вал первичный проект. Дипломная работа Разработка технологических процессов на механическую обработку вала первичного
 Скачать 227.61 Kb.
|
|
5. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ Для обеспечения надежного контакта детали с установочными элементами приспособления и предохранения ее от смещений и вибраций, возникающих в процессе обработки, установленную деталь необходимо закрепить. Принцип действия и конструкцию зажимного устройства выбирают исходя из конкретных условий выполнения операции: типа производства, программы выпуска деталей, величины сил резания, схемы базирования детали, конструктивных особенностей детали, типа станка и т.д. Надежность закрепления проверяется расчетами, выполняемыми на стадии проектирования приспособления. Методика расчетов определяется применяемым зажимным устройством. Основная часть расчетов является общей и включает в себя следующие этапы: – выбор схемы базирования и закрепления детали; – определение сил и моментов резания; – выбор коэффициента запаса или надежности закрепления К; – составление расчетной схемы и исходного уравнения для определения потребного зажимного усилия W; – выбор коэффициента трения f; – выбор типа силового механизма и определение необходимого исходного усилия Q. Далее рассмотрим каждый из перечисленных выше этапов более подробно. Деталь базируется на основных опорах (установочных элементах) в соответствии с правилом “шести точек”. Схема базирования детали, в зависимости от условий выполнения операции, может быть полной, т.е. с лишением детали всех шести степеней свободы, и частичной (неполной), с лишением трех, четырех или пяти степеней свободы. На данной операции применяется полная схема базирования с лишением детали шести степеней свободы. Деталь устанавливается в призмах с упором в торец. Призмы лишают деталь четырех степеней свободы, упор в торец – одной. Расчёт погрешности базирования ([6], стр.45): Ε б=0,5IТd(1/sinα-1), мм где IТd – допуск на диаметр вала; α – ½ угла призмы; α=90°; Iтd = es – ei, мкм IТd =0 – (–0,46) = 0,46мкм Ø45Н12(-0,46) Ε б = 0,5 · 0,46 · ((1 / sin45°) – 1) = 0,23 · (– 0,322) = 0,074мм IТd > Ε б Вывод: Базирование выполнено правильно, обработка возможна при данной схеме установки. Расчёт сил резания ([7], стр.290): Рх = 0,2…0,3Рz Рy = 1,0…1,2Рz Определяем окружную силу Рz, действующую при фрезеровании: Рz = [(10Cp · tx · Szy · Bu · z) / Dq] · Kmp, Н, где Рz – основная сила резания; Cp – коэффициент учитывающий свойства обрабатываемого материала; T – глубина обрабатываемого шпон паза согласно чертежа; Sz – подача на зуб; B – ширина шпон паза; D – диаметр фрезы; Kmp – коэффициент зависящий от свойств обрабатываемого материала; z – число зубьев фрезы; n, x, y, q, – показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала. Cp – 68,2 ([7], стр.291); x – 0,86 ([7], стр.291); n, y = 0,72 ([7], стр.291); u = 1 ([7], стр.291); q = 0,86 ([7], стр.291); t = 3,5 мм (по чертежу); S = 0,08 мм/зуб ([7], стр. 286, табл. 38); B = 11 мм (по чертежу); z = 16 ([7], стр.177, табл. 73). Рz= [(10 · 68,2 · 3,50,86 · 0,080,72 · 110,72 · 16) / 800,86] · 1 = 666,223 Н Рх = 0,25 · Рz = 0,25 · 666,223 = 166,55 Н Ру = 1,2 · Рz = 1,2 · 666,223 = 800 Н W = (k · Рх · ℓ) / ℓ1, Н ([7], стр.85) Так как в процессе обработки силы могут изменяться, то для обеспечения надежности при расчете необходимых сил закрепления их увеличивают на коэффициент запаса К, который может колебаться в широких пределах (1,8…9): К = 2,5. Величину потребного зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие детали под действием приложенных сил. W = (2,5 · 166,25 · 20) / 3,8 = 21,9 Н. Проверка: К · Рх · ℓ W · ℓ1 = 0 2,5 · 166,55 · 20,0 219,4 · 38 = 0 8337,5 – 8337,2 = 0,3 ≈ 0. Таблица 13 - Выбор мерительного инструмента для детали «Вал первичный»
