Технологический процесс изготовления корпуса главного цилиндра гидротормозов ВАЗ 2108

Содержание
Реферат
Введение
Содержание
1. Анализ состояния вопроса
2. Выбор и проектирование заготовки
3. Разработка схем базирования
4. Разработка техмаршрута и плана обработки. Выбор СТО
5. Размерный анализ техпроцесса
6. Научные исследования
7. Патентные исследования
8. Проектирование технологических операций
9. Расчёт и конструирование режущего инструмента
10. Расчёт и проектирование станочного приспособления
11. Расчёт и проектирование контрольного приспособления
12. Проектирование производственного участка
13. Экономическое обоснование усовершенствованной операции
14. Безопасность и экологичность проекта
Заключение
Литература

1. 
Реферат
Токарев А.В. Технологическийпроцесс изготовления корпуса главного цилиндра гидротормозов ВАЗ 2108.
Кафедра «Технологиямашиностроения»
ТГУ; Тольятти 2003, — 109 с, 10л. формата А1.
Ключевые слова: технологический процесс, заготовка,база, маршрут, металлорежущее оборудование, станочное приспособление,инструмент, планировка цеха, экономический расчет, охрана труда.
Дипломный проект призванулучшить базовый технологический процесс обработки корпуса гидроцилиндратормозов.
В дипломном проекте проводитсяанализ исходных данных, анализ технологичности конструкции детали и анализбазового техпроцесса, проводится выбор и расчет заготовки методом размерногоанализа, разработка и обоснование технических усовершенствований базовоготехпроцесса, расчет и проектирование станочного и контрольного приспособлений,инструмента, участка мехоносборочного цеха, оценка экономической эффективноститехнических предложений по усовершенствованию базового техпроцесса,разрабатываются меры по охране труда и окружающей среды.

Введение
Машиностроение являетсяважнейшей отраслью промышленности.
Ее продукция – машины различногоназначения – поставляется всем отраслям народного хозяйства. Ростпромышленности, а так же темпы перевооружения новой технологией и техникой взначительной степени зависят от уровня развития машиностроения.
Перед технологами –машиностроителями стоят задачи дальнейшего развития и повышения выпуска машин,их качества, снижение трудоемкости, себестоимости и металлоемкости ихизготовления, внедрение поточных методов работы. Механизации и автоматизациипроизводства, а так же сокращения сроков подготовки производства новыхобъектов.
Массовый выпуск машин сталвозможным в связи с развитием высоко производительных методов производства, адальнейшее повышение точности, мощности, к.п.д., износостойкости и другихпоказателе работы машин было достигнуто в результате разработки новыхтехнологических методов и процессов. Именно поэтому важно, чтобы на предприятияхмассового производства технологические процессы были более совершенными.
Отсюда вытекает цель дипломногопроекта: совершенствование базового техпроцесса изготовления главного цилиндрагидротормозов автомобиля ВАЗ 2101…07 и приведение его к оптимальному варианту.
При этом необходимо стремиться крешению следующих основных задач, которые являются частными комплексаобщемашиностроительных задач настоящего времени.
1.  Спроектироватьзаготовку с максимальным коэффициентом использования материала и с минимальнойсебестоимостью с учетом дальнейшего механической обработки.
2.  Разработатьтехнологический процесс обработки корпуса главного цилиндра гидротормозов сиспользованием достижений науки и техники и отвечающий требованиямтехнологичности (экономичности, точности, качества и т.д.)
3.  Составитьоптимальную схему обработки.
4.  Провестиразмерный анализ техпроцесса с целью проверки обеспечения точности.
5.  Спроектироватьконструкцию инструмента и оснастки, отвечающих требованиям производства.
При решении этих задачнеобходимо прежде всего руководствоваться целесообразностью вводимых измененийс экономической точки зрения.

