http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9204
5 Безопасность жизнедеятельности на производстве при работе за станком
5.1 Организация службы охраны труда на предприятии
Эффективный и безопасный труд возможен только в том случае, если производственные условия на рабочем месте отвечают всем требованиям международных стандартов в области охраны труда. Право на безопасный труд закреплено в Конституции Российской Федерации.
В области охраны труда на предприятиях и в учреждениях основными законодательными актами являются Трудовой кодекс РФ, Гражданский кодекс РФ и Федеральный закон «Об основах охраны труда в Российской Федерации».
Государственная политика в области охраны труда предусматривает совместные действия органов законодательной и исполнительной власти Российской Федерации, объединений работодателей, профессиональных союзов в лице их соответствующих органов и иных уполномоченных работниками представительных органов по улучшению условий и охраны труда, предупреждению производственного травматизма и профессиональных заболеваний.
Организацией и координацией и работ по охране труда на предприятии с численностью работающих более 100 человек занимается служба охраны труда, которую обычно возглавляет главный инженер предприятия. Структура и численность службы охраны труба определяется Министерством труда и социальной защиты РФ. Служба также проводит анализ состояния и причин производственного травматизма и профессиональных заболеваний совместно с соответствующими службами на предприятии; разрабатывают мероприятия по предупреждению несчастных случаев и профессиональных заболеваний, и организует их внедрение; организует работу на предприятии по проведению проверок, технического состояния: зданий, сооружений, оборудования; проводят аттестацию рабочих мест; проводят вводный инструктаж и оказывают помощь в обучении по вопросам труда.
Служба охраны труда повседневно решает круг вопросов, начиная от разработки перспективного и текущего планов по улучшению и оздоровлению условий труда, закрепляя их в коллективных договорах и обеспечения их выполнения, и кончая ведением документации и составлением отчетность.
Основными задачами службы охраны труда являются: контроль за соблюдением законодательных и иных нормативно-правовых актов по охране труда работниками предприятия; совершенствование профилактической работы по предупреждению производственного травматизма, профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний и улучшению условий труда.
Организацией и координацией и работ по охране труда на предприятии занимается служба охраны труда.
В должностные обязанности специалистов службы охраны труда входит: анализ состояния и причин производственного травматизма и профессиональных заболеваний совместно с соответствующими службами на предприятии; разработка мероприятий по предупреждению несчастных случаев и профессиональных заболеваний, и организация их внедрения; организация работы на предприятии по проведению проверок, технического состояния зданий, сооружений, оборудования; проведение аттестации рабочих мест, вводного инструктажа.
5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов
на участке
Опасными факторами называются факторы, способные при определенных условиях вызывать острое нарушение здоровья и гибель организма.
Вредными факторами называются факторы, отрицательно влияющие на работоспособность или вызывающие профессиональные заболевания и другие неблагоприятные последствия. Эксплуатация оборудования участков абразивной обработки (шлифовальных станков, галтовочных машин) связана с рядом специфических вредных и опасных факторов, среди которых наибольшее распространение получили механические травмы.
Шлифовальные станки имеют вращающиеся с высокой частотой шпиндели, планшайбы с закрепленными на них заготовками или шлифовальными кругами. Отдельные разновидности станков также имеют движущийся суппорт, скорость перемещения которого может составлять 5…10 м/мин. Выступающие кулачки или другие детали приспособления при неосторожном приближении к ним, могут нанести серьезную травму. Особенно тяжелые травмы возникают при захватывании вращающей планшайбой длинных волос или частей одежды, случайно попавших в рабочую зону станка. Наличие такой потенциальной опасности требует соблюдения комплекса технических, санитарно-гигиенических и правовых мероприятий, направленных на создание безопасных и здоровых условий труда.
Конструкции выпускаемых промышленностью станков должны отвечать требованиям, изложенным в ГОСТах. Требования безопасной работы изложены в соответствующих инструкциях, имеющих на каждом предприятии.
При размерной наладке станка часто требуется производить измерения заготовки после пробных проходов, наблюдать за контрольными приборами во время вращения заготовки и инструментами. Необходимо при этом проявлять особое внимание и осторожность, так как иногда приходиться близко наклоняться к вращающемуся столу, заготовке и инструменту. Большая осторожность нужна при наблюдении за работой режущего инструмента, во время очистки рабочего места от стружки, корректировке наладочных устройств.
Большую опасность представляет собой стружка. При абразивной обработке, образуется, преимущественно, мелкая пылевидная стружка. Наличие в воздухе производственного помещения стружки и абразивной пыли при отсутствии специальных средств защиты приводит к профессиональным заболеваниям органов дыхания (силикоз), раздражению слизистых оболочек, поэтому пыль и мелкую стружку можно отнести к вредным производственным факторам.
Характерными опасными и вредными факторами на участке абразивной обработки также являются шум, вибрация и другие виды колебательных воздействий, вызванные возвратно-поступательно движущимися ползунами, вращающимися маховиками, шпинделями, особенно при их недостаточной динамической балансировке.
Особую опасность при эксплуатации металлорежущего оборудования представляет электрический ток, передающийся через тело работающего от неисправной проводки или незаземленных частей оборудования, случайно оказавшихся под напряжением.
Менее характерными неблагоприятными факторами механических участков являются электромагнитные излучения силовых энергоустановок, недостаточная освещённость, повышенный уровень статического электричества; вещества и соединения, входящие в состав смазочно-охлаждающих жидкостей, и обладающие токсичным, раздражающим, канцерогенным воздействием.
Важное место занимают психофизиологические факторы – физические перегрузки и нервно-психические – умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.
5.3 Состояние техники безопасности, производственной
санитарии и гигиены
Проектируемый станок для шлифования плиточного стекла будет размещаться на участке абразивной обработки и является объектом повышенной опасности. Рассмотрим конструктивные особенности станка, призванные защитить работающего от травм и основные приемы безопасной работы на оборудовании.
При проектировании станка требования безопасности учитывались при выборе высоты бортов верхнего стола и места размещения редуктора и электродвигателя; для расточки изношенной планшайбы дополнительно спроектировано травмобезопасное приспособление. Электродвигатель привода должен быть заземлен в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 21130-75, электропневматическое оборудование должно иметь степень защиты не ниже IP44 по ГОСТ 14254-80.
Для безопасной и комфортной работы на участке абразивной обработки необходимо также соблюдение норм производственной санитарии и гигиены, регламентируемых санитарно-гигиеническими нормами и правилами.
Благоприятные метеорологические условия на производстве являются важным фактором в обеспечении высокой производительности труда и в профилактике заболеваний. На участке, где предполагается разместить проектируемый станок средняя температура воздуха в холодное время года 18˚…20˚, в тёплое время года 22˚…24˚; относительная влажность воздуха для всех периодов года находится в пределах 40-60%; скорости движения воздуха 0,2…0,3 м/с.
При работе на абразивном оборудовании в воздух рабочей зоны выделяются опасные и вредные вещества, источником которых является смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), содержащая ядовитые химические компоненты (ингибиторы коррозии, вещества для обезжиривания). Для предотвращения отравлений парами СОЖ, а также для очистки воздуха от пыли, используется местная приточно-вытяжная вентиляция. Содержание вредных веществ в воздухе, поступающем в производственное помещение, не должно превышать 0,3 ПДК, установленных для рабочей зоны производственных помещений.
Особое значение имеет организация и оснащение рабочего места шлифовщика. Чем удобнее рабочее место, лучше оно организовано и обеспечено всем необходимым для бесперебойной и ритмичной работы, тем менее утомителен и более производителен труд.
Движения станочника при выполнении технологических операций шлифовки должны быть короткими и неутомительными, по возможности, осуществляемыми обеими руками. Рабочие во время выполнения работ не должны длительно пребывать в неудобном и напряженном положении; нужно до минимума снизить наклоны и повороты корпуса. При проектировании станка был учтен тот факт, что при выполнении работ стоя, наиболее удобным является высота рабочей зоны, равная примерно 60% роста рабочего. Наиболее удобная зона определяется полудугой радиусом примерно 300 мм для каждой руки. Максимальная зона досягаемости – около 430 мм без наклона корпуса и 650 мм с наклоном корпуса не более чем на 30 для рабочего среднего роста. Если органы управления технологического оборудования находятся дальше указанных пределов, появляется необходимость выполнения дополнительных движений.
При размещении на рабочем месте инструмента и приспособлений следует учитывать углы зрения и обзора. Поворот головы расширяет зону обзора на угол, соответствующий ее повороту. Допускаемые углы составляют 45 в горизонтальной плоскости и 30 в вертикальной.
5.4 Определение материального ущерба от нарушения
техники безопасности и экологии
Основными травмирующими факторами на механическом участке являются: оборудование, падающие предметы, заводской транспорт, нагретые поверхности и электрический ток, прочие.
Из опыта эксплуатации шлифовального станка, аналогичного проектируемому, в течение года на участке среднесписочное число работающих в цехе составило 16 человек. При этом было зафиксировано два несчастных случая. Общее количество нетрудоспособных дней по ним – 8. Оба несчастных случая произошли в результате невыполнения правил безопасности при демонтаже планшайбы, что привело к перелому пальца в первом случае и порезу ладони во втором.
На основании этих данных определяем показатели травматизма.
Показатель частоты
где Т = 2 – число несчастных случаев;
Р = 16 человек – среднесписочное число работающих.
Показатель тяжести
где Д = 8 – общее количество нетрудоспособных дней.
Показатель потерь
Определяем коэффициент трудоспособности коллектива
,
где Фрв – фонд рабочего времени, определяемый по формуле
где ДВ = 105 – количество выходных дней;
ДПР = 9 – количество праздничных дней;
ДОТП = 30 – количество отпускных дней.
Коэффициент травматизма определяем по формуле
.
Выпуск валовой продукции с учетом травматизма и заболеваний вычисляется по формуле
р.
где В1 = 2500 р. – себестоимость одного рабочего дня.
Общий ущерб от травматизма за один год
где СБП = 1818 р. – сумма выплаченная по больничным листам (100% от заработной платы при среднем заработке 5 тысяч).
Анализ производственного травматизма позволяет сделать выводы, что оба несчастных случая произошли в результате не выполнения правил безопасности при техническом обслуживании станка (расточка изношенной планшайбы), что привело к существенным материальным потерям. Таким образом, необходимо разработать ряд мероприятий, направленных на более жесткое выполнение техники безопасности работниками цеха, усовершенствовать конструкцию станка таким образом, чтобы расточку планшайбы можно было производить не снимая ее со станка. Последняя рекомендация учтена при проектировании нового станка.
Материальный ущерб от нарушения экологических норм на производстве связан с экономическими санкциями, налагаемыми на предприятие органами экологического надзора и природопользования. Основные претензиями со стороны контролирующих органов возникают вследствие превышения выбросов в атмосферу и водную среду вредных продуктов, образующихся в процессе производства (углекислый газ, сажа, хлороводород, фтороводород, оксиды тяжелых металлов, диоксид серы, фенол, силикатная и цементная пыль и другие вредные вещества).
5.5 Защита работающих от чрезвычайных ситуаций
Чрезвычайная ситуация (ЧС) – это совокупность чрезвычайных событий и условий, сло¬жившихся на данной территории. Причины возникновения ЧС могут быть различного ха¬рактера: природного, техногенного, биологического, эколо¬гического и социального.
Для производственных цехов машиностроительных предприятий наиболее характерна пожарная опасность, а также опасность взрыва – внезапной разгерметизации аппаратов с избыточным внутренним давлением. Это связано со значительным количеством горючих жидкостей, сжиженных газов и твёрдых материалов, большое количество ёмкостей и аппаратов под давлением для хранения пожароопасные продукты, большая оснащённость электроустройствами.
Причины пожаров, возникающих на производственных участках и цехах, следующие: нарушение технологического режима; неисправность электрооборудования; самовозгорание промасленной ветоши; износ и коррозия трубопроводов и сосудов под давлением; искры при электро- и газосварочных работах; конструктивные недостатки оборудования; ремонт оборудования на ходу; реконструкция установок с отклонением от технологических схем.
Причины пожаров, возникающих на механическом участке, следующие: нарушение технологического режима; неисправность электрооборудования; самовозгорание промасленной ветоши; износ и коррозия трубопроводов и сосудов под давлением; искры при электро- и газосварочных работах; конструктивные недостатки оборудования; ремонт оборудования на ходу; реконструкция установок с отклонением от технологических схем.