5.1 Расчёт и проектирование специального приспособления Приспособление для фрезерования шпон паза. Расчёт погрешности базирования.([11]стр.45) Ε б=0,5IТd(1/sinα-1) (формула 11.1) IТd- допуск на диаметр вала α- ½ угла призмы α=90° Iтd=es-ei (формула 11.2) IТd =0-(-0,46)=0,46мкм Ø45Н12(-0,46) Ε б=0,5*0,46((1/sin45°)-1)=0,23*(-0,322)=-0,074мм IТd> Ε б Вывод: Базирование выполнено правильно, обработка возможна при данной схеме установки. Расчёт сил резания.([12]стр.290) Рх=0,2…0,3Рz (формула 11.3) Рy=1,0…1,2Рz (формула 11.4) Рz= [(10Cp*tx*Szy*Bu*z)/Dq]*Kmp (формула 11.5) Рz – основная сила резания Cp- коэффициент учитывающий свойства обрабатываемого материала T – глубина обрабатываемого шпон паза согластно чертежа Sz – подача на зуб B – ширина шпон паза D – диаметр фрезы Kmp- коэффициент зависящий от свойств обрабатываемого материала. Z – число зубьев фрезы n,x,y,q, - показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого материала. Cp –68,2 .([12]стр.291) Х –0,86 .([12]стр.291) n,y,-0,72 .([12]стр.291) U- 1 .([12]стр.291) q-0,86 ([12]стр.291) t –3,5мм по чертежу S - 0,08мм/зуб .([12]стр.286 табл38) B – 11 по чертежу Z –16 .([12]стр.177 табл.73) Рz= [(10*68,2*3,50,86*0,080,72*110,72*16)/800,86]*1=666,223Н Рх=0,25* Рz=0,25*666,223=166,55 Н Ру=1,2* Рz=1,2*666,223=800 Н W=(k* Рх*ℓ)/ℓ1 (кгс) ([12]стр.85) (формула 11.6) К=2,5- коэффициент запаса W=(2,5*166,25*20)/3,8=21,9Н Проверка К* Рх*ℓ- W*ℓ1=0 2,5*166,55*20,0-219,4*38=0 8337,5-8337,2=0,3≈0 6. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В процессе трудовой деятельности на человека могут воздействовать опасные производственные факторы, которые приводят к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья к ним относятся: движущиеся машины и механизмы; различные подъемно-транспортные устройства и перемещаемые грузы; незащищенные подвижные элементы производственного оборудования (приводные и передаточные механизмы, режущие инструменты, вращающиеся и перемещающиеся приспособления и др.) отлетающие частицы обрабатываемого материала и инструмента, электрический ток, повышенная температура поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и т. д. И вредные производственные факторы, которые приводят к заболеванию или снижению трудоспособности таковыми факторами являются повышенная и пониженная температура воздуха рабочей зоны; высокие влажность и скорость движения воздуха; повышенные уровни шума, вибрации. Также к вредным физическим факторам относятся запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; недостаточная освещенность рабочего места, а также проходов и проездов; повышенная яркость света и пульсация светового потока. Между вредными и опасными производственными факторами наблюдается определенная взаимосвязь. Во многих случаях наличие вредных факторов способствует проявлению травмоопасных факторов. Так, чрезмерная влажность в производственном помещении и наличие токопроводящей пыли (вредные факторы) повышают опасность поражения человека электрическим током (опасный фактор). Уровни воздействия на работающих вредных производственных факторов нормированы предельно-допустимыми уровнями, значения которых указаны в соответствующих стандартах системы стандартов безопасности труда и санитарно-гигиенических правилах. Анализ опасных и вредных производственных факторов При механической обработки детали «Вал первичный» на рабочих местах возникают опасные и вредные производственные факторы влияющие на здоровье и жизнь рабочего. В технологическом процессе на изготовление данных деталей используется следующее оборудование: фрезерно-центровальный станок, токарные станки с ЧПУ, фрезерные, сверлильные и шлифовальные. На фрезерно-центровальной операции опасным фактором является торцевая фреза с твердосплавными пластинами, вращающаяся с большой скоростью резания, а также пневматические тиски, закрепляющие заготовку. Для исключения опасности травмирования станочника для защиты от стружки применяются ограждения и щитки, а закрепление и открепление детали нужно производить, чтобы руки