2. 
1. Анализ состояния вопроса
1.1 Назначение и конструкциядетали
Деталь главный гидроцилиндр тормозов – размещаетсяна корпусе вакуумного усилителя гидротормозов и служит за распределениетормозной жидкости по двум контурам тормозной системы.
В корпусе цилиндра располагаетсяцилиндрический поршень и заглушина. Кроме того, на корпусе цилиндраустанавливается подводящие штуцеры, через которые из рабочей камеры поступаеттормозная жидкость.
Корпус цилиндра гидротормозовотливается из серого чугуна, аналогом которого является СЧ 24-44 по ГОСТ 1412 –85 (механические свойства чугуна представлены в таблице 1.1)Таблица 1.1 Механическиесвойства чугуна СЧ24-44 по ГОСТ 1412 -85
Предел прочности при растяжении
sв, Мпа
Предел прочности при изгибе
sи, МПа
Твердость по Бринеллю,
НВ
Коэффициент линейного расширения
a×106 240 440 190…210 10..12
Чугунный главный цилиндр прочен,обладает высокой жесткостью конструкции и высокой износостойкостью, чтонемаловажно, т.к. по зеркалу цилиндра постоянно происходит скольжение поршня.Износ усугубляется наличием агрессивной и очень активной среды – тормознойжидкости. Высокая износостойкость зеркала цилиндра достигается в ходевыполнения техпроцесса.
В процессе в различное времявносились изменение раскатка зеркала неоднократно исключалась.
Корпус имеет сквозное отверстие Æ/> мм. С нерабочей стороны вотверстие на резьбе М22х1,5-6Н устанавливается пробка.
Наружняя поверхность имеет оченьсложный литейный контур. С правой стороны корпус имеет установочный фланец с2-мя крепежными отверстиями. Со стороны фланца корпус имеет буртик Æ26-0,5 ммпод уплотнительное кольцо.
Сверху корпус цилиндра имеетприливы под штуцерные отверстия:
2 отверстие — Æ22±0,05/Æ6 мм,
3 отверстия М10х1,25-6Н. Данныеприливы ограничены одной плоскостью (с шероховатостью 1,25 Ra)на расстоянии 27 мм от оси зеркала.
Снизу корпус имеет приливы поддва штуцерных отверстия М8х1,25 – 6Н.
Особенностью литейнойповерхности является наличие 2-х базировочных платиков у левого конца цилиндра.
1.2 Классификация поверхностейдетали
На рис.1.1 представлена нумерация поверхностейдетали. Результаты классификации занесем в таблицу 1.2./>Рис. 1.1. Классификацияповерхностей деталиТаблица 1.2 Вид поверхности Номер поверхности Основные 2,3 Вспомогательные 1,6,9,11,16,19,21,24,26,29,30,31,33 Исполнительные 1,17,18,23,28 Свободные 4,5,7,8,10,12,13,14,18,17,20,23,25,27
1.3 Технологический контрольчертежа и конструкции детали
Заготовка в базовом варианте техпроцесса выполняетсялитьем в земляные формы. Материал детали, серый чугун, исключает обработкуметалла давление, литье в кокиль, литье под давлением, а также использованиемногих других высокопроизводительных методов литья. Учитывая то, что базовая заготовкаимеет только одно сквозное отверстие (зеркала цилиндра), то в целом заготовкуможно считать относительно технологичной. Заготовка почти полностью симметричнаотносительно вертикальной плоскости симметрии которого располагается под угломк основной плоскости симметрии.
Поскольку деталь имеетобрабатываемые поверхности, либо типа отверстие, либо типа плоскость, то скореевсего в дальнейшем техпроцесс будет включать в себя только обработку осевыминструментом. Однако высокие требования по качеству и точности зеркала цилиндраприводят к необходимости поиска специальных, точных методов обработки.
Чертеж детали с конструкторскойи технологической точек зрения выполнен на хорошем уровне: представленыосновные отклонения размеров и форм. Отклонения линейных размеров выставлены отсредних значений. Большинство линейных размеров проставлены от единой базы, чтоявляется признаком технологичности конструкторских требований.
В ходе обработки заготовка неоднократно устанавливается по двум платикам 8х20 мм у выходного конца цилиндра.Однако, не смотря на их высокуб технологическую роль, на чертеже практически неданы требования по точности исполнения платиков.
Общую технологичность детали можно определить спомощью коэффициентов:
— точности
/> (1.1)
где /> -средняя точность (значение квалитета)
Тi– квалитет i-ой поверхности;
N –число поверхностей данного квалитета.
Тср = />
Кточн = 1-/>=0,92
- коэффициент шероховатости
Кш=1-/> (1.2)
Где Шср – среднеезначение шероховатости Ra, мкм
Шср=/>
Кш = 1/>=0,91В целом коэффициенты говорят о высокойтехнологичности детали (чем выше Кт и Кш, темтехнологичнее деталь).1.4 Определение типа производстваМожносчитать, что тип производства зависит от двух факторов: заданной программывыпуска и трудоемкости изготовления детали. Нередко трудоемкость (приопределении заданной программы выпуска рассчитывается такт выпуска, атрудоемкость определятся средним штучным временем Тштср по операциямдействующего на производстве или аналогично техпроцесса. Отношение этих величинпринято называть, коэффициентом серийности:
Кс = /> (1.3)
Тштср=/>
Такт выпуска tв= /> (1.4)
Где Фэр = 4015 ч –эффективный фонд времени работы оборудования;
N=540000шт/год
Тштср=/> мин
tв= />0,446 мин
Кс = />1,7
Коэффициент К1 =1…2соответствует массовому производству.
1.5 Анализ базового вариантатехпроцесса
Корпус цилиндра гидротормозов– деталь не очень точная, но заготовка, получаемая литьем в земляные формыимеет очень большие припуски, особенно на поверхность зеркала цилиндра. Вотливке детали можно получить всего только одно отверстие Æ16 мм. Получениедругих глухих отверстий не технологично, т.к. ведет к удорожанию заготовки.Недостатком отливки является наличие в прессформе стержни Æ16 мм и длинной до180 мм, Такой стержень неустойчив и не прочен. Это усугубляется тем, что онсостоит из двух частей. Увеличение диаметра стержня исключено, поскольку мыимеем очень большой процент брака по качеству отверстия. В поверхностном слоеотверстия вокруг стержня при литье образуется адсорбированный слой, насыщенныйпарами, воздушными раковинами и т.д. Количество брака составляет 15%. Работанад этой проблемой является одним из направлений модернизации техпроцесса.
Получение штуцерных отверстий невызывает сомнений: техпроцесс их обработки минимален и альтернативы не имеет.Но последовательность обработки зеркала цилиндра далека от оптимальноговарианта:
- зенкерование предварительное
- зенкерование окончательное
- развертывание
- накатка.
Зенкрование ведется с двух сторон до серединызеркала (или, точнее, до 2-х отверстий Æ3 мм). Ранее в конструкции была предусмотренаканавка под выход этих отверстий в зеркало. Однако, в 1985 году канавка была изконструкции устранена. Ранее по этой канавке проходила граница двух частей отверстия,обрабатываемых двумя разными инструментами. Каждый инструмент образует своюповерхность с уводом оси от номинальной оси. Несоосность двух поверхностейпорождает явную ступень, которая ранее из-за наличия в этом месте канавки былаявно незаметна. Технологичнее было бы обрабатывать все отверстие одниминструментом. Это существенным образом повысило бы точность полученияотверстия.
Анализ двух проблем позволяетпредположить важность применения рассверливания и дальнейшего протягивания содновременным дорнованием. Проблемой в этом случае является слишком большаядлина отверстия (для протягивания).
1.6 Задачи проекта. Путисовершенствования техпроцесса
Следует заметить, что при разработке дипломногопроекта не ставиться задача коренного изменения существующего базовоготехпроцесса (хотя это не исключается), если это не диктуется существеннымиусловиями, например, резким увеличением производственной программы. Анализ существующегобазового варианта техпроцесса может выявить нам дальнейшее направлениемодернизации или, даже, нового проектирования всего техпроцесса. В подавляющембольшинстве случаев для повышения показателей эффективности техпроцесса илирешения существующих проблем достаточно заменить две операции, перехода илиизменить структуру техпроцесса.
В анализе базового техпроцессазамечены недостатки – низкое качество отверстия корпуса и низкая точностьдальнейшего его получения.
Решение этих проблем и будетодним из основных направлений совершенствования техпроцесса.

