18 =122,56м/хв.
чистова обробка
V=((64,72500,25)/( 1200,20,0770,410,11800,15260))1,18 =149,12м/хв.
5. Частота обертання шпинделя:
n=((1000·V)/π·D) (2.26)
напівчистова обробка n=((1000·122,56)/3,14·250)=156,12 об/хв
чистова обробка n=((1000·149,12)/3,14·250)=189,96 об/хв
6. Визначаю головну складову сили різання:
PZ=((10C x y
рt SZ B
Uz/Dqn w
д )KMP (2.27)
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;
53
750 ���� 750 0.3
������ = ( ) = ( ) = 1.058 (2.28)
620 620
напівчистова обробка
PZ=((1082,52,50,950,10,81801,126)/2501,1156,120)1.058=5984,5Н
чистова обробка
PZ=((1082,51,00,950,0770,81801,126)/2501,1189,960)1.0,58=1487,1Н
напівчистова обробка
Py/Pz=0,5 PY=0,5PZ=0,55984,5=2992,25H
Px/Pz=0,3tg; PX=0,3PZ tg=0,35984,5 tg30о=1036,5H
чистова обробка
Py/Pz=0,5 PY=0,5PZ=0,51487,1=743,55H
Px/Pz=0,3tg; PX=0,3PZ tg=0,31487,1 tg30о=257,6H
7. Визначаю значення хвилинної подачі:
Sхв.=Sz·n∙z (2.29)
напівчистова обробка
Sхв.=0,1∙156,1216=405,9 мм/хв
чистова обробка
Sхв.=Sz·n∙z =0,077∙189,9626=380,3 мм/хв.
8. Визначаємо ефективну потужність різання N:
�� ⋅��
���� = �� (2.30)
60⋅103
напівчистова обробка
5984.5 ⋅ 122.56
���� = = 12.22кВт
60 ⋅ 103
чистова обробка
���� ⋅ �� 1487 ⋅ 149.12
���� = 3 = 3 = 3,69кВт
60 ⋅ 10 60 ⋅ 10
9. Потужність приводу верстата:
���� 12.22
��дв = = = 17.45кВт (2.31)
�� 0.7
Вибираю верстат: 6А56 [13]
Nдв.=22 кВт; =0,7,
корегую отримані дані:
54
nд=140об/хв; Sхв=400мм/хв.
nд=180об/хв; Sхв=400мм/хв.
10. Обчислюю дійсну швидкість:
������
��д = . (2.32)
1000
напівчистова обробка:
3,14 ⋅ 250 ⋅ 140
Vд = = 109.9м/хв.
1000
чистова обробка
3,14 ⋅ 250 ⋅ 180
Vд = = 141.3м/хв.
1000
11. Основний час:
to=((l+l1+l2)/Sonдо)i; (2.33)
де l - довжина робочого ходу l=550 мм;
l1 - довжина врізання, мм
��1 = 0.5(�� − √(��2 − ��2)) = 0.5(250 − √(2502 − 1802)) = 38.25мм.
l2 - довжина перебігу інструменту, мм l2=4мм;
і – число проходів;
напівчистова обробка
t1=((550+38,25+4)/400)2=2,96хв.
чистова обробка
t2=((550+38,25+4)/400)2=2,96хв.
Загальний час:
t0= t1+ t2=5,92хв. (2.34)
55
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 Пристрій для обробки деталі „ матриця для
галузь екструзії пластиком,, на електро-хімічній операції, на
застосування електрохімічному верстаті моделі ЕХФ-А1
Службове Забезпечення прецизійного встановлення,
призначення надійної фіксації та стабільного утримання заготовки
пристрою корпусної деталі, а також точного позиціювання
відносно стола верстата та робочого інструмента з
метою досягнення необхідної точності обробки
поверхонь і їх взаємного розміщення протягом усього
технологічного процесу.
Документаці Креслення загального виду спеціального
я, яка підлягає пристрою.
розробці
При створенні пристроїв для електрофізико-електрохімічної обробки
(ЕФЕХМО) за основу зазвичай беруться загальноприйняті принципи
конструювання стандартних верстатних пристроїв. Водночас конструкція
установлювальних вузлів має низку специфічних вимог, обумовлених
особливостями самої технології.
На відміну від традиційної механічної обробки, в ЕФЕХМО
навантаження на заготовку значно менше, тому:
56
- жорсткість і протяжність контактних поверхонь
установлювальних елементів можуть бути зменшені;
- не вимагається потужного затиску або масивних опорних зон.
Це спрощує конструкцію й зменшує витрати на виготовлення пристрою.
Оскільки робоче середовище часто має агресивні властивості
(електроліти, кислоти, солі), матеріали установлювальних елементів повинні
бути хімічно стійкими. Для цього застосовують:
- нержавіючі сталі (наприклад, 12Х18Н10Т, 08Х17Т),
- неметалеві матеріали – такі як капролон, фторопласт,
поліуретан тощо.
Вплив типу струмопідводу на вибір матеріалів.
1. Струмопідвід безпосередньо на заготівці, якщо електричне
підключення здійснюється через заготовку, корпус пристрою потрібно
ізолювати, щоб уникнути його анодного розчинення.
У цьому випадку доцільно використовувати неметалеві (діелектричні)
установлювальні елементи, що запобігають появі паразитних струмів.
Альтернатива: використання прокладок з діелектриків* (наприклад, з
капролону) між металевими елементами й корпусом.
Недолік: конструкція ускладнюється, жорсткість системи знижується.
2. Струмопідвід через корпус пристрою:
У цьому варіанті установлювальні елементи виконують роль провідника
струму.
До них висуваються такі вимоги:
- висока електропровідність;
- мінімальні втрати потужності на контактах;
- відсутність локального нагрівання, яке може призвести до
оплавлення або зниження точності.
Конструктивні рекомендації при проєктуванні установлювальних
елементів:
1. Контактна площа має бути достатньо великою, щоб забезпечити
щільність струму не вище 8 А/мм².
57
2. Шорсткість контактних поверхонь повинна бути в межах Ra = 0,1–0,3
мкм, що гарантує якісний електричний контакт.
3. Необхідно передбачити можливість ефективного очищення контактної
зони від забруднень — шламу, окалини, залишків електроліту.
4. У деяких випадках доцільно використовувати:
прокладки або пластини з мідних сплавів;
спеціальні електропровідні мастила, які знижують контактний опір та
поліпшують теплообмін.
Конструкція установлювальних елементів для ЕФЕХМО повинна
враховувати особливості електрохімічного середовища, режими струму,
розташування струмопідводів і електричні характеристики матеріалів.
Грамотно спроєктовані вузли гарантують надійність контакту, довговічність
пристрою та високу точність обробки.
Дане пристосування служить для затиску деталі матриця для екструзії.
Основними матеріалами які застосовується при виготовленні корпусів для
подібних пристосувань є корозійностійкі 12Х18Н10Т та 40Х13 і титанові
сплави. Таки чином було обрано сталь 40Х13, вона ідеально підходить для
даного пристосування.
Рисунок 3.1 – Схема базування
58
Рисунок 3.2 – Пристосування з деталлю
Пристрій призначений для жорсткого закріплення деталі під час
проведення електрохімічної обробки. Він забезпечує точне базування, фіксацію
та позиціонування деталі відносно інструменту, дозволяє здійснювати обробку
під різними кутами, що необхідно для обробки складнопрофільних поверхонь.
2. Конструкція пристрою
Основними елементами пристрою є:
- поворотний стіл – для обертання деталі навколо вертикальної осі.
- базова плита – основа для закріплення оброблюваної деталі.
- притискні елементи – забезпечують надійну фіксацію деталі.
- рукоятки та маховики – для ручного позиціювання та фіксації стола.
- шкала обертання – для контролю кутового положення.
59
- опорна конструкція – служить для надійного кріплення пристрою на
столі верстата.
3. Принцип роботи пристрою
- встановлення деталі на базову плиту.
- базування за допомогою штифтів або упорів.
- фіксація за допомогою гвинтових притискачів.
-встановлення необхідного кута обертання поворотного стола.
-проведення електрохімічної обробки.
- розрахунок точності пристрою
Вихідні дані:
- довжина базування деталі: L = 150 мм
- допустиме відхилення паралельності: Δ = 0.02 мм
- похибка установки: δуст = 0.015 мм
- похибка притиску: δприт = 0.005 мм
Загальна похибка установки:
δΣ = √(δуст2 + δприт2) =√(0.0152 + 0.0052) = 0.0158 мм (3.1)
Визначення квалітету за ISO:
Формула для обчислення стандартного допуску:
i = 0.45 √D + 0.001D (3.2)
Для D = 150 мм:
i = 0.45 ⋅ 5.313 + 0.15 ≈ 2.69 мкм
Значення IT:
IT = δΣ / i = 0.0158 / 0.00269 ≈ 5.88 ⇒ Відповідає IT6–IT7 (3.3)
Пристрій забезпечує точність позиціонування деталі в межах квалітету
IT6–IT7, що є достатнім для більшості операцій електрохімічної обробки. Його
конструкція гарантує жорсткість і стабільність закріплення. Поворотний стіл
дозволяє проводити багатоосьову обробку з високим рівнем керованості. Всі
елементи пристрою відповідають вимогам ГОСТ 1050–88, ГОСТ 25347–82 та
ISO 286.
60
Економічний ефект від використання даного пристрою
Планована кількість днів експлуатації пристосування за рік, роб. днів:
Ч н н
дс = Чрд ˑ Кдн =245 ˑ 0,97 =238 роб. днів (3.4)
Ч б
дс = Чрд ˑ К
б
дн =245 ˑ 0,96=235 роб.днів (3.5)
де Чрд = 245 днів - кількість робочих днів на рік,
Кдн – коефіцієнт цілоденних збитків робочого часу: К н б
дн =0,97 , Кдн =0,96
Ефективний змінний фонд часу експлуатації пристосування, годин:
Т н
зе = Тз ˑ К н
зм =8 ˑ 0.9 = 7,6 год (3.6)
Т б
зе = Т б
з ˑ Кзм =8 ˑ 0,9=7,52 год (3.7)
де Тз = 8год - тривалість зміни, Кзм - коефіцієнт внутрішньо змінних
збитків робочого часу: К н
зм =0,95 , К б
зм =0,94.
Ефективний змінний фонд часу експлуатації пристосування, годин:
Ф н
р = Ч н н
дс ˑ Тзе ˑ Чзм = 238 ˑ 7,6 ˑ 1 = 1808,8 год (3.8)
Ф б
р = Ч б
дс ˑ Т б
зе ˑ Чзм = 235 ˑ 7,52 ˑ 1=1767,7 год (3.9)
де Чзм =1 - змінність роботи підприємства-споживача пристосувань,
Річна експлуатація вироблених пристроїв, кількість використань:
П н
ре = П н
чт ˑ Ф н
р = 14 ˑ 1808,8 =25323,2 (3.10)
П б б
ре = Пчт ˑ Ф б
р = 11 ˑ 1767,7=213891,7 (3.11)
де Пчт - година технологічної продуктивності пристрою.
Коефіцієнт підвищення технологічної продуктивності пристосування
(інтенсивний фактор):
К н б
тп = Пчт / Пчт = 14/ 11 = 1,27, (3.12)
Коефіцієнт підвищення фонду часу використання пристосування
(екстенсивний фактор):
Кфв= (К н
дн – К н
зм ) / (К б
дн – К б
зм ) =(0.97-0.95)/(0.96-0.94) = 1 (3.13)
Інтегральний коефіцієнт підвищення вартості пристосування після
модернізації:
Кін = Ктп ˑ Кфв = 1,27 ˑ 1 = 1,27 (3.14)
Народногосподарська необхідність в базовому та новому пристосуванні,
од.:
61
Н н
п = Ов / П
н
ре = (61 ˑ 106)/ 25323,2= 2408,85 од (3.15)
Н б = О / П б = (61 ˑ 106
п в ре )/ 213891,7=285,19 од (3.16)
де Ов - народногосподарський річний обсяг вимірів.
Середньорічний випуск нового пристосування, од.:
В н
р = Н н
п /Тп = 2408/4 = 602 од , (3.17)
Середньорічний випуск базового пристосування, од.:
В б = В н
р р / Кін = 602/1,27 = 474,015 од (3.18)
де Тп – 4 - плановий період насиченості пристосування
Витрати на проектування комплексу деякого виду оснащення, у. од.:
Впр = Тпр.од ⋅ Чод ⋅ Оч ⋅ (1 + Ндп/100) ⋅ (1 + Нд/100) ⋅ (1 + Ннс/100) ⋅ (1 + Ннв/100
(3.19)
Впр = 8 ⋅ 6 ⋅ 3 ⋅ (1 + 20/100) ⋅ (1 + 15/100) ⋅ (1 + 20/100) ⋅ (1 + 60/100) = 508у. о.
де Тпр.од = 12 норма годин – трудомісткість проектування;
Чод – кількість одиниць блоків оснащення;
Оч = 2,5 – 3,0 у.о. – середнього динна оплата конструкторів;
Ндп = 20%, Нд = 15%, Ннс = 20% - нормативи оплати праці;
Нн = 30 – 60 % - норматив накладних витрат.
Кошторис витрат на проектування та виготовлення спеціального
оснащення зводимо в таблицю 3.2.
Таблиця 3.2 – Кошторис витрат
Оснащення Кількість Витрати грош. од.
№ од. Проектування Впр Матеріали Вм Разом
1 Проектування 1 508 508
2 Поворотний стіл 1 12000 12000
3 Основа 1 2000 2000
4 Прижим 2 200 400
5 Гайка 6 20 120
6 Гайка 2 4 8
7 Болт 2 10 20
Разом витрати на спеціальне оснащення (Всо) 15056
62
Витрати на оснащення, які приходяться на один виріб, грош.од.:
Рцн = (1,3 ˑ В н
со) / (Тс ˑ Внр ) = (1,3ˑ 15056 )/(8ˑ 602 ) = 4,07у.о. (3.20)
де 1,3 - коефіцієнт, що враховує витрати на ремонт та утримання
оснащення, Тс = 8- строк служби оснащення, В н
нр = 602 - середньорічний випуск
пристосування.
Розрахунок проектної ціни та нормативу чистої продукції
модернізованого пристосування
Нормативний прибуток, у.о.:
Пн = ���� ˑ Рнс / 100 = 15056 ˑ 4 / 100 = 602,24у.о.. (3.21)
Рнс - норматив рентабельності.
Нижня межа проектувальної ціни, у.о.:
Цниж = ���� + Пн = 15056 + 602,24 = 20494,34 у.о.., (3.22)
Верхня межа проектувальної ціни, грош. од.:
Цлім = Цб + Ек ˑ Ке = 2000 + 706,2ˑ 0.7 =20494,374 у.о.., (3.23)
де Цб - ціна базового оснащення, Ек - корисний ефект від застосування
нової продукції, Ке = 0,7 - коефіцієнт врахування корисного ефекту в ціні нової
продукції.
Корисний ефект, у..о.:
Ек = Цб ˑ (Кп ˑ Кд –1) + І + К = 20000 ˑ (1 ˑ 1.035 - 1) +5 + 1.2 = 706,2 у.о.
(3.24)
де Кп - коефіцієнт, що враховує приріст виробництва нового виробу в
порівнянні з базовим, Кд - коефіцієнт, що враховує зміни строку служби (Тс)
нового виробу в порівнянні з базовим:
Кп=Н н
рt /Н б
ре = 3/3 = 1 (3.25)
К 1 Тб Е /1 Тн ' Е = (1/7+0,15)/(1/8+0,15) = 1,035 (3.26)
д с н с н
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.:
де І - річні експлуатаційні витримки споживача, К =1,2 - зміна
відрахувань.
63
Прибуток заводу – виробника, у.о.:
Пн = Цпр - Сп = 21000 – 15056 =5944 у.о., (3.27)
де Цпр - ціна реалізації пристосування
Оцінки ефективності нового оснащення в сфері експлуатації. Питомі
витрати на одноразове використання оснащення, у.о.:
Впит = Цпр ˑ (Ктз ˑ Ен +І)/Нрс = 21000 ˑ (1.1 ˑ 0.15 +5)/25323,20 = 4,28 (3.28)
де Ктз =1,1 - коефіцієнт транспортно-заготівельних витрат на придбання
оснащення.
Річний економічний ефект споживання від застосування одної одиниці
модернізованого оснащення, у. о.:
Е б н
р.сп.= (Впит – Впит ) ˑ Пре = (6,11-4,28) ˑ 25323,20 = 46566,7у.о., (3.29)
де В б н
пит = Впит / 0,7 = 4,28/0,7 = 6,11у.о. (3.30)
Економічний розрахунок показав раціональність введення в виробництво
та використання сконструйованого пристосування для обробки деталі типу
«Матриця для екструзії пластиком», економічний ефект склав Ер.сп= 46566,7 у.о.
Матеріалом пристосування є нержавіюча сталь 40Х13, яка являється
жаро- та корозійностійкою.
64
3.2. Проектування спеціального контрольно-вимірювального
пристрою
Спеціальні контрольно-вимірювальні пристрої призначені для контролю
геометричних параметрів виробів, зокрема:
розмірів (лінійних, кутових),
форми (циліндричність, плоскість, овальність тощо),
взаємного розташування поверхонь (паралельність,
перпендикулярність),
шорсткості поверхні,
параметрів різьби, фасок, отворів, канавок тощо.
Ці пристрої широко застосовуються як на етапі операційного контролю,
так і при вихідному контролі готової продукції в умовах одиничного, серійного
або масового виробництва.
Проєктування контрольно-вимірювальних пристроїв базується на кількох
принципах:
1. Базування на технологічних базах деталі
Пристрій повинен забезпечувати надійне та повторюване встановлення
виробу відповідно до його технологічних баз.
2. Оптимальна конструкція опор і затискачів
Фіксація деталі повинна бути жорсткою, але не деформуючою, з
урахуванням її геометрії та жорсткості.
3. Мінімізація похибок контролю
Конструкція повинна зводити до мінімуму сумарну похибку вимірювань,
враховуючи:
похибку вимірювального елемента (ІЧ, датчик),
похибку базування деталі,
похибку фіксації,
похибку оператора.
4. Зручність і швидкість контролю
65
Пристрій має забезпечити швидке встановлення та зняття виробу,
можливість візуального або автоматизованого зчитування результату.
5. Стійкість до експлуатаційних умов
Враховується вплив вібрацій, температури, вологості, забруднень, що
можуть вплинути на результат контролю.
Таблиця 3.3 – Типи контрольно-вимірювальних пристроїв
Типи контрольно- Особливості використання
вимірювальних пристроїв
Механічні (шаблони) Простота, швидкість, низька
точність
Індикаторні пристрої Використання годинникових
індикаторів, зчитування відхилень
Пневматичні/гідравлічні Безконтактний контроль, висока
чутливість
Оптичні Лазерні або проекційні системи
Цифрові та електронні Висока точність, автоматизація,
обробка даних
Основні елементи конструкції контрольно-вимірювальних пристроїв
- базуючі елементи – для орієнтації деталі;
- фіксуючі механізми – для утримання;
- вимірювальні модулі – індикатори, датчики, відлікові пристрої;
- ограничувачі положення – запобігають помилковому встановленню;
- корпус або рама – для забезпечення жорсткості конструкції;
- механізми налаштування – дозволяють підгонку або калібрування.
Похибки контрольно-вимірювальних пристроїв та їх аналіз
Етапи розробки контрольно-вимірювальних пристроїв:
1. Визначення контрольованих параметрів та класів точності
2. Вибір типу пристрою
3. Проєктування базування і закріплення
4. Вибір вимірювального елемента (ІЧ, датчик тощо)
66
5. Розрахунок похибки та жорсткості конструкції
6. Створення креслень і специфікацій
7. Виготовлення, калібрування і тестування пристрою
Проєктування спеціальних контрольно-вимірювальних пристроїв — це
відповідальний процес, який поєднує метрологічну точність, ергономіку,
економічну доцільність та надійність конструкції. Правильно спроєктований
контрольно-вимірювальний пристрій гарантує високу якість продукції,
зменшує ймовірність браку та оптимізує виробничий контроль.
Спеціальний контрольний пристрій призначений для вимірювання
перпендикулярності осі отвору Ø12Н7 відносно верхньої основи деталі, для
однієї деталі «матриця для екструзії пластиком» виготовленої, яка
встановлюється на повірочну плиту на нижню основу. Такий контроль
критично важливий у прес-формах, втулках, монтажних плитах тощо, де
забезпечення геометричної точності впливає на функціональність збирання або
обробки.
Технічні вимоги.
Тип виробництва дрібносерійний.
Габаритні розміри заготовки 220x220x30 мм, торці оброблені з
шорсткістю Ra6,3 мкм,базова поверхня теж по Ra6,3.
Рівень уніфікації та стандартизації деталей пристрою — 50%.
Документація, яка використовується при розробці:креслення загального
виду;
Термін окупності інструменту — рік.
Конструкція пристрою
Основні елементи:
- Базова плита – для жорсткого встановлення деталі.
- Індикаторна головка – з ціною поділки 0.01 мм.
- Перевірочний стрижень – для вставки у контрольований отвір.
- Обертальна ручка – дозволяє обертання індикатора навколо отвору.
- Опорні ніжки – фіксують положення на базі.
- Кріплення – для закріплення деталі.
67
Розрахунок точності
Допуск по H7 для Ø12 мм: 0 ... +0.015 мм.
При довжині L = 100 мм, кут нахилу α розраховується:
tan(α) = h / L = 0.02 / 100 = 0.0002
α ≈ 0.0115° ≈ 0°41'
Похибка вимірювання індикатора: ±0.005 мм.
Опис конструкції та роботи спеціального пристрою.
Контрольний пристрій служить для контролю допуску відхилення від
перпендикулярності осі отвору Ø12Н7 мм відносно верхньої основи деталі.
Деталь встановлюється на стіл контролера та прижимається рукою до упорного
буртику. Вимірювання здійснюється індикатором ИЧ-10 ГОСТ 9696-82 з ціною
поділки 0.01 мм. Індикатор закріплений в установчій планці корпуса пристрою
1 за допомогою прижимного гвинта 4. Пристрій за допомогою рукоятки 3
можна повертати навколо вісі отвору в деталі. В пристрої використовується
диференційний метод контролю. В основний отвір деталі встановлюємо
пристрій установчим пальцем 2. З одного боку пристрій упирається упором 6 в
основу деталі, а з другого боку упирається ніжка індикатора. При опусканні
пристрою до упора на деталь, в положення контролю, стрілка індикатора вкаже
відхилення.
Перед вимірюванням стрілку індикатора обов'язково встановити на
нульову позначку відносно упора 6.
Пристрій забезпечує контроль відхилення від перпендикулярності з
точністю до ±0.005 мм. Метод обертання індикатора простий і ефективний. Всі
деталі можуть виготовлятись згідно ГОСТ 10197-2011, ГОСТ 8.051-81.
Індикатор закріплений в установчій планці корпуса пристрою 10 за
допомогою прижимного гвинта 6. Пристрій за допомогою рукоятки 1 можна
повертати навколо вісі отвору в деталі. В пристрої використовується
диференційний метод контролю. В основний отвір деталі встановлюємо
пристрій установчим пальцем 4. З одного боку пристрій упирається упором 3 в
основу деталі, а з другого боку упирається ніжка індикатора. При опусканні
68
пристрою до упора на деталь, в положення контролю, стрілка індикатора вкаже
відхилення.
Рисунок 3.3 – Схема контрольного пристрою
Оцінювання похибок, притаманних конструкції кожного окремого
контрольно-вимірювального пристрою, має важливе значення в процесі
проєктування та експлуатації. Похибка позиціювання деталей у контрольних
пристроях встановлюється з більшою точністю, ніж під час їх базування у
верстатних системах. Це пов’язано з тим, що у випадку контрольно-
вимірювального обладнання беруться до уваги чинники, які можуть бути
проігноровані при механічній обробці.
Точність результатів вимірювання визначається сумарною похибкою
пристрою, яка включає як систематичні, так і випадкові складові. Випадкові
(стохастичні) відхилення, що не залежать одне від одного, розподіляються за
нормальним законом і можуть бути об'єднані згідно з положеннями теорії
ймовірностей для незалежних випадкових змінних.
Розрахунок контрольного пристрою на точність.
Для того щоб даним пристроєм можливо було контролювати вимірювані
69
параметри потрібно щоб виконувалась умова:
Для того щоб даним пристроєм можливо було контролювати вимірювані
параметри потрібно щоб виконувалась умова:
1
T 2 2 2 2
Ќ з I п H (3.31)
3
де Тз – допуск на витримуваний параметр, Тз=0,02 мм
– сумарна похибка контрольного пристрою [22];
Б – похибка базування деталі, Б =0,005мм[22];
І – похибка вимірювання індикатором, І=0,003 мм[22];
П – похибка пристрою, П=0,001 мм[22];
Н – похибка налагодження пристрою, Н=0 мм[22].
1
0,02 0.0052 0,0032 0,0012 02 0,0059
3
0.0067 0.0059
Умова виконується значить пристрій забезпечує задану точність
вимірювання.
70
4. Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях
4.1Технічне обслуговування систем протипожежного захисту на
підприємстві
Галузь застосування
Технічне обслуговування систем протипожежного захисту встановлює
загальні вимоги до технічного обслуговування діючих СПЗ на об’єктах та СПЗ,
які були прийнятими до експлуатування згідно з додатком К, за винятком
підземних споруд, транспортних засобів, об'єктів спеціального призначення,
об'єктів Міністерства оборони України, Служби безпеки України, Міністерства
внутрішніх справ України та об'єктів з виготовлення і зберігання вибухових
речовин, вимоги до яких визначаються у спеціальних нормативних актах, що
затверджуються наказами відповідних міністерств та інших центральних
органів виконавчої влади і які не повинні суперечити цим будівельним нормам.
Під час експлуатування СПЗ слід також керуватися НАПБ А.01.001-2004
«Правила пожежної безпеки в Україні».
Загальні положення
Дотримання вимог ТО сприяє забезпеченню працездатного стану СПЗ та
їх надійного і безпечного експлуатування.
Керівники підприємств та уповноважені ними особи, а також орендарі
для забезпечення утримування СПЗ в справному стані зобов'язані:
- розробляти комплексні заходи щодо забезпечення утримування СПЗ
відповідно до вимог ТО, впроваджувати досягнення науки і техніки,
позитивний досвід у цій галузі;
- відповідно до вимог НД з питань утримування СПЗ розробляти і
затверджувати положення, інструкції та інші документи, здійснювати
постійний контроль за їх дотриманням;
- організовувати вивчення працівниками, які здійснюють контроль за
експлуатуванням СПЗ, цих будівельних норм;
- забезпечувати дотримання вимог ТО, стандартів, норм, інших
відповідних нормативних актів.
71
Роботи з технічного обслуговування СПЗ проводяться організаціями, які
мають відповідну ліцензію.
Експлуатаційна та технічна документація
В особи, яка відповідає за експлуатування СПЗ на об’єкті, обов'язково
має бути наступна експлуатаційна та технічна документація:
- проектна та технічна документація на СПЗ;
- акт прийняття-здавання СПЗ до експлуатування;
- паспорти та інструкції з експлуатування на обладнання, прилади та
технічні засоби СПЗ, що викладені українською або російською мовами;
- відомість змонтованого обладнання, вузлів, приладів та засобів
автоматизації;
- акт зарядки систем газового або порошкового пожежогасіння;
- копії сертифікатів відповідності або свідоцтва про визнання приладів і
обладнання СПЗ та вогнегасні речовини;
- договір на технічне обслуговування цих систем спеціалізованою
організацією і копія ліцензії на проведення робіт протипожежного
призначення, яка надана вказаній організації.
Експлуатаційна та технічна документація має бути оформлена у
встановленому порядку та мати підписи відповідальних осіб, що затверджують
документи.
Перелік експлуатаційної та технічної документації може бути змінений
залежно від конкретних умов на підприємстві за узгодженням з органами
державного нагляду у сфері пожежної безпеки і затверджений керівником
підприємства.
Експлуатаційна та технічна документація, що розробляється
адміністрацією об'єкта, повинна переглядатися особою, відповідальною за
експлуатування СПЗ, із залученням відповідних фахівців не менше одного разу
на три роки і щоразу при змінюванні умов експлуатування системи.
72
4.2 Організація робіт із забезпечення експлуатування СПЗ
Технічне обслуговування СПЗ має починатися з моменту їх здавання до
експлуатування з оформленням відповідної документації.
З метою організації робіт з технічного обслуговування СПЗ
адміністрацією об'єкта разом з організацією, що обслуговує вказані системи,
розробляються перелік та план-графік регламентних робіт з технічного
обслуговування систем на підставі діючих вимог НД та експлуатаційної
документації на пристрої і обладнання, що входять до складу систем.
Для вирішення питання про технічне обслуговування СПЗ на об’єкті
власними силами адміністрація об’єкту повинна створити спеціальний
підрозділ і отримати на нього відповідну ліцензію.
Періодичність і обсяг робіт з технічного обслуговування і ремонту систем
СПЗ можуть змінюватись залежно від терміну експлуатування технічних
засобів.
Технічне обслуговування СПЗ включає:
- проведення планових робіт;
- відновлення працездатності технічних засобів, що входять до складу
систем.
Основними видами планових робіт є:
- зовнішній огляд - визначення технічного стану систем та окремих
технічних засобів (працездатне - непрацездатне) за зовнішніми ознаками і, за
необхідності, із застосуванням засобів контролю;
- перевірка працездатності - визначення технічного стану шляхом
контролю виконання функцій окремими технічними засобами і системою
загалом.
Ремонт без попереднього призначення з метою відновлення
працездатного стану технічних засобів, що входять до складу систем,
здійснюється за результатами контролю технічного стану, який проводиться під
час технічного обслуговування або у разі відмови технічних засобів.
73
Системи СПЗ приймаються на технічне обслуговування і ремонт після
проведення первинного обстеження, яке здійснюється з метою визначення їх
технічного стану.
Роботи з технічного обслуговування проводяться у терміни, що
встановлені планом-графіком технічного обслуговування СПЗ.
Усі проведені роботи з технічного обслуговування та ремонту СПЗ, у
тому числі і з контролю якості та працездатності, повинні реєструватися в
журналі обліку технічного обслуговування і ремонту системи. Сторінки даного
журналу мають бути пронумеровані, прошнуровані і скріплені печатками
об’єкта і організації, що здійснює технічне обслуговування систем.
СПЗ повинні відповідати проектній документації та вимогам чинних
нормативних документів та стандартів. Внесення будь-яких змін до проектної
документації, яка пройшла експертизу в органах державного нагляду у сфері
пожежної безпеки необхідно здійснювати після письмового погодження з
органом який проводив експертизу проекту щодо пожежної безпеки.
Якщо протягом п'яти років з моменту експертизи проектної документації
СПЗ не була змонтована та прийнята до експлуатування, то проектна
документація повинна пройти перевірку в органах державного нагляду у сфері
пожежної безпеки на відповідність вимогам чинних нормативних документів.
Усі СПЗ мають бути справними і утримуватися у постійній готовності до
виконання роботи. Несправності, які впливають на їх працездатність, повинні
усуватися негайно, інші несправності усуваються у передбачені регламентом
терміни, при цьому необхідно робити записи у відповідних журналах.
У приміщенні пожежного поста та в інших місцях розміщення приладів
систем пожежної сигналізації та вузлів керування СПЗ має бути вивішено
інструкцію про порядок дій чергового персоналу на випадок появи сигналів про
пожежу або про несправність в СПЗ.
Переведення систем з автоматичного режиму на ручний не допускається,
за винятком випадків, обумовлених у НД.
74
На період дії гарантії заводів-виробників на компоненти СПЗ (або, якщо
продукція іноземного виробництва, то гарантії представників в Україні заводів-
виробників) споживачу не дозволяється знімати пломби.
Виконання приладів, обладнання та електропроводок, що входять до
складу СПЗ, повинні відповідати категоріям приміщень згідно з ДСТУ Б В.1.1-
36:2016 «Визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за
вибухопожежною та пожежною небезпекою» та класам зон за НПАОП 40.1-
1.21-98 (ДНАОП 0.00-1.21-98) «Правила безпечної експлуатації
електроустановок споживачів».
Умови зберігання запасних контрольно-пускових приладів та пристроїв, а
також вогнегасних речовин повинні відповідати вимогам заводів-виробників.
75
4.3 Автоматичні системи пожежогасіння
Системи водяного і пінного пожежогасіння
Температура плавлення легкоплавкого замка (колби) зрошувачів повинна
відповідати значенню, що вказане в проектній документації, та не суперечити
чинним НД, що встановлюють вимоги до проектування СПЗ.
У місцях, де є небезпека механічного пошкодження, зрошувачі мають
бути захищені надійним огороджуванням, яке не повинно впливати на їх
працездатність та порушувати карту зрошення.
Один раз на три місяці оперативний (черговий) персонал повинен:
- очищати поверхні зрошувачів від бруду, пилу, корозії. При цьому
необхідно, у першу чергу, звертати увагу на чистоту отворів;
- перевіряти надійність закріплення дифузора пінного зрошувача та
відсутність підтікань у місці з'єднання штуцера з трубопроводом.
Забороняється:
- установлювати замість зрошувачів, що спрацювали, пробки або
несправні зрошувачі;
- установлювати в одному захищеному приміщенні зрошувачі з різною
температурою (інерційністю) спрацювання замків (колб);
- складувати матеріали на відстані менше 0,5 м від зрошувачів.
Трубопроводи
У разі наявності агресивного середовища у захищених приміщеннях
трубопроводи мають бути пофарбовані стійкою кислототривкою фарбою.
Один раз на три роки обслуговуючий персонал повинен промивати
трубопроводи та проводити їх гідравлічні і пневматичні випробування.
Забороняється:
- використання трубопроводів систем пожежогасіння для підвішування
або закріплення будь-якого обладнання яке не входить до конструкції АСПГ;
- підключення виробничого обладнання і санітарних приладів до
живильних трубопроводів;
76
- використання внутрішніх пожежних кран-комплектів, що встановлені на
спринклерній мережі, для іншої мети, крім гасіння пожеж.
Вузли керування
На кожному вузлу керування має бути вивішена табличка із зазначенням
найменувань захищених приміщень, типу і кількості зрошувачів у секції
системи пожежогасіння та її функціональна схема.
Ширина проходів до вузлів керування має бути не менш 0,8 м.
Один раз на три місяці обслуговуючий персонал повинен очищати
поверхні вузлів керування від бруду, пилу, корозії. За потребою пошкоджені
місця слід пофарбувати.
Приміщення, де розміщено вузол керування, повинно мати аварійне
освітлення і бути постійно замкнене. Ключі від цього приміщення повинні
знаходитися в приміщенні пожежного посту.
Водо-живильники
У резервуарах для зберігання запасу води, що призначена для
пожежогасіння, мають бути пристрої, які призначені для запобігання
витрачанню води з іншою метою.
На підприємствах для систем пінного пожежогасіння має бути
двократний запас піноутворювача.
Один раз на три місяці обслуговуючий персонал повинен перевіряти:
- поверхні баків і насосів та очищати їх, за потребою пошкоджені місця
слід фарбувати;
- працездатність насосів у місцевому та дистанційному режимах, а також
автоматичне вмикання резервного насоса за несправності робочого
(несправність робочого насоса імітується шляхом вимкнення електричного
живлення або за допомогою приладу, що вимірює тиск на вихідному
трубопроводі насоса);
- працездатність датчиків рівня;
- якість піноутворювача;
- заповнення насосів та всмоктувальних трубопроводів водою;
- надійність заземлення насосів;
77
- сальники насосів та здійснювати змазування підшипників насосів;
- проводити перемішування піноутворювача.
Один раз на рік обслуговуючий персонал повинен змінювати воду в
системі та промивати баки і трубопроводи.
Приміщення, де розміщені автоматичні водо-живильники та насосні
станції, мають бути ізольовані і замкнені на замок. Ключі від цих приміщень
повинні бути в приміщенні пожежного посту.
У приміщенні насосної станції мають бути схеми обв'язки насосної
станції і принципова схема системи пожежогасіння.
Системи газового пожежогасіння
Модулі
Кожного дня оперативний персонал повинен проводити зовнішній огляд
модулів, у яких зберігається вогнегасна речовина, та пускових (запірно-
пускових) пристроїв для перевірки на відсутність бруду, пилу та механічних
пошкоджень, а також перевіряти:
- відсутність витоку вогнегасної речовини з модулів;
- за допомогою штатних манометрів тиск у пускових модулях та модулях
з вогнегасною речовиною;
- цілісність пломб на пускових (запірно-пускових) пристроях;
- надійність з'єднання пускових (запірно-пускових) пристроїв з
трубопроводами.
Один раз на три місяці оперативний (черговий) персонал повинен
перевіряти:
- поверхні всіх вузлів системи та очищати їх від бруду, пилу, корозії, за
необхідності пошкоджені місця слід фарбувати;
- дату огляду балонів органами державного нагляду за охороною праці;
У терміни встановлені НПАОП 0.00-1.81-18, або за необхідності, модулі
демонтують і виконують періодичне (позачергове посвідчення).
Станції газового пожежогасіння
78
У приміщенні станції пожежогасіння мають бути у спеціально
обладнаних шафах комплекти засобів першої медичної допомоги, а також
засобів захисту органів дихання.
Двері приміщення станції мають бути замкнені на замок, ключі від якого
повинні бути в оперативного персоналу. Зазначені ключі повинні зберігатися в
тубі опечатаній печаткою обслуговуючої організації.
У приміщенні станції мають бути вивішені схеми обв’язки станції і
принципова схема системи пожежогасіння.
79
Висновки
В кваліфікаційній роботі бакалавра проведено: аналіз технологічності
конструкції деталі «матриця для екструзії пластиком», 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 вибір технологічного обладнання
та оснащення, а також ріжучого інструменту, досліджено основні
закономірності електрохімічної обробки, проведено розрахунок технологічних
параметрів при ЕХО, розрахунок параметрів джерела струму та струмовідводу
Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для обробки деталі
«матриця для екструзії пластиком» при електрохімічній обробці, а також
контрольний пристрій для контролю відхилення від перпендикулярності осі
отвору.
В розділі охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях розглянуто
системи протипожежного захисту на підприємстві.
80
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Технології виготовлення деталей з гуми та пластмас. Основи
проектування деталей. Практичні заняття [Електронний ресурс] : навчальний
посібник для здобувачів ступеня бакалавра, які навчаються за спеціальністю
131 "Прикладна механіка" / КПІ ім. Ігоря Сікорського ; Уклад.: Злочевська Н.
К., Тітов В. А. – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022. – 70 с.
2. ДСТУ 9029:2020 виливки із легованої сталі
3. Технологія машинобудування / Є. О. Горбатюк, М. П. Мазур, А. С.
Зенкін та ін. – Львів : Новий Світ – 2000, 2009. – 358 с.
4. ДСТУ 2960-94 Організація промислового виробництва основні
поняття
5. 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.
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. Методичні рекомендації до виконання курсової роботи з
дисципліни «Технологія машинобудування» для здобувачів освітнього ступеня
«бакалавр» за спеціальності 131 «Прикладна механіка» [Електронний ресурс]/
[Упоряд.: В.Ю. Васильченко, В.І. Гордієнко, О.О Коваленко, С.М. Мацепа] –
М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси : ЧДТУ,
2024.– 76 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,
81
технічне нормування механічної оборобки : навчально-методичний посібник /
Паливода Ю.Є., Дячун А.Є., Лещук Р.Я. – Тернопіль : Тернопільський
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. Боровик А.І. Технологічна оснастка механоскладального
виробництва. - К.:Кондор 2008. -726 с.
17. Якимов О.В., Марчук В.І., Якимов О.О., Ларшин В.П. Технологія
машино- та приладобудування. Підручник: Луцьк, ЛДТУ – 2005.- 710
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. Технологічна оснастка : навчальний посібник / О. В. Петров, С. І.
Сухоруков. – Вінниця : ВНТУ, 2018. – 123 с.
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. Григурко І.О., Анастасенко С.М., Будуров В.Л. Проектування
технологічного оснащення (практикум) Навчальний посібник – Львів: «Новий
світ -2000» с. 220.
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.
82