рабочего не находились в зоне закрепления заготовки. Работа на токарных станках сопровождается наличием ряда вредных и опасных производственных факторов, к которым относятся: - электрический ток; - сливная стружка и аэрозоли технологической среды; - повышенный уровень вибрации при черновой обработке. На токарных станках с ЧПУ возможны поломка инструмента, вырыв заготовки, обусловленные ошибками на стадии подготовки программы и погрешности при настройке и работе станка. Для выявления крупных ошибок производят отработку программы на станке без установки режущего инструмента, оснастки и заготовки. Также станки с ЧПУ необходимо устанавливать в местах с хорошей вентиляцией, так, как длительная работа этих станков приводит к высокому уровню загрязнения рабочей среды парами СОЖ, что может вызвать заболевания рабочего. В проектируемом технологическом процессе деталь «Вал первичный» устанавливается на токарном станке с ЧПУ в трехкулачковом самоцентрирующем патроне. Зажимное усилие, развиваемое кулачками, должно обеспечивать надежное закрепление детали в процессе резания. Основная опасность при работе с патроном – возможность вырыва заготовки из приспособления. Деталь «Вал первичный» на токарном станке устанавливается в центрах, что позволяет свести к минимуму вылет детали из приспособления. Но при этом опасным фактором при данном креплении детали является сливная стружка. На фрезерных станках опасными производственными факторами будут являться: при работе инструмента фреза образует стружка скола. Обработка детали производится на больших скоростях, что приводит к вылету из зоны обработки раскаленной стружки с большой скоростью, что представляет значительную опасность для рабочего. При перегреве зубьев фрезы образуется большое количество паров эмульсии. Так же на фрезерном станке опасность представляет стол, совершающий возвратно-поступательные перемещения. При закреплении на фрезерном станке детали «Вал первичный» для фрезерования паза и скоса используется приспособление, имеющее пневматический привод в случае выхода из строя пневмомагистрали станка, произойдет поломка детали приспособления, что может привести в вылету детали из приспособления. При сверлении отверстий на детали «Вал первичный» на сверлильных станках опасными факторами будут являться: подвижные узлы станка, совершающие поступательные перемещения при обработке и возвратно-поступательные ускоренные перемещения, электрическая цепь станка, представляющая угрозу для жизни и здоровья при нарушении электроизоляции или отсутствии защитных элементов, вибрация возникающая при работе станка, вредная для здоровья человека. Также при работе вращающегося инструмента (сверло, зенкер), скапливается сливная стружка. При обработке детали «Вал первичный» на шлифовальных станках могут возникнуть следующие опасные факторы: во – первых при работе на шлифовальных станках возможен разрыв круга, во вторых при шлифовании используется СОЖ, при вращении круга происходит разбрызгивание аэрозоля в окружающую среду, при работе шлифовального станка возникает вибрация, что является вредным фактором. На всех операциях вредным фактором является недостаточная освещенность рабочего места, неверно решенный вопрос микроклимата, возможное загромождение проходов и проездов. Также опасностью может являться утечка СОЖ или масла, наличие на рабочем месте посторонних предметов. Техника безопасности Оборудование устанавливается по группам: группа токарных станков, группа фрезерных, группа сверлильных и группа шлифовальных станков. После выполнения операции на одной группе станков, заготовки перемещают на другую группу, согласно технологического процесса. При перемещении груза необходима соблюдать следующие правила техники безопасности: запрещается провозить тару с грузом над местом нахождения людей и оборудования, при подъеме груза он должен быть приподнят не более 200 – 300 мм для проверки правильности