2. Выбор и проектированиезаготовки
2.1 Выбор способа получениязаготовки
Изначально определяем, чтозаготовку корпуса главного цилиндра гидротормозов можно получить двумяспособами: литьем в земляные формы и литьем в металлические армированные формы.Второй способ практически не используется для изготовления отливок из чугуна.Эти методы в одинаковой степени позволяют достичь заданной точности, однакосебестоимости получения заготовок будут разными.
Оценку эффективности различныхвариантов получения заготовок чаще всего проводят по двум показателям:
а) коэффициенту использованияматериала заготовки:
Ки = /> (2.1)
где q –масса детали, кг;
Q –масса заготовки, кг.
б) технологической себестоимостиизготовления детали. Сюда включается только те статьи затрат, величины которыхизменяются при переходе от одного варианта к другому.
На стадии проектированиятехнологических процессов оптимальный вариант заготовки, если известны массызаготовки и детали, можно определить путем сравнения технологическойсебестоимости изготовления детали, рассчитанной по формуле:
Ст = Сзаг*Q + Смех*(Q – q) – Сотх(Q –q) (2.2)

где Сзаг – базоваяили конкретная стоимость одного кг заготовок, руб/кг.
Смех – стоимостьмеханической обработки, отнесенная к одному кг срезаемой стружки, руб/кг.
Сотх – цена 1 кготходов, руб/кг.
Смех = Сс+ Ен*Ск (2.3)
где Сс – текущиезатраты на 1 кг стружки, руб/кг.
Ск – капитальныезатраты на 1 кг стружки, руб/кг.
По таблице 3.2 [3] дляавтомобильного и сельскохозяйственного машиностроения Сс =0,188руб/кг, Ск = 0,273 руб/кг.
ЕН — нормальныйкоэффициент эффективности капитальных вложений Ен =0,15
Смех =0,188+0,15*0,566 = 0,273 руб/кг.
Это значение принимаем и длялитья в земляные формы и для литья в армированный кокиль.
Стоимость заготовки,полученной такими методами, как литье в песчаные и металлические формы, сдостаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле
Сзаг = Сотл*Кт*Кс*Кв*Км*Кп (2.4)
где Сотл – базоваястоимость одного кг литых заготовок. Для отливок полученных литьем в земляные иметаллические формы Сотл равны Сотл1=0,29руб/кг, Сотл2 = 0,29 руб/кг.
Кт – коэффициент,учитывающий материал отливок, для отливок из чугуна 2-ого класса точности Кт= 1,03 [3, стр.34].
Км – коэффициент,учитывающий материал отливки; для серого чугуна Км =1,09.
Кс – коэффициент,учитывающий группу сложности, по таблице 3.6[3] 3-я группа сложности; Кс= 1.
Кв – коэффициент,учитывающий объем производства. По таблице 3.9.[3] определяем группу серийности– 4-я. По табл. 3.8 [3] Кп = 1,2
Подставляем все известныезначения в формулу 2.4 и получим:
Сзаг1 = Сзаг2= 0,29*1,03*1,09*1,0*1,0*1,2 = 0,36 руб/кг
Рассчитаем технологическуюсебестоимость изготовления детали, если известно: q =0,873 кг, Q = 1,35 кг. Сотх = 0,0144 руб/кг.
Ст1 = Ст2= 0,36*1,35+0,273*(1,35-0,873)-0,0144(1,35-0,873) = 0,609 руб.
Стоимость только одной заготовкибез учета механической обработки :
Сзаг1 = Сзаг2= 0,36*1,35 = 0,486 руб.
Расчеты проведены в ценах 1985года.
Для учета ценовой инфляциивведем коэффициент к=10. Тогда стоимость заготовки Сзаг = 0,468*10 =4,86 руб., а стоимость заготовки Сзаг = 6,09 руб.
Расчеты показали одинаковуюстоимость получения отливки корпуса. Но мы остановимся на способе получениязаготовки литьем в песчаные формы, т.к. этот способ обеспечивает более высокоекачество отливки и однородность её структуры.
2.2 Проектирование отливки корпуса главного цилиндрагидротормозов
Проектирование отливкиосуществляется по методике изложенной в [4].
Проектирование выполним последующим этапам:
1. На основании выбранногоспособа литья по таблице 2.3. [4] определяем класс точности размеров и масс, атакже ряд припусков. Для данного способа получения заготовки интервал классовточности размеров и масс с 6 по 11, интервал рядов припусков от 2 до 4.
Принимаем 7-ой класс точностиразмеров и масс и 2-ой ряд припусков (выбор объясняется требованиями массовогопроизводства).
2. По таблице 2.1 [4] исходя ихданных таблицы 2.3 получим допуски, которые и сведем в таблицу 2.1Таблица 2.1 Допуски наразмер (7-ой класс)Размер, мм Величина допуска, мм Размер, мм Величина допуска, мм
178,5
50,5
1,1
1,0
Æ34,7
Æ21
0,9
0,8
3. По таблице 2.2 [4] выбираемпо соответствующему ряду припусков и по допускам на размер сами припуски изанесем их в таблицу 2.2Таблица 2.2 Припуски насторонуДопуск, мм Припуск на сторону, мм Допуск, мм Припуск на сторону, мм
0,6…0,8
0,8..1,0
1,3/1,8
1,4/2,0
1,0…1,2
1,2…1,6
1,6/2,4
2,0/2,8
По таблице 2.4 [4] выберемлитейные радиусы, соответствующие данному номинальному размеру:
Номинальный размер, мм
до 25
25…50
50…150
150…250 Радиус, мм
2
3
3,5
4
Опираясь на ранее принятыезначения принимаем для данной заготовки :
7-7-3-5 ГОСТ26645-85
Определим коэффициентиспользования материала:
Ки = />=0,65.
Коэффициент использованияматериала близок к нормативному по машиностроению Ки = 0,7… 0,85.Столь низкое значение (Ки = 0,65) объясняется увеличенным припускомна отверстие цилиндра в связи с низким качеством адсорбции слоя. Чертежзаготовки представлен на листе в графической части проекта.