В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили способы прекращения горения: изоляция очага горения от воздуха или снижение путём разбавления воздуха негорючими газами концентрации кислорода до значения при котором не может происходить горение; охлаждение очага горения ниже определённых температур; интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции в пламени; механический срыв пламени в результате воздействия на него струи газа или воды; создание условий огнепреграждения, т.е. таких условий, при который пламя распространяется через узкие каналы.
К первичным средствам пожаротушения относятся простейшие приборы, используемые рабочими и членами добровольной пожарной дружины при возникновении пожара (внутренние водопроводные пожарные краны, ручные огнетушители, гидропульт, ведро, инструмент для растаскивания горящего материала и друге средства). На механическом участке, оборудованном многоцелевыми станками, организован пункт, оснащенный пожарным оборудованием. Подступы к этому пункту оставляют всегда свободными.
На участке размещаем два огнетушителя ОУ-2 на расстоянии 50…60 м друг от друга.
Для отбора воды на пожарные нужды на водопроводных линиях устанавливают пожарные гидранты надземного исполнения. Пожарные гидранты размещают на расстоянии не более 50 м друг от друга, не далее 2,5 м от края дороги и не менее 5 м от стен зданий.
При возникновении пожара должен решаться вопрос о путях эвакуации и эвакуационных выходах, люди должны покинуть здание в течение минимального времени, которое определяется кратчайшим расстоянием от места их нахождения до выхода наружу. Расстояние от любого рабочего места до выхода должно быть не менее 60 м. В данном случае здание одноэтажное. Исходя из этого, при проектировании здания следует спроектировать два эвакуационных выхода. Это будут ворота с двух сторон здания.
5.6 Источники загрязнений окружающей среды и основные
мероприятия по ее защите
Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населённых мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населённых мест загрязняется технологическими выбросами цехов, транспортных средств и других источников. Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включающих заготовительные и механические цехи, цехи абразивной обработки материалов, цехи покрытий и крупное литейное производство.
Абразивная обработка на станках сопровождается выделением пыли, туманов, масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений.
Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне ПДК. Соблюдение требований достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования или рассеиванием в атмосфере. В цехе реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха: вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией, локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязнённого воздуха специальными аппаратами и его возврат в производственное помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху; очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере.
В последнее время вопросы рационального использования природных ресурсов приобрели исключительно острое значение. Заводы «РузХиммаш» имеет следующие технические средства очистки выбросов в атмосферу: пылеулавливающая установка для улавливания пыли от обдирочно-шлифовального станка, вытяжная установка для заточных станков, газоулавливающая установка для улавливания паров кислот, щелочей. Таким образом, для каждого вида загрязнения существует свой метод, специальный аппарат, который позволяет с минимальными затратами энергии получать высокую степень очистки.
В настоящее время основным источником загрязнения гидросферы являются промышленные предприятия. Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.
Механический участок, оснащенный гидроабразивными станками, использует большое количество воды в качестве смазочно-охлаждающей жидкости. Отработанная вода представляет собой взвесь мельчайших частиц стекла, образующихся в результате резания стекла, а также частицами абразива. Кроме этого, при влажной оборке помещения участка в канализацию сливается вода, загрязненная силикатной пылью, частицами бытового мусора, нефтепродуктами, а также биологическими загрязнителями. В связи со значительным объемом сточных вод возникает необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические.
Цеховая канализация оснащена приборами, использующие механические методы: из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси.
Стоки из цехового отстойника поступают в общезаводскую канализацию, а затем на очистную станцию. На станции сточные воды проходят физико-химическую обработку: из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси путем коагуляции. С этой целью станция оборудована установкой «Флокил», предназначена для приготовления раствора коагулянта, который затем дозируется в электрореакторе «Элион».
Основным направлением работы по охране и рациональному использованию водных ресурсов заводом «РузХиммаш» является строительство и реконструкция локальных и узловых очистных сооружений, внедрение системы оборотного водоснабжения, улучшение эксплуатации и повышение эффективности работы имеющихся сооружений для очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, сокращение сброса загрязнённых сточных вод, утечек и потерь воды.
воскресенье, 14 января 2018 г.
Определение себестоимости шлифовального станка
http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9203
4 Определение себестоимости шлифовального станка
Определение себестоимости станка будем проводить по следующим статьям:
1) Сырьё и основные материалы;
2) Покупные изделия и полуфабрикаты;
3) Транспортно-заготовительные расходы;
4) Возвратные отходы;
5) Основная заработная плата производственных рабочих;
6) Дополнительная заработная плата производственных рабочих;
7) Начисления на заработную плату;
8) Цеховые расходы;
9) Общезаводские расходы;
10) Внепроизводственные расходы.
4.1 Определение стоимости основных материалов
Стоимость основных материалов определяем по общей формуле
СОМ = ЦОМ КОМ;
где ЦОМ – цена одного килограмма материала, р.;
КОМ – норма расхода материала, кг.
Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 105 мм из стали 20
СОМ = ЦОМ КОМ = 18 86,94 = 1564,92 р.
где ЦОМ = 18 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 86,94 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 95 мм из стали 20
СОМ = ЦОМ КОМ = 18 13,23 = 238,14 р.
где ЦОМ = 18 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 13,23 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 70 мм из стали 20
СОМ = ЦОМ КОМ = 18 33,08 = 595,44 р.
где ЦОМ = 18 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 33,08 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 50 мм из стали 20
СОМ = ЦОМ КОМ = 18 13,23 = 238,14 р.
где ЦОМ = 18 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 13,23 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 16 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 97,02 = 2231,46 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 97,02 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 12 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 1085,21 = 24959,83 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 1085,21 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 10 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 779,98 = 17939,54 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 779,98 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 8 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 122,47 = 2816,81 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 122,47 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 6 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 15,44 = 355,12 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 15,44 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость крепёжных изделий
СОМ = ЦОМ КОМ = 35 19,7 = 689,5 р.
где ЦОМ = 35 р. – цена одного килограмма крепежа;
КОМ = 19,7 кг. – чистый вес крепежа.
Определяем стоимость прочих материалов СОМ = 835,14 р.
Определяем стоимость сварочных материалов СОМ = 2053,62 р.
Определяем стоимость лакокрасочных материалов СОМ = 1026,81 р.
Определяем стоимость консервации СОМ = 479,18 р.
Определяем общую стоимость основных материалов
СОМ = 1564,92 + 238,14 + 595,44 + 238,14 + 2231,46 + 24959,83 + 17939,54 + + 2816,81 + 355,12 + 689,5 + 835,14 + 2053,62 + 1026,81 + 479,18 = 56024 р.
4.2 Определение стоимости покупных изделий
и полуфабрикатов
Стоимость покупных изделий и полуфабрикатов определяем по об-щей формуле
СПИ = ЦПИ КПИ;
где ЦПИ – цена одной покупной единицы, р.;
КПИ – необходимое количество покупных единиц, шт.
Результаты расчётов стоимости покупных изделий и полуфабрика-тов представлены в таблице 3.
Определяем транспортно-заготовительные расходы. Принимаем транспортно-заготовительные расходы равными 7% от стоимости сырья, основных материалов, покупных и комплектующих изделий. Тогда
ТЗ = (СОМ + СПИ) 0,07 = (56024 + 20860) 0,07 = 5382 р.
Таблица 3 – Стоимость покупных изделий и полуфабрикатов
Наименование Количест-во Цена за штуку, р. Стоимость, р.
Электродвигатель 1 8500 8500
Комплект пневмооборудования 4 1005 4020
Преобразователь частоты HCJ.30.25.360 – 01 1 4010 4010
Комплект соединительных фитингов пнев-мосети 1 3855 2855
Ремни клиновые 5 95 475
Итого 20860
4.3 Определение стоимости возвратных отходов
Стоимость возвратных отходов определим по общей формуле
СВО = ЦВО (КОМ – МИ);
где ЦВО – цена одного килограмма отходов, р.;
КОМ – норма расхода материала, кг.;
МИ – чистый вес изделия, кг.
Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 105 мм из стали 20
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (86,94 – 48,3) = 102,4 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 86,94 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 48,3 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 95 мм из стали 20
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (13,23 – 12,6) = 1,67 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 13,23 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 12,6 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 70 мм из стали 20
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (33,08 – 31,5) = 4,19 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 33,08 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 31,5 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 50 мм из стали 20
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (13,23 – 12,6) = 1,67 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 13,23 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 12,6 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 16 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (97,02 – 92,4) = 12,24 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 97,02 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 92,4 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 12 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (1085,21 – 1004,82) = 213,03 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 1085,21 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 1004,82 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 10 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (779,98 – 745,98) = 79,5 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 779,98 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 745,98 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 8 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (122,47 – 113,4) = 24,04 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 122,47 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 113,4 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 6 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (15,44 – 14,7) = 1,96 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 15,44 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 14,7 кг. – чистый вес изделия.
Определяем общую стоимость возвратных отходов:
СВО = 102,4 + 1,67 + 4,19 + 1,67 + 12,24 +
+ 213,03 + 79,5 + 24,04 + 1,96 = 440,7 р.
Определяем общую стоимость основных материалов и покупных из-делий с учётом транспортно-заготовительных расходов за вычетом стои-мости возвратных отходов
СМ = СОМ + СПИ + СТ-З – СВО = 56024 + 20860 + 5382 – 441 = 81825 р.
4.4 Расчёт заработной платы производственных рабочих
Основная заработная плата производственных рабочих формируется из тарифной части основной заработной платы и доплат (50% к тарифной заработной плате).
Тарифный фонд основной заработной платы в соответствии с та-рифными ставками и нормами времени составляет 9602 р.
Основная заработная плата производственных рабочих (тариф + до-платы) составит:
ЗОСН = 9602 1,5 = 14403 р.
Принимаем дополнительную заработную плату производственных рабочих равной 30% от основной, тогда:
ЗДОП = Зосн0,3 = 14403 0,3 = 4321 р.
Принимаем начисления на заработную плату равными 26% от ос-новной и дополнительной заработной платы, тогда:
ЗНАЧ = (ЗОСН + ЗДОП)0,26 = (14403 + 4321)0,26 = 4968 р.
4.5 Расчёт цеховых и общезаводских расходов
Принимаем цеховые расходы равными 280% от основной заработной платы производственных рабочих (данные отдела труда и заработной платы ОАО «РузХиммаш»), тогда:
РЦ = ЗОСН 2,80 = 14403 2,80 = 40328 р.
Принимаем общезаводские расходы равными 250% от основной за-работной платы производственных рабочих (данные отдела труда и зара-ботной платы ОАО «РузХиммаш»), тогда:
РЗ = ЗОСН 2,85 = 14403 2,5 = 31687 р.
4.6 Определение полной себестоимости станка
Производственная себестоимость станка определяется по формуле:
СПР = 56024 – 441 + 5382 + 20860 + 14403 + 4321 +
+ 4868 + 40328 + 31687 = 177432 р.
Принимаем внепроизводственные расходы равными 1,15% от произ-водственной себестоимости, тогда:
РН.ПР = СПР 0,0115 = 177432 0,0115 = 2040 р.
Определяем полную себестоимость станка
СПОЛН. = СПР + РН.ПР = 177432 + 2040 = 179472 р.
Определяем структуру себестоимости станка по статьям затрат в процентах: по общей формуле
1) Сырьё и основные материалы 31,2%
2) Покупные изделия и полуфабрикаты 11,6%
3) Транспортно-заготовительные расходы 3%
4) Возвратные отходы -0,2%
итого материала 46,6%
5) Основная зарплата производственных рабочих 8%
6) Дополнительная зарплата рабочих 2,4%
7) Начисления на заработную плату 2,8%
8) Цеховые расходы 22,5%
9) Общезаводские расходы 17,7%
10) Внепроизводственные расходы 1,1%
Результаты калькуляции плановой себестоимости сводим в таблицу 4.
Анализ структуры себестоимости станка для шлифовки плиточного стекла показывает, что изделие материалоемкое (31,2% себестоимости); 40,2% себестоимости составляют накладные расходы (22,5% - цеховые расходы и 17,7% - общезаводские расходы). Низка доля заработной платы с начислениями – 13,2%.
Таблица 4 – Технико-экономические показатели проекта
Статьи калькуляции Сумма, р % в структуре себе-стоимости
Сырьё и основные материалы, СОМ 56024 31,2
Покупные изделия и полуфабрикаты, СПИ 20860 11,6
Транспортно-заготовительные расходы, СТ-З 5382 3
Возвратные отходы, СВО -441 -0,2
Итого материалов и покупных изделий с учетом возвратных отходов и транспортно-заготовительных расходов 81825 45,6
Основная заработная плата производствен-ных рабочих, ЗОСН 14403 8
Дополнительная заработная плата производ-ственных рабочих, ЗДОП 4321 2,4
Начисления на заработную плату, ЗДОП.Л 4968 2,8
Цеховые расходы, РЦ 40328 22,5
Общезаводские расходы, РЗ 31687 17,7
Итого фабрично-заводские расходы, СФ-З 177432 98,9
Внепроизводственные расходы, РН.ПР 2040 1,1
Полная себестоимость, С 179472 100
4 Определение себестоимости шлифовального станка
Определение себестоимости станка будем проводить по следующим статьям:
1) Сырьё и основные материалы;
2) Покупные изделия и полуфабрикаты;
3) Транспортно-заготовительные расходы;
4) Возвратные отходы;
5) Основная заработная плата производственных рабочих;
6) Дополнительная заработная плата производственных рабочих;
7) Начисления на заработную плату;
8) Цеховые расходы;
9) Общезаводские расходы;
10) Внепроизводственные расходы.
4.1 Определение стоимости основных материалов
Стоимость основных материалов определяем по общей формуле
СОМ = ЦОМ КОМ;
где ЦОМ – цена одного килограмма материала, р.;
КОМ – норма расхода материала, кг.
Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 105 мм из стали 20
СОМ = ЦОМ КОМ = 18 86,94 = 1564,92 р.
где ЦОМ = 18 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 86,94 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 95 мм из стали 20
СОМ = ЦОМ КОМ = 18 13,23 = 238,14 р.
где ЦОМ = 18 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 13,23 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 70 мм из стали 20
СОМ = ЦОМ КОМ = 18 33,08 = 595,44 р.
где ЦОМ = 18 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 33,08 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 50 мм из стали 20
СОМ = ЦОМ КОМ = 18 13,23 = 238,14 р.
где ЦОМ = 18 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 13,23 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 16 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 97,02 = 2231,46 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 97,02 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 12 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 1085,21 = 24959,83 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 1085,21 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 10 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 779,98 = 17939,54 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 779,98 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 8 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 122,47 = 2816,81 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 122,47 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 6 мм из стали 08кп
СОМ = ЦОМ КОМ = 23 15,44 = 355,12 р.
где ЦОМ = 23 р. – цена одного килограмма выбранного сортамента;
КОМ = 15,44 кг. – норма расхода выбранного сортамента.
Определяем стоимость крепёжных изделий
СОМ = ЦОМ КОМ = 35 19,7 = 689,5 р.
где ЦОМ = 35 р. – цена одного килограмма крепежа;
КОМ = 19,7 кг. – чистый вес крепежа.
Определяем стоимость прочих материалов СОМ = 835,14 р.
Определяем стоимость сварочных материалов СОМ = 2053,62 р.
Определяем стоимость лакокрасочных материалов СОМ = 1026,81 р.
Определяем стоимость консервации СОМ = 479,18 р.
Определяем общую стоимость основных материалов
СОМ = 1564,92 + 238,14 + 595,44 + 238,14 + 2231,46 + 24959,83 + 17939,54 + + 2816,81 + 355,12 + 689,5 + 835,14 + 2053,62 + 1026,81 + 479,18 = 56024 р.
4.2 Определение стоимости покупных изделий
и полуфабрикатов
Стоимость покупных изделий и полуфабрикатов определяем по об-щей формуле
СПИ = ЦПИ КПИ;
где ЦПИ – цена одной покупной единицы, р.;
КПИ – необходимое количество покупных единиц, шт.
Результаты расчётов стоимости покупных изделий и полуфабрика-тов представлены в таблице 3.
Определяем транспортно-заготовительные расходы. Принимаем транспортно-заготовительные расходы равными 7% от стоимости сырья, основных материалов, покупных и комплектующих изделий. Тогда
ТЗ = (СОМ + СПИ) 0,07 = (56024 + 20860) 0,07 = 5382 р.
Таблица 3 – Стоимость покупных изделий и полуфабрикатов
Наименование Количест-во Цена за штуку, р. Стоимость, р.
Электродвигатель 1 8500 8500
Комплект пневмооборудования 4 1005 4020
Преобразователь частоты HCJ.30.25.360 – 01 1 4010 4010
Комплект соединительных фитингов пнев-мосети 1 3855 2855
Ремни клиновые 5 95 475
Итого 20860
4.3 Определение стоимости возвратных отходов
Стоимость возвратных отходов определим по общей формуле
СВО = ЦВО (КОМ – МИ);
где ЦВО – цена одного килограмма отходов, р.;
КОМ – норма расхода материала, кг.;
МИ – чистый вес изделия, кг.
Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 105 мм из стали 20
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (86,94 – 48,3) = 102,4 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 86,94 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 48,3 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 95 мм из стали 20
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (13,23 – 12,6) = 1,67 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 13,23 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 12,6 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 70 мм из стали 20
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (33,08 – 31,5) = 4,19 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 33,08 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 31,5 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 50 мм из стали 20
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (13,23 – 12,6) = 1,67 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 13,23 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 12,6 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 16 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (97,02 – 92,4) = 12,24 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 97,02 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 92,4 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 12 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (1085,21 – 1004,82) = 213,03 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 1085,21 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 1004,82 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 10 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (779,98 – 745,98) = 79,5 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 779,98 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 745,98 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 8 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (122,47 – 113,4) = 24,04 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 122,47 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 113,4 кг. – чистый вес изделия.
Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщи-ной 6 мм из стали 08кп
СВО = ЦВО (КОМ – МИ) = 2,65 (15,44 – 14,7) = 1,96 р.
где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;
КОМ = 15,44 кг. – норма расхода выбранного сортамента;
МИ = 14,7 кг. – чистый вес изделия.
Определяем общую стоимость возвратных отходов:
СВО = 102,4 + 1,67 + 4,19 + 1,67 + 12,24 +
+ 213,03 + 79,5 + 24,04 + 1,96 = 440,7 р.
Определяем общую стоимость основных материалов и покупных из-делий с учётом транспортно-заготовительных расходов за вычетом стои-мости возвратных отходов
СМ = СОМ + СПИ + СТ-З – СВО = 56024 + 20860 + 5382 – 441 = 81825 р.
4.4 Расчёт заработной платы производственных рабочих
Основная заработная плата производственных рабочих формируется из тарифной части основной заработной платы и доплат (50% к тарифной заработной плате).
Тарифный фонд основной заработной платы в соответствии с та-рифными ставками и нормами времени составляет 9602 р.
Основная заработная плата производственных рабочих (тариф + до-платы) составит:
ЗОСН = 9602 1,5 = 14403 р.
Принимаем дополнительную заработную плату производственных рабочих равной 30% от основной, тогда:
ЗДОП = Зосн0,3 = 14403 0,3 = 4321 р.
Принимаем начисления на заработную плату равными 26% от ос-новной и дополнительной заработной платы, тогда:
ЗНАЧ = (ЗОСН + ЗДОП)0,26 = (14403 + 4321)0,26 = 4968 р.
4.5 Расчёт цеховых и общезаводских расходов
Принимаем цеховые расходы равными 280% от основной заработной платы производственных рабочих (данные отдела труда и заработной платы ОАО «РузХиммаш»), тогда:
РЦ = ЗОСН 2,80 = 14403 2,80 = 40328 р.
Принимаем общезаводские расходы равными 250% от основной за-работной платы производственных рабочих (данные отдела труда и зара-ботной платы ОАО «РузХиммаш»), тогда:
РЗ = ЗОСН 2,85 = 14403 2,5 = 31687 р.
4.6 Определение полной себестоимости станка
Производственная себестоимость станка определяется по формуле:
СПР = 56024 – 441 + 5382 + 20860 + 14403 + 4321 +
+ 4868 + 40328 + 31687 = 177432 р.
Принимаем внепроизводственные расходы равными 1,15% от произ-водственной себестоимости, тогда:
РН.ПР = СПР 0,0115 = 177432 0,0115 = 2040 р.
Определяем полную себестоимость станка
СПОЛН. = СПР + РН.ПР = 177432 + 2040 = 179472 р.
Определяем структуру себестоимости станка по статьям затрат в процентах: по общей формуле
1) Сырьё и основные материалы 31,2%
2) Покупные изделия и полуфабрикаты 11,6%
3) Транспортно-заготовительные расходы 3%
4) Возвратные отходы -0,2%
итого материала 46,6%
5) Основная зарплата производственных рабочих 8%
6) Дополнительная зарплата рабочих 2,4%
7) Начисления на заработную плату 2,8%
8) Цеховые расходы 22,5%
9) Общезаводские расходы 17,7%
10) Внепроизводственные расходы 1,1%
Результаты калькуляции плановой себестоимости сводим в таблицу 4.
Анализ структуры себестоимости станка для шлифовки плиточного стекла показывает, что изделие материалоемкое (31,2% себестоимости); 40,2% себестоимости составляют накладные расходы (22,5% - цеховые расходы и 17,7% - общезаводские расходы). Низка доля заработной платы с начислениями – 13,2%.
Таблица 4 – Технико-экономические показатели проекта
Статьи калькуляции Сумма, р % в структуре себе-стоимости
Сырьё и основные материалы, СОМ 56024 31,2
Покупные изделия и полуфабрикаты, СПИ 20860 11,6
Транспортно-заготовительные расходы, СТ-З 5382 3
Возвратные отходы, СВО -441 -0,2
Итого материалов и покупных изделий с учетом возвратных отходов и транспортно-заготовительных расходов 81825 45,6
Основная заработная плата производствен-ных рабочих, ЗОСН 14403 8
Дополнительная заработная плата производ-ственных рабочих, ЗДОП 4321 2,4
Начисления на заработную плату, ЗДОП.Л 4968 2,8
Цеховые расходы, РЦ 40328 22,5
Общезаводские расходы, РЗ 31687 17,7
Итого фабрично-заводские расходы, СФ-З 177432 98,9
Внепроизводственные расходы, РН.ПР 2040 1,1
Полная себестоимость, С 179472 100
Расчет пневмоцилиндра зажимного приспособления
http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9202
Расчет пневмоцилиндра зажимного приспособления
Прижатие заготовок в приспособлении будем осуществлять при помощи пневмоцилиндра. При ориентировочных расчетах можно использовать следующую зависимость, связывающую тяговое усилие P с диаметром поршня D и давлением воздуха p
р = 0,25 ∙ π ∙ (D2 – d2) ∙ Р ∙ ηЦ
где d = 25 – диаметр штока (принимается конструктивно);
ηЦ = 0,9 – КПД пневмоцилиндра.
Отсюда выразим диаметр поршня
где Р = 608 Н – усилие прижима;
p = 0,4 МПа – давление воздуха в заводской сети.
Для создания запаса технологического усилия увеличиваем расчетный диаметр в 1,5 раза
D = 52,6 ∙ 1,5 ≈ 80 мм
Принимаем DЦ = 100 мм с учетом того, что в приспособлении будут зажиматься заготовки больших размеров.
Расчет трубопроводов для подачи сжатого воздуха ведем исходя из требуемого времени срабатывания привода. Сечение воздушных каналов определим по формуле
где D = 100 мм = 10 см – диаметр поршня;
Н = 230 мм = 23 см – ход поршня;
t = 1,5 с – требуемое время срабатывания;
VВ = 20 м/с – скорость воздуха в воздухопроводе.
Окончательно принимаем сечение воздушных каналов dW = 10 мм.
Расчет пневмоцилиндра зажимного приспособления
Прижатие заготовок в приспособлении будем осуществлять при помощи пневмоцилиндра. При ориентировочных расчетах можно использовать следующую зависимость, связывающую тяговое усилие P с диаметром поршня D и давлением воздуха p
р = 0,25 ∙ π ∙ (D2 – d2) ∙ Р ∙ ηЦ
где d = 25 – диаметр штока (принимается конструктивно);
ηЦ = 0,9 – КПД пневмоцилиндра.
Отсюда выразим диаметр поршня
где Р = 608 Н – усилие прижима;
p = 0,4 МПа – давление воздуха в заводской сети.
Для создания запаса технологического усилия увеличиваем расчетный диаметр в 1,5 раза
D = 52,6 ∙ 1,5 ≈ 80 мм
Принимаем DЦ = 100 мм с учетом того, что в приспособлении будут зажиматься заготовки больших размеров.
Расчет трубопроводов для подачи сжатого воздуха ведем исходя из требуемого времени срабатывания привода. Сечение воздушных каналов определим по формуле
где D = 100 мм = 10 см – диаметр поршня;
Н = 230 мм = 23 см – ход поршня;
t = 1,5 с – требуемое время срабатывания;
VВ = 20 м/с – скорость воздуха в воздухопроводе.
Окончательно принимаем сечение воздушных каналов dW = 10 мм.
Обоснование режимов шлифования плиточного стекла
http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9201
Обоснование режимов шлифования плиточного стекла
Таким образом, производительность обработки и качество обработанной поверхности определяют тем, какой из процессов разрушения преобладает, так как в общем виде процесс шлифования происходит при наличии одновременно хрупких и упругопластических деформаций материала. Установлено, что независимо от характера разрушения материала, закономерности любого процесса обработки характеризуются условиями работы алмазных зерен в процессе резания.
При шлифовании зерна абразива перемещаются по обрабатываемому материалу и создают на его поверхности царапины, сопровождающиеся трещинами, идущими в глубь материала. В отличие от обработки металлов и сплавов при пересечении трещин, сопровождающих царапины, происходит выкалывание частиц материала с его поверхности и образование рельефного поверхностного слоя, состоящего из выступов и впадин. Продолжающиеся в глубь материала под рельефным слоем, трещины образуют так называемый «трещиноватый» (дефектный) слой. Совокупность рельефного и «трещиноватого» слоев образуют разрушенный слой.
При шлифовании неметаллических материалов абразивом качество поверхности зависит от условий обработки: кинематики и режимов шлифования, микротвердости обрабатываемого материала, характеристики абразива, вида и способа подачи СОЖ в зону обработки.
Степень влияния различных технологических факторов на шероховатость поверхности не одинакова. Наиболее эффективного уменьшения шероховатости поверхности обрабатываемого стекла можно достичь за счет выбора характеристик абразива. Они, в свою очередь, по степени воздействия располагаются в следующем порядке: зернистость, концентрация, марка.
Зернистость абразива - наиболее важный из всех этих факторов. Уменьшением зернистости можно добиться снижения шероховатости в несколько раз. Физическая сущность повышения шероховатости шлифованной поверхности с ростом зернистости абразива достаточно сложна. В основном это происходит за счет уменьшения числа зерен на единицу поверхности при увеличении их зернистости и увеличивающейся разновысотности. Мелкозернистый абразив, обладая большим числом зерен и более ровной высотой, наносит на обрабатываемую поверхность большое число мелких царапин, незначительно различающихся по глубине, уменьшая тем самым рельефный и «трещиноватый» слой на стекле.
Повышение концентрации абразива обеспечивает снижение шероховатости шлифованной поверхности стекла. Увеличение числа зерен на единицу поверхности, а следовательно, уменьшение их разновысотности делает режущий рельеф более сглаженным. В результате на обрабатываемую поверхность наносят риски и царапины с меньшей разницей глубин. Однако значительного эффекта за счет изменения этой характеристики абразива достичь нельзя. Так при повышении концентрации абразива в 3 раза шероховатость шлифованной поверхности стекла снижается всего на 30-40%.
Необходимо учесть, что на доводочных притирочных операциях, например при обработке оптического стекла при больших площадях контакта, необходимо применять пониженную концентрацию алмазного инструмента.
По сравнению с характеристиками абразива режимы шлифования оказывают на шероховатость обработанной поверхности несколько меньшее влияние. Так при торцовом шлифовании стекла с увеличением скорости резания шероховатость обработанной поверхности уменьшается незначительно и изменяется в пределах одного класса шероховатости. Изменение давления шлифования и скорости продольной и поперечной подач практически не отражается на шероховатости обработанной поверхности, особенно на операциях черного шлифования.
Влияние интенсивности режимов резания и характеристик инструмента на шероховатость обработанной поверхности в практике абразивной обработки чаще всего выражают в виде степенных зависимостей. Формула для определения Ra, мкм при тонком шлифовании оптического стекла имеет вид: [1, с. 52, таблица 2,19]
где D – размер абразивного зерна,
К – концентрация абразива в инструменте,
НRВ – твердость связки,
S – твердость обрабатываемого материала,
р – давление,
V – скорость резания.
При круглом наружном шлифовании кварцевого стекла.
где VКР – окружная скорость инструмента,
VД – окружная скорость детали,
S – подача на оборот детали,
t – глубина резания.
Анализ приведенных формул показывает, что на среднее арифметическое отклонение профиля обработанной поверхности Ra наибольшее влияние из характеристик инструмента оказывает зернистость абразива, а из режимных параметров – скорость резания.
Абразивное шлифование большинства неметаллических материалов невозможно без применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). При обработке стекла СОЖ имеет особое значение, так как она принимает активное участие в разрушении материала, влияет на работоспособность и стойкость инструмента, а также на величину «трещиноватого» и рельефного слоев обработанного материала. Основными функциями СОЖ при шлифовании являются теплоотвод (охлаждение); уменьшение трения (смазывание); удаление продуктов обработки (смывание) и химическое воздействие на обрабатываемый материал и инструмент.
Охлаждающее действие СОЖ заключается в стабильном и быстром отводе тепла, возникающего в зоне обработки. В основном охлаждающее действие жидкости проявляется в поверхностных слоях обрабатываемого материала и инструмента, где в процессе разрушения материала и трения выделяется большое количество тепла.
Смазочное действие СОЖ заключается в ее способности образовывать устойчивые смазывающие пленки между трущимися поверхностями обрабатываемого материала и инструмента. Это вызывает снижение коэффициента трения и способствует тем самым уменьшению выделения тепла. Интенсивность удаления отходов шлифования из зоны обработки определяется моющими свойствами жидкости и условиями ее поступления. На моющие свойства СОЖ в основном влияют физико-химические свойства жидкости, ее количество и способ подачи.
Химическое действие СОЖ заключается в облегчении условий разрушения обрабатываемого материала благодаря присутствию в ней поверхностно-активных веществ, которые влияют на интенсивность изнашивания связки, и способствует процессу самозатачивания инструмента. Входящие в состав СОЖ поверхностно-активные вещества проникают в трещины, возникающие в процессе разрушения, и образуют в них тончайшие расклинивающие пленки, облегчающие процесс разрушения материала. Абсорбирование этих веществ на абразиве защищает зерна от налипания на них частиц ошлифованного материала и тем самым предупреждает засаливание поверхности инструмента. Кроме этого, под воздействием поверхностно-активных веществ происходит классификация поверхностных слоев связки, что позволяет увеличить интенсивность ее изнашивания и улучшить условия самозатачивания инструмента.
Таким образом, СОЖ оказывает сильное влияние на процесс шлифования, воздействует как на зерно и связку инструмента, так и на обрабатываемый материал. Общее участие СОЖ в процессе шлифования заключается в смывании и удалении продуктов разрушения материала и износа инструмента.
Исследования влияния смазочно-охлаждающей жидкости на процессы абразивной обработки стекла показали пути выбора СОЖ, установили механизм ее действия и дали возможность разработать эффективные составы. СОЖ классифицируется по химической структуре на водные и эмульсионные жидкости и углеводородные составы.
Вода представляет собой самою простую и доступную СОЖ, в известной степени удовлетворяющую требованиям к охлаждению, но не обладающую достаточными смазывающими и химическими свойствами. Кроме того, вода вызывает коррозию деталей станка и инструмента. Водные растворы щелочей и моющих средств, хотя не вызывают коррозию деталей, но и не обеспечивают высокой стабильности и интенсивности процесса шлифования. Кроме того, они не предохраняют инструмент от засаливания и затупления вследствие низкой поверхностной активности.
Органические жидкости, такие как керосин, скипидар и минеральные масла, способствуют стабильной работе абразивных зерен и препятствуют засаливанию инструмента. Однако большими недостатками их применения являются необходимость введения дополнительной операции промывки изделий после обработки, высокая пожароопасность и вредное воздействие на организм человека.
Водные эмульсии масел с добавлением поверхностно активных, антикоррозионных, бактерицидных и других присадок наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к СОЖ. Эмульсии, имеющие высокую дисперсность, хорошие смазывающие и моющие свойства, изготавливают на основе стандартных, выпускаемых промышленностью эмульсоров.
На производительность шлифования и удельный расход абразива влияют способ подачи и величина расхода СОЖ, что приобретает особое значение при больших площадях контакта инструмента и обрабатываемого материала. Наиболее часто встречающиеся способы подачи СОЖ – подача свободно падающей струей; напорной струей; струйно-напорный внезоновый способ; контактный, через внутреннюю полость инструмента.
На большинстве шлифовальных станков шлифовальных станков применяют подачу СОЖ в зону резания свободно падающей струей, так называемое «охлаждение поливом». СОЖ подают центробежным насосом через сопло, имеющая целевое выходное отверстие, при этом скорость истечения жидкости составляет примерно 1 м/с и давление жидкости не превышает 0,15…0,20 МПа.
Подача СОЖ напорной струей существенно не отличается от подачи СОЖ свободнопадающей струей, давление жидкости повышается до 1,5 МПа и более. Повышение давления приводит к увеличению потока СОЖ, что усиливает отвод тепла от обрабатываемой детали. Эффективность охлаждения возрастает в результате проникновения СОЖ к участкам поверхности детали, расположенным в непосредственной близости от зоны резания. Усиливается также смазочное действие СОЖ, поэтому подача СОЖ напорной струей более эффективна, чем подача СОЖ поливом.
Струйно-напорным внезоннымым способом СОЖ подают под давлением на рабочую поверхность шлифовального круга вне зоны резания, через одно или несколько сопл. Струи СОЖ с определенной силой действуют на рабочую поверхность круга, очищая связку и абразивные зерна от отходов шлифования. С технической и экономической точек зрения струйно-напорный внезонный способ является одним из наиболее эффективных при наружном шлифовании.
При торцовом шлифовании стекла и при сверлении наиболее часто применяется подача СОЖ через внутреннюю полость инструмента: в этом случае достигается хороший подвод ее в зону резания.
Интенсивность подачи СОЖ должна возрастать с увеличения площади контакта между инструментом и деталью, диаметра инструмента, а также с уменьшением зернистости кругов. Чем выше качество шлифованной поверхности, сложнее ее формы, тоньше стенки деталей, тем обильнее следует подавать СОЖ. Установлено, что при торцовом шлифовании оптического стекла кольцевым алмазным инструментом оптимальный расход СОЖ находится в пределах 10…12 л/мин, а при обработке периферии плоского круга – в пределах 8…10 л/мин., при сверлении стекла 6…8 л/мин. Шероховатость обработанной в значительной мере зависит от количества и размера частиц механических примесей в СОЖ. При черновом шлифовании допускается повышенная концентрация шлаков в СОЖ.
При чистовом шлифовании, когда требуется получить шероховатость поверхности не ниже параметров Ra = 0,63…0,32 мкм, концентрация примесей не должна превышать 0,01…0,02 % массы воды, размеры частиц шлака не должны превышать половины допустимого значения среднего отклонения профиля Ra. Поэтому рекомендуется опираться чернового и чистового шлифования проводить на разных станках, либо производить тщательную очистку или смену СОЖ перед чистовой обработкой. При обработке материалов между инструментом и материалом возникает сила взаимодействия, называемая силой резания, Эта сила – результат упругих деформаций материала, трения абразивных зерен об обрабатываемый материал, а также отделение, стружки от обрабатываемого материала (диспергирования). Знание значения сил резания и их составляющих бывает необходимо во многих случаях. Так как значение нормальной и тангенциальной составляющих силы резания определяет производительность шлифования, температура и мощность шлифования, шероховатость обработанной поверхности, то знание закономерностей и изменение сил резания дает возможность выбрать оптимальный режим шлифования, обеспечивающий высокую производительность обработки и значительный срок службы абразивного инструмента.
Для измерения сил резания удобно пользоваться проекциями вектора силы Р На оси координат PX, PY, PZ . Для случая торцового шлифования возникающая сила резания, и положения составляющих этой силы в пространстве приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Силы резания при плоском шлифовании
Оси координат располагаются следующим образом: Х – по радиусу шлифовального круга параллельно продольной подачи; Y – параллельно оси вращения инструмента; Z – плоскости изделия касательно к шлифовальному кругу в точке контакта круга с изделием.
Для измерения составляющих силы резания при торцовом шлифовании стекла применяют трехкомпонентный тензометрический мост с проволочными датчиками сопротивления. Зависимость составляющих силы резания представлены на рисунке 2
Рисунок 2 – Графики зависимости силы резания
от технологических параметров
При увеличении нормальной силы и скорости продольной подачи силы резания значительно возрастают. При увеличении скорости резания, составляющие силы резания уменьшаются.
Увеличение концентрации абразивных зерен в инструменте приводит к уменьшению составляющих силы резания, причем значительнее в области меньших концентраций. С увеличением зернистости порошка, при прочих равных условиях составляющие силы резания уменьшаются.
Составляющие силы резания и мощности шлифования рассчитываются по формулам
где РН – усилие прижима инструмента к обрабатываемой поверхности (нормальная нагрузка);
рУД – удельное давление;
VК – окружная скорость инструмента;
SПР – продольная подача,
KZ, KX, Kn – суммарные поправочные коэффициенты, равные произведению частных поправочных коэффициентов, учитывающих влияние на составляющие силы и мощность резания..
Анализ этих зависимостей позволяет сделать заключение, что наибольшее влияние на изменение сил резания оказывают давление шлифования и скорость продольного перемещения стекла, скорость резания влияет на силы резания несколько меньше. На изменение эффективной мощности шлифования режимные параметры влияют примерно в одинаковой степени.
Из практики абразивной обработки стекла температура в зоне контакта инструмента и обрабатываемого материала не превышает 300…350° С и не оказывает существенного влияния на изнашивание инструмента, структуру и качество поверхностных слоев обрабатываемого материала.
Обоснование режимов шлифования плиточного стекла
Таким образом, производительность обработки и качество обработанной поверхности определяют тем, какой из процессов разрушения преобладает, так как в общем виде процесс шлифования происходит при наличии одновременно хрупких и упругопластических деформаций материала. Установлено, что независимо от характера разрушения материала, закономерности любого процесса обработки характеризуются условиями работы алмазных зерен в процессе резания.
При шлифовании зерна абразива перемещаются по обрабатываемому материалу и создают на его поверхности царапины, сопровождающиеся трещинами, идущими в глубь материала. В отличие от обработки металлов и сплавов при пересечении трещин, сопровождающих царапины, происходит выкалывание частиц материала с его поверхности и образование рельефного поверхностного слоя, состоящего из выступов и впадин. Продолжающиеся в глубь материала под рельефным слоем, трещины образуют так называемый «трещиноватый» (дефектный) слой. Совокупность рельефного и «трещиноватого» слоев образуют разрушенный слой.
При шлифовании неметаллических материалов абразивом качество поверхности зависит от условий обработки: кинематики и режимов шлифования, микротвердости обрабатываемого материала, характеристики абразива, вида и способа подачи СОЖ в зону обработки.
Степень влияния различных технологических факторов на шероховатость поверхности не одинакова. Наиболее эффективного уменьшения шероховатости поверхности обрабатываемого стекла можно достичь за счет выбора характеристик абразива. Они, в свою очередь, по степени воздействия располагаются в следующем порядке: зернистость, концентрация, марка.
Зернистость абразива - наиболее важный из всех этих факторов. Уменьшением зернистости можно добиться снижения шероховатости в несколько раз. Физическая сущность повышения шероховатости шлифованной поверхности с ростом зернистости абразива достаточно сложна. В основном это происходит за счет уменьшения числа зерен на единицу поверхности при увеличении их зернистости и увеличивающейся разновысотности. Мелкозернистый абразив, обладая большим числом зерен и более ровной высотой, наносит на обрабатываемую поверхность большое число мелких царапин, незначительно различающихся по глубине, уменьшая тем самым рельефный и «трещиноватый» слой на стекле.
Повышение концентрации абразива обеспечивает снижение шероховатости шлифованной поверхности стекла. Увеличение числа зерен на единицу поверхности, а следовательно, уменьшение их разновысотности делает режущий рельеф более сглаженным. В результате на обрабатываемую поверхность наносят риски и царапины с меньшей разницей глубин. Однако значительного эффекта за счет изменения этой характеристики абразива достичь нельзя. Так при повышении концентрации абразива в 3 раза шероховатость шлифованной поверхности стекла снижается всего на 30-40%.
Необходимо учесть, что на доводочных притирочных операциях, например при обработке оптического стекла при больших площадях контакта, необходимо применять пониженную концентрацию алмазного инструмента.
По сравнению с характеристиками абразива режимы шлифования оказывают на шероховатость обработанной поверхности несколько меньшее влияние. Так при торцовом шлифовании стекла с увеличением скорости резания шероховатость обработанной поверхности уменьшается незначительно и изменяется в пределах одного класса шероховатости. Изменение давления шлифования и скорости продольной и поперечной подач практически не отражается на шероховатости обработанной поверхности, особенно на операциях черного шлифования.
Влияние интенсивности режимов резания и характеристик инструмента на шероховатость обработанной поверхности в практике абразивной обработки чаще всего выражают в виде степенных зависимостей. Формула для определения Ra, мкм при тонком шлифовании оптического стекла имеет вид: [1, с. 52, таблица 2,19]
где D – размер абразивного зерна,
К – концентрация абразива в инструменте,
НRВ – твердость связки,
S – твердость обрабатываемого материала,
р – давление,
V – скорость резания.
При круглом наружном шлифовании кварцевого стекла.
где VКР – окружная скорость инструмента,
VД – окружная скорость детали,
S – подача на оборот детали,
t – глубина резания.
Анализ приведенных формул показывает, что на среднее арифметическое отклонение профиля обработанной поверхности Ra наибольшее влияние из характеристик инструмента оказывает зернистость абразива, а из режимных параметров – скорость резания.
Абразивное шлифование большинства неметаллических материалов невозможно без применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). При обработке стекла СОЖ имеет особое значение, так как она принимает активное участие в разрушении материала, влияет на работоспособность и стойкость инструмента, а также на величину «трещиноватого» и рельефного слоев обработанного материала. Основными функциями СОЖ при шлифовании являются теплоотвод (охлаждение); уменьшение трения (смазывание); удаление продуктов обработки (смывание) и химическое воздействие на обрабатываемый материал и инструмент.
Охлаждающее действие СОЖ заключается в стабильном и быстром отводе тепла, возникающего в зоне обработки. В основном охлаждающее действие жидкости проявляется в поверхностных слоях обрабатываемого материала и инструмента, где в процессе разрушения материала и трения выделяется большое количество тепла.
Смазочное действие СОЖ заключается в ее способности образовывать устойчивые смазывающие пленки между трущимися поверхностями обрабатываемого материала и инструмента. Это вызывает снижение коэффициента трения и способствует тем самым уменьшению выделения тепла. Интенсивность удаления отходов шлифования из зоны обработки определяется моющими свойствами жидкости и условиями ее поступления. На моющие свойства СОЖ в основном влияют физико-химические свойства жидкости, ее количество и способ подачи.
Химическое действие СОЖ заключается в облегчении условий разрушения обрабатываемого материала благодаря присутствию в ней поверхностно-активных веществ, которые влияют на интенсивность изнашивания связки, и способствует процессу самозатачивания инструмента. Входящие в состав СОЖ поверхностно-активные вещества проникают в трещины, возникающие в процессе разрушения, и образуют в них тончайшие расклинивающие пленки, облегчающие процесс разрушения материала. Абсорбирование этих веществ на абразиве защищает зерна от налипания на них частиц ошлифованного материала и тем самым предупреждает засаливание поверхности инструмента. Кроме этого, под воздействием поверхностно-активных веществ происходит классификация поверхностных слоев связки, что позволяет увеличить интенсивность ее изнашивания и улучшить условия самозатачивания инструмента.
Таким образом, СОЖ оказывает сильное влияние на процесс шлифования, воздействует как на зерно и связку инструмента, так и на обрабатываемый материал. Общее участие СОЖ в процессе шлифования заключается в смывании и удалении продуктов разрушения материала и износа инструмента.
Исследования влияния смазочно-охлаждающей жидкости на процессы абразивной обработки стекла показали пути выбора СОЖ, установили механизм ее действия и дали возможность разработать эффективные составы. СОЖ классифицируется по химической структуре на водные и эмульсионные жидкости и углеводородные составы.
Вода представляет собой самою простую и доступную СОЖ, в известной степени удовлетворяющую требованиям к охлаждению, но не обладающую достаточными смазывающими и химическими свойствами. Кроме того, вода вызывает коррозию деталей станка и инструмента. Водные растворы щелочей и моющих средств, хотя не вызывают коррозию деталей, но и не обеспечивают высокой стабильности и интенсивности процесса шлифования. Кроме того, они не предохраняют инструмент от засаливания и затупления вследствие низкой поверхностной активности.
Органические жидкости, такие как керосин, скипидар и минеральные масла, способствуют стабильной работе абразивных зерен и препятствуют засаливанию инструмента. Однако большими недостатками их применения являются необходимость введения дополнительной операции промывки изделий после обработки, высокая пожароопасность и вредное воздействие на организм человека.
Водные эмульсии масел с добавлением поверхностно активных, антикоррозионных, бактерицидных и других присадок наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к СОЖ. Эмульсии, имеющие высокую дисперсность, хорошие смазывающие и моющие свойства, изготавливают на основе стандартных, выпускаемых промышленностью эмульсоров.
На производительность шлифования и удельный расход абразива влияют способ подачи и величина расхода СОЖ, что приобретает особое значение при больших площадях контакта инструмента и обрабатываемого материала. Наиболее часто встречающиеся способы подачи СОЖ – подача свободно падающей струей; напорной струей; струйно-напорный внезоновый способ; контактный, через внутреннюю полость инструмента.
На большинстве шлифовальных станков шлифовальных станков применяют подачу СОЖ в зону резания свободно падающей струей, так называемое «охлаждение поливом». СОЖ подают центробежным насосом через сопло, имеющая целевое выходное отверстие, при этом скорость истечения жидкости составляет примерно 1 м/с и давление жидкости не превышает 0,15…0,20 МПа.
Подача СОЖ напорной струей существенно не отличается от подачи СОЖ свободнопадающей струей, давление жидкости повышается до 1,5 МПа и более. Повышение давления приводит к увеличению потока СОЖ, что усиливает отвод тепла от обрабатываемой детали. Эффективность охлаждения возрастает в результате проникновения СОЖ к участкам поверхности детали, расположенным в непосредственной близости от зоны резания. Усиливается также смазочное действие СОЖ, поэтому подача СОЖ напорной струей более эффективна, чем подача СОЖ поливом.
Струйно-напорным внезоннымым способом СОЖ подают под давлением на рабочую поверхность шлифовального круга вне зоны резания, через одно или несколько сопл. Струи СОЖ с определенной силой действуют на рабочую поверхность круга, очищая связку и абразивные зерна от отходов шлифования. С технической и экономической точек зрения струйно-напорный внезонный способ является одним из наиболее эффективных при наружном шлифовании.
При торцовом шлифовании стекла и при сверлении наиболее часто применяется подача СОЖ через внутреннюю полость инструмента: в этом случае достигается хороший подвод ее в зону резания.
Интенсивность подачи СОЖ должна возрастать с увеличения площади контакта между инструментом и деталью, диаметра инструмента, а также с уменьшением зернистости кругов. Чем выше качество шлифованной поверхности, сложнее ее формы, тоньше стенки деталей, тем обильнее следует подавать СОЖ. Установлено, что при торцовом шлифовании оптического стекла кольцевым алмазным инструментом оптимальный расход СОЖ находится в пределах 10…12 л/мин, а при обработке периферии плоского круга – в пределах 8…10 л/мин., при сверлении стекла 6…8 л/мин. Шероховатость обработанной в значительной мере зависит от количества и размера частиц механических примесей в СОЖ. При черновом шлифовании допускается повышенная концентрация шлаков в СОЖ.
При чистовом шлифовании, когда требуется получить шероховатость поверхности не ниже параметров Ra = 0,63…0,32 мкм, концентрация примесей не должна превышать 0,01…0,02 % массы воды, размеры частиц шлака не должны превышать половины допустимого значения среднего отклонения профиля Ra. Поэтому рекомендуется опираться чернового и чистового шлифования проводить на разных станках, либо производить тщательную очистку или смену СОЖ перед чистовой обработкой. При обработке материалов между инструментом и материалом возникает сила взаимодействия, называемая силой резания, Эта сила – результат упругих деформаций материала, трения абразивных зерен об обрабатываемый материал, а также отделение, стружки от обрабатываемого материала (диспергирования). Знание значения сил резания и их составляющих бывает необходимо во многих случаях. Так как значение нормальной и тангенциальной составляющих силы резания определяет производительность шлифования, температура и мощность шлифования, шероховатость обработанной поверхности, то знание закономерностей и изменение сил резания дает возможность выбрать оптимальный режим шлифования, обеспечивающий высокую производительность обработки и значительный срок службы абразивного инструмента.
Для измерения сил резания удобно пользоваться проекциями вектора силы Р На оси координат PX, PY, PZ . Для случая торцового шлифования возникающая сила резания, и положения составляющих этой силы в пространстве приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Силы резания при плоском шлифовании
Оси координат располагаются следующим образом: Х – по радиусу шлифовального круга параллельно продольной подачи; Y – параллельно оси вращения инструмента; Z – плоскости изделия касательно к шлифовальному кругу в точке контакта круга с изделием.
Для измерения составляющих силы резания при торцовом шлифовании стекла применяют трехкомпонентный тензометрический мост с проволочными датчиками сопротивления. Зависимость составляющих силы резания представлены на рисунке 2
Рисунок 2 – Графики зависимости силы резания
от технологических параметров
При увеличении нормальной силы и скорости продольной подачи силы резания значительно возрастают. При увеличении скорости резания, составляющие силы резания уменьшаются.
Увеличение концентрации абразивных зерен в инструменте приводит к уменьшению составляющих силы резания, причем значительнее в области меньших концентраций. С увеличением зернистости порошка, при прочих равных условиях составляющие силы резания уменьшаются.
Составляющие силы резания и мощности шлифования рассчитываются по формулам
где РН – усилие прижима инструмента к обрабатываемой поверхности (нормальная нагрузка);
рУД – удельное давление;
VК – окружная скорость инструмента;
SПР – продольная подача,
KZ, KX, Kn – суммарные поправочные коэффициенты, равные произведению частных поправочных коэффициентов, учитывающих влияние на составляющие силы и мощность резания..
Анализ этих зависимостей позволяет сделать заключение, что наибольшее влияние на изменение сил резания оказывают давление шлифования и скорость продольного перемещения стекла, скорость резания влияет на силы резания несколько меньше. На изменение эффективной мощности шлифования режимные параметры влияют примерно в одинаковой степени.
Из практики абразивной обработки стекла температура в зоне контакта инструмента и обрабатываемого материала не превышает 300…350° С и не оказывает существенного влияния на изнашивание инструмента, структуру и качество поверхностных слоев обрабатываемого материала.
Проектирование станка для гидроабразивного шлифования стекла
http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9200
При выполнении дипломного проекта я изучил существующее оборудо-вание для гидроабразивного шлифования, ознакомился с перспективными мето-дами абразивной обработки, проанализировал рационализаторские предложения и основные тенденции развития шлифовального оборудования.
В процессе проектирования и научилась: производить кинематический расчёт привода (определять передаточные отношения механических передач, оп-ределять числа зубьев зубчатых колёс, разрабатывать кинематические схемы); производить расчёт основных силовых характеристик привода (определять кру-тящие моменты на валах и передаваемые мощности), выполнять прочностной расчёт геометрических размеров элементов механических передач (зубчатых ко-лёс), производить предварительный (без учёта изгиба) и уточнённый (на устало-стную прочность) расчёты валов, выполнять подбор и проверочный расчёт опор-ных подшипников, а также рассчитывать на прочность по допускаемым напря-жениям смятия шпоночные соединения.
Кроме этого были выполнены сборочные чертежи узлов станка и рабочие чертежи основных деталей.
В результате работы над проектом были спроектирован станок для гидро-абразивной обработки стекла со следующими характеристиками:
Количество рабочих позиций, шт 4
Окружная скорость шлифования, м/с 10…15
Максимальное удельное давление на шлифуемое стекло, кПа 30
Габариты станка, мм 1677×1630×1230
Масса станка, кг 1340
Потребляемая мощность, кВт 9
При выполнении дипломного проекта я изучил существующее оборудо-вание для гидроабразивного шлифования, ознакомился с перспективными мето-дами абразивной обработки, проанализировал рационализаторские предложения и основные тенденции развития шлифовального оборудования.
В процессе проектирования и научилась: производить кинематический расчёт привода (определять передаточные отношения механических передач, оп-ределять числа зубьев зубчатых колёс, разрабатывать кинематические схемы); производить расчёт основных силовых характеристик привода (определять кру-тящие моменты на валах и передаваемые мощности), выполнять прочностной расчёт геометрических размеров элементов механических передач (зубчатых ко-лёс), производить предварительный (без учёта изгиба) и уточнённый (на устало-стную прочность) расчёты валов, выполнять подбор и проверочный расчёт опор-ных подшипников, а также рассчитывать на прочность по допускаемым напря-жениям смятия шпоночные соединения.
Кроме этого были выполнены сборочные чертежи узлов станка и рабочие чертежи основных деталей.
В результате работы над проектом были спроектирован станок для гидро-абразивной обработки стекла со следующими характеристиками:
Количество рабочих позиций, шт 4
Окружная скорость шлифования, м/с 10…15
Максимальное удельное давление на шлифуемое стекло, кПа 30
Габариты станка, мм 1677×1630×1230
Масса станка, кг 1340
Потребляемая мощность, кВт 9
Проектування і розрахунок установочно-затискного пристосування
http://www.ce-studbaza.ru/werk.php?id=9198
Проектування і розрахунок установочно-затискного пристосування
Обґрунтування конструкції пристосування
Конструкція спеціальних установочно-затискних пристосувань (УЗП) визначається наступними параметрами:
1) Форма і розміри оброблюваної деталі(заготівлі);
2) Кількість, форма, розташування, розміри і вимоги якості оброблюваних поверхонь;
3) Структура технологічного процесу обробки деталі на верстаті, тобто його технологічне компонування (кількість робочих позицій, характер обробки поверхонь на кожній позиції, тип і кількість різальних інструментів).
Ці параметри впливають на габарити пристосування, схему установки і закріплення оброблюваної деталі і, отже, на конструкцію базових елементів і механізму затиску.
Проектований верстат по типу технологічного компонування відноситься до класу багатопозиційних периферійних із круговим рухом позиціонування. УЗП установлюються по периферії планшайби поворотно-ділильного столу (ПДС). Конструкція (форма, характер базування і кріплення) підстави пристосування, яким воно встановлюється на планшайбі ПДС, уніфіковані [ ]. Форма підстави - круговий сегмент, кут якого дорівнює 360/Z, де Z - число позицій столу (Z=8). Пристосування встановлюється на планшайбі на два базових пальці втулками 12(див. креслення пристосування МШ50.7090203.10К-06) і кріпляться до неї чотирма гвинтами.
1. Вибираємо схему базування оброблюваної деталі в пристосуванні. При цьому виходимо з характеру і вимог точності розташування оброблюваних поверхонь.
У деталі (креслення обробки МШ50.7090203.10К-01) необхідно обробити 19 отворів - 8 наскрізних отворів: Æ9.2 у вертикальній площині (агрегати 3,7), 8 отворів М8-7Н и 3 східчасті отвори Æ25Н14/ Æ31Н13 у горизонтальній площині (інші агрегати). Необхідно забезпечити точність розташування осей отворів у межах: -0.2...+0.2 мм для 8-ми різьбових отворів М8-7Н щодо осі лівого східчастого отвору Æ25/31; -0.26..+0.26 мм для 3-х східчастих отворів щодо площини 146х89 і 8-ми отворів Æ9.2 щодо площини 146х41.5.
Вибираємо в якості базових наступні поверхні заготівлі:
1) Настановна площина - площина 146х89 забезпечує орієнтацію деталі по трьох координатах (позбавляє 3-х ступенів волі) - переміщення перпендикулярно цієї площини і проверт щодо осей у ній;
2) площину 146х41.5 приймаємо як направляючу базу. Вона позбавляє деталь 2-х ступенів волі - переміщення перпендикулярне до неї і проворот щодо осі, перпендикулярної настановної площини;
3) Напівциліндричні(округлені) поверхні з діаметром 21 мм (бонки), відстань між осями яких дорівнює 126 мм (див. ескіз деталі мал.1.6 і креслення обробки МШ50.7090203.10К-01),приймаємо як опорну базу, що орієнтує її уздовж направляючої бази.
Таким чином, маємо повну схему базування. Деталь позбавлена 6-ти ступенів волі (зорієнтована по всім 6-ти координатах.
Як базові деталі (див.креслення пристосування) використовуємо:
1) настановна база - дві прямокутні планки (поз.23);
2) направляюча база - опорна планка (поз.19), що встановлюється з боку підходу різальних інструментів і має фігурний проріз для обробки 3-х східчастих отворів Æ25/31 і 8-ми різьбових отворів М8-7Н;
3) опорна база - підводима притискна призма (поз.20) по округленому контурі заготівлі.
По класифікації схем базування [19] прийнята схема буде мати позначення УНО 4.3.6.
2. Як механізм затиску заготівлі (див.креслення пристосування і мал.4.1 ) приймаємо кліно-плунжерний механізм із пневмоприводом, що містить у собі :
1) однобічний (одне скосий) клин (поз.26), виконаний за одне ціле зі штоком пневмоцилиндра;
2) клин через ролик 13, установлений на осі у плунжері-штовхальнику 12, надає зусилля притиску притискній призмі 20. Призма переміщається в направляючої 21, а з плунжером з єднана через тягу 27. Заготівля притискається до опорної планки 19, а скосами на притискній призмі до настановних базових планок 23.
Процес завантаження-вивантаження деталі в пристосуванні протікає в наступній послідовності:
1) на завантажувальній позиції відбувається віджим деталі. Поршень пневмоцилиндра піднімається нагору, піднімає клин, звільняє плунжер і знімає притискне зусилля з рухливої призми;
2) Під дією пружини 42 і стакана 11 плунжер із призмою відводяться від деталі на відстань приблизно 10 мм;
3) оператор знімає готову деталь з баз пристосування і встановлює на те ж місце нову заготівлю.
4) при повороті планшайби на наступну позицію відбувається затиск деталі (поршень опускається вниз і клином через плунжер і рухливу призму притискає деталь до базових деталей).
Перерозподіл тиску повітря в пневмоцилиндрах затискних пристосувань відбувається через пневморозподільник, установлений на центральній колоні поворотного столу.
Крім розглянутих 3-х елементів конструкції пристосування (базування деталі, механізм затиску з пневмоприводом і настановних елементів самого пристосування) на корпусі пристосування в напрямку осей різальних інструментів (у горизонтальній і у вертикальної площинах) установлені 4 пальця-ловителя (поз.7), на яких базуються кондукторні плити всіх кондукторів для підвищення точності напрямку різальних інструментів.
Розрахунок надійності закріплення заготівель
Для розрахунку зусиль затиску і необхідного для цього діаметра пневмоцилиндра визначаємо найбільш небезпечні варіанти нагружения заготівлі в пристосуванні. Усього на верстаті в процесі обробки мають місце 3 варіанти нагружения (кількості і напрямки сил і моментів різання).
1) Тільки горизонтальні сили Рг і моменти Мг різання. Це має місце на 1,3,4 і 6-й операційних станціях, де працюють тільки горизонтально встановлені силові агрегати. З них найбільш навантажена по сумарному зусиллю різання 4-я і 6-я позиції (Рг=1201 Н, Мг=4.0 Нм), а по діючому моменті, що крутить - 1-я позиція (Рг=492 Н, Мг=20.2 Нм).
2) Діють і горизонтальні і вертикальні навантаження. Це має місце на 2-й і 5-й операційних станціях. На 2-й станції вертикально прикладені Рв=3844 Н, Мв=16.8 Нм (свердління 8-ми отворів Æ9.2 мм), а горизонтально Рг=498 Н, Мг=24.06 Нм (розсвердління 3-х отворів Æ29 мм).
3) Діє тільки крутить момент Мг=5.13 Нм (нарізування різьблення М8-7Н в 4-х отворах на 7-й операційної станції).
Тому що по другому варіанті нагружения вертикальна сумарна сила різання Рг=3844 Н притискає заготівлю до основної настановної бази і сприяє її нерухомості в напрямку обох базових площин (настановної і спрямован), те як найбільше небезпечний варіант приймаємо варіант 1.
Розрахункова схема пристосування приведена на мал.4.1. За розглянутою схемою нагружения і базування-закріплення деталі можливі два варіанти її зсуву під дією сил і моментів різання:
а) зсув (віджим від бази) під дією осьового зусилля подачі Рг. Для забезпечення нерухомого положення деталі в процесі обробки необхідно забезпечити ефект самогальмування в парі клин-ролик;
б) проворот (перекидання) її у вертикальній площині щодо правої крайки правої опорної планки настановної бази під дією моменту різання Мг. Утримуючим від проворота деталі буде момент сил тертя, що виникає на опорному торці бази 146х41.5 і вертикальна складова Рн сили затиску від скосу притискної призми (45о) у вертикальній площині.
У такий спосіб умови нерухомості деталі при обробці для двох прийнятих гіпотез розкріплення будуть мати вид:
- по 1-й гіпотезі - віджим деталі від бази, необхідно перевірити наявність самогальмування в парі клин-ролик
K = tg(fпр)/tg(a) = fпр/tg(a) > [K], (4.1)
де K - запас самогальмування; fпр - приведений кут тертя, а fпр=0.23 - приведений коефіцієнт тертя в місцях контакту клин-ролик, плунжери-втулки, клин-втулки; a=11.32о - кут скосу клина; [K]=1.1-1.5 - запас самогальмування, що допускається.
Для підвищення ефекту самогальмування установлюємо вісь пневмоцилиндра (і, відповідно, вісь клина) таким чином, щоб напрямок сили різання було перпендикулярно поверхні клина в крапці контакту її з роликом.
Крім того, для більшої надійності необхідно забезпечити умову
Кз*Рг < Pзаж. (4.2)
- по 2-й гіпотезі - проворот(перекидання) деталі від дії моменту різання Мг
Кз*Мг < Рн*LА+Мтр, (4.3)
де Кз=1.5 - коефіцієнт запасу, LА=112 мм - відстань від ймовірної крапки перекидання (крапка А на мал.4.1 ) до крапки додатка вертикальної складової сили затиску Рн, Мтр - момент тертя в опорній базі.
Мтр = (Рзаж-Рг)*f*Rтр, (4.4)
Рн = 0.5*Рзаж*h.
У рівняннях (4.4): Рзаж,Н - зусилля, що розвивається механізмом затиску, f=0.15 - коефіцієнт тертя заготівлі по опорах (алюміній по сталі), h=0.96 - коефіцієнт утрат на тертя в парі притискна призма-заготівля, Rтр = (164+42)/4 = 47 мм - радіус тертя в направляючій площині (площини проворота). З виражень (4.3) і (4.4) виводимо формулу для розрахунку Рзаж.
Рзаж = (Рг*f*Rтр + K*Мг) / f*Rтр. (4.5)
Зусилля затиску Рзаж, що розвивається механізмом затиску при зусиллі на штоку(клині) пневмоцилиндра [1] Q, визначається по формулі
(4.6)
де a=11.32о - кут робочої ділянки клина, jпр - приведений кут тертя клина з роликом, d=12 мм, D=25 мм - діаметри осі і ролика, j2=arctg(f1) - кут тертя плунжера в направляючій утулці, j1=arctg(f2) - кут тертя клина по його направляючій утулці
jпр = arctg(f)*d/D (4.7)
Коефіцієнти тертя в контактах механізму затиску для матеріалів, з яких виготовлені його деталі(алюміній по сталі) мають значення f=0.1, f1=tgj1=0.15, f2 = tgj2 = 0.15.
Множник при Q у вираженні (4.4) позначимо через і. Тоді необхідне зусилля на штоку пневмоцилиндра
Q = Рзаж/i. (4.8)
Фактичне зусилля пневмоцилиндра при діаметрі поршня Dц і тиску повітря р визначається по вираженню
Q = 0.785*Dц2*р, (4.9)
відкіля необхідний діаметр пневмоцилиндра
Dц = Q / 0.785*р, мм, (4.10)
Тиск у пневмоцилиндрі верстата р = 0.4-0.6 МПа. Робимо обчислення і перевірки за вираженнями (4.1)-(4.10).
Запас самогальмування в клиновому механізмі
К = 0.23/tg(11.36о)= 0.23/0.2 = 1.15 > [K]=1.1.
Розраховуємо необхідне зусилля затиску. Одержуємо:
По 1-й гіпотезі: Pзаж = Кз*Рг = 1.5*1201 = 1800 Н.
По 2-й гіпотезі:
- на 4-й і 6-й операційних станціях:
Рзаж = (1201*0.15*47 + 1.5*4000) /(0.15*47) = 2052 Н.
- на 1-й операційної станції:
Рзаж = (492*0.15*47 + 1.5*20200) /(0.15*47) = 4790 Н.
jпр = arctg(0.1)*12/25 = 2.74о,
Передаточне число клинового механізму:
Тоді необхідне зусилля, що розвивається пневмоцилиндром, по найбільшому необхідному зусиллю затиску
Q = 4790 / 2.45112 = 1954.2 Н,
і діаметр пневмоцилиндра
Dц = 1954.2/(0.785*0.4) = 6223.57 = 78.5 мм.
Попередньо був прийнятий діаметра пневмоцилиндра Dц=125 мм.
Розрахунок погрішності установки заготівель у пристосуванні
Погрішність установки eу деталей у затискних пристосуваннях у загальному випадку визначається по вираженню
, (4.11)
де eб - погрішність базування, eз - погрішність закріплення (зсув деталі під дією сил затиску), eпр – погрішність пристосування.
Погрішністю закріплення зневажаємо (eз=0), тому що сила затиску спрямована уздовж осі деталі перепендикулярно контрольованим розмірам і не впливає на їхню точність.
Погрішність базування при обраній схемі базування і розташуванні контрольованих розмірів буде визначатися максимальною величиною зсуву осей оброблюваних отворів щодо базових площин. Визначаємо погрішність положення осей оброблюваних отворів щодо баз у двох напрямках для кожної з трьох їхніх груп.
1) 3 отвору Æ25/31.
Від настановної площини(бази) положення їхніх осей визначається розміром 20.5±0.26. Тут настановна і вимірювальна бази збігаються, тому
eб =0. У напрямку уздовж настановної площини положення осей цих отворів ув язано тільки між собою заданими відстанями між ними. При цьому eб також дорівнює 0, тому що всі три отвори обробляються одночасно налагодженими інструментами.
2) 8 отворів Æ9.2 мм.
Ці отвори також обробляються одночасно з використанням багатошпин-дельних насадок. Тому погрішність відстаней між їхніми осями дорівнює погрішності координат розташування шпинделів насадки (дорівнює 0.01 мм). Відстань до крайнього отвору також задано від направляючої базової площини (29.3 мм), тому і тут eб=0.
3) 8 різьбових отворів М8-7Н. Ці отвори обробляються двома групами: 4 отвору верхнього ряду і 4 - нижнього. Тут також положення отворів уздовж направляючої і настановної площин ув язано тільки між собою. У напрямку, перпендикулярному цим площинам, положення верхнього ряду отворів ув язано з віссю трьох отворів Æ25/31 (13±0.2). Задане також положення цих рядів відносно один одного (26±0.2 мм). Тут погрішність базування також дорівнює eб=0.
Погрішність пристосування - це зсув осі отвору базової втулки щодо середньої осі встановлених різальних інструментів (теоретичного положення осі оброблюваної деталі), що визначається точністю зборки верстата (юстировки силових агрегатів щодо затискних пристосувань за допомогою монтажного шаблона). Допуск на розташування юстировочных отворів у монтажному шаблоні звичайно приймається рівним 0.02 мм (±0.01). Крім того, при юстіровці силових вузлів допуск на точність юстировки також дорівнює 0.02 мм. У такий спосіб сумарна погрішність пристосування eпр=0.04. Тоді
що значно менше допуску на зсув осей оброблюваних отворів щодо осі деталі eу=0.04 < d=0.4.
Перевірочний розрахунок на міцність елементів пристосування
Найбільш навантаженими деталями в пристосуванні будуть: місце контакту ролика з клином (зминання) і вісь ролика (зріз).
Спочатку визначаємо максимальне, діюче по нормалі в крапці контакту, зусилля в парі клин-ролик N. Максимальне зусилля, що розвивається пневмоцилиндром по вираженню (4.8)
Qmax = 0.785*1252*0.4 = 4906 Н,
Рзажмах = Qmax * і = 4906 * 2.45112 = 12025.2 Н.
1) Перевірочний розрахунок контактних напруг в парі клин-ролик:
sк = 418* Рзаж*E/(b*rр) < [sк] (4.12)
де E=2.1*105 Мпа - модуль пружності стали, b=20 мм - ширина ролика, rр=12.5 мм - радіус ролика.
sк = 418*12025.2*2.1*105 / (20*12.5) = 1160.4 Мпа
Ролик виготовлений зі сталі 40Х с загартуванням ТВЧ. Контактна напруга, що допускається, для нього дорівнює [sк ]=1500 Мпа.
Клин виготовлений зі сталі 45 із загартуванням ТВЧ із напругою, що допускається, [sк ]=1300 Мпа.
У такий спосіб у даному випадку умова міцності (4.12) виконується.
2) Перевірочний розрахунок осі ролика на зріз:
Умова міцності має вид
tср = Рзаж/(pd2/4) < [t], (4.13)
де [t]=245 МПа (вісь із загартованої до HRc 37-41 сталі 40Х). Підставляючи значення параметрів, одержуємо
tср = 12025.2/(p*162/4) = 61.3 Мпа < [t]=245 Мпа.
Умова міцності осі на зріз також виконується.
Проектування і розрахунок установочно-затискного пристосування
Обґрунтування конструкції пристосування
Конструкція спеціальних установочно-затискних пристосувань (УЗП) визначається наступними параметрами:
1) Форма і розміри оброблюваної деталі(заготівлі);
2) Кількість, форма, розташування, розміри і вимоги якості оброблюваних поверхонь;
3) Структура технологічного процесу обробки деталі на верстаті, тобто його технологічне компонування (кількість робочих позицій, характер обробки поверхонь на кожній позиції, тип і кількість різальних інструментів).
Ці параметри впливають на габарити пристосування, схему установки і закріплення оброблюваної деталі і, отже, на конструкцію базових елементів і механізму затиску.
Проектований верстат по типу технологічного компонування відноситься до класу багатопозиційних периферійних із круговим рухом позиціонування. УЗП установлюються по периферії планшайби поворотно-ділильного столу (ПДС). Конструкція (форма, характер базування і кріплення) підстави пристосування, яким воно встановлюється на планшайбі ПДС, уніфіковані [ ]. Форма підстави - круговий сегмент, кут якого дорівнює 360/Z, де Z - число позицій столу (Z=8). Пристосування встановлюється на планшайбі на два базових пальці втулками 12(див. креслення пристосування МШ50.7090203.10К-06) і кріпляться до неї чотирма гвинтами.
1. Вибираємо схему базування оброблюваної деталі в пристосуванні. При цьому виходимо з характеру і вимог точності розташування оброблюваних поверхонь.
У деталі (креслення обробки МШ50.7090203.10К-01) необхідно обробити 19 отворів - 8 наскрізних отворів: Æ9.2 у вертикальній площині (агрегати 3,7), 8 отворів М8-7Н и 3 східчасті отвори Æ25Н14/ Æ31Н13 у горизонтальній площині (інші агрегати). Необхідно забезпечити точність розташування осей отворів у межах: -0.2...+0.2 мм для 8-ми різьбових отворів М8-7Н щодо осі лівого східчастого отвору Æ25/31; -0.26..+0.26 мм для 3-х східчастих отворів щодо площини 146х89 і 8-ми отворів Æ9.2 щодо площини 146х41.5.
Вибираємо в якості базових наступні поверхні заготівлі:
1) Настановна площина - площина 146х89 забезпечує орієнтацію деталі по трьох координатах (позбавляє 3-х ступенів волі) - переміщення перпендикулярно цієї площини і проверт щодо осей у ній;
2) площину 146х41.5 приймаємо як направляючу базу. Вона позбавляє деталь 2-х ступенів волі - переміщення перпендикулярне до неї і проворот щодо осі, перпендикулярної настановної площини;
3) Напівциліндричні(округлені) поверхні з діаметром 21 мм (бонки), відстань між осями яких дорівнює 126 мм (див. ескіз деталі мал.1.6 і креслення обробки МШ50.7090203.10К-01),приймаємо як опорну базу, що орієнтує її уздовж направляючої бази.
Таким чином, маємо повну схему базування. Деталь позбавлена 6-ти ступенів волі (зорієнтована по всім 6-ти координатах.
Як базові деталі (див.креслення пристосування) використовуємо:
1) настановна база - дві прямокутні планки (поз.23);
2) направляюча база - опорна планка (поз.19), що встановлюється з боку підходу різальних інструментів і має фігурний проріз для обробки 3-х східчастих отворів Æ25/31 і 8-ми різьбових отворів М8-7Н;
3) опорна база - підводима притискна призма (поз.20) по округленому контурі заготівлі.
По класифікації схем базування [19] прийнята схема буде мати позначення УНО 4.3.6.
2. Як механізм затиску заготівлі (див.креслення пристосування і мал.4.1 ) приймаємо кліно-плунжерний механізм із пневмоприводом, що містить у собі :
1) однобічний (одне скосий) клин (поз.26), виконаний за одне ціле зі штоком пневмоцилиндра;
2) клин через ролик 13, установлений на осі у плунжері-штовхальнику 12, надає зусилля притиску притискній призмі 20. Призма переміщається в направляючої 21, а з плунжером з єднана через тягу 27. Заготівля притискається до опорної планки 19, а скосами на притискній призмі до настановних базових планок 23.
Процес завантаження-вивантаження деталі в пристосуванні протікає в наступній послідовності:
1) на завантажувальній позиції відбувається віджим деталі. Поршень пневмоцилиндра піднімається нагору, піднімає клин, звільняє плунжер і знімає притискне зусилля з рухливої призми;
2) Під дією пружини 42 і стакана 11 плунжер із призмою відводяться від деталі на відстань приблизно 10 мм;
3) оператор знімає готову деталь з баз пристосування і встановлює на те ж місце нову заготівлю.
4) при повороті планшайби на наступну позицію відбувається затиск деталі (поршень опускається вниз і клином через плунжер і рухливу призму притискає деталь до базових деталей).
Перерозподіл тиску повітря в пневмоцилиндрах затискних пристосувань відбувається через пневморозподільник, установлений на центральній колоні поворотного столу.
Крім розглянутих 3-х елементів конструкції пристосування (базування деталі, механізм затиску з пневмоприводом і настановних елементів самого пристосування) на корпусі пристосування в напрямку осей різальних інструментів (у горизонтальній і у вертикальної площинах) установлені 4 пальця-ловителя (поз.7), на яких базуються кондукторні плити всіх кондукторів для підвищення точності напрямку різальних інструментів.
Розрахунок надійності закріплення заготівель
Для розрахунку зусиль затиску і необхідного для цього діаметра пневмоцилиндра визначаємо найбільш небезпечні варіанти нагружения заготівлі в пристосуванні. Усього на верстаті в процесі обробки мають місце 3 варіанти нагружения (кількості і напрямки сил і моментів різання).
1) Тільки горизонтальні сили Рг і моменти Мг різання. Це має місце на 1,3,4 і 6-й операційних станціях, де працюють тільки горизонтально встановлені силові агрегати. З них найбільш навантажена по сумарному зусиллю різання 4-я і 6-я позиції (Рг=1201 Н, Мг=4.0 Нм), а по діючому моменті, що крутить - 1-я позиція (Рг=492 Н, Мг=20.2 Нм).
2) Діють і горизонтальні і вертикальні навантаження. Це має місце на 2-й і 5-й операційних станціях. На 2-й станції вертикально прикладені Рв=3844 Н, Мв=16.8 Нм (свердління 8-ми отворів Æ9.2 мм), а горизонтально Рг=498 Н, Мг=24.06 Нм (розсвердління 3-х отворів Æ29 мм).
3) Діє тільки крутить момент Мг=5.13 Нм (нарізування різьблення М8-7Н в 4-х отворах на 7-й операційної станції).
Тому що по другому варіанті нагружения вертикальна сумарна сила різання Рг=3844 Н притискає заготівлю до основної настановної бази і сприяє її нерухомості в напрямку обох базових площин (настановної і спрямован), те як найбільше небезпечний варіант приймаємо варіант 1.
Розрахункова схема пристосування приведена на мал.4.1. За розглянутою схемою нагружения і базування-закріплення деталі можливі два варіанти її зсуву під дією сил і моментів різання:
а) зсув (віджим від бази) під дією осьового зусилля подачі Рг. Для забезпечення нерухомого положення деталі в процесі обробки необхідно забезпечити ефект самогальмування в парі клин-ролик;
б) проворот (перекидання) її у вертикальній площині щодо правої крайки правої опорної планки настановної бази під дією моменту різання Мг. Утримуючим від проворота деталі буде момент сил тертя, що виникає на опорному торці бази 146х41.5 і вертикальна складова Рн сили затиску від скосу притискної призми (45о) у вертикальній площині.
У такий спосіб умови нерухомості деталі при обробці для двох прийнятих гіпотез розкріплення будуть мати вид:
- по 1-й гіпотезі - віджим деталі від бази, необхідно перевірити наявність самогальмування в парі клин-ролик
K = tg(fпр)/tg(a) = fпр/tg(a) > [K], (4.1)
де K - запас самогальмування; fпр - приведений кут тертя, а fпр=0.23 - приведений коефіцієнт тертя в місцях контакту клин-ролик, плунжери-втулки, клин-втулки; a=11.32о - кут скосу клина; [K]=1.1-1.5 - запас самогальмування, що допускається.
Для підвищення ефекту самогальмування установлюємо вісь пневмоцилиндра (і, відповідно, вісь клина) таким чином, щоб напрямок сили різання було перпендикулярно поверхні клина в крапці контакту її з роликом.
Крім того, для більшої надійності необхідно забезпечити умову
Кз*Рг < Pзаж. (4.2)
- по 2-й гіпотезі - проворот(перекидання) деталі від дії моменту різання Мг
Кз*Мг < Рн*LА+Мтр, (4.3)
де Кз=1.5 - коефіцієнт запасу, LА=112 мм - відстань від ймовірної крапки перекидання (крапка А на мал.4.1 ) до крапки додатка вертикальної складової сили затиску Рн, Мтр - момент тертя в опорній базі.
Мтр = (Рзаж-Рг)*f*Rтр, (4.4)
Рн = 0.5*Рзаж*h.
У рівняннях (4.4): Рзаж,Н - зусилля, що розвивається механізмом затиску, f=0.15 - коефіцієнт тертя заготівлі по опорах (алюміній по сталі), h=0.96 - коефіцієнт утрат на тертя в парі притискна призма-заготівля, Rтр = (164+42)/4 = 47 мм - радіус тертя в направляючій площині (площини проворота). З виражень (4.3) і (4.4) виводимо формулу для розрахунку Рзаж.
Рзаж = (Рг*f*Rтр + K*Мг) / f*Rтр. (4.5)
Зусилля затиску Рзаж, що розвивається механізмом затиску при зусиллі на штоку(клині) пневмоцилиндра [1] Q, визначається по формулі
(4.6)
де a=11.32о - кут робочої ділянки клина, jпр - приведений кут тертя клина з роликом, d=12 мм, D=25 мм - діаметри осі і ролика, j2=arctg(f1) - кут тертя плунжера в направляючій утулці, j1=arctg(f2) - кут тертя клина по його направляючій утулці
jпр = arctg(f)*d/D (4.7)
Коефіцієнти тертя в контактах механізму затиску для матеріалів, з яких виготовлені його деталі(алюміній по сталі) мають значення f=0.1, f1=tgj1=0.15, f2 = tgj2 = 0.15.
Множник при Q у вираженні (4.4) позначимо через і. Тоді необхідне зусилля на штоку пневмоцилиндра
Q = Рзаж/i. (4.8)
Фактичне зусилля пневмоцилиндра при діаметрі поршня Dц і тиску повітря р визначається по вираженню
Q = 0.785*Dц2*р, (4.9)
відкіля необхідний діаметр пневмоцилиндра
Dц = Q / 0.785*р, мм, (4.10)
Тиск у пневмоцилиндрі верстата р = 0.4-0.6 МПа. Робимо обчислення і перевірки за вираженнями (4.1)-(4.10).
Запас самогальмування в клиновому механізмі
К = 0.23/tg(11.36о)= 0.23/0.2 = 1.15 > [K]=1.1.
Розраховуємо необхідне зусилля затиску. Одержуємо:
По 1-й гіпотезі: Pзаж = Кз*Рг = 1.5*1201 = 1800 Н.
По 2-й гіпотезі:
- на 4-й і 6-й операційних станціях:
Рзаж = (1201*0.15*47 + 1.5*4000) /(0.15*47) = 2052 Н.
- на 1-й операційної станції:
Рзаж = (492*0.15*47 + 1.5*20200) /(0.15*47) = 4790 Н.
jпр = arctg(0.1)*12/25 = 2.74о,
Передаточне число клинового механізму:
Тоді необхідне зусилля, що розвивається пневмоцилиндром, по найбільшому необхідному зусиллю затиску
Q = 4790 / 2.45112 = 1954.2 Н,
і діаметр пневмоцилиндра
Dц = 1954.2/(0.785*0.4) = 6223.57 = 78.5 мм.
Попередньо був прийнятий діаметра пневмоцилиндра Dц=125 мм.
Розрахунок погрішності установки заготівель у пристосуванні
Погрішність установки eу деталей у затискних пристосуваннях у загальному випадку визначається по вираженню
, (4.11)
де eб - погрішність базування, eз - погрішність закріплення (зсув деталі під дією сил затиску), eпр – погрішність пристосування.
Погрішністю закріплення зневажаємо (eз=0), тому що сила затиску спрямована уздовж осі деталі перепендикулярно контрольованим розмірам і не впливає на їхню точність.
Погрішність базування при обраній схемі базування і розташуванні контрольованих розмірів буде визначатися максимальною величиною зсуву осей оброблюваних отворів щодо базових площин. Визначаємо погрішність положення осей оброблюваних отворів щодо баз у двох напрямках для кожної з трьох їхніх груп.
1) 3 отвору Æ25/31.
Від настановної площини(бази) положення їхніх осей визначається розміром 20.5±0.26. Тут настановна і вимірювальна бази збігаються, тому
eб =0. У напрямку уздовж настановної площини положення осей цих отворів ув язано тільки між собою заданими відстанями між ними. При цьому eб також дорівнює 0, тому що всі три отвори обробляються одночасно налагодженими інструментами.
2) 8 отворів Æ9.2 мм.
Ці отвори також обробляються одночасно з використанням багатошпин-дельних насадок. Тому погрішність відстаней між їхніми осями дорівнює погрішності координат розташування шпинделів насадки (дорівнює 0.01 мм). Відстань до крайнього отвору також задано від направляючої базової площини (29.3 мм), тому і тут eб=0.
3) 8 різьбових отворів М8-7Н. Ці отвори обробляються двома групами: 4 отвору верхнього ряду і 4 - нижнього. Тут також положення отворів уздовж направляючої і настановної площин ув язано тільки між собою. У напрямку, перпендикулярному цим площинам, положення верхнього ряду отворів ув язано з віссю трьох отворів Æ25/31 (13±0.2). Задане також положення цих рядів відносно один одного (26±0.2 мм). Тут погрішність базування також дорівнює eб=0.
Погрішність пристосування - це зсув осі отвору базової втулки щодо середньої осі встановлених різальних інструментів (теоретичного положення осі оброблюваної деталі), що визначається точністю зборки верстата (юстировки силових агрегатів щодо затискних пристосувань за допомогою монтажного шаблона). Допуск на розташування юстировочных отворів у монтажному шаблоні звичайно приймається рівним 0.02 мм (±0.01). Крім того, при юстіровці силових вузлів допуск на точність юстировки також дорівнює 0.02 мм. У такий спосіб сумарна погрішність пристосування eпр=0.04. Тоді
що значно менше допуску на зсув осей оброблюваних отворів щодо осі деталі eу=0.04 < d=0.4.
Перевірочний розрахунок на міцність елементів пристосування
Найбільш навантаженими деталями в пристосуванні будуть: місце контакту ролика з клином (зминання) і вісь ролика (зріз).
Спочатку визначаємо максимальне, діюче по нормалі в крапці контакту, зусилля в парі клин-ролик N. Максимальне зусилля, що розвивається пневмоцилиндром по вираженню (4.8)
Qmax = 0.785*1252*0.4 = 4906 Н,
Рзажмах = Qmax * і = 4906 * 2.45112 = 12025.2 Н.
1) Перевірочний розрахунок контактних напруг в парі клин-ролик:
sк = 418* Рзаж*E/(b*rр) < [sк] (4.12)
де E=2.1*105 Мпа - модуль пружності стали, b=20 мм - ширина ролика, rр=12.5 мм - радіус ролика.
sк = 418*12025.2*2.1*105 / (20*12.5) = 1160.4 Мпа
Ролик виготовлений зі сталі 40Х с загартуванням ТВЧ. Контактна напруга, що допускається, для нього дорівнює [sк ]=1500 Мпа.
Клин виготовлений зі сталі 45 із загартуванням ТВЧ із напругою, що допускається, [sк ]=1300 Мпа.
У такий спосіб у даному випадку умова міцності (4.12) виконується.
2) Перевірочний розрахунок осі ролика на зріз:
Умова міцності має вид
tср = Рзаж/(pd2/4) < [t], (4.13)
де [t]=245 МПа (вісь із загартованої до HRc 37-41 сталі 40Х). Підставляючи значення параметрів, одержуємо
tср = 12025.2/(p*162/4) = 61.3 Мпа < [t]=245 Мпа.
Умова міцності осі на зріз також виконується.
Подписаться на:
Сообщения (Atom)