строповки и надежности действия тормозов, опускать груз разрешается лишь на предназначенное для этого место, где исключается возможность падения, опрокидывания или сползания устанавливаемого груза. Минимальная ширина проходов для людей, передвигающихся с грузом, должен предусматриваться не менее 2 м, без груза – не менее 1 м. Расстояния между станками и элементами здания, а также ширина проходов выбраны согласно норм техники безопасности. При работе на различного вида оборудования при выполнении разработанного технологического процесса необходимо соблюдать следующие требования техники безопасности. Все открытые и вращающиеся части станков должны быть закрыты глухими кожухами, плотно прикрепленными к станку. Основные требования к кожухам: прочность, отсутствие шумообразования и простота конструкции. Станки должны быть снабжены специальными устройствами, полностью защищающими работающего от стружки, искр, осколков поломанного инструмента и брызг СОЖ. Для защиты от стружки, кроме защитного экранов и щитков применяются очки. Большую роль играют современные методы борьбы со стружкой - поломкой ее и удалением из зоны резания. На фрезерных станках большую опасность представляет сама фреза. Эта опасность значительно уменьшается при наличии специального ограждения. Ограждение изготовляется в виде сварных или литых кожухов из стали или ковкого чугуна. Для защиты станочников от поражения током все электрооборудование станков выполнено в защищенном исполнении. Для превращения замыкания фазы на корпус в однофазовое короткое замыкание оборудование занулено (на участке применяется четырехпроводная трехфазная сеть с заземленной нейтралью). В совокупности с использованием автоматов защиты от токов которого замыкания это обеспечивает быстрое срабатывание последних. На всех дверцах электрошкафов применяются предупредительные знаки в соответствии с требованиями ГОСТ 15508 – 70. Работы по ремонту оборудования и механизмов производят только после полного отключения от сети электропитания с обязательным вывешиванием в местах отключения предупредительных табличек. Перед каждым станком должен находиться деревянный настил, который не позволяет переохлаждаться организму человека, препятствует проникновению стружки в обувь и частичную изолирует работающего. Конструкция и расположение органов управления станком должна исключать возможность непроизвольного включения и выключения оборудования. Конструкция приспособления (в основном пневматических и гидравлических) должна обеспечивать предотвращение разжима и падания обрабатываемых деталей (самотормозящие элементы, обратные клапана и т. д.). Металлорежущий инструмент должен иметь определенную геометрию, а также должны быть канавки, предназначенные для скола стружки. Производственная санитария и гигиена труда Существенное влияние на здоровье людей оказывает микроклимат в производственном помещении, предусматриваемый ГОСТ 12.1.005-76, категория тяжести труда Па. Для создания благоприятных условий труда следует постоянно контролировать микроклимат производственных помещений, замеряя показатели температуры, влажности и скорости движения воздуха. Для холодного времени года оптимальные параметры: - температура воздуха 18…20°С; - относительная влажность 40…60%; - скорость движения воздуха на рабочем месте <0,2м/с. Допустимые параметры соответственно: - температура воздуха 17…23°С; - относительная влажность не более 75%; - скорость движения воздуха на рабочем месте <0,Зм/с. В теплый период года оптимальные параметры: - температура воздуха 21…23°С; - относительная влажность 40…60%; - скорость движения воздуха на рабочем месте <0,Зм/с. Допустимые параметры соответственно: - температура воздуха 18…27°С; - относительная влажность не более 75%; - скорость движения воздуха на рабочем месте <0,2…0,4 м/с. В соответствии с требованиями СНИП 11-38-75 двери и технические проемы механических цехов оборудованы