3. Разработка схем базирования
Для успешного выполнениятехнологических операций механической обработки и сборки необходима правильнаяустановка заготовок или деталей. В процессе установки решаются две различныезадачи: базирование и закрепление заготовок.
Особое значение вопросыбазирования приобретают при обработке заготовок в условиях массовогопроизводства с использованием настроенного оборудования.
Разработка схем базированияделится на три основных этапа:
1. Выбор черновых технологических баз.
2. Назначение чистовых технологических баз.
3. Разработка теоретических схем базирования.
При получении черновых технологических баз учитываютте условия, при которых обеспечивается заданная точность при минимуме припусковна обработку.
Это условие выполняется в томслучае, если мы используем основные конструкторские базы (в нашем случае торец3 и пов.2). Однако в нашем техпроцессе эти поверхности выполняются на 10-йоперации, поэтому базирование вынуждены вести по единой базе – по наружнойповерхности (литой) корпуса. Эта поверхность удовлетворяет требованиям длячерновых баз:
- достаточные размеры для закрепления
- используется только на 1-ой операции
- на поверхности отсутствуют приливы, литники, прибыли и т.д.
Схема базирования на первой операции представлена нарис.3.1.
Назначение чистовыхтехнологических баз является многовариантной задачей. Оптимальный вариант можноотыскать только на анализе решений технологических размерных цепей. При этомдолжны соблюдаться принципы единства баз и соответствие конструкторских итехнологических баз (по мере возможностей). На деталях типа корпус чистовыебазы, как правило, готовят на черновых операциях и чистовые базы соответствуютконструкторским. Базирование по торцу поверхности 3 и по поверхности 2осуществляется на всех последующих переходах.
Схема базирования на 020 – ойоперации представлена на рис.3.2.
/>
Рис. 3.1. Схема базирования на010-ой операции
/>
Рис. 3.2. Схема базирования на020-ой операции

4. Разработка технологическогомаршрута и плана обработки. Выбор СТО
4.1 Разработка технологическогомаршрута и плана обработки
Согласно базовому техпроцессуизготовления корпуса гидравлических тормозов обработка ведется наавтоматической линии «Альфинг» и окончательную обработку проходит наспециальном станке «Альфинг»: последовательность обработки каждойповерхности приведена в таблице 4.1Маршрутобработки поверхностейТаблица 4.1№ поверхности Квалитет точности Шероховатость Технические требования Методы обработки Последовательность операций Последовательность позиций Трудоемкость
1
2
7
10
0,4
12,5
-
- С, З, Р, Н
Т, ТЧ
10,20,40
10
610,810,320,
520, 720
3-510
3,6
2,2 3 9 10 -
Т, ТЧ 10
3-510 2,2 4 10 12,5 - Т 10
3-510 1 5 12 12,5 - Т 10
3-510 1 6 10 12,5 - Т 10
3-510 1 7 13-14 50 - - - - - 8 14 50 - - - - - 9 10 12,5 - Ф 10
310 1 10 10 12,5 - Т 10
910 1 11 8 12,5 -
С, З1, З2 10
310,610, 910 2,8 12 8 12,5 -
З1, З2 10
310,910 1,6 1 2 3 4 5 6 7 8 13 9 12,5 С, З 10
310,910 2 14 10 12,5 ^0,05/8,5 Т 10
3-510 1 15 9 12,5 С, З 10
310,910 2 16 6 5
Р3 10
9-1010 1,5 17 10 12,5 С 10
6-810 1 18 10 12,5 С 10
6-810 1 19 10 12,5 Ф 10
310 1 20 10 2,5 Т 10
610 1 21 10 12,5 ^0,05/7,5
Р3 10
10-1110 1,5 22 6 5 С, З 10
12-1310 2,0 23 10 12,5 С 10
6-1010 1 24 10 12,5 Т 10
3-510 1 25 10 12,5 Т 10
10-1110 1 26 6 5
Р3 10
12-1310 1 27 10 12,5 З 20
3ого 0,8 28 10 12,5 С 20
3ого 1 29 9 5 Ф, Фч 20 3,5 2,5 30 6 5 ^0,05/7,5
Р3 20
7ого 1,5 31 10 12,5 З, С 20 3 2,0 32 8 5 Ф, Фч 20 3-5 2,5
В таблице :
С – сверление;
З –зенкерование;
Р – развертывание;
Н – накатка;
Т – точение;
Тч – точение чистовое;
Ф – фрезерование;
Фч – фрезерование чистовое;
Р3 – резьбонарезание.
Как видно из таблицы наиболеетрудоемкая по изготовлению отверстие поверхности 1, а также резьбовоеотверстие.
В данном проекте предлагаетсяизменить в базовом процессе последовательность обработки поверхности 1. В местомаршрута обработки:
Зенкерование черновое
Зенкерование чистовое
Развертывание
Накатка
В качестве черновой операциииспользовать рассверливание. Для этого в заготовке необходимо увеличить припускпод черновую обработку на 1,5 мм на сторону. Это ведет к снижению трудоемкости,увеличению производительности за счет интенсификации процессов резания. Приэтом точность обработки не снижается, т.к. последующие переходы устраняютпогрешность от черновой обработки. В следующих разделах эта особенность будетучитываться при размерном анализе (п.5). Назначение и патентные исследованиятакже будет касаться черновой обработки отверстия. Оптимизация конструкцииинструмента, методов и режимов обработки позволит получить существенныйэкономический эффект.
План обработки составляется сучетом требований по [5] с учетом базового техпроцесса. Последовательностьобработки следующая:
005 Заготовительная
010 Линейно-автоматная
На данной операции происходитподготовка чистовых технологических баз, обработка черновая отверстияповерхности 1, а также плоскости поверхность 9 и отверстий поверхности 10, 15,20.
020 Линейно-автоматная
Используя чистовыетехнологические базы, происходит обработка чистовая отверстия 1, а такжеплоскости поверхность 29, 32 и крепежных отверстий поверхности 27, 31, 26
040 Накатная
На данной операции происходитотделочная обработка отверстия поверхности 1.
Данная последовательностьопераций представлена в плане обработки с соответствующими операционнымиэскизами по операциям и позициям, а также техническими требованиями (см. лист3).

4.2 Выбор СТО
Оборудование, оснастка (зажимные и контрольныйприспособления, режущий инструмент, средства транспортировки детали с операциина операцию и т.д.) должны соответствовать всем требованиям, предъявляемым кдетали на данной операции по производительности, точности, мощности и бытьэкономически обоснованы. Оборудование должно обеспечивать максимальную концентрациюпереходов на операции и минимум переустановок.
В качестве оборудования вбазовом техпроцессе на 010, 020 операциях автоматическая линия «Альфинг»с автоматической разгрузкой на конвейер. На отделочной операции (накатной)специальный накатной станок «Альфинг».
В качестве оснастки применяютсяследующие приспособления и режущие инструменты:
010 операция :
основное приспособление (2 – хкулачковый патрон) спутник; автоматическое устройство для разгрузки деталей;транспортное устройство для спутников; гайковерты для зажима.
По позициям (в следующихпорядке: 1 инструмент; 2 оснастка).
3 1. Фреза (резцовая головка) с шестигранными пластинами.
2. Оправка фрезы
4. 1.Спиральное сверло Æ14мм;
Комбинированное сверло Æ8,5/12;
Специальные резцы
2. Регулируемые втулки подсверла
5 1. Спиральное сверло Æ6мм;
комбинированное сверло Æ8,5/12 мм;
Специальные резцы
2. Регулируемые втулки;
инструментальный патрон.
6 1. Спиральное сверло Æ3мм;
Зенкер Æ14,2 мм;
Спиральное сверло Æ8,6 мм.
2. Регулируемая втулка.
7 1. Зенкер Æ20 мм;
Спиральное сверло Æ3 мм;
Сверло для глубокого сверления Æ17,5 мм;
2. Регулируемая втулка;плавающий патрон.
8 1. Зенкер;
Специальное сверло для глубокогосверления Æ 17,5мм;
2. Плавающий патрон.
9 1. Зенкер
2. Регулируемая головка
10 1. Зенкер
Зенкер
Специальный резец
Профильный резец
2. Патрон для зенкера;
инструментальный патрон
11 1. Специальный резец (фасочный)
Специальный резец (для обточки)
Специальный резец (для подрезкиторца)
Зенкер
2. Регулируемая втулка;
Инструментальный патрон.
12 1. Метчик М10х1,15
2. Плавающий птарон
13 1. Метчик М10х1,25
Метчик М22Х1,«5
2. Плавающий патрон.
020 операция:
Основное приспособление ;
Спутник;
Автоматическое приспособлениедля загрузки деталей.
3 1. Зенкер
Резцовая головка с шестиграннойплатиной.
2. Плавающий апатрон;
Оправка фрезы
4 1. Спиральное сверло Æ6мм;
Ступенчатое сверло Æ8,5/12;
2. Регулируемые втулка
5 1. Зенкер для цекования
7-8 1. Развертка
10 МетчикВсе инструменты твердосплавные
040 операция
Ролик раскатной
Контрольно – измерительноеприспособление:
010 операция
Пробка предельная для контроляразмера:
1.  Æ17,5±0,2
2.  Æ8,5¸8,7
3.  Æ3,0¸3,2
4.  М10х1,25
5.  Æ8,78¸8,92
6.  Æ22¸0,05
7.  Æ14,2±0,1
8.  Æ6±0,1Калибр с индикатором для контроля листа 90°+2°
Калибр жесткий предельный Æ25,5¸26,0;
Æ31,8¸32,0.
Скоба предельная с регулируемымитарелками Æ31±0,3.
Пробка резьбовая М22х1,5.
Калибр с индикатором дляконтроля перпендикулярности и межосевого расстояния.
010 операция:
Пробка предельная Æ8,8±0,2
М8х1,25
Калибр с индикатором дляконтроля перпендикулярности и межосевого расстояния.
Специальный прибор „Солекс“для контроля Æ19,015¸19,035; стол спневмоустановкой.
040 операция:
пробка предельная Æ19,035¸19,075
Специальный прибор „Солекс“;стол с пневмоустановкой.
Оборудование, приспособление,инструмент заносятся в маршрутную, операционные карты и в план обработки.

5. Размерный анализ техпроцесса
Задача раздела – используяразмерный анализ технологического процесса провести расчет размерных параметровдетали в процессе ее изготовления, при этом техпроцесс изготовления корпусадолжен гарантировать изготовление качественных деталей и отсутствие брака приих производстве, содержать минимально необходимое число операций и переходов:обеспечить размеры заготовки с минимальными припусками.
Т.к. техпроцесс изготовлениякорпуса гидротормозов преимущественно содержит переходы, включающие обработкуотверстий, расчет размерных цепей проводится только в радиальном направлении пометодике, изложенной в [6].
Составляется размерная схема врадиальном направлении (см. лист графической части дипломного проекта).
Составляются уравненияоперационных размерных цепей по операциям.
40 — />
20 — />
/>;
10 — />
/>
/>
/>
/>
/>
/>

Записываем все уравненияразмерных цепей в соответствующую графу размерной схемы. Осуществляем проверкудля цепей имеющих замыкающими звеньями чертежные размеры детали.
В данном случае это будетуравнение несоосностей:
/>
Из чертежа [Е1,26] = 0,2
Операционные несоосности: />
/>
/>
Тогда
0,2>0,01+0,05+0,05 = 0,11
Данный техпроцесс обеспечиваетвсе необходимые технические требования, т.к. все остальные операционные размерына финишных операциях совпадают с чертежными и необходимая точность размеровавтоматически обеспечивается при совпадении условия Топер £ Тчерт,где Топери Тчертдопуски на операционныйи чертежный размеры соответственно.
Определим минимальные значенияоперационных припусков по формуле
/> (5.1)
где Rzi–1 – шероховатость поверхности на (i –1)-ой операции; T i–1 – величина дефектного слоя на этойоперации (только для заготовительной операции, т. к. обрабатывается чугун).
Шероховатость по операциям ивеличину дефектного слоя, полученные на операциях, определяем по таблицеприложения 9 [7] в зависимости от метода обработки.
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм.
Для припуска z110делается исключение, т. к. на черновой операции зенкерование заменяется болеепроизводительным рассверливанием. В дальнейшем z1min10 скорректируется с учетом данногозамечания.
Полученные минимальные значенияприпусков заносятся в соответствующую графу размерной схемы.
Определим максимальные значенияприпусков по формуле
/>,(5.2)
где wzi –отклонение припуска, мм (поле рассеивания); которое находится по формуле
/>,(5.3)
где ТАi – отклонения составляющих звеньев, мм (равные операционнымдопускам).
/>;
/> мм;
/>;
/> =0,2 – допуск на ход инструмента;
/> мм;
/>;/> мм;
/>;
/> мм;
/>
В данном случае /> определяется отклонениемнастройки хода инструмента (/>мм);
/>
/> мм
/>;
/> мм;
/> –определяется погрешностью хода инструмента (/>);
/>;
/> мм.
Определим максимальные припускипо переходам:
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм;
/> мм.
Хотя размеры определяются врадиальном направлении, когда при числе звеньев больше 4 необходимо вестирасчет вероятностным методом для припуска /> расчетвелся методом максимума-минимума, т. к. для данного припуска составляющиезвенья уравнения цепи являются линейными размерами. Припуски заносятся в соответствующуюграфу размерной схемы.
Теперь определим операционныеразмеры из уравнений размерных цепей:
1. />;
/> мм.
/>
В операционной форме:
/>.
2. />
/> (т.к. /> мм).

В операционной форме /> мм.
3. />.Т. к. число звеньев п>4, определим поле рассеяния вероятностным методом поформуле
/> (5.3)
где />–коэффициент риска, характеризующий вероятность попадания размеров замыкающегозвена в регламентирующие размеры; для риска 0,01% коэффициент />;
/>–передаточный коэффициент (±1);
/>–коэффициент рассеивания, выбирается в зависимости от точности обработки;
/>–поле рассеивания замыкающего звена, мм.
/> мм.
Тогда
/> мм
/>
/>
/>
Запись размера в операционнойформе />.
4. />
/>
/>
Запись размера в операционнойформе />.
5. />
/>
/>
Запись размера в операционнойформе />.
С учетом увеличенного припуска /> мм.
6. />
/> мм
/>
7. />
/>
/>
8. />
/>
/>
Запись в операционной форме />
9. />
/>
/>
Запись в операционной форме /> мм.
10. />
/>
/>
/>.
В результате размерного анализа полученыоперационные размеры (занесенные в соответствующую графу размерной схемы),позволяющие получить необходимую размерную точность и взаимное расположениеповерхностей в ходе выполнения данного техпроцесса.
По сравнению с базовойзаготовкой изменились два размера (Щ05 и 2А05).

6. Научные исследования
Задача раздела – провести исследование вопроса,связанного с обработкой глубоких отверстий.
Вид исследования – теоретическийметод (патентно-литературный обзор).
Цель исследования – повышениестойкости сверла.
Результаты исследований
Таблица 6.1Автор(ы) Название источника и статья Краткое содержание Примечание 1. Худобин Л.В.; Мусина Г.Р. »Вестник машиностроения" №10/97 «Влияние чистоты СОЖ на эффективность обработки заготовок лезвийными инструментами»  В статье описаны опыты по определению влияния очистки СОЖ на стойкость инструмента. Исследования проводились при обработке отверстий в образцах из стали 45 и чугуна СЧ 20. Были последовательно обработаны 75 сквозных отверстий диаметром 16 мм и длиной 50 мм. Эксперименты показали, что при сверлении отверстий в заготовках из чугуна с применением СОЖ с механическими примесями стойкость сверла соответствовала 31 обработанному отверстию. При полном отсутствии примесей стойкость сверла составила 75 отверстий. Подлежит рассмотрению 2. Соснин Н.А.; Тополянский П.Л.; Ермаков С.Л.
«СТИН» №11/90
«Повышение стойкости деталей машин и инструмента методом плазменно-дугового упрочнения»  Сущность метода состоит в нанесении износостойкого тонкопленочного покрытия с одновременной плазменной закалкой поверхностного слоя. Покрытие является продуктом плазмохимических реакций веществ, прошедших через дуговой плазмотрон; закалка происходит благодаря локальному воздействию высокотемпературной плазменной струи. Эффект от ПДУ достигается в результате изменения физико-механических свойств поверхностного слоя. При этом уменьшается коэффициент трения, увеличивается микротвердость, создаются напряжения сжатия, залечиваются микродефекты, защита от коррозии. Техпроцесс ПДУ осуществляется в упрочнении обрабатываемой поверхности путем перемещения изделия относительно плазмотрона. Контроль качества ПДУ осуществляют сравнением цветовой гаммы на обработанной поверхности и на эталоне. Испытания показали повышение стойкости в 8 р. Подлежит 3. А. с. №1144800 МКИ В23В51/02 Баранчиков В.И. «прогрессивные режущие инструмен-  В теле сверла выполнено отверстие, в котором с помощью припоя закреплена режущая вставка. В качестве припоя выбран медно-титановый припой. Пайка проводится в вакууме. Материал вставки выбирается в зави- Подлежит ты и режимы резания металлов»; справочник симости от марки обрабатываемого материала. Режущая вставка повышает стойкость сверла в 6-8 раз по сравнению с известными сверлами. 4. Юдковский П.А.
621.95
Ю167
«Совершенствование режущих свойств сверл из быстрорежущей стали на основеанализа качества поверхностного слоя»; Симпозиум; Вильнюс 1974  В данной работе приведены некоторые результаты исследований, имеющих целью изучение закономерностей и повышение режущих свойств сверл из б/р стали. Целью исследований является определение возможных оптимальных условий, при которых поверхностный слой сверл обеспечивал бы наибольшую работоспособность инструмента. Подлежит 5. Смольников Е.А.; Жилис В.И.
621.95
Ю167
«Совершенствование режущих свойств сверл»; Симпозиум; Вильнюс 1974  В данной работе сопоставлены результаты исследования по стойкости со сверлами без ХТО и со сверлами, подвергнутыми нанесению простых износостойких покрытий на режущие элементы. Установлено, что лучшими вариантами ХТО являются цианирование готовых сверл и обработка паром. Подлежит 6. Дубровин Е.Ф.; Марченко Д.Г.; Попов И.Я.
621.95
Д797
«Влияние изоляции термоЭДС на стойкость сверл»; Симпозиум; Вильнюс 1974  В работе описаны результаты стойкостных испытаний сверл при сверлении чугуна с разрывом цепи термо-ЭДС и без разрыва. Подлежит 7. Синельщиков А.К.; Филиппов Г.В.
621.95
С383
«Конструкция и рациональная эксплуатация сверл с каналами подвода СОЖ» Симпозиум; Вильнюс 1974
 В работе описаны сверла с каналами для подвода СОЖ.
Выводы: 1. использование сверл с каналами для СОЖ значительно повышают стойкость инструмента; 2. процесс обработки протекает без заметного приращения сил резания, что позволяет сохранить запас прочности.
6.2 Анализ влияния качестваповерхностного слоя на стойкость сверл
В работе [8] приведенырезультаты исследований по изучению повышения режущих свойств сверл из сталейР6М5 и др.
Анализ влияния многочисленныхфакторов на износ и стойкость сверл показывает, что последние зависят от состоянияповерхностного слоя толщиной 0,1 – 0,6 мм. Целью исследования являлосьопределение возможных оптимальных условий, при которых указанный слойобеспечивал бы наибольшую работоспособность сверл. Одним из существенныхфакторов, определяющих состояние поверхностного слоя, является температура взоне резания.
На рис. 6.1 показан характерраспределения температуры по длине режущей кромки сверла. Видно из графиков,что температура от оси инструмента к периферии возрастает, достигая максимумана расстоянии (0,7…0,9) длины режущей кромки и далее снижается.
/>Рис. 6.1. Кривыераспределения температуры по длине режущей кромки сверла (контурная линия – порасчету, штриховая – по результатам измерений)
При измерении температуры накромках сверл резко выраженное экстремальное значение ее не отмечалось. Научастках с y = 0,8…1происходит стабилизация температуры. Отмеченные явления связаны с улучшениемотвода тепла от наиболее нагретых участков сверла в массу инструмента, а такжеуменьшением разницы в ее температурах на поверхности сверла и изделия. Опоследнем свидетельствует рассмотрение температурных полей, анализ которыхпоказывает, что выравнивание температуры на передней и задней поверхностях происходитза счет тепловых потоков, направленных в массу сверла.
В связи с тем, что стойкостьопределяется состоянием рабочих поверхностей особое значение приобретает алмазнаядоводка. Эффективность доводки определяется ее режимами (скоростью и подачей).
Химический и фазовый анализыповерхностного слоя показали, что после алмазной обработки наряду с уменьшениемшероховатости, имеет место увеличение содержания углерода (на 0,08 – 0,12%) супрочнением поверхностного слоя на глубину до 25 мкм. В результате сложногокомплексного воздействия алмазной доводки на состояние поверхностного слоя происходитповышение стойкости в 1,2…1,5 раза.

6.3 Влияние ХТО на стойкостьсверл
В работе [9] приведены результаты исследованийвлияния ХТО на стойкость сверл из быстрорежущей стали. Существует несколькоспособов повышения износостойкости сверл после их изготовления:
1.  Нанесениепростых износостойких покрытий на режущие элементы сверла;
2.  Нанесениесложных (комплексных) покрытий на режущие элементы сверла;
К первому способу относятся однокомпонентныепокрытия: хрома, оксидной пленки, полученной за счет низкотемпературного,высокотемпературного или химического оксидирования; пленки цианидов или титана.Сюда же относится фосфатирование, сульфидирование, обработка медью идисульфидом молибдена. Ко второму способу относятся многокомпонентныеизносостойкие пленки (цианирование с последующим воронением в солях и др.). Такжеповышают стойкость:
–  наплавкаизносостойкого сплава;
–  полированиеканавок сверла гидроабразивным, электролитическим или химическим способами;
–  термомеханическаяобработка
–  искровое,химическое и механическое упрочнение.
Способ ХТО
/>
1 вариант – без ХТО; 2 вариант –цианирование 12 мин при 560°С; 3 вариант – цианирование 18 мин при 560°С; 4вариант – цианирование 12 мин при 560°С + воронение в соли ЧС312 в течении 30мин при 450°С; 5 вариант – цианирование 18 мин при 560°С + воронение в солиЧС312 в течении 30 мин при 450°С; 6 вариант – воронение в соли ЧС312 в течении30 мин при 450°С
Рис. 6.2. Влияние способа ХТО настойкость и удельные износы по задней поверхности при следующих условиях:
а) v =36,7 м/мин, S = 0,32 мм/об;
б) v =25,2 м/мин, S = 0,43 мм/об.
На рис. 6.2 приведены результаты испытаний, изкоторых видно, что наиболее оптимальным вариантом ХТО является цианирование всреднепроцентных ваннах при температуре 560°С с последующим воронением врасплаве солей ЧС-132 при 450°С в течении 30 мин.
Стойкость сверл, подвергнутыхХТО, в 2…2,5 раза выше стойкости сверл без ХТО.
6.4 Влияние изоляции термо-ЭДСна стойкость сверл
В работе [10] приведены результаты сравнительныхиспытаний сверл при обработке чугунов с разрывом в цепи термо-ЭДС и безразрыва.
Исследование проводилось посхемам, представленным на рис. 6.3 сверлами из стали Р6М5.
Схема 1. изоляция инструментаобеспечивалась склеенной переходной втулкой КМ4-2.
Схема 2. Патрон соединяли со шпинделемстанка гибким многожильным проводом (медным)
Схема 3. Заготовку устанавливалив тисках с текстолитовой прокладкой под основание толщиной 1 мм.
Схема 4. Схема установки сверлаи заготовки та же, что и в п. 3, но заготовку соединяли гибким многожильныммедным проводом со столом станка.
Обрабатывались заготовки изсерого чугуна СЧ18-36. Каждая заготовка разделялась на две половины, одна изкоторых обрабатывалась без разрыва цепи термо-ЭДС, на другой – по схеме сразрывом. Стойкость сверла оценивалась количеством просверленных ими отверстийдо затупления.
Сверла диаметром 8 ммиспытывались при скорости резания 13,3 м/мин по всем четырем схемам. Отверстиясверлились на глубину 25 мм с подачей S=0,25 мм/об. Основныестатистические показатели распределения стойкости сверл показаны в табл. 6.2.
Таблица 6.2 Показателираспределения стойкостиСхема обработки Диаметр отверстия, мм Количество отверстий Среднеарифметическая стойкость
Дисперсия, s2 Среднеквадратичное отклонение Коэфф. относит. стойкости
1
2
3
4
8
8
8
8
240
340
285
445
40
56,6
47
74
160
479
338
1615
12,6
21,8
18,3
40,3
0,71
1
0,63
1
Как видно из табл. 6.2, стойкость сверл при разрывецепи термо-ЭДС ниже стойкости сверл с замкнутой цепью термо-ЭДС. Стойкостьсверл с замкнутой цепью термо-ЭДС выше стойкости сверл с незамкнутой цепью на30…40%.

/>
Рис. 6.3. Схема обработки: 1 – сизоляцией инструмента и детали; 2, 3 – с замкнутой цепью термо-ЭДС
6.4 Конструкция сверл
В [11] приведена группа сверл с внутренним подводомСОЖ. Такие сверла обладают повышенной стойкостью, т. к. СОЖ, попадаянепосредственно в зону резания, эффективнее охлаждает режущие кромки сверла. В[11] также приведены результаты стойкостных испытаний сверл диаметром 12 мм сканалами для подвода СОЖ, в ходе которых было установлено, что стойкость данныхсверл значительно выше, чем у стандартных сверл (табл. 6.4).
Таблица 6.4 Результаты испытаний№ опыта Сверла с каналами для подвода СОЖ Сверла стандартной конструкции Стойкость Количество выводов для очистки от стружки Стойкость Количество выводов для очистки от стружки Количество отверстий Время, мин Количество отверстий Время, мин
1
2
3
4
5
93
156
202
66
173
48,5
78
101
33
86,5
–
–
–
–
–
14
11
9
19
17
7
5,5
4,5
9,5
8,5
3
3
3
3
3
В [12] показано сверло с канавками для дроблениястружки. На режущих кромках сверла по задней поверхности заточены двенесимметричные кольцевые канавки, глубины которых постепенно уменьшается отрежущей кромки к канавке сверла. При сверлении материалов данными сверлами всяширина стружки разбивается на отдельные участки, что снижает силы резания итепловыделение. Стружка легко отводится из зоны резания и не пакетируется в канавкахсверла. Это значительно повышает стойкость сверла.
На рис. 6.4 представленаконструкция сверла с центральной режущей вставкой из СТМ (а. с. №1144800, МКИВ23 В51/02). В теле 1 выполнено центральное отверстие, в котором с помощьюприпоя закреплена режущая пластина – вставка 2. В качестве припоя примененмедно-титановый припой, содержащий 25–30 массовых частей титана и 2-3 масс. ч.олова. Пайку проводят в вакууме без предварительной металлизации. Материалвставки выбирают в зависимости от марки обрабатываемого материала (дляконструкционных сталей – из поликристаллического нитрида бора). Режущая вставкаповышает стойкость сверла в 6…8 раз.
Выводы по разделу.
Следует применить сверло свнутренним подводом СОЖ, вставкой из СТМ, с разделительной канавкой по заднейповерхности, с ХТО канавок сверла, с замыканием цепи термо-ЭДС, с алмазнойдоводкой рабочих поверхностей, гарантирующих повышение суммарной стойкости в8…12 раз.
/>
Рис. 6.3. Схема сверла с режущейвставкой из СТМ

7. Патентные исследования
Задача раздела – исследоватьдостигнутый уровень развития техники по отношению к выбранному прогрессивномутехническому решению и провести экспертизу на патентную чистоту стран проверкиВеликобритания, Япония, Россия.
7.1 Введение. Обоснованиенеобходимости проