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/9304| Title: | «Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі «Опора»» |
| Authors: | Коваленко, Юрій Іванович Середа, Олександра Олегівна |
| Keywords: | Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі |
| Issue Date: | 2025 |
| Abstract: | На кваліфікаційну роботу бакалавра на тему: «Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення деталі «Опора»» Виконавець: здобувач групи ПМ-11 Середа Олександра Олегівна. Керівник: Коваленко Юрій Іванович. Кваліфікаційна робота бакалавра містить 72 сторінку формату А4, 10 рисунків, 20 таблиць, 18 літературних джерел. В кваліфікаційній роботі здійснено аналіз службового призначення деталі, проведено вибір матеріалу для виготовлення деталі, визначено тип виробництва, обґрунтовано вибір виготовлення заготовки, розроблений технологічний процес виготовлення деталі «Опора», здійснено вибір технологічного обладнання, проведено розрахунки, режимів різання та норм часу. Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для обробки деталі «Опори», а також контрольний пристрій для вимірювання відхилення від паралельності двох площин основи деталі. В розділі охорона праці та безпека в надзвичайних ситуація розглянуто сучасні методи і обладнання переробки алюмінієвої стружки. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9304 |
| Appears in Collections: | 131 Прикладна механіка (Комп`ютерне конструювання обладнання та розробка технологій машинобудування) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Середа.pdf Restricted Access | 1.78 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 «Опора»»
Виконав: здобувач 4 курсу, групи ПМ-11
Спеціальності 131 – «Прикладна механіка»
Освітня програма – «Комп’ютерне конструювання обладнання та
розробка технологій машинобудування»
Середа Олександра Олегівна
Керівник: Коваленко Ю.І.
Рецензент: Васильківський О.В. начальник виробництва ТОВ «МНВК
«Станко Груп»»
Засвідчую, що у кваліфікаційній роботі
немає запозичень з праць інших
авторів без відповідних посилань.
Здобувач: __________________
підпис
Черкаси 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
__________________ Середа Олександра Олегівна ________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи Конструкторсько-технологічне забезпечення виготовлення
деталі «Опора»
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 опора _________________
______________________________________________________________
4. Зміст пояснювальної записки:1. Інженерні розрахунки заданої деталі; 2.
Технологічний розділ; 3. Конструкторський розділ; 4. Охорона праці та безпека
в надзвичайних ситуаціях
____________________________________________________________________
_______________________________________________________________
5. Перелік графічного матеріал(з точним зазначенням обов’язкових
креслеників, плакатів, презентацій тощо): Опора; ; Маршрут обробки деталі;
Пристрій верстатний; Пристрій контрольний; Охорона праці та безпека в
надзвичайних ситуаціях (Методи переробки алюмінієвої стружки)
____________________________________________________________________
__
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 _____________
Календарний план
Термін
№
Назва етапів кваліфікаційної роботи виконання Примітка
з/п
етапів роботи
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
2. Технологічний розділ
3. Конструкторський розділ
Охорона праці та безпека в надзвичайних
4.
ситуаціях
5. Оформлення технічної документації
Здобувач ___________ Олександра СЕРЕДА
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 «Опора»»
Виконавець: здобувач групи ПМ-11 Середа Олександра Олегівна.
Керівник: Коваленко Юрій Іванович.
Кваліфікаційна робота бакалавра містить 72 сторінку формату А4, 10
рисунків, 20 таблиць, 18 літературних джерел.
В кваліфікаційній роботі здійснено аналіз службового призначення деталі,
проведено вибір матеріалу для виготовлення деталі, визначено тип виробництва,
обґрунтовано вибір виготовлення заготовки, розроблений технологічний процес
виготовлення деталі «Опора», здійснено вибір технологічного обладнання,
проведено розрахунки, режимів різання та норм часу.
Спроектовано: спеціальний верстатний пристрій для обробки деталі
«Опори», а також контрольний пристрій для вимірювання відхилення від
паралельності двох площин основи деталі.
В розділі охорона праці та безпека в надзвичайних ситуація розглянуто
сучасні методи і обладнання переробки алюмінієвої стружки.
Abstract
For the bachelor's qualification work on the topic: "Design and technological
support for the manufacture of the "Support" part"
Performer: applicant of group PM-11 Sereda Oleksandra Olegivna.
Supervisor: Kovalenko Yuriy Ivanovych.
The bachelor's qualification work contains 72 pages of A4 format, 10 figures, 20
tables, 18 literary sources.
The qualification work analyzed the service purpose of the part, selected the
material for manufacturing the part, determined the type of production, justified the
choice of workpiece manufacturing, developed the technological process for
manufacturing the “Support” part, selected technological equipment, and performed
calculations of cutting modes and time standards.
Designed: a special machine tool for processing the part "Supports", as well as a
control device for measuring the deviation from parallelism of the two planes of the
base of the part.
The section on occupational health and safety in emergency situations discusses
modern methods and equipment for processing aluminum chips.
3
Зміст
Вступ…………………………………………………………………5
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1 Аналіз службового призначення деталі, вибір матеріалу......... 6
1.2Визначення типу виробництва…................................................. 8
1.3 Аналіз технологічності конструкції деталі…………………… 15
1.4 Попередній вибір заготовки та методу її одержання………… 18
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв’язків поверхонь деталей та
формулювання основних технологічних рішень………………………... 20
2.2Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь ...……. 24
2.3Вибір варіантів маршрутів обробки деталі …………….…....... 28
2.4 Вибір обладнання, технологічного оснащення ………………. 33
2.5 Встановлення режимів різання ………………………………... 36
2.6 Нормування технологічного процесу……………..…………... 43
3. Конструкторський розділ
3.1Проектування верстатного пристрою……………………….…. 48
3.2 Проектування спеціального контрольно-вимірювального
пристрою........................................................................................................ 57
4. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях
4.1. Сучасні способи переробки стружки алюмінієвих сплавів .... 61
4.2 Обладнання для переробки стружки алюмінієвих сплавів...... 62
Висновки……………………………………………………………. 70
Список використаних джерел………………………………….….. 71
Додатки
4
Вступ
У виробництвах двадцять першого століття стрімко поширюється
використання сучасних методів обробки деталей та машин. Дані методи
передбачають кращу економічну доцільність, механічну обробку та спрямовані
насамперед на потреби споживача.
За допомогою науково-технічних досягнень підприємства значно
підвищують продуктивність праці та якість продукції. За допомогою більш
структурованих систем всередині виробництва, а саме в організаційних,
економічних та виробничих, виготовляється якісна продукція.
Також за допомогою сучасних методів обробки збільшується не тільки
якість а і кількість виробів. Ці два аспекти повністю пов’язані між собою, в
результаті чого поліпшення одного з них напряму впливає на інший.
Тож автоматизація, удосконалення та устаткування технологій мають
проводитись паралельно. Саме тому верстати з числовим програмним
керуванням мають найбільшу економічну доцільність так як потребують менше
людського ресурсу, більш точні та швидкі.
Звісно необхідно не забувати про більш традиційні методи обробки
деталей та виробів. Саме тому інженер-конструктор повинен володіти знаннями
про велику кількість різноманітних верстатів та їх призначення.
Результатом даної кваліфікаційної роботи бакалаврі є розробка
конструкторської документації та технологічного процесу виготовлення деталі
“Опора”.
5
1. Інженерні розрахунки заданої деталі
1.1. Аналіз службового призначення деталі, вибір матеріалу
Деталь “Опора” - входить до складу механізму “Намотка” і “Аплікатора”
вцілому.
Опора має: циліндричну ступінчасту форму, 2 паралельні лиски що
знаходяться на більшому зовнішньому діаметрі ∅100мм , виріз прямокутної
форми з краю більшого зовнішнього діаметру, шириною �� = 60мм та висотою
Н = 21мм , і до осі та не перетинає один із менших зовнішніх діаметрів
∅24мм висотою Н = 12мм . Деталь має загальну висоту Н = 30мм. Через
центральну вісь проходить заглиблення висотою Н = 25мм та діаметром
∅61мм, яке не перетинає всю деталь. У заглибленні знаходиться циліндр
+0,10
висотою Н = 12мм з наскрізним отвором ∅12+0,05мм. По зовнішньому
більшому діаметрі розташовані 4 отвори ∅5,5мм з виточкою під гвинт, вони
розташовані по діаметру ∅86 ± 0,2 від осі. Деталь також має 2 менших зовнішні
діаметри ∅67−0,1мм та ∅71мм .
Опора встановлюється як утримуюча деталь між профілем Аплікатора та
валом Намотки. Прямокутним пазом деталь фіксують на профілі та в
центральний отвір вставляють вісь. Між віссю та опорою знаходиться підшипник
що тримається на шайбі та влутка-фіксатор, на якій тримається основна частина
механізму “Намотки”.
Даний вузол має досить важливу функцію. А саме утримування вузла
Намотки на нависаючій конструкції рами механізму аплікатора. Відповідно до
цього, деталь виконана з відповідною точністю, та має необхідні параметри
жорсткості та вібростійкості. Дані параметри забезпечують вірне положення
деталі у вузлі та потрібну стійкість до вібрацій.
6
Матеріал, параметри та ,власне, виконання опори визначені з службового
призначення деталі, її вимог по роботі та експлуатації. Опора експлуатується в
нормальних умовах.
Загальна шорсткість опори ���� = 6.3мкм; шорсткість зовнішнього
діамерту ���� = 2.5мкм .Шорсткість поверхні зовнішнього діаметру
∅100мм утворюється без зняття поверхневого шару матеріалу [1].
Орієнтуючись на дані вимоги обробки деталі, підбираємо відповідний
матеріал.
Конфігурація деталі “Опора” відповідає вимогам конструкції виробу та
технологічності з погляду механічної обробки даної роботи.
Вибір матеріалу, який забезпечує необхідну вібростійкість, міцність,
технологічність та економічну доцільність, проводиться в залежності від
характеру навантажень та зовнішнього впливу на деталь під час роботи
механізму. При виборі матеріалу слід враховувати хімічний склад, фізичні та
механічні властивості, технологічні характеристики та умови експлуатації.
Деталь “Опора” працює в нормальному середовищі з підвищеною
вібрацією. Тому для виготовлення деталі необхідно підібрати матеріал що має
високу міцність, підвищений опір деформаціям, малою вагою та легко
оброблюваність на верстатах.
Для виготовлення даної деталі підбираємо матеріал - Д16Т[2].
Як матеріал замінник приймаємо Д16[3].
Таблиця 1.1 – Механічні властивості матеріалу деталі та матеріалу
замінника [2,3]
Марка Тверді- Межа Межа Межа Віднос-не
алюмінію сть НВ, Міцності Короткоч міцнос продов-
Ккгс/ при асної ті при ження
мм 2 розтягува міцночті згинан �� %
-нні ��в, ��км н ��зг,
МПа МПа МПа
Д16Т 42 390-410 275-295 250 8-10
Д16 45 360-400 220-270 270 10-13
7
Таблиця 1.2 – Хімічний склад матеріалу деталі та матеріалу
замінника [4]
Марка Fe Si Mn Cr Ti Al Cu Mg Zn
сплаву
Д16Т До До 0.3- До До 90.9- 3.8- 1.2- До
0.5 0.5 0.9 0.1 0.15 94.7 4.9 1.8 0.25
Д16 До До 0.3- До До 90.9- 3.8- 1.2- До
0.5 0.5 0.9 0.1 0.15 94.7 4.9 1.8 0.25
Ці сплави мають добру оброблюваність і придатні для точіння, свердління
та фрезерування. Матеріал має підвищену міцність та довговічність і є досить
легким. Основними компонентами сплаву є мідь та марганець, які і визначають
головні властивості матеріалу.
Вміст заліза досить сильно впливає на міцність сплаву, тому
співвідношення компоненті строго регламентується офіційними документами.
1.2. Визначення типу виробництва
Організація виробництва охоплює всі складові системи підприємства та
його аспекти.
Організація виробництва — це комплекс заходів, спрямованих на
раціональне поєднання процесів праці з речовинними елементами виробництва в
просторі й часі з метою підвищення ефективності виробництва, тобто досягнення
поставлених завдань у найкоротший строк за найкращого використання
виробничих ресурсів[5].
У машинобудуванні виділяють 3 типи виробництва: масове, серійне,
одиничне.
Вони мають дані характеристики:
1. Одиничний. Характеризується виготовленням одиничних
екземплярів виробів широкої номенклатури, виробництво яких впродовж
8
тривалого часу чи не повторюється, чи повторюється через невизначені
інтервали часу[6].
2. Серійний. Характеризується виробництвом обмеженої номенклатури
виробів з визначеною конструктивно-технологічною однорідністю. При цьому
виготовлення кожного з виробів повторюється з визначеною періодичністю. На
кожному робочому місці виконується декілька операцій, які ритмічно
повторюються[6].
3. Масовий. Характеризується вузькою номенклатурою виробів, які
випускаються в значній кількості. При цьому на робочому місці виконується 1-3
операції впродовж тривалого часу. Умовою масового виробництва є
завантаження обладнання і робочих місць завданням по випуску виробів тільки
одного найменування[6].
Тип виробництва за ДСТУ 2960-94 характеризується коефіцієнтом
закріплення операцій Кз.о, який показує відношення різних технологічних
операцій, що виконуються підрозділом протягом місяця до кількості робочих
місць, і який обчислюється за формулою [7]:
∑ О
Кз.о. = (1.1)
∑ Рпр
де ∑ �� - сумарна кількість операцій;
∑ Рпр - сумарна кількість робочих місць.
Розрахункова кількість верстатів обчислюється за формулою[7]:
��зап⋅∑ Т
С = шт.к
р (1.2)
60⋅��д⋅��зн
де ��зап - програма запуску;
Тшт.к- штучно-калькуляційний час по кожній операції базового ТП;
��д - дійсний річний фонд часу, для двозмінної роботи металорізального
обладнання, приймаємо ��д = 2040.
��зн = 0,8 - нормативний коефіцієнт завантаження обладнання [7]. При
проектуванні виробничих процесів основою розрахунку є не річна програма
випуску виробів, а річна програма запуску їх у виробництво[7]:
9
�� ��
��зап = ��вит ⋅ �� ⋅ (1 + + ) (1.3)
100 100
де ��вит= 1500 шт - програма випуску виробів;
m = 1 - кількість деталей у виробі;
α = 5 % - коефіцієнт, що враховує відсоток неминучого браку;
β = 10% - коефіцієнт, що враховує відсоток запасних частин, та
комплектуючих.
Річна програма запуску: ��зап = 1725
Таблиця 1.3 - Штучно-калькуляційний час по кожній операції
№ Назва операції, То*10-3, хв Тшт.к = ∑ То ⋅ ∑ к
короткий зміст , хв
переходу Формула Розр Значення
∑ То ∑ к
1 Напівчистове 0,63
обточування:
1.Виточити
зовнішні діамет- 0,1dl 0,02 2,14
ри деталі 0,1207 0,2932
∅71 та ∅67−0,1
2.Виточити
внутрішній 0,1525
діаметр деталі 0,1dl
∅61 на глибину
�� = 25мм від
центру осі
2 Чистове 1,066
обточування по
9-му квалітету:
1.Виточити
зовнішні 2,14
діаметри деталі 0,17dl 0,20510,0341
∅71 та ∅67−0,1
2.Виточити 0,4984
внутрішній 0,2592
діаметр деталі
∅61 на глибину 0,17dl
l=25 мм від
центру осі
10
Продовження таблиці 1.3 - Штучно-калькуляційний час по кожній операції
1 2 3 4 5 6
3 Відрізання:
1.Відрізання
заготовки деталі
∅100 0,19D 0,019 0,019 2,14 0,406
4 Свердління 1,654
отворів:
1.Свердлити 4
наскрізних
отвори ∅ = 5,5 0,52dl 0,00570,1185
та ∅ = 10
глибиною 5,7 мм
на діаметрі∅86 ± 0,9454 1,75
0,2 від осі. 2
отвори
знаходяться на
32° від
вертикальної осі,
2 отвори - на 50°
від вертикальної
осі. 0,07510,7488
2.Свердлити
наскрізний отвір
∅ = 8,5 в центрі 0,52dl
деталі та отвір
∅12+0,1+0,05
глибиною �� =
12мм
11
Продовження таблиці 1.3 - Штучно-калькуляційний час по кожній операції
1 2 3 4 5 6
5 Вертикально- 3,617
фрезерна
обробка:
1.Вирізати лиски 6l 0,6
по зовнішньому
діаметру∅100 діа
метром ∅86−0,5
напівчисто
2.Вирізати лиски 1,966 1,84
по зовнішньому 4l 0,4
діаметру ∅100
діаметром
∅86−0,5 чисто
3.Вирізати паз
довжиною�� =
60мм 6l 0,126
по осі, глибиною
�� = 21мм
напівчисто
4.Вирізати паз
довжиною 4l 0,84
l=60 мм по осі,
глибиною
l=21 мм чисто
Обчислюємо розрахункову кількість верстатів.
1500⋅2,102
Ср1 = = 0,0322; (1.4)
60⋅2040⋅0,8
1500⋅1,654
Ср2 = = 0,0253; (1.5)
60⋅2040⋅0,8
12
1500⋅3,617
Ср3 = = 0,0554. (1.6)
60⋅2040⋅0,8
Розраховуємо значення фактичного коефіцієнта завантаження робочого
місця за формулою[7]:
Ср
��фз = (1.7)
Р
Де Р - число прийнятих робочих місць.
Для отримання значення Р приймаємо найближче більше значення Ср. Для
всіх значень Р визначаємо значення 1.
Кількість операцій, необхідних для дозавантаження робочого місця
обчислюється за формулою[7]:
��
Оз =
зн
(1.8)
��фз
0,8
Оз1 = = 24;
0,0322
0,8
Оз2 = = 31;
0,0253
0,8
Оз3 = = 14.
0,0554
Загальна кількість операцій обчислюється за формулою[7]:
О = Р + Оз (1.9)
О1 = 25;
О2 = 32;
О3 = 15.
Всі отримані значення заносимо до таблиці 1.4
Таблиця 1.4 - Сумарні значення О і Р
Ти№п в ерстату Назва Тшт.к Ср Р ��фз Оз О
верстата
То1к арно- 16К20 2,102 0,0322 1 0,0322 24 25
гвинторізний
Ве2р тикально- 2Н150 1,654 0,0253 1 0,0253 31 32
свердлильний
Ве3р тикально- 6Р12 3,617 0,0554 1 0,0554 14 15
фрезерний
Всього - 7,373 - 3 - - -
Значення коефіцієнту закріплення операцій:
13
25+32+15
Кз.о. = = 24 (1.10)
3
Відповідно до ГОСТ 3.1121-84 ЕСТД коефіцієнт закріплення операцій
становить:
1. Для одиничного виробництва - більше 40;
2. Для дрібносерійного виробництва - 20-40;
3. Для среднесерійного виробництва - 10-20;
4. Для великосерійного виробництва - 1-10;
5. Для масового виробництва - максимум 1.
Відповідно до отриманого значення коефіцієнту закріплених операцій
отримуємо дрібносерійний тип виробництва (20-40).
Серійний тип виробництва спеціалізується на виготовленні обмеженої
номенклатури виробів порівняно невеликими обсягами і повторюваними через
визначений час партіями (серіями). Залежно від кількості операцій, що
закріплюються за кожним робочим місцем, регулярності повторення партій
виробів і їх обсягу розрізняють три підтипи (види) серійного виробництва;
дрібносерійне, средньосерійне і великосерійне.[5]
Дрібносерійне виробництво тяжіє до одиничного: вироби випускаються
малими серіями широкої номенклатури, повторюваність виробів у програмі
заводу або відсутня, або нерегулярна, а розміри серій не є постійними;
підприємство увесь час освоює нові вироби і припиняє випуск раніше освоєних.
За робочими місцями закріплена широка номенклатура операцій, Кт = 20—40
операцій (Кс > 20; Км < 1). Устаткування, види рухів, форми спеціалізації та
виробнича структура такі самі, що і при одиничному типі виробництва. [5]
14
Таблиця 1.5 - Порівняльна характеристика типів виробництва
Показник Організаційний тип виробництва
Одиничне Серійне Масове
1. Широта Обмежена Один тип
номенклатури Необмежена кількістю типів
виробів
2. Постійність Майже не Періодично Постійно
виготовлення повторюється повторюється випускається
продукції або
повторюється
через тривалі
проміжки часу
3. Рівень Різні операції; Обмежена Одна операція
спеціалізації коефіцієнт кількість
робочих місць закріплення періодично
операцій понад повторюваних
40 операцій
4. Рівень Універсальне Універсальне та Переважно
спеціалізації спеціальне спеціальне
устаткування
5. Принцип Технологічний Технологічний Предметний
розміщення та предметний
робочих місць
6. Рівень Високий Середній, Невисокий на
кваліфікації високий в простих операціях,
робітників автоматизовани високий в
х системах автоматизованих
системах
Визначаємо форму організації технологічного процесу порівняння
середнього штучного часу для основних операцій з розрахунковим тактом
випуску[7].
Визначаємо такт випуску за формулою:
60⋅��
Т = д 60⋅2040
в = = 70,9 (1.11)
��зап 1725
Визначаємо середнє значення штучно-калькуляційного часу:
2,102+1,654+3,617
Тшт.кср. = = 2,45, хв (1.12)
3
Кількість деталей в партії для одночасного запуску визначається по
формулі:[7]
15
��зап⋅а 1725⋅6
�� = = = 41шт. (1.13)
254 254
де α - періодичність запуску-випуску партії деталей, α = 6 днів;
1.3. Аналіз технологічності конструкції деталі
Конструкцію виробу називають технологічною, якщо в прийнятих
конструктивних рішеннях враховані можливості забезпечення оптимальних
затрат праці і коштів на його проектування, виготовлення, технічне
обслуговування та ремонт при заданій якості та прийнятих умовах виготовлення,
технічного обслуговування і ремонту.[8]
До основних кількісних показників відносяться:
1. Трудомісткість виготовлення виробу;
2. Рівень технологічності конструкції по трудомісткості виготовлення;
3. Собівартість виробу;
4. Рівень технологічності конструкції по собівартості.
Крім основних показників, використовують ряд додаткових:
1. Витрати матеріалу;
2. Ступінь уніфікації виробу.
Проста циліндрична форма з лисками та центральним виступом є
сприятливою для дрібносерійного виробництва, оскільки не потребує складних
формуючих інструментів або спеціалізованого обладнання.
Ураховуючи циліндричну форму деталі, вимоги до шорсткості поверхонь,
матеріал та необхідні фізичні показники доцільним буде прийняти такий вид
заготовки як пруток ∅100 . .
Базування за зовнішні циліндричні поверхні, торці фланця та центральний
отвір є достатньою для дрібносерійного виробництва з використанням
універсальних пристосувань.
Використання стандартного різального інструменту є ключовим для
дрібносерійного виробництва, оскільки виготовлення спеціального інструменту
для однієї деталі є економічно невигідним. Конструкція "Опори" в цьому плані є
прийнятною.
16
Прагнення до мінімізації кількості установок та переходів є важливим для
зменшення часу виготовлення однієї деталі. Усі поверхні деталі є доступними
для обробки на універсальних верстатах. Симетричне розташування отворів
полегшує їх розмітку та обробку навіть без використання спеціальних
пристосувань.
Конструкція деталі "Опора" є цілком прийнятною для дрібносерійного
виробництва. Її проста форма дозволяє використовувати універсальне
обладнання та стандартний інструмент. При розробці технологічного процесу
слід орієнтуватися на мінімізацію кількості установок, використання простих
методів обробки та контролю, а також уникати виготовлення спеціальної
оснастки, якщо це не є критично важливим для забезпечення якості.
Визначаємо деякі кількісні показники технологічності.
Коефіцієнт точності обчислюється, за формулою[7] :
Кт =ІТб.с../ІТд.с. (1.14)
де ІТб.с../ІТд.с.. - базовий та досягнутий середній квалітет точності групи
порівнюваних поверхонь деталі (ІТб с = 9.5).
Досягнутий середній квалітет точності обчислюється за формулою[7] :
ІТд.с =(ΣТini)/Σni (1.15)
де Ті - квалітет точності;
nі - число розмірів відповідного квалітету точності.
Значення Ті та nі беремо з таблиці 1.6.
Таблиця 1.6 - Квалітети точності поверхонь [7]
Ti 14 9 8 8
ni 2 5 5 2
ІТд.с=(14*2+9*5+8*5+8*2)/14=9,2
Кт=9,5/9,07=1,03
Коефіцієнт шорсткості обчислюється, за формулою[7] :
Кш = Шд.с../Шб.с. (1.16)
де Шд.с, Шб.с,..- базовий та досягнутий середній клас шорсткості групи.
Порівнюваних оброблюваних поверхонь (Шб.с.=4,4).
Середня шорсткість поверхонь, обчислюється за формулою[2] :
Шд.с. = (ΣШini)/Σni (1.18)
де Ші- клас шорсткості поверхні;
17
Визначаємо деякі кількісні показники технологічності. nі- число поверхонь
відповідного класу шорсткості.
Значення nі, Ші беремо з таблиці 1.7.
Таблиця 1.7 - Шорсткість поверхонь
Ші 6,3 2,5
ni 13 1
Шб.с.= (6,3*13+2,5*1)/14=6,02
Кш=6.02/4.4=1.37
Коефіцієнт виходу годного, обчислюється за формулою[7] :
Квг=Мз/Мвз=9,6/0,5=0,91 (1.19)
де Мз=9,6кг – вага заготівки,
Мвз=10,5кг – вага вихідного матеріала.
Коефіцієнт вагової точності, обчислюється за формулою[2] :
Квт=Мд/Мз=0,17/0,655=0,48 (1.20)
де Мд=0,17кг – вага деталі,
Мз=0,655кг – вага заготівки.
Коефіцієнт використання матеріала, обчислюється за формулою[7]:
Квм=Квг·Квт=Мд/Мвз=0,17/0,87=0,7 (1.21)
де Мд=0,17кг – вага деталі,
Мвз=0,87кг – вага вихідного матеріала.
1.4. Попередній вибір заготовки та методу її одержання
Деталь має циліндричну ступінчасту форму із максимальним зовнішнім
діаметром ∅100 та загальною висотою 30 мм. Сам матеріал деталі - це
алюмінієвий сплав Д16, який характеризується достатньо високою міцністю,
опором при деформаціях, відносно малою вагою та гарною оброблюваністю
різанням.
Так як для дрібносерійного виробництва досить важливим є мінімізація
витрат, використання більш універсального обладнання та стандартних
інструментів і з урахуванням вище перелічених пунктів, найбільш доцільним
видом заготовки буде калібрований круглий пруток діаметром ∅100 . .
18
Прокат може застосовуватися як заготовка для безпосереднього
виготовлення деталей або як вихідна заготовка при пластичному
формоутворенні.[7]
Обґрунтування вибору прутка:
1. Мінімальні відходи матеріалу. Використання прутка наближеного до
габаритного розміру деталі позволяє мінімізувати кількість стружки та
підвищити коефіцієнт виикористання матеріалу впорівнянні
2. Простота базування. Круглий пруток зручно базувати та
закріплювати в патроні токарного верстата для виконання основних операцій
обточування.
3. Універсальність. Оробка прутка можлива на універсальних токарних,
фрезерних та свердлильних верстатах, що відповідає вимогам одиничного
виробництва.
Пруток, як вид металопрокату, виготовляється кількома основними
способами, залежно від вимог до розмірів, точності та властивостей матеріалу.
Для виготовлення деталі “Опора” згідно з кресленням та з урахуванням
вимог до точності та якості поверхні, калібрований пруток, можливо, з
попередньою гарячою або холодною прокаткою, буде найкращим вибором.
Основні етапи виробництва прокату:
1. Підготовка металу. Вихідним матеріалом є зливки або блюми. Метал
може бути нагрітий перед прокаткою для полегшення його подальшої
деформації.
2. Прокатка. Метал пропускається між обертовими валками. Дана
прокатка може бути гарячою або холодною.
3. Обробка та порізка. Після прокатки заготовка буде піддана
додатковій обробці калібруванням. Далі прокат розрізається на необхідні
розміри.
Вартість заготовки для 1 деталі:
Sзаг = m*Sкг (1.22)
Де m - маса заготовки, m=0,655 кг
Sкг - ціна матеріалу за 1 кг, Sкг = 246 у.о.
Sзаг = 0,655*246=161.13 у.о.
19
Отже, якщо 1 кг Д16 коштує 246 у.о., то вартість заготовки становить
приблизно 161 у.о.
Вирахуємо собівартість 1 деталі враховуючи ціну затрат на механічну
обробку.
Загальний час обробки - 7.373 хв.
Середня погодинна ставка токаря - 106 у.о.
Переведемо погодинну ставку токаря в хвилинну:
106/60=1,77 у.о./хв
Вартість оплати:
7,373*1,77= 13 у.о.
Інші витрати на механічну обробку.
Припустимо, що ці витрати становлять 50% від вартості оплати праці.
13*05 = 6,5 у.о.
Загальні витрати на механічну обробку:
13+6,5=19,5 у.о.
Загальна собівартість деталі:
С = 161+19,5 = 180,5 у.о.
Отже собівартість деталі становить 180,5 у.о.
2. Технологічний розділ
2.1 Виявлення і аналіз розмірних зв’язків поверхонь деталі та
формулювання основних технологічних задач
Розробка технологічного процесу виготовлення деталі “Опора”
починається з детального вивчення її конструкції.
Першочерговим завдання є виявлення та аналіз розмірних зв’язків
поверхонь, що включає визначення залежності між розмірами, формою та
розташуванням елементів деталі.
Цей аналіз є критично важливим для подальшого формулювання основних
технологічних задач, що формулюють стратегію обробки, підбір інструмента та
гарантує необхідну точність виготовлення.
20
Розмірні зв’язки являють собою основу, яка впливає на працездатність та
надійність конструкції. Хибне визначення чи ігнорування даних зв’язків може
призвести до помилок при обробці, невідповідності кресленням та зниження
якості продукції.
У даному контексті, розмірні зв’язки включають не лише лінійні розміри,
але й геометричні данні співвісності, перпендикулярності, паралельності,
кутових розмірів та шорсткості поверхонь. Основні технологічні задачі, зі своєї
сторони, визначаються як чіткі вимоги до технологічного процесу, направлені на
забезпечення цих розмірних зв’язків з потребуючою точністю та якістю.
Беручи за увагу аналіз розмірних зв’язків, отримуємо основні технологічні
задачі, які необхідно забезпечити при виготовленні деталі.
1. Забезпечити точність розмірів:
a. Дотриматись допусків на діаметри циліндричних поверхонь ∅67−0,1
∅12+0,1мм та +0,05 мм та інші лінійні розміри.
2. Забезпечити точність взаємного розташування поверхонь:
a. Забезпечити співвісність зовнішніх та внутрішніх циліндричних
поверхонь;
b. Забезпечити перпендикулярність торців до осі циліндричних
поверхонь;
c. Забезпечити точне розташування отворів ∅5,5 мм на заданому
діаметрі та з заданими кутовими відстанями;
d. Забезпечити паралельність лисок та їх розташування відносно інших
поверхонь;
e. Забезпечити розміри та розташування паза.
3. Забезпечити необхідну якість поверхні:
a. Досягти заданої шорсткості поверхонь, в особливості Ra = 2,5 мкм
для
∅67−0,1 мм.
4. Вибір технологічних процесів та обладнання:
a. Вибрати оптимальні методи обробки для забезпечення заданих
параметрів точності та якості:
b. Підібрати необхідне обладнання та інструмент.
5. Розробка технологічної послідовності:
21
a. Спланувати оптимальну послідовність операцій для мінімізації
похибок обробки та зменшення часу виготовлення.
6. Забезпечення контролю якості:
a. Визначити методи та засоби контролю для перевірки відповідності
деталі вимогам креслення.
Вибір принципової схеми маршруту обробки деталі
Маршрутну схему поетапної механічної обробки поверхонь приводимо у
вигляді таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 - Укрупнена типова схема раціональної послідовності етапів
обробки заготовки
Етап Назва Зміст етапів і вихідні параметри
Е1 Попередній І Обробка поверхонь, які будуть
використовуватись як технологічні бази на
наступних етапах
Е2 Попередній ІІ Чорнова обробка виконавчих (головних)
поверхонь і поверхонь, які не допускають
наявності дефектів. Точність розмірів –
ІТ12…ІТ14, форма і розташування – Х…ХІІ
ступеня, Rz = 10…20 мкм, Ra = 2,5…5 мкм
Е4 Напівчистовий Правка баз і напівчистова обробка головних
поверхонь. Точність розмірів – ІТ10…ІТ12,
форма і розташування – VІІІ…ІХ ступеня, Rz =
6,3…10 мкм, Ra = 1,25…2,5 мкм
Е6 Чистовий Правка баз і чистова обробка головних
поверхонь. Точність розмірів – ІТ8…ІТ9, форма
і розташування – VІ…VІІ ступеня, Rz =
3,2…6,3 мкм, Ra = 0,63…1,25 мкм
Е7 Додатковий Виконання другорядних операцій (свердління
кріпильних отворів, зняття фасок, прорізання
канавок) і обробка поверхонь які легко
пошкоджуються (наприклад, нарізання різі)
Е10 Контрольний Остаточний контроль, випробовування
Вибір і обґрунтування технологічних баз
Вибір і обґрунтування технологічних баз є ключовим етапом у розробці
технологічного процесу виготовлення деталі. Правильно обрані бази
22
забезпечують точність обробки, зменшують похибки та спрощують процес
контролю.
Вихідними даними при виборі баз є: робоче креслення деталі, технічні
умови на її виготовлення, вид заготовки та стан її поверхонь, бажаний ступінь
автоматизації.[8]
Необхідно пам’ятати, що такі задачі, як забезпечення точності
геометричної форми поверхонь, точності діаметрів, отворів, ширини пазів,
шорсткості поверхонь і тощо, практично не залежать від варіанта базування і
забезпечуються відповідними технологічними системами. Розв’язок решти задач
забезпечується як відповідними методами обробки, так і базуванням заготовки.
[8]
Вибір варіанта базування ґрунтується на орієнтації оброблюваної поверхні
відносно баз, які використовуються при її обробці.[8]
Для отримання готової деталі "Опора" потрібно виконати такі операції:
- Токарна обробка;
- Свердління отворів;
- Фрезерування паза та лисок.
За для виконання 4 операцій використовуємо трьохкулачковий патрон.
Даний механізм забезпечує надійне закріплення для циліндричної заготовки.
Такий спосіб базування дає нам змогу точити поверхні 1,2,3,4.
За для виконання вертикально-свердлильної операції використовуємо
верстатний пристрій в компоновці з кондуктором. верстатний пристрій в
компоновці з кондуктором. Застосовуємо базування по торцю з 3-ма точками -
установочна база, 3-ма точками - упорна база, виконуємо обробку поверхонь-
4,5,6,7,8,9,10,11,12,13.
Для виконання двох вертикально-фрезерних операцій використовуємо
струбцини та утримуючі пальці. Це забезпечує надійне закріплення, на даній
операції застосовуємо наступне базування: 3-ма точками - упорна база, 2-і точки-
напрямна база. Таким шляхом базування в такий спосіб дає можливість виконати
фрезерування поверхні -14,15,16.
23
Таблиця 2.2 - Теоретичні схеми б
Поверхні Теоретична схема базування Можлива
що реалізація
обробля теоретичної
ються схеми
базування
Варіанти базування на токарно-гвинторізному верстаті
1,2,3 Трьохкулачк
овий патрон
4 Трьохкулачк
овий патрон
24
Продовження таблиці 2.2 - Теоретичні схеми базування
Варіанти базування на вертикально-свердлильний верстат
4,5,6,7,8, Верстатний
9,10, пристрій+
11,12 кондуктор
13 Верстатний
пристрій+
кондуктор
Варіанти базування на вертикально-фрезерний верстат
14,15,16 Установчі
пальці,
струбцина
2.2. Вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь
До різних поверхонь висуваються різні вимоги, які забезпечуються різними
методами обробки, до того ж одні й ті ж самі вимоги можна задовольнити
різними комплектами технологічних методів обробки. Тому розробка методів і
маршрутів обробки поверхонь – це складний і відповідальний етап у створенні
технологічного процесу.[8]
25
+0,1
Розрахунок уточнення для операції розточування отвору ∅12├+0,05
1. Визначимо розрахункове уточнення:
Т
= заг
�� (2.1)
Тдет
�� = 540
де Тзаг = 27 мкм – допуск заготовки по ІТ8;
Тдет = 0,05 мкм – допуск деталі;
Т1, Т2, T3, ... – проміжні допуски; 1, 2, 3, ... – проміжні уточнення.
������
�� = �� = 5.9 (2.2)
0.46
Приймаємо n = 5.9 ступеня механічної обробки даної поверхні,
призначивши 1 = 6; 2 = 3,5; 3 = 2,5.
Тоді уточнення останнього переходу визначається, так:
����
4 = (2.3)
��1⋅��2⋅��3
Визначаємо допуски на кожний перехід:
Т
Т1 =
заг = 90мкм ( ІТ = 12) (2.4)
��1
Т
Т2 =
1 = 25,7мкм (ІТ = 10) (2.5)
��2
Т
Т 2
3 = = 10,4мкм (ІТ = 8) (2.6)
��3
Вибрані значення формуємо у вигляді таблиці 2.3.
Рисунок 2.1 Ескіз деталі з простановкою поверхонь
26
Таблиця 2.3 – Вихідні параметри і варіанти МОП
№ пов. Вид Квалі Шорс Маршрут обробки
поверхні тет ткість 1 2
1 Цилінд- 8 2,5 1.Розточування 1.Розточування
рична чорнове на ЧПК
зовнішн 2.Розточування
я напівчистове
3.Розточування
чистове
2,4 Цилінд- 13 6,3 1.Розточування 1.Розточування
рична чорнове на ЧПК
внутріш 2.Розточування
-ня напівчистове
3.Розточування
чистове
3 Цилінд- 9 6,3 1.Розточування 1.Розточування
рична чорнове на ЧПК
зовнішн 2.Розточування
я напівчистове
3.Розточування
чистове
5,6,7,89 Цилінд- 8 6,3 1. Свердління 1. Свердління
,10, рична
11,12,1 внутріш
3 ,14 -ня
15,16 Плоска 13 6,3 1.Чорнове 1.Розточування
розточування на ЧПК
фрезою
2.Напівчрнове
розточування
фрезою
3. Чистове
розточування
фрезою
17 9 6,3 1.Чорнове 1.Розточування
розточування на ЧПК
фрезою
2.Напівчрнове
розточування
фрезою
3. Чистове
розточування
фрезою
27
Таблиця 2.4 Маршрутна схема поетапної механічної обробки поверхонь
деталі ʺОпора”
К Номер поверхні Етап
в 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 2 3 4 5 6 7
14 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Заготівельний
13 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Е2,Чорновий
12 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Е4,Напів
10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 чистовий
9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
8 1 1 1 1 1 1 1 Е6 Чистовий
Маршрутна таблиця 2.4 демонструє чітко структуровану та раціональну
послідовність механічної обробки поверхонь, яка відповідає вимогам точності,
якості та принципам техніко-економічної доцільності для дрібносерійного
виробництва.
2.3. Вибір варіантів маршрутів обробки деталі
Вибір оптимальних варіантів маршрутів обробки деталі є важливою
частиною технологічної підготовки виробництва. Це передбачає визначення
послідовності технологічних операцій, методів обробки та обладнання для
перетворення заготовки у готову деталь із заданими параметрами якості.[8]
На вибір маршруту обробки суттєво впливають вимоги до деталі, тип
виробництва, наявне обладнання та економічні міркування щодо собівартості та
продуктивності деталі.
Основними поверхнями деталі є – 1,2,3,4. Вони обробляються спочатку.
Поверхні 1-го рангу - 5,6,7,8,9. Обробляються тільки після обробки
основних поверхонь.
28
Поверхні 2-го рангу – 10,11,12,13,14. Обробляються тільки після обробки
поверхонь 1-го рангу.
Поверхні 3-го рангу- 15,16,17 Обробляються тільки після обробки
поверхонь 2-го рангу.
При плануванні обробки деталі всі її поверхні ділять на групи. Ці групи
формуються за ознаками однакових або схожих вимог до обробки. Це
допомагає зробити процес обробки більш організованим та ефективним.
Перший набір поверхонь повинен включати ті, що використовуються як
технологічні бази. Такими поверхнями є 1,3,4, оскільки вони мають схожі вимоги
до обробки.
Другий комплекс включає поверхні 2,5,6,7,8 та 9, для яких характерні
умовно однорідні набори параметрів.
Третій комплекс - це поверхні 10,11,12,13 і 14, так як їх параметри обробки
приблизно однакові.
Поверхні 15,16 та 17 входять до четвертого комплексу оскільки їх
параметри обробки повністю однакові.
Розроблюємо операції МОД.
Таблиця 2.5 – Варіанти маршрутів обробки деталі (МОД)
Варіант №1 Варіант №2
005 Заготівельна Обрізка прутка 005 Заготівельна Обрізка прутка
на токарному на токарному
верстаті верстаті ЧПК
010 Контрольна Контроль 010 Контрольна Контроль якості
якості поверхонь і
поверхонь і розмірів прутка
розмірів
прутка
015 Токарна Обробка 015 Фрезерна Обробка
(чорнова) поверхонь ЧПК поверхонь
1,2,3,4 1,2,3,4,9,10,11,1
2, 13,14,15,16,17
Продовження таблиці 2.5 – Варіанти маршрутів обробки деталі (МОД)
020 Контрольна Контроль якості 02 Слюсарна Обпилювання
поверхонь і 0 гострих кромок
розмірів прутка і задирок
29
025 Токарна Обробка 02 Контрольн Контроль якості
(напівчорно поверхонь 5 а поверхонь і
ва) 1,2,3,4 розмірів деталі
030 Контрольна Контроль якості 03 Шліфуваль Шліфування
поверхонь і 0 на поверхні 2
розмірів деталі
035 Токарна Обробка 03 Контрольн Кінцевий
(чистова) поверхонь 5 а контроль деталі
1,2,3,4
040 Слюсарна Обпилювання 04 Транспортн Транспортуванн
гострих кромок і 0 а я
задирок
045 Контрольна Контроль якості
поверхонь і
розмірів деталі
050 Свердлильна Обробка
поверхонь
5,6,7,8,9,10,11,12
,13,14
055 Слюсарна Обпилювання
гострих кромок і
задирок
060 Контрольна Контроль якості
поверхонь і
розмірів отворів
065 Фрезерна Обробка
поверхонь
15,16,17
070 Слюсарна Обпилювання
гострих кромок і
задирок
075 Контрольна Контроль якості
поверхонь і
розмірів деталі
080 Шліфувальн Шліфування
а поверхні 2
085 Контрольна Кінцевий
контроль деталі
Продовження таблиці 2.5 – Варіанти маршрутів обробки деталі (МОД)
090 Транспортна Транспорту-
вання
Вибираємо обладнання за операціями:
30
1-й МОД:
- Токарно-гвинторізний верстат 16К20;
- Вертикально-свердлильний верстат 2Н150;
- Вертикально-фрезерний 6Р12;
2-й МОД:
- Вертикально-фрезерний верстат з ЧПК і револьверною головкою
6540РФ3;
Формування раціональної структури операції
В сучасних умовах виробництва, де конкурентоспроможність
визначається ефективністю та якістю, оптимізація кожного етапу виробничого
процесу набуває критичного значення. І саме структура операції є тим ядром,
навколо якого будуються всі подальші технологічні рішення.
Перш ніж заглибитись у деталі, важливо чітко визначити, що ми розуміємо
під технологічною операцією. Це не просто механічна дія, а чітко визначена
частина технологічного процесу, що виконується на коректному робочому місці.
Її метою є зміна форми, розмірів, властивостей або стану заготовки. Отже,
структура операції - це внутрішня організація цієї “одиниці роботи”, що включає
послідовність та взаємозв’язок її складових елементів. [8]
Структура будь-якої операції характеризується трьома ключовими
елементами:
1. Технологічний перехід. Це завершена частина операції, протягом
якої обробка ведеться одним і тим же інструментом та по одній і тій же
поверхні.[8]
2. Установка. Це фіксоване положення заготовки, яке забезпечує
незмінність її положення відносно інструменту під час використання одного або
декількох переходів. Кожна переустановка заготовки потребує часу та може
призвести до похибок обробки. [8]
3. Позиція. Це окреме фіксоване положення заготовки, зайняте разом з
пристроєм, що забезпечує незмінність місця обробки. Позиція може відрізнятися
від установки, особливо при обробці на багатопозиційних верстатах.
Головна мета формування структури операцій - мінімізація витрат при
забезпеченні необхідної якості деталі. Для цього використовуються три основні
принципи:
31
1. Концентрація переходів. Максимально можливе виконання переходів
за одну установку. Це дозволяє скоротити час на встановлення та зняття
заготовки, зменшити похибки базування та підвищити продуктивність. [8]
2. Суміщення переходів. Одночасне виконання декількох переходів з
різними інструментами. Цей принцип особливо ефективний на верстатах з ЧПК,
де можлива багатоінструментальна обробка, що значно скорочує час обробки.[8]
3. Розподіл переходів. Розділення складних переходів на декілька
простих. Це дозволяє використовувати спеціалізоване обладнання для кожного
переходу, оптимізувати режими обробки та зменшити навантаження на окремі
верстати.[8]
Сформувавши остаточну послідовність обробки деталі „Опора,, та
раціональну структуру операцій 2-го варіанта МОД, результати заносимо до
таблиці 2.6.
Таблиця 2.6 Послідовність обробки деталі та раціональна структура
операцій
№ Назва № Зміст переходу
операції операції переходу
015 Фрезерна 1 Фрезерувати наружний діаметр
ЧПК ∅61−0,1 мм, довжиною 3 мм.
Фрезерувати внутрішній діаметр
∅61 мм до центра осі глибиною 10 мм.
2 Розточити внутрішній діаметр ∅61 мм до
діаметра ∅24 мм глибиною 12 мм.
Виточити фаску на діаметрі ∅24 мм 2х45°
3 Розточити отвір діаметром
∅12+0,1 +0,05 мм глибиною 12 мм
Розточити наскрізний отвір діаметром
4 ∅8,5 мм
Розточити 2 наскрізних отвори діаметром
5
∅5,5 мм на діаметрі ∅86−0,5 на 32 ° від осі
абсцис паралельно один одному.
6
Розточити 2 наскрізних отвори діаметром
∅ 5,5 мм на діаметрі ∅ 86−0,5 на 50 ° від осі
7
абсцис паралельно один одному
Фрезерувати наружний діаметр
∅71 мм довжиною 17 мм
Розточити 4 отвори глибиною 5,7 мм
8
діаметром ∅10 мм на вже розточених
отворах діаметром
32
∅5,5 мм
Виточити фаску на діаметрі ∅71 мм 2х45°
9 Фрезерувати паз довжиною 60 мм від
центру осі направлений між двох отворів
10 по 32° не задіваючи 86центральний діаметр
∅24 мм, глибина паза 21 мм
11 Фрезерувати 2 паралельні лиски на
діаметрі ∅86−0,5 мм, кінцево.
12
2.4. Вибір обладнання, технологічного оснащення
Вибір технологічного обладнання особливо важливий етап при підготовці
виробництва, оскільки від нього залежать основні показники необхідні для
виробництва. А саме продуктивність, точність та економічність при обробці
деталей.
Ряд факторі яких необхідно дотримуватись при виборі технологічного
обладнання:
1. Вимоги до деталі. Матеріал, розміри, форма, точність, шорсткість
поверхні.[8]
2. Тип виробництва. Одиничне, серійне чи масове. У нашому випадку -
дрібносерійне.[8]
3. Технологічні можливості обладнання. Потужність, точність,
наявність ЧПК, автоматизація.[8]
4. Економічні чинники. Вартість обладнання, вартість експлуатації,
продуктивність.[8]
Даний вибір є критично важливим для будь-якого виробничого процесу.
Саме наявність того чи іншого обладнання визначає можливості підприємства у
виготовленні продукції, її якості, собівартості та продуктивності. Неправильний
вибір технологічного обладнання може призвести до:
1. Зниження якості продукції.
2. Зменшення продуктивності.
3. Зменшення собівартості.
4. Обмеження технологічних можливостей.
Попередньо обладнання вибираємо паралельно з розробкою МОП і МОД
відповідно до дрібносерійного типу виробництва, яке було визначене в п. 1.2.
33
Для токарних операцій вибираємо токарно-гвинторізний верстат 16К20;
для свердлильних - вертикально-свердлильний верстат 2Н150; для фрезерних -
вертикально-фрезерний верстат 6Р12. Для фрезерної операції з ЧПК обираємо:
вертикально-фрезерний верстат з ЧПК і револьверною головкою 6540РФЗ.
Технічна характеристика токарно-гвинторізного верстата 16К20 [9]
Найбільший діаметр оброблюваної заготовки:
Над станиною, мм 400
Над супортом, мм 220
Відстань між центрами, мм 700
Діаметр отвору шпинделя, мм 52
Конус Морзе шпинделя № 6
Кількість частот обертання шпинделя 22
Найменша частота обертання шпинделя, хв-1 12,5
Найбільша частота обертання шпинделя, хв-1 1600
Кількість подач 23
Найменша поздовжня подача, мм/об 0,05
Найбільша поздовжня подача, мм/об 2,8
Крок нарізання різьби:
метричної, мм 0,5 – 112
дюймової, ниток/дюйм 56 – 0,25
Потужність основного ел. двигуна, кВт 10
Потужність допоміжного ел. двигуна, кВт 1,0
Технічна характеристика фрезерно-свердлильно-розточного верстата з
ЧПК і револьверною головкою 6540РФЗ[10]
Розміри робочої поверхні стола, мм 400х1000
Вертикальне переміщення шпинделя, мм :
-найбільше 380
Відстань від осі шпинделя до вертикальних
напрямних станини, мм 480
Відстань від торця шпинделя до стола, мм 0-500
Конус шпинделя по ГОСТ 15945-82 7:24
Число ступенів частоти обертання шпинделя 19
Число інструментів в револьверній головці, шт частота обертання: 6
-шпинделя , хв-1 40-2500
34
Робоча подача, мм/хв:
Число ступенів подач-безступінчасте регулювання 5-1200
Швидкість швидкого переміщення, мм/хв 4000
Довжина переміщення по осям, найбільша, мм:
X- 800Y Y- 400 Z - 380
Дискретність відліку по осям X ,Y,Z, мм 0,01
Потужність привода подачі, кВт 5,5
Потужність електродвигуна головного руху, кВт 6,0
Габаритні розміри верстата, мм :
довжина 4200
ширина 3530
висота 2900
Маса верстата , кг 9550
Система ЧПК „ М332„
Число керованих координат 3
Число одночасно керованих координат 3
Для забезпечення ефективності та точності обробки деталі “Опора” в
умовах дрібносерійного виробництва, передбачається використання широкого
спектру технологічного оснащення. Доцільними в даному випадку є
використання універсально-налагоджувальних (УНП), спеціально-
налагоджувальних (СНП) та збірно-розбірних пристроїв (СРП-ЧПК), а також
універсально збірних механізованих пристроїв (УСПМ-ЧПК). [8,11]
Результати вибору заносимо до таблиці 2.7.
Таблиця 2.7 – Вибір пристрою
№ Назва пристрою і його характеристика
операції
015,025, Трьохкулачковий патрон
035
065 Універсальні фрезерні лещата та притискні пристрої,
кондуктори, установчі пальці
050 Універсальні свердлильні лещата, кондуктори
Технічна характеристика пристрою БВ-2027[12]
Розміри інструмента, що настроюється, мм:
- по діаметру 0-300
- по вильоту 124-400
35
Крок дискретності, мм 0,001
Збільшення мікроскопа М-12, крат 30x
І-на поділки індикатора 1МИГ, мм 0.001
Робоча відстань мікроскопа М-12, мм: 60
Похибка встановлення координат, мм:
- по діаметру 0.015
- по вильоту 0,030
Габарити, мм: 1450x500x1530
Маса, кг 540
Вибір різальних і допоміжних інструментів
Призначення різального і допоміжного інструменту для виконання
фрезерної операції з ЧПК 015:
1. Фреза 2235-0005 ТУ 2-035-812-81( ∅ 18мм, кінцева, по ГОСТ 9140-
78,конус 2)
2. Патрон 2-30-18-100 ГОСТ 6539-85
3. Свердло 2300-6966 ГОСТ 886-77, ∅ 5,5мм
4. Втулка 6100-0141 ГОСТ 13598-85
5. Свердло 2300-7016 ГОСТ 886-77, ∅ 10 мм
6. Свердло 2300-6999 ГОСТ 886-77, ∅ 8,5 мм
7. Втулка 6100-0147 ГОСТ 13598-85
8. Свердло 2301-4065 ГОСТ 2092-77, ∅ 12 мм
9. Втулка 6100-0314 ГОСТ 13598-85
10. Різець розточний 2142-0023 ВК6 ГОСТ 9795-83
11. Оправка 6300-0834 ГОСТ 21224-85
Вибір методів і засобів технічного контролю якості деталі [12]
Складаємо перелік засобів контролю: контроль лінійних, діаметральних
розмірів:
1. Штангенциркуль ШЦ-І-125-0,05 ДСТУ ГОСТ 166:2009;
2. Контроль шорсткості поверхонь.
a. Зразки шорсткості поверхонь ГОСТ 9378-80.
2.5. Встановлення режимів різання
Встановлення режимів різання є одним з найвідповідальніших етапів при
проектуванні технологічних процесів механічної обробки. Від правильного
36
вибору даних параметрів залежить не тільки продуктивність обробки, але й
якість поверхні деталі, стійкість різального інструменту, а також собівартість
виготовлення продукції.[8]
Основні параметри режимів різання:
1. Глибина різання. Величина товщі металу, що зрізається за один
прохід інструментом. Визначається, насамперед, припуском на обробку, який у
свою чергу залежить від способу отримання заготовки, її розмірів та вимог до
точності обробки.[8]
2. Подача. Величина переміщення інструмента відносно заготовки за
один оберт шпинделя або за один подвійний хід. Подача впливає на шорсткість
обробленої поверхні, а також на продуктивність. Чим більша подача, тим вища
продуктивність, але гірша якість поверхні. [8]
3. Швидкість різання. Шлях, який проходить головна різальна кромка
інструменту відносно до оброблюваної поверхні за одиницю часу. Цей параметр
має найбільший вплив на стійкість інструмента та температуру в зоні різання.
Вибір швидкості різання є компромісом між бажаною продуктивністю та
прийнятою стійкістю інструмента. [8]
Технологічний маршрут обробки включає три переходи: розточування
чорнове, розточування чистове та розточування тонке. Заготовка представляє
собою пруток 14 класу точності.
Мінімальні припуски на переходи визначаємо за формулою[7]:
���������� = 2((������−1 + ����−1) + ������) (2.7)
де Rzi-1 – висота нерівностей профілю на попередньому переході;
Ti-1 – глибина дефектного шару на попередньому переході.
Визначаємо значення, що характеризують якість литих заготовок:
Rz=200мкм, Т=300мкм [7]
- розточування чорнове: Rz =50мкм, Т=50мкм;
- розточування чистове: Rz =20мкм, Т=20мкм;
- розточування тонке: Rz=10мкм, Т=15мкм.
Сумарне значення просторових відхилень[7]:
���� = ������ (2.8)
Де ���� - питома кривизна заготовок, ���� = 0.6
l – довжина заготовки
���� = 0.6 ⋅ 30 = 18 мкм
37
Визначаємо величину остаточного просторового відхилення після
чорнового розточування:
��ост = ���� ⋅ ���� (2.9)
��ост.чр = 0,06 ⋅ 18 = 1,08 мкм
��ост.нч = 0,05 ⋅ 18 = 0,9 мкм
��ост.ч = 0,04 ⋅ 18 = 0,72 мкм
Похибка базування по довжині оброблюваного отвору б = 0мкм
Похибка закріплення заготовки з = 80мкм
у = √ 2 2 2 2
б + з = √0 + 80 = 80 (2.10)
Остаточна похибка установки при чистовому розточуванні:
2 = 0,06 1 + інд = 0,06 ⋅ 80 + 0 = 4,8мкм
2 = 0,05 1 + інд = 0,05 ⋅ 80 + 0 = 4мкм
2 = 0,04 1 + інд = 0,04 ⋅ 80 + 0 = 3,2мкм
Проводимо розрахунок мінімальних значень міжопераційних пропусків:
Мінімальні припуски під чорнове розточування:
2�������� = 2(�� + �� 2 2
��−1 + √����−1 + 1) (2.11)
2�������� = 2 ⋅ 582мкм
Мінімальні припуски під чорнове розточування:
2�� 2 2
������ = 2(50 + 50 + √1.08 + 4.8 ) = 2 ⋅ 104.9мкм
Мінімальні припуски під напівчистове розточування:
2�������� = 2(20 + 20 + √0,92 + 42) = 2 ⋅ 44мкм
Мінімальні припуски під чистове розточування:
2�� 2 2
������ = 2(10 + 15 + √0,72 + 3,2 ) = 2 ⋅ 28,2мкм
Допуски на переході маємо такі:
- заготівка Т3=582мкм
- чорнове розточування, приймаємо по 12-тому квалітету Т1=300мкм;
- напівчистове розточування, приймаємо по 11-тому квалітету Т2=100мкм;
- чистове розточування, приймаємо по 10-тому квалітету Т3=56мкм;
38
Таким чином, маючи останній розмір після останнього переходу (чистове
розточування ∅67−01 мм), для інших переходів отримуємо:
- для чистового розточування
dр2= 67+0,0564= 67,0564 мм (2.13)
-для напівчистового розточування
dр1= 67,0564+0,088= 67,9364 мм
- для чорнового розточування
dр3= 67,9364+0,2098=68,1462 мм,
Отримуємо mах граничні розміри (dmax) і найменші граничні розміри
(dmin): - для чистового розточування:
dmax3 = 67мкм,
dmin3=67-0,056=66.944мм (2.14)
- для напівчистового розточування
dmax2 = 67,056 мкм,
dmin2= 67,056 -0,1=66,956мм
- для чорнового розточування
dmax1 = 67,9364 мкм,
dmin1= 67,9364-0,3=67,6364мм
- для заготовки
dmax3 = 68,1462 мкм,
dmin3= 68,1462 -0,582=67,5642мм
Визначаємо граничні значення припусків: Zminгр і Zmaxгр:
- для чистового розточування
2Zmaxгр3=67- 67,056 =0,056мм=56 мкм (2.15)
2Zminгр3= 66.944- 66,956 =0,012мм=12 мкм (2.16)
- для напівчистового розточування
2Zminгр2= 67,056 - 67,9364 =0,88мм=210 мкм
2Zmaxгр2= 66,956 - 67,6364 =0,68мм=680 мкм
- для чорнового розточування
2Zminгр1= 67,9364 - 68,1462 =0,21мм=610 мкм
2Zmахгр1= 66,956 - 67,5642 =0,61мм=880 мкм
Загальний припуск Z0min та Z0max визначаємо, сумуючи проміжні
додаючи проміжні припуски:
2Z0min=12+680+210=902мкм (2.17)
39
2Z0max=56+880+610 = 1546мкм (2.18)
Розрахунки розрахунків зводимо до таблиці 2.8
Таблиця 2.8 — Розрахунок припусків і операційних розмірів розміру
∅67−0,1 мм
Техноло Елементи Розраху Розрах Доп Гранични Припуски ,
гічні припуску, н ункови уск й розмір, мкм
обробки мкм припуск й δ, мм
поверхн R Т P 2zmin розмір, мкм dmin dmax 2zmi 2zmaxп
і z, м м мкм dp ,мкм nпр р
∅67−0,1 м м к к
мм к к м м
м м
Заготов 2 3 1 8 2*582 68.1462 582 67.5 68.1 - -
ка 0 0 8 0 642 462
0 0
Чорнове 5 5 1 4 2*104,9 67.9364 300 66.9 67.9 610 880
розточу- 0 0 , , 56 364
вання 0 8
8
Напівчи 2 2 0 4 2*44 67.0564 100 66.9 67.0 210 680
-стове 0 0 , 56 56
розточу- 9
вання
Чистове 1 1 0 3 2*28,2 67 56 66,9 67 12 56
розточу- 0 5 , , 44
вання 7 2
2
На інші поверхні, які оброблюються припуски на механічну обробку
відливки і допуски лінійних розмірів відливки вибираємо, і заносимо їх значення
в таблицю 2.9.
Таблиця 2.9 – Припуски і допуски на оброблювані поверхні корпуса, мм
№ поверхні Розмір, мм Припуск Допуск
Табличний Розрахунковий
1 ∅67 2х1,8 2х1,3 ±0,6
2 ∅61 2х1,2 - ±0,3
3 ∅24 2х1,8 - ±0,8
4 ∅71 2х1,2 - ±0,75
10 ∅12 2х02 - ±0,1
40
Правильний вибір режимів різання - це не просто важливий, а
фундаментальний крок у процесі механічної обробки. Він безпосередньо
зумовлює ключові показники виробництва: від продуктивності та якості
обробленої поверхні до стійкості різального інструменту та загальної
економічної ефективності.[8]
Від оптимально підібраних параметрів різання залежить, наскільки
швидко, якісно та з мінімальними витратами буде виготовлена деталь.
Вибір режимів різання не може бути довільним і повинен базуватися на
комплексному аналізі таких факторів:
1. Матеріал заготовки. Його фізико-механічні властивості значно
впливають на опір різанню, тепловиділення та характер утворення стружки.
2. Матеріал різального інструменту. Швидкорізальні тверді сплави,
кераміка, надтверді матеріали мають різну термостійкість, твердість і
зносостійкість. Це визначає їхні оптимальні режими роботи. [8]
3. Тип обробки. Чорнова, напівчистова та чистова обробки вимагають
різних підходів до вибору режимів.
4. Вимоги до якості поверхні. Задана шорсткість та точність
безпосередньо впливають на вибір подачі та швидкості різання.
5. Тип і характеристики верстатів.
6. Використання ЗОР. Застосування змащувально-охолоджувальних
рідин покращує умови різання, зменшує тертя, охолоджує інструмент та
заготовку, сприяє кращому відведенню стружки, що дозволяє підвищувати
швидкість різання та збільшувати стійкість інструменту.[8]
Розраховуємо режим різання, для фрезерної з ЧПК операції 015:
Розточити фрезою діамерт тонко до ∅67−0,1мм.
Інструмент - Фреза 2235-0005 ТУ 2-035-812-81( ∅ 18мм, кінцева, по ГОСТ
9140-78, конус 2)
Глибина різання t = 3 мм.
Подача S = 0,09 мм/об.
Період стійкості різця Т= 80.
Швидкість різання:
��
�� = �� ⋅ ���� = 4.9 м/хв (2.19)
����⋅����⋅����
де СV=144 – коефіцієнт при розточуванні
х=0,95, y=0.8, m=0 - показник ступеня
41
KV – коефіцієнт впливу параметрів обробки
KV = Kмv · Kпv · Kиv=1,0 ·0,85 ·1,25=1,15 (2.20)
де Kмv = 1,0 поправочний коефіцієнт фізико-механічних властивостей
оброблювального матеріалу
Kпv=0,85 – коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготовки
Киv=1,35 – коефіцієнт впливу інструментального матеріалу.
Розрахункова частота обертання шпинделя np:
1000⋅�� 1000⋅2.8
���� = = = 13.3 хв-01 (2.21)
��⋅�� 3.14⋅67
Розрахункова частота обертання шпинделя корегуємо за паспортними
даними верстата nд= 31,5 хв-1.
Дійсна швидкість різання:
��⋅��⋅��д 3,14⋅67⋅31,5
��Д = = = 6,6 м/хв (2.22)
1000 1000
Сила різання Pz:
Pzчорн=10·Cp·tx·Sy·Vn·Kp=10·82.5·30.95·0,090.8·6.6·1,15=2590Н (2.23)
Кр – поправочний коефіцієнт, табличне значення.
Cp =82,5.
Знаходимо ефективну потужність, яка витрачається на різання:
����⋅�� 2590⋅4.9
���� = = = 0.21 (2.24)
60⋅103 60⋅103
Визначаємо потужність на шпинделі верстата:
��
�� = е 0,21
дв = = 0,2625 кВТ (2.25)
�� 0,8
де �� – ККД верстата.
Основний час, хв:
�� 17
Т0 = ⋅ �� = ⋅ 1 = 5.9 хв (2.26)
��⋅��0 31.5⋅0.09
L=l1+ l2+ l3=3+12+2=17 мм (2.27)
де l1=3мм – довжина зрівняння
l2=12мм – довжина обробки
l3=2мм – довжина перебігу
і=1 – кількість переходів.
42
Таблиця 2.10 - Режими різання оброблюваних поверхонь
Перехід t, L, So, V, n, To, хв
мм мм м/о м/хв хв-
б 1
Фрезерувати наружний діаметр ∅67 0,2 3 0,1 60 106 0,28
мм, довжиною 3 мм. 5 1
Фрезерувати внутрішній діаметр 0,2 10 0,0 55 974 0,52
∅61 мм до центра осі глибиною 10 8
мм.
Розточити внутрішній діаметр ∅61 0,3 12 0,1 80 112 0,56
мм до діаметра ∅24 мм глибиною 5 3
12 мм.
Виточити фаску на діаметрі ∅24 мм 0,1 - 0,0 60 106 0,15
2х45° 7 1
+0,1
Розточити отвір діаметром ∅12 0,2 12 0,1 55 145 0,32
+0,05
мм глибиною 12 мм 5 7
Розточити наскрізний отвір діаметром 0,2 10 0,1 50 187 0,27
∅8,5 мм 5 3
Розточити 2 наскрізних отвори 0,2 10 0,1 45 260 0,24
діаметром ∅5,5 мм на діаметрі 0
∅86−0,5 на 32 ° від осі абсцис
паралельно один одному.
Розточити 2 наскрізних отвори 0,2 17 0,1 60 106 0,
діаметром ∅ 5,5 мм на діаметрі 5 2 1 75
∅ 86−0,5 на 50 ° від осі абсцис
паралельно один одному
Фрезерувати наружний діаметр ∅71 0,2 17 0,1 60 106 0,75
мм довжиною 17 мм 5 2 1
Розточити 4 отвори глибиною 5,7 мм 0,58
діаметром ∅10 мм на вже 0,2 5,7 0,0 45
розточених отворах діаметром 8 140
∅5,5 мм 0
Виточити фаску на діаметрі ∅71 мм 0,1 - 0,0 60 106 0,14
2х45° 5 7 1
Фрезерувати паз довжиною 60 мм від 0,3 60 0,1 55 950 2,75
центру осі направлений між двох 4
отворів по 32° не задіваючи
центральний діаметр ∅86 мм, глибина
паза 21 мм
Фрезерувати 2 паралельні лиски на 3 17 0,0 1,78 31,5 6
діаметрі ∅71 мм, кінцево. 9
43
2.6. Нормування технологічного процесу
Нормування технологічного процесу є невід’ємною частиною інженерної
підготовки виробництва, що має на меті визначення необхідних часових витрат
на виконання кожної операції, а отже, й загальної трудомісткості виготовлення
деталі. Це дозволяє планувати виробничі потужності, розраховувати собівартість
продукції та ефективно організувати працю. [8]
Технічне нормування праці в машинобудуванні базується на
диференційованому підході до визначення часу виконання робіт, розрізняючи
наступні категорії часу:
1. Підготовчо-завершальний процес. Це час, який витрачається
робітником на підготовку до виконання партії деталей та завершення роботи
після її закінчення. Даний процес включає в себе ознайомлення з кресленнями та
технологічною документацією, налагодження верстата, пробну обробку першої
деталі та її вимірювання, здача інструментів після закінчення роботи.[8]
2. Штучний час. Це час, що витрачається на виготовлення однієї деталі.
Він складається з основного часу, допоміжного часу, часу обслуговування
робочого місця та часу на відпочинок та особисті потреби. [8]
Планування виробництва дає змогу чітко визначити терміни виконання
замовлень та завантаженість обладнання.
Економічний розрахунок - надзвичайно важливий пункт для нормування.
Це основа для вирахування собівартості продукції та визначення заробітної
плати працівників.
Оптимізація процесів дозволяє виявити неефективні ділянки виробництва,
та прорахувати можливі скорочення часу обробки.
Оскільки було встановлено, що виробництво має дрібносерійний характер
з груповою організацією, для нормування часу використовується штучно-
калькуляційний час Тшт.к. Цей показник є ключовим для оцінки трудомісткості
виготовлення одиниці продукції в умовах, коли підготовчо-завершальний час
розподіляється на невелику партію виробів, а не на масове виробництво.
Штучно-калькуляційний час розраховується за формулою:
Тшт.к. = Топ + Тв.м. + Тв.д.д + Твідп + Тобс (2.28)
44
Де Тшт.к - операційний час;
Тв.м - час на встановлення та знімання деталі;
Тв.д.д - час на догляд за обладнанням;
Твідп - час на відпочинок;
Тобс - час на обслуговування робочого місця.
Штучно-калькуляційний час виготовлення однієї деталі на верстаті з ЧПК:
Тшт.к = ∑ ������ + ∑ ����.���� + ��д + ��тех + ��орг + ��ф + ��п.з (2.29)
Де toi - основний час обробки при виконанні і-го переходу, хв;
tk.xi - час холостих ходів верстата, необхідний при виконанні і-го
переходу,хв.
∑ ����.���� = ∑ ������ + ∑ ������ + ∑ �������� (2.30)
де tіi- час на зміну інструмента на і-му переході, включаючи час обертання
револьверної головки;
tki - час на переміщення стола з деталлю на і-му переході, хв.;
tn.іi - час на швидке підведення і відведення стола чи шпинделя з
інструментом на і-му переході, хв.;
k - кількість технологічних переходів в операції;
tД - час на встановлення, закріплення, зняття і вимірювання деталі, на пуск
і вимикання верстата,хв.;
tтех, tорг - час на технічне І організаційне обслуговування робочого місця,хв.;
tф - час на фізичні потреби, хв.;
Підготовчо-заключний час, що припадає на деталь, хв.
Т
�� п.з
��.з = (2.31)
��
де Тп - підготовчо-заключний час на партію оброблюваних деталей, хв.;
п – кількість деталей в партії, шт.
Детально розглянемо визначення Т0 для фрезерної з ЧПК операції 015:
Розточити фрезою діамерт тонко до ∅67−0.1мм:
Основний час на даній операції визначається за формулою:
��+��1+��То =
2 (2.32)
��⋅��
То = 5.9хв
45
Lp=l1+l2+l3=12+3+2=17
Де Lp - розрахункова довжина обробки, мм;
l1= 12 мм- довжина різання;
l2=3мм - довжина врізання;
l3= 2мм- довжина перебігу , мм;
і =1- кількість переходів;
n=31,5 хв-1 – частота обертання, об/хв;
Sоб = 0,09- подача інструмента, мм/об.
Аналогічно проводимо розрахунок Т0 для всіх операцій та переходів
механічної обробки. Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.11.
Таблиця 2.11 - Технічні норми часу по операціям, хв.
№ to tД Топ tтех, tф tп.з tхх Тшт Тп n Тшт
опера tорг ti tk tп tпi
ції
Фрез 3 0, 3,8 01 3,1 0,2 0, 0, 0,0 0, 0,35 0,4 1 4,55
ерна 8 5/ 5 1 1 5 1
з 0,1
ЧПК
to – основний час різання, який відповідає сумі фрезування отворів, пазів,
лисок (згідно табл. 2.6)
tД - допоміжний час
Топ = to+ tД - оперативний час
tтех / tорг — підготовчо-завершальний час
tф — фактичний різальний час (близький до tₒ).
tд.з — додатковий час на зміну інструментів або позиціювання.
tі, tк, tп, tпі — навантаження/розвантаження, контроль, перерви, інші дії.
Tдоп — сумарний додатковий час.
Tд — підготовчо-заключний (на партію або одинично).
n — кількість деталей (приймається 1).
Tшт = Tоп + Tдоп — штучно-калькуляційний час.
3. Конструкторський розділ
46
3.1 Проектування верстатного пристрою
Проектування верстатного пристрою, або оснастки, є вирішальним етапом
у розробці технологічного процесу. Його якість безпосередньо визначає такі
критично важливі аспекти виробництва як точність обробки, продуктивність,
безпека праці, економічна ефективність. Отже, для виготовлення деталі “Опора”
необхідно розробити пристрій, здатний надійно встановлювати та фіксувати
заготовку, що є ключовим для успішного виконання запланованих технологічних
операцій.
Проектований верстатний пристрій повинен відповідати наступним
основним вимогам: [11]
1. Забезпечення необхідної точності обробки. Пристрій повинен
гарантувати точне базування та надійне закріплення заготовки, мінімізуючи
похибки встановлення, що є однією зі складових припуску. [8] Це досягається за
рахунок правильного вибору баз та застосування відповідних установчих
елементів.
2. Забезпечення необхідної жорсткості. Пристрій, разом із заготовкою,
інструментом та верстатом, має утворювати жорстку систему ВПІД. [8]
Недостатня жорсткість призводить до вібрацій, зниження якості поверхонь,
прискорення зносу інструменту та неточності обробки.
3. Висока продуктивність. Пристрій має забезпечувати мінімальний
допоміжний час на встановлення та знімання заготовки, а також швидке та
зручне закріплення. [8] Це особливо важливо для дрібносерійного виробництва.
4. Універсальність. Оскільки виробництво дрібносерійне з груповою
формою організації бажано щоб пристрій мав елементи, які дозволяють
обробляти не тільки деталь, а й подібні заготовки. Це може бути досягнуто за
рахунок змінних установчих та затискних елементів. [11]
5. Надійність та довговічність. Пристрій повинен мати достатній ресурс
роботи, витримувати багаторазові цикли навантажень без деформації та
руйнувань.
6. Безпека в роботі. Конструкція пристрою має виключати травмування
оператора під час встановлення, закріплення та обробки.
47
7. Економічність. Вартість виготовлення пристрою повинна бути
обґрунтована з економічної точки зору, враховуючи обсяг виробництва та
економію, яку він забезпечує.
Таблиця 3.1 Технічне завдання на проектування спеціального пристрою
Розділ Зміст розділу
Назва і галузь Пристрій для обробки деталі „Опора,, на фрезерно-
застосування свердлильно-розточному верстаті з ЧПК і револьверною
головкою 6540РФЗ
Службове Ключове завдання - точно позиціонувати та міцно
призначення зафіксувати заготовку корпусу. Пристрій повинен
пристрою гарантувати її незмінне та постійне положення відносно
столу верстата та різального інструмента, що є запорукою
досягнення необхідної точності оброблюваних поверхонь
та їх взаємного розташування.
Основа для Операційна карта ТП механічної обробки деталі (операція
розробки 015)
Технологічні Проектований пристрій повинен забезпечити:
вимоги до -одержання 4 отворів ∅5,5
розробки -одержання 2 паралельних лисок, та паза.
Тактико-технічні Тип виробництва - дрібносерійний. Програма випуску 1500
умови роботи штук за рік. Життєвий цикл виробництва- 0,6 роки.
пристрою Пристрій обслуговується оператором 3-го розряду;
переходи, шо виконуються різальним інструментом,
режими різання і норми часу - згідно з даними ,
наведеними в операційній карті
Техніко- Розміри пристрою повинні відповідати розмірам стола
організаційні верстата 6540РФЗ. Час закріплення заготовки – не більше
вимоги до 0,024 хв. Рівень стандартизації і уніфікації деталі пристрою
розробки – 90%
Характеристика - Розміри робочої поверхні стола 400 х 1000 мм
робочої зони - Відстань від станини до осі шпинделя (виліт) – 430 мм
верстата - найбільший хід шпиндельної бабки -430мм
Вихідні дані про Матеріал заготовки- Д16
заготовку Габаритні розміри заготовки: 100х100x40 Параметр
шорсткості площини основи Ra= 6,3
Документація ,що ЕСТПВ. Загальні правила забезпечення технологічності
використовується конструкцій виробів ГОСТ 14.201-83.
Документація, яка Креслення загального виду спеціального пристрою.
підлягає розробці Специфікація ПЗ (розділ: конструкторська частина).
Установча база - це сукупність поверхонь, ліній або точок, які
використовуються для надання їй певного положення у верстатному пристрої
48
або на верстаті відносно різального інструменту, що дозволяє забезпечити задану
точність обробки. [11]
Одним з найважливіших принципів є принцип єдності баз, який полягає у
використанні одних і тих же баз для конструкторських, технологічних та
вимірювальних цілей. Це мінімізує похибки, пов’язані з перебазуванням деталі.
Вибір установчих баз є першочерговим завданням при проектуванні
верстатного пристрою.[11]
Рисунок 3.1 Схема базування опори на програмно-комбінованій операції
Установочний елемент - опорна пластина.
Схема базування опори на рисунку 3.1.
Для успішної обробки деталі “Опора” на верстаті, спроектований пристрій
спочатку надійно фіксується на робочому столі верстата.
Для аналізу його функціональності та розрахунку необхідних параметрів,
ми використовуємо розрахункову схему, наведену на рисунку 3.2. При цьому,
для забезпечення максимально можливої стійкості та безпеки, розглядаємо
найсприятливіший випадок: коли сили та моменти різання досягають своїх
максимально можливих значень. Така ситуація вимагає найбільших зусиль для
отримання заготовки, що, відповідно, диктує необхідність застосування
максимальних зусиль закріплення.
У цьому випадку, для досягнення необхідної фіксації заготовки, ми
застосовуємо комбінований механізм закріплення, що поєднує в собі переваги
кількох типів затискних елементів. [11]
49
Для того, щоб приступити до подальших розрахунків, зокрема визначення
необхідних зусиль закріплення, ми представляємо схематичне зображення.
Розрахунок сил затиску.
12. Інструмент для обробки - Фреза 2235-0005 ТУ 2-035-812-81( ∅ 18мм,
кінцева, по ГОСТ 9140-78,конус 2)
Розрахунок проводиться для найбільш навантаженого випадку - чорнового
розточування;
Режими різання: 1= 7мм; Sо=0,09 мм/об; V = 4,9 м/хв; п = 31,5хв-1
Сила Р, яка виникає при обробці заготовки, і сила закріп-лення И
притискують заготовку до опор пристрою . Цій схемі відповідає цекування
бобишок, протягування отворів тощо: при Р - сonst; W = 0.[11]
Рисунок 3.2 Розрахункова схема для визначення затисних зусиль заготовки
від зміщення
Визначення розмірів, відхилень та допусків положення конструктивних
елементів пристрою.
На цьому етапі ми переходимо до детального проектування верстатного
пристрою. Метою є не просто створення конструкції, а й забезпечення того, щоб
пристрій сам по собі не вносив неприпустимих похибок в обробку деталі
“Опора”. Для цього необхідно визначити розміри, відхилення та допуски
положення тих конструктивних елементів пристрою, які безпосередньо
впливають на точність обробки та взаємного розташування поверхонь заготовки.
Ми фокусуємося на розмірах, що:
1. Визначають положення заготовки деталі в просторі. Це розміри, що
формують установочні поверхні.
2. Впливають на точність дотримуваних на даній операції розмірів.
3. Впливають на допуски положення оброблюваної заготовки.
50
Допуски на площинність (для опорних поверхонь пристрою) - 20 мкм.
Забезпечує точне базування заготовки по площині та стабільне положення
пристрою на столі верстата.
Допуски на діаметри (для центруючих пальців/втулок) - 22 мкм.
Забезпечує точне центрування заготовки.
Допуски на перпендикулярність (для осей шпонок і пальців до основи) - 20
мкм. Забезпечує точну орієнтацію пристрою на верстаті або перпендикулярність
оброблюваних поверхонь до базових площин.
Точнісні розрахунки пристрою.
Точнісні розрахунки пристрою є ключовим етапом у проектуванні
технологічної оснастки, який має на меті гарантувати, що сам пристрій не
вносить неприпустимих похибок в оброблювану деталь, а також забезпечує
виконання заданих вимог точності. Ці розрахунки базуються на теорії розмірних
ланцюгів та враховують усі фактори, що впливають на похибку встановлення
заготовки.
Що охоплюють точнісні розрахунки пристрою:
1. Аналіз розмірних ланцюгів;
2. Розрахунок похибки встановлення;
3. Визначення та призначення допусків на елементи пристрою;
4. Аналіз впливу деформацій;
5. Розрахунок зносу елементів.
Точнісні розрахунки забезпечують такі фактори виробництва як:
1. Гарантія якості. Забезпечує виготовлення деталей із заданою
точністю, зменшуючи відсоток браку.
2. Економічна ефективність. Уникнення браку, зменшення кількості
доопрацювань та переробок, що веде до зниження витрат.
3. Прогнозування та оптимізація. Дозволяють прогнозувати точність
обробки ще на етапі проектування та оптимізувати конструкцію пристрою.
На верстатах з ЧПК процес налагодження починається з точного
визначення положення початковою точки. Дана точка фізично матеріалізується
за допомогою спеціальних установчих елементів пристрою, які жорстко
закріплені на столі верстата.
51
Безпосередньо визначається похибка ��п(4), яка представляє собою сумарну
похибку положення цієї початкової точки. Вона інтегрує в собі, зокрема, похибку
самого верстата ��в , оскільки робочий стіл верстата переміщується разом із
закріпленим на ньому пристроєм, вносячи власні неточності у позиціонування.
Розточування виконується на верстаті з ЧПК, тому потрібно щоб
виконувалась умова [11]:
���� ≥ ���� ⋅ √
2
ст +
2 2
вст + пр +
2
н.інс +
2
н.0 (3.1)
де, Тz - допуск на витримуваний розмір, допуск на отвір ∅12 Тz = 0,05 мм
Кс - коефіцієнт, що враховує статичну складову похибки, Кс = 1.2 [11]
ст - похибка від статичної жорсткості
вст - похибка встановлення заготовки
пр - похибка пристрою
н.інс - похибка налогодження інструменту
н.0 - похибка налагодження початкової точки програми
Похибка статичної жорсткості:
Р
ст = = 0,008 (3.2)
С
де P — сила різання (Н), C — жорсткість системи (Н/мм).
Похибка встановлення заготовки:
2 2
вст = √ б + з = 0,03 (3.3)
εб — похибка базування (часто ≈ 0),
εз — похибка закріплення
Похибка пристрою:
2 2
пр = √с1 + с2 = 0,01 (3.4)
c1 — похибка контакту
c2 — похибка баз.
Похибка налагодження інструменту:
��
= інс
н.інс = 0,015 (3.5)
1000
Похибка налагодження початкової точки:
��
= 0
н.0 = 0,005 (3.6)
1000
52
Перевірка умови точності:
���� ≥ ���� ⋅ �� = 0.05 ≥ 0.0363 = 0.04356 мм
Умова виконується, оскільки 0.05 ≥ 0.04356
Оскільки результати точнісних розрахунків підтверджують виконання
заданої нерівності, спроектований пристрій гарантує забезпечення необхідної
точності положення отворів. Ця точність зберігатиметься протягом усього
періоду експлуатації пристрою, доки його робочі поверхні не вичерпають свій
допуск на спрацювання.
Технічні вимоги до пристрою
Зусилля затиску заготовки - 533 Н.
Технічні вимоги до верстатного пристрою є невід’ємною частиною
конструкторської документації і визначають всі якісні та кількісні показники,
яким повинен відповідати виготовлений пристрій. Ці вимоги гарантують його
функціональність, точність, надійність, довговічність та безпеку.
На основі обговорених раніше принципів та розрахунків, можна
сформулювати типові технічні вимоги до верстатного пристрою для обробки
деталі “Опора” на верстаті з ЧПК:
Технічні вимоги до пристрою для обробки деталі “Опора”:
1. Призначення та сумісність:
a. Пристрій призначений для встановлення, базування та надійного
закріплення заготовки типу “Опора” для виконання операцій на фрезерно-
свердлильно-розточному верстаті з ЧПК моделі 654ОРФЗ
b. Конструкція пристрою повинна забезпечувати його легке та точне
встановлення на стіл верстата з використанням стандартних Т-образних
пазів.[11]
2. Точність базування та положення:
a. Пристрій повинен забезпечувати точне встановлення, надійне
закріплення та стабільне положення заготовки “Опора” відносно столу верстата
та різального інструменту.[11]
b. Похибка встановлення заготовки в пристрої не повинна
перевищувати допустимих значень, розрахованих у точнісних розрахунках, щоб
53
забезпечити задані допуски на розміри, форму та взаємне розташування
оброблюваних поверхонь “Опори”.
3. Жорсткість та вібростійкість:
a. Пристрій разом із заготовкою, інструментом та верстатом повинен
утворювати жорстку технологічну систему ВПІД, що забезпечує мінімальні
деформації під дією сил різання та сил затиску.[8]
b. Конструкція має бути стійкою до вібрацій, що можуть виникнути під
час обробки, для запобігання погіршенню якості поверхні та прискореного зносу
інструменту.
4. Надійність та довговічність:
a. Пристрій повинен бути виготовлений з матеріалів, що забезпечують
його достатній ресурс роботи та стійкість до зносу.
b. Робочі поверхні, що піддаються інтенсивному зносу, повинні бути
термічно оброблені до необхідної твердості.
5. Безпека та зручність експлуатації:
a. Конструкція пристрою повинна виключати можливість травмування
оператора під час встановлення, закріплення, обробки та знімання заготовки. [11]
b. Елементи керування повинні бути ергономічно розташовані та зручні
у використанні.
c. Повинна бути передбачена можливість видалення стружки та
очищення пристрою.
6. Технологічність виготовлення та ремонтопридатність:
a. Конструкція пристрою має бути максимально простою та
технологічною у виготовленні.
b. Повинна бути передбачена можливість легкого доступу для ремонту
та заміни зношених або пошкоджених елементів.
7. Контроль якості:
a. Усі функціональні розміри, допуски форми та положення елементів
пристрою повинні бути перевірені після виготовлення згідно з кресленнями
пристрою.
b. Повинен бути забезпечений періодичний контроль точності
пристрою під час експлуатації для своєчасного виявлення зносу.
54
Принципова схема та спосіб базування пристрою на верстаті:
Основа пристрою повинна мати чотири отвори для швидкоз'ємного Т-
подібного гвинта. Гвинт входить в Т-подібні пази пристрою, який кріпиться до
столу верстата за допомогою болта (ширина паза 18, відстань між пазами
140мм).
Кількість одночасно обробляємих заготовок - 1.
Вимоги до безпечної роботи та обслуговуванню:
Заготовку знімати та ставити при виключеній подачі. Стружку змітати при
виключеній подачі та відключеному шпинделі верстата.
Рисунок 3.4 - Загальний вигляд верстатного пристрою
Конструкція та робота пристрою:
Оператор встановлює заготовку “Опора” на раму (5). Потім, за допомогою
гвинта (2) здійснюється точне відцентровування деталі. Цей гвинт фіксується
шайбою (3) та гайкою (4). Після цього, три затискачі (1) надійно фіксують
55
заготовку в одному положенні. Підготовлена таким чином деталь піддається
фрезеруванню та свердлінню, де рама (5) направляє інструмент, забезпечуючи
необхідну точність обробки.
Представлений пристрій для базування об’єкта демонструє оптимальні
робочі характеристики, забезпечуючи високу ефективність та надійність. Його
спрощена конструкція сприяє інтуїтивному використанню та легкості технічного
обслуговування. Вільний доступ до оброблюваних поверхонь дозволяє
здійснювати обробку без обмежень. Застосування стандартизованих компонентів
суттєво спрощує технічну підтримку та заміну елементів, що є важливим
аспектом для ремонтних робіт та подальших модернізацій.
Запорукою стабільності та точності обробки є надійне фіксування
заготовки, тоді як здатність пристрою дотримання розмірів, визначених у
кресленні, є фундаментальною для забезпечення високої якості оброблюваної
деталі. З огляду на це, можна констатувати, що даний пристрій відповідає всім
вимогам для ефективного та точного базування об’єкта в процесі механічної
обробки.
3.2. Проектування спеціального контрольно-вимірювального
пристрою
Проектування спеціально-вимірювального пристрою є невід’ємною
частиною технологічного процесу, особливо для деталей, що вимагають високої
точності, як у випадку з “Опорою”. Метою такого пристрою є швидке та надійне
визначення відповідності параметрів обробленої деталі заданим вимогам
креслення.
Спеціальний контрольний пристрій (КВП) призначений для контролю
певних розмірів, форм або взаємного розташування поверхонь деталі “Опора”
після її обробки на конкретній операції.
Використання спеціального КВП виправдане в умовах дрібносерійного
виробництва, де потрібно забезпечити високу продуктивність контролю, а
стандартні універсальні засоби не можуть забезпечити необхідну швидкість або
точність, або їх використання є незручним. [11]
56
З огляду на те що “Опора” є корпусною деталлю з отворами, один із
найбільш важливих для контролю може бути паралельність поверхонь.
Службове призначення пристрою.
Контрольний пристрій призначений для вимірювання відхилення від
паралельності площин основи ∅71 мм та ∅100 мм.
Розробка технічного завдання є початковим і визначальним етапом у
проектуванні будь-якого спеціалізованого обладнання, включаючи контрольно-
вимірювальні пристрої. Цей документ встановлює всі вимоги до майбутнього
пристрою: його призначення, функції, технічні характеристики, вимоги до
точності, надійності, умов експлуатації, безпеки тощо. Дані зводимо до таблиці
3.2.
Таблиця 3.2 - Технічне завдання на проектування спеціального
контрольно- вимірювального пристрою
Розділ Зміст розділу
Назва і область Контрольний пристрій призначений для вимірювання
застосування відхилення від паралельності площин основи ∅71
мм та ∅100 мм.
Службове Вимірювання відхилення від паралельності площин
призначення основи ∅71 мм та ∅100 мм
пристрою
Підстава для Операційна карта ТП механічної обробки опори
розробки (операція 035)
Тактико- Тип виробництва - дрібносерійний. Програма випуску
технічні умови 1500 штук за рік. Життєвий цикл виробництва- 0,6
роботи роки.
пристрою
Документація, Креслення загального вигляду спеціального
яка пристрою.
підлягає Специфікація ПЗ (розділ: конструкторсько-
розробці технологічна частина).
Контрольний пристрій призначений для вимірювання відхилення від
паралельності площин основи ∅71 мм та ∅100 мм.
57
Рисунок 3.5 Схема контрольного пристрою
Корпус (1) - це основна несуча деталь приладу, на якій монтуються всі інші
компоненти. Виконана у вигляді масивної, жорсткої плити, що забезпечує
стабільність всієї конструкції та запобігає деформаціям під час вимірювань.
Основа (2) - це еталонна базова площина. Ця деталь є ключовою
вимірювальною базою пристрою. Вона встановлена на Корпусі (1) і має
презиційно оброблену поверхню, яка слугує еталонною площиною. До цієї
площини буде прилягати одна з контрольованих плоских поверхонь деталі
“Опора” і відносно неї будуть вимірюватися паралельність іншої поверхні.
Уловлювач (3) - невеликий Л-подібний елемент встановлений на корпусі
(1). Він виконує функцію центрування деталі “Опора” за її циліндричною
поверхнею ∅71 мм, а також для запобігання її подальшого зсуву.
Основа стійки (4) - окрема базова плита, встановлена на корпусі(1). Вона
забезпечує надійне та стабільне кріплення вертикальної вимірювальної стійки.
Вимірювання здійснюється за допомогою індикатора годинникового типу
ІЧЦ 10-0,01 згідно з ГОСТ 5584-85
Перед початком вимірювань необхідно обов’язково виконати
налагодження пристрою, встановивши стрілку індикатора на нульову позначку.
Для цього використовується еталонний калібр або інший настроювальний
елемент, що відповідає номінальному розміру або нульовому відхиленню.
Зазначений індикатор має ціну поділки 0.01 мм, що забезпечує необхідну
точність зчитування відхилень у процесі контролю.
Розрахунок точності пристрою
58
Формула основної умови точності приладу:
∑ < Т (3.7)
Де ∑ - сумарна похибка пристрою, яка враховує всі джерела
похибок;
Т - допуск на контрольований параметр. Т=0,03
Формула сумарної похибки пристрою:
∑ = �� ⋅ √ 2 + ( 2 2 2 2 2
���� ���� ⋅ вст) + нд + �� + зн (3.8)
Де �� - коефіцієнт резерву точності : 1.1-1.3;
���� - похибка базування деталі у пристрої;
���� ⋅ вст - похибка установки вимірювального пристрою відносно баз;
нд - похибка налагодження пристрою;
�� - похибка вимірювального пристрою;
зн - додаткова зовнішня похибка
∑ = 1,2 ⋅ √0,0082 + (0,01 ⋅ 0,02)2 + 0,0052 + 0,0032 = 0,012
Пристрій забезпечує точність контролю при сумарній похибці 0,012 мм, що
менше припустимого допуску 0,03 мм на паралельність. Отже, умова точності
виконується.
59
4. Охорона праці та безпека в надзв чайних ситуаціях
4.1 Сучасні способи переробки стружки алюмінієвих сплавів
Переробка стружки алюмінієвих сплавів є критично важливим процесом
для сучасної промисловості з декількох причин. По-перше, виробництво
первинного алюмінію є надзвичайно енергоємним, вимагаючи значних обсягів
електроенергії. Переробка ж алюмінію зі стружки дозволяє заощадити до 95%
енергії порівняно з первинним виробництвом. По-друге, це сприяє зменшенню
обсягів відходів та зниженню негативного впливу на довкілля, включаючи
викиди парникових газів. По-третє, це забезпечує стабільний доступ до
сировини, зменшуючи залежність від видобутку бокситів.
Сучасні методи переробки стружки алюмінієвих сплавів можна розділити
на два основні підходи: традиційна переплавка та інноваційні твердотільні
методи. Обидва підходи постійно вдосконалюються з метою підвищення
ефективності, зменшення втрат та покращення якості кінцевого продукту.
Основні етапи та сучасні способи переробки алюмінієвої стружки
включають:
1. Підготовка стружки:
a. Збір та сортування: Стружка збирається і сортується за типом сплаву,
щоб мінімізувати забруднення та забезпечити однорідність матеріалу для
подальшої переробки.
b. Очищення: Алюмінієва стружка часто забруднена мастильно-
охолоджувальними рідинами, оксидами та іншими неметалевими домішками.
Сучасні методи очищення включають:
c. Дроблення/Подрібнення: Великі або звиті шматки стружки
подрібнюються для отримання більш однорідного розміру та полегшення
подальшої обробки.
d. Компактування (брикетування/пресування): Стружка, яка має низьку
насипну щільність, компактується в брикети або пресується для зменшення
60
об'єму, що знижує окислення під час плавлення та покращує коефіцієнт
металевого виходу. Це значно економить витрати на транспортування та
плавлення.
2. Методи переробки:
a. Переплавка (традиційний метод):
b. Твердотільна переробка
c. Спікання
Виклики та перспективи
Незважаючи на значний прогрес, переробка алюмінієвої стружки
стикається з низкою викликів:
1. Забруднення: Наявність МОР, оксидів, інших металевих та
неметалевих домішок значно ускладнює процес та може знижувати якість
кінцевого продукту.
2. Різноманітність сплавів: Змішування різних алюмінієвих сплавів
може призвести до отримання сплаву з небажаними властивостями. Ефективне
сортування є ключовим.
3. Економічна доцільність: Незважаючи на енергозбереження,
інвестиції у високотехнологічне обладнання для переробки можуть бути
значними.
4. Екологічні норми: Контроль викидів при термічній обробці та
використанні флюсів є важливим аспектом.
Перспективи розвитку переробки алюмінієвої стружки пов'язані з
подальшим розвитком твердотільних методів, автоматизацією процесів
сортування та очищення, а також розробкою нових сплавів, які можуть бути
ефективно перероблені з вторинної сировини без втрати якості. Зростаюча увага
до циркулярної економіки та сталого розвитку стимулюватиме подальші
інвестиції та інновації в цій галузі.
4.2 Обладнання для переробки стружки алюмінієвих сплавів
61
Переробка стружки алюмінієвих сплавів є важливим етапом у вторинній
металургії, дозволяючи економити ресурси та енергію. Цей процес включає
кілька етапів, для кожного з яких потрібне спеціалізоване обладнання.
Ось основні види обладнання для переробки стружки алюмінієвих сплавів:
1. Обладнання для підготовки стружки:
a. Дробарки/подрібнювачі: Алюмінієва стружка може бути довгою,
скрученою або у вигляді заплутаних клубків. Дробарки та подрібнювачі
(шредери) використовуються для подрібнення стружки до більш дрібних,
однорідних фракцій, що полегшує подальшу обробку та зменшує об'єм.
b. Центрифуги/віджимні машини: Стружка часто забруднена
мастильно-охолоджуючими рідинами (МОР). Центрифуги використовуються для
видалення цих рідин, що не тільки покращує якість металу, але й дозволяє
повторно використовувати МОР.
c. Сушарки: Після центрифугування стружка може все ще містити
залишки вологи та МОР. Сушарки (наприклад, роторні печі або сушарки з
псевдозрідженим шаром) використовуються для повного видалення вологи та
органічних забруднень, що мінімізує окислення під час плавлення.
d. Системи транспортування: Конвеєри, пневматичні транспортери та
інші системи для переміщення стружки між різними етапами обробки.
e. Магнітні сепаратори: Для видалення домішок чорних металів зі
стружки, що підвищує чистоту кінцевого продукту.
2. Обладнання для брикетування/пресування:
a. Брикетувальні преси (гідравлічні): Чиста, подрібнена стружка має
низьку насипну щільність, що ускладнює її плавлення (через високе окислення та
великий об'єм). Брикетувальні преси стискають стружку в компактні брикети
(циліндричної, прямокутної форми), що значно підвищує її щільність, зменшує
втрати металу при плавленні та дозволяє ефективніше завантажувати плавильні
печі.
b. Плавильне обладнання:
62
i. Плавильні печі: Це основне обладнання для переплавки стружки в
рідкий метал. Для алюмінію використовуються різні типи печей:
ii. Ревербераційні печі: Часто використовуються для плавлення брухту,
включаючи брикетовану стружку. Вони мають велику продуктивність.
iii. Індукційні печі: Забезпечують швидкий нагрів і точний контроль
температури, що мінімізує окислення. Можуть бути тигельними або канальними.
iv. Барабанні печі: Добре підходять для плавлення матеріалів з різним
ступенем забруднення, оскільки забезпечують перемішування розплаву.
v. Печі з нахилом: Поєднують переваги обертових і ревербераційних
печей, ефективні для плавлення легкого брухту, включаючи стружку.
c. Системи очищення димових газів: Плавка алюмінієвої стружки може
супроводжуватися виділенням шкідливих речовин (особливо, якщо стружка
забруднена МОР). Системи фільтрації, рукавні фільтри та інші установки для
очищення викидів є обов'язковими для дотримання екологічних норм.
d. Обладнання для рафінування та модифікування: Для покращення
якості розплаву та отримання алюмінієвих сплавів з необхідними властивостями.
Це може включати системи подачі флюсів, дегазації, а також обладнання для
введення легуючих елементів.
3. Обладнання для лиття:
a. Машини безперервного лиття: Для отримання зливків, заготовок або
профілів з розплавленого алюмінію.
b. Машини для лиття зливків: Для формування стандартних зливків
алюмінію, які потім можуть бути використані для подальшого виробництва.
Вибір конкретного обладнання залежить від обсягів стружки, яку
необхідно переробляти, її типу (чистота, сплав), бажаної якості кінцевого
продукту та доступного бюджету. Важливо також враховувати екологічні вимоги
та енергоефективність процесів.
Переробка алюмінієвої стружки - це багатоетапний процес, який
починається з її збору і закінчується отриманням вторинного алюмінію або
сплавів. Кожен етап має свої особливості та вимоги до обладнання.
63
1. Збір та первинне зберігання:
a. Стружка може надходити з різних джерел: механічна обробка,
фрезерування, токарні роботи.
b. Контейнери для збору: Важливо використовувати відповідні
контейнери, що запобігають забрудненню стружки іншими металами, сміттям
або зайвою вологою.
c. Системи сортування (за необхідності): Якщо стружка надходить з
різних алюмінієвих сплавів, може знадобитися первинне сортування для
уникнення змішування. Це може бути ручне сортування або використання
спектральних аналізаторів.
2. Підготовка стружки до плавлення:
a. Дроблення/Шредерування:
Призначення: Зменшення розміру та об'єму стружки, що полегшує її
транспортування, сушіння та брикетування. Також це сприяє більш ефективному
вилученню МОР.
Обладнання:
Молоткові дробарки: Використовують обертові молотки для розбивання
стружки. Ефективні для розпушування та дрібнення.
Шредери з ножовими роторами: Обладнані обертовими ножами, які ріжуть
та подрібнюють стружку. Можуть бути одновальцеві або двохвальцеві.
Двохвальцеві шредери краще справляються з заплутаною стружкою.
Нюанси: Важливо вибрати дробарку з відповідною потужністю та
конструкцією, щоб уникнути заклинювання та забезпечити потрібну фракцію.
a. Видалення мастильно-охолоджуючих рідин (МОР):
Призначення: МОР можуть містити воду, масло, емульсії та різні присадки.
Їх видалення критично важливе, оскільки при плавленні вони викликають:
Утворення оксидів: Вода та органічні сполуки реагують з розплавом,
утворюючи оксиди алюмінію, що призводить до втрат металу (шлаку).
Виділення шкідливих газів: Горіння МОР виділяє дим, неприємний запах
та токсичні гази (CO, CO2, вуглеводні), що вимагає потужних систем очищення.
64
Витрати енергії: Для випаровування МОР потрібна додаткова енергія.
Обладнання:
Центрифуги (відцентрові сепаратори): Найпоширеніший метод. Стружка
завантажується в обертовий барабан, і під дією відцентрової сили МОР
відокремлюються та збираються. Сучасні центрифуги можуть досягати
залишкової вологості менше 1%.
Віджимні преси: Альтернатива центрифугам, особливо для дуже масляної
стружки.
Додатково: Зібрані МОР можуть бути очищені та повторно використані,
що є економічно та екологічно вигідним.
Сушіння:
Призначення: Повне видалення залишкової вологи та органічних речовин
після центрифугування.
Обладнання:
Роторні сушарки (барабанні печі): Стружка проходить через обертовий
барабан, що нагрівається зовні або всередині. Забезпечують ефективне та
рівномірне сушіння.
Сушарки з псевдозрідженим шаром: Нагріте повітря подається через шар
стружки, створюючи "киплячий" стан, що забезпечує швидке та ефективне
сушіння.
Нюанси: Температура сушіння має бути достатньою для випаровування
МОР, але не настільки високою, щоб викликати значне окислення алюмінію.
Видалення домішок (магнітний сепаратор):
Призначення: Видалення феромагнітних домішок (залізо, сталь), які
можуть потрапити в стружку під час механічної обробки або збору. Залізо в
розплаві алюмінію негативно впливає на його властивості.
Обладнання:
Надстрічкові магнітні сепаратори: Встановлюються над конвеєром зі
стружкою.
65
Барабанні магнітні сепаратори: Стружка проходить по обертовому
барабану з магнітами.
Нюанси: Для ефективного видалення домішок важливо, щоб стружка була
розпушеною та рівномірно розподілена.
3. Брикетування:
Призначення:
Збільшення щільності: Зменшення об'єму стружки в 5-10 разів.
Зменшення втрат при плавленні: Компактні брикети мають меншу площу
контакту з киснем у печі, що значно знижує втрати металу від окислення (до 50-
70% порівняно з небрикетованою стружкою).
Зручність завантаження та транспортування: Брикети легко завантажувати
в печі та зберігати.
Зменшення часу плавлення та енергоспоживання: Більш щільний матеріал
плавиться швидше та ефективніше.
Обладнання:
Гідравлічні брикетувальні преси: Найпоширеніший тип. Складаються з
завантажувального бункера, камери пресування та гідравлічних циліндрів.
Стружка подається в камеру, де пресується під високим тиском у брикет.
Можуть бути горизонтальні або вертикальні.
Системи автоматизації: Сучасні преси часто автоматизовані, з системами
подачі стружки, пресування та вивантаження брикетів.
4. Плавка та рафінування:
Плавильні печі (докладніше):
Ревербераційні печі: Це печі прямого нагріву, де тепло від згоряння палива
передається розплаву. Добре підходять для великих обсягів, але можуть мати
більші втрати металу через окислення поверхні розплаву.
Індукційні печі: Нагрів відбувається за рахунок електромагнітної індукції.
Дуже чистий процес, точний контроль температури, низькі втрати металу.
Ідеальні для високоякісних сплавів. Можуть бути тигельними (для менших
об'ємів) або канальними (для безперервної роботи та великих обсягів).
66
Барабанні печі (обертові): Розплав та брухт обертаються в барабані,
забезпечуючи перемішування та ефективне плавлення. Добре підходять для
забрудненого брухту та стружки, оскільки забезпечують кращий теплообмін і
зменшують втрати металу в шлак завдяки обертанню.
Системи очищення димових газів:
Призначення: Видалення твердих частинок (пилу), оксидів металів,
продуктів горіння МОР (вуглеводні, CO, CO2) та інших шкідливих речовин.
Обладнання:
Рукавні фільтри (баг-фільтри): Найпоширеніші. Гази проходять через
тканинні рукава, де затримуються тверді частинки.
Мокрі скрубери: Використовують рідину для поглинання забруднюючих
речовин з газу.
Системи допалювання: Для повного спалювання органічних сполук, що
виділяються з МОР.
Важливо: Дотримання місцевих та міжнародних екологічних стандартів є
критично важливим.
Рафінування та модифікування розплаву:
Дегазація: Видалення розчиненого водню, який може призвести до
пористості в кінцевому продукті. Використовуються роторні дегазатори з
інертними газами (азот, аргон) або таблетовані флюси.
Очищення від неметалевих включень: Використання флюсів для збору
оксидів та інших неметалевих домішок на поверхні розплаву (шлакоутворення).
Введення легуючих елементів: Додавання інших металів (мідь, кремній,
магній, цинк тощо) для отримання сплавів з бажаними властивостями. Це може
бути ручне додавання або автоматизовані системи дозування.
5. Лиття:
Безперервне лиття:
Призначення: Виробництво зливків, прутків, дроту або заготовок прямо з
розплаву.
67
Обладнання: Машини безперервного лиття різних типів (наприклад, лиття
на колесо, вертикальні або горизонтальні машини).
Лиття зливків:
Призначення: Виробництво стандартних зливків для подальшої переплавки
або продажу.
Обладнання: Ливарні машини з охолоджуваними формами, конвеєрні
системи для переміщення зливків.
Додаткові аспекти та технологічні інновації
Автоматизація: Сучасні лінії переробки стружки максимально
автоматизовані, від подачі стружки до лиття. Це підвищує ефективність,
зменшує витрати праці та підвищує безпеку.
Системи енергозбереження:
Рекуперація тепла: Використання тепла від димових газів печей для
підігріву стружки або повітря для горіння.
Енергоефективні печі: Використання печей з високим ККД та ефективною
ізоляцією.
Контроль якості:
Аналізатори складу: Портативні або стаціонарні спектральні аналізатори
для швидкого визначення хімічного складу стружки та розплаву.
Системи моніторингу: Контроль температури, тиску, витрати енергії на
всіх етапах.
Екологічні технології: Постійне вдосконалення систем очищення викидів
та переробки відходів (шлаку, осаду з МОР).
Гнучкість виробництва: Можливість переробляти різні типи алюмінієвої
стружки та виробляти різні алюмінієві сплави.
Економічна та екологічна доцільність
Переробка алюмінієвої стружки не просто зменшує кількість відходів, а є
дуже вигідним процесом:
Економія енергії: Виробництво алюмінію з брухту вимагає до 95% менше
енергії, ніж з первинної сировини (бокситу).
68
Зменшення викидів CO2: Зниження енергоспоживання прямо пропорційно
зменшує викиди парникових газів.
Збереження природних ресурсів: Зменшується потреба у видобутку
бокситу.
Зменшення об'ємів відходів: Стружка, яка інакше була б відходом,
перетворюється на цінну сировину.
Всі ці фактори роблять інвестиції в обладнання для переробки алюмінієвої
стружки не тільки екологічно відповідальним, але й економічно привабливим
рішенням для підприємств.
69
Висновки
У даній кваліфікаційній роботі бакалавра було проведено комплексний
аналіз та розробку технології виготовлення деталі “Опора”.
Зокрема в роботі здійснено:
1. Аналіз технологічності конструкції деталі “Опора”.
2. Здійснений вибір та обґрунтування матеріалу, з якого буде
виготовлено деталь.
3. Визначено тип виробництва для даної деталі (дрібносерійний).
4. Проведено розрахунки для визначення штучно-калькуляційного часу
на операціях.
5. Здійснено аналіз розмірних зв’язків поверхонь деталі та
сформульовано основні технологічні задачі.
6. Проведено вибір методів і кількості ступенів обробки поверхонь.
7. Розроблено технологічний процес виготовлення деталі “Опора”.
8. Здійснено вибір технологічного обладнання та оснащення, а також
ріжучого інструменту.
9. Проведено розрахунки режимів різання, припусків на обробку та
норм часу.
Окрім того, в рамках роботи було:
1. Спроектовано спеціальний верстатний пристрій для встановлення та
закріплення деталі “Опора”.
2. Спроектовано спеціальний контрольний пристрій, призначений для
вимірювання відхилення від паралельності плоских поверхонь деталі “Опора”.
У розділі охорони праці розглянуті та проаналізовані правила охорони
праці під час роботи з металорізальним обладнанням та оснасткою, включаючи
вимоги до безпеки при виконанні фрезерних, свердлильних та розточувальних
операцій.
70
Список використаних джерел
1. ДСТУ ISO 209-ДСТУ 28-39-94 Сплави алюмінієві ливарні.
Технічні умови
2. Гриньова В.М., Салун М.М. Організація виробництва: підручник. К.:
Знання, 2009. 582 с.
3. Руденко П. О. Харламов В. О., Шустик О. Г. Вибір,
проектування і виробництво заготовок деталей машин. К. : Вища школа ,
1993. 288 с.
4. Боженко Л. І. Технологія машинобудування. Проектування та
виробництво заготованок [Текст] : підручник для студ. машинобуд. спец.
вищ. навч. закладів. Львів : Світ, 1996. 368 с.
5. Технологія машинобудування / Горбатюк Є. О., Мазур М. П.,
Зенкін А. С. та ін. Львів : «Новий Світ 2000», 2009. 358 с.
6. Технологія машинобудування./ Мельничук П.П., Боровик А.І.,
Лінчевський П.А., Петраков Ю.В. Житомир: ЖДТУ, 2005. 882 с
7. Григурко, І. О. Брендуля М.Ф., Доценко С.М. Технологія
машинобудування: дипломне проектування: [Текст] : Навчальний посібник
для ВНЗ Львів : Новий світ. 2011. 767 с.
8. Плисак В. Ф., Роп'як Л. Я., Кустов В. В.. Металорізальні
верстати і промислові роботи : навч. посіб./ Івано-Франківськ : ІФНТУНГ,
2003. 170 с.
9. Технологія машинобудування: Посібник-довідник для
виконання кваліфікаційних робіт: Навч. Посібник/ Юрчишин І.І., Литвиняк
Я.М., Грицай І.Є., Кукляк М.Л.,. Кусий Я.М, Ступницький В.В., Яцюк В.А.,
Кук А.М., Махоркін Є.М., Свізінський В.П.. Львів: Львівська політехніка,
2009. 528 с.
10. Дідик Р.П., Зіль В.В., Пацера С.Т. Розрахункові операції
режимів механічної обробки матеріалів: точіння, свердління,
71
зенкерування, розгортання: навч. посіб.. Д.: Національний гірничий
університет», 2013. 196 с.
11. Буц Б.Д., Приходько В.Є., Ткачов Ю.В. Розрахунок режимів
різання металів: Навч. Посіб. Д.: РВВ ДНУ, 2005. 76 с.
12. Боровик А.І. Проектування технологічного оснащення:
Навчальний посібник. К, 1996. 488с.
13. Григурко І.О., Анастасенко С.М., Будуров В.Л. Проектування
технологічного оснащення (практикум) Навчальний посібник. Львів:
«Новий світ -2000» 2021. 220с.
14. Боровик А.І. Технологічна оснастка механоскладального
виробництва. К.:Кондор 2008. 726 с.
15. Яковенко І.Е. Пермяков О. А. Технологічна оснастка.
Розрахунки. Проєктування: навчальний посібник для студентів
спеціальностей 131 «Прикладна механіка», 133 «Галузеве
машинобудування». Харків: НТУ «ХПІ», 2024. 232с.
16. Гевко Б. М. Дичковський М. Г., Матвійчук А. В. Технологічна
оснастка. Контрольні пристрої : навчальний посібник. К. : ТОВ «Кондор»
2009. 220 с.
17. 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.
18. ДСТУ. 3008-95 Документація. Звіти у сфері науки і техніки.
Структура і правила оформлення.
72