воздушными завесами. С целью более эффективного улавливания пыли, мелкой стружки применяется местное вытяжное устройство типа зонтов. Для разбавления вредных веществ до их ПДК используется общеобменная вытяжная вентиляция. Поддержание параметров микроклимата в заданных приделах обеспечивается, главным образом, за счет общеобменной приточно-вытяжной вентиляции, а также естественной вентиляции, осуществляемой аэрацией. Свет играет большую роль в сохранении здоровья и работоспособности человека. Для создания нормальных условий труда источники света в производственных помещениях должны достаточно и равномерно освещать рабочие места; не вызывать слепящего действия, блесткости и излишней яркости в поле зрения работающего; не вызывать резких теней. Важное гигиеническое значение имеет рациональный выбор источников света. На участке должно предусматриваться естественное и искусственное освещение. Система искусственного освещения – комбинированная, норма освещенности 2000 лК. Расчет освещенности по коэффициенту использования. 1.Определяем высоту светильников над рабочей поверхностью. H = H – hc – hp; где H – высота цеха, м; hc – высота подвеса светильника, м; hp – высота рабочей поверхности, м. h=9 – 2 – 0,9 = 6,1 м. 2.Определяем расстояние между светильниками L, м. L=1,8h=1,8 ∙ 6,1=10,9 м. 3.Определяем расстояние от светильников до стен L1, м. L1=0,5L L1=0,5 ∙ 10,9=5,5 м. 4.Определяем длину ряда a, м. a=A-2L1 где А – длина участка, м. a =20 – 10,9=9,1 м. 5.Определяем количество рядов b, м. b=B-2L1 где B – ширина участка, м. b =15-10,9=4,1 м. 6.Определяем число светильников в ряду n и m.   ;  ;7.Определяем общее число светильников N. N =2 ∙ 2=4 8.Определяем световой поток F, лм.  En – минимальная освещенность для данного вида работ, лм; S – площадь участка, м2; K – коэффициент запаса на старение ламп (K=1,3 для ламп накаливания); z – коэффициент неравномерности освещения (z=1,1); h - коэффициент использования, который определяется в зависимости от показателя помещения i и коэффициентов отражения потолка rп и стен rст. i=  ;где А и В – длина и ширина помещения, м; h – высота светильников над рабочей поверхностью, м; rп=70%; rст=50%;  лм.По найденному световому потоку выбираем тип светильника и определяем потребляемую мощность. Светильник – НСП-07, с лампой накаливания типа Г215-225-1000. Мощность, потребляемая каждой лампой составляет 1000 Вт, а общая потребляемая мощность составит 9 кВт. Для снижения шума и вибрации предусматриваются следующие требования: - снижение вибрации в источнике возникновения; - рациональная планировка, наиболее шумное оборудование располагается в специальном месте; - использование звукоизолирующих экранов и кожухов; - использование индивидуальных средств защиты к ним отнесены следующие устройства: оградительные, виброизолирующие, виброгасящие и вибропоглощающие (см. ГОСТ 12.4.011-75), а также средства автоматического контроля, сигнализации, дистанционного управления. Важное значение имеет разработка и внедрение физиологически обоснованных режимов труда и отдыха лиц, подвергающихся воздействию вибрации, а также обеспечение их средствами индивидуальной защиты. Для защиты рабочего от воздействия общей вибрации применяют обувь с амортизирующими подошвами. Общие технические требования на специальную виброзащитную обувь введены ГОСТ 12А.024-16. Значительное внимание уделено защите рук от вибраций, мероприятия по которой изложены в ряде стандартов. Например, требования ГОСТ 12.4.002-74, ГОСТ 12.4.20-75 распространяются на средства индивидуальной защиты рук работающего от вибрации, защитные свойства которых обеспечиваются применением упругодемпфирующих материалов. Для борьбы с шумом на пути его распространения устанавливают звукоизолирующие и звукопоглощающие конструкции, а также глушители аэродинамических шумов. Их следует проектировать в соответствии с указаниями СниП П-12-77. Допустимый уровень звука 80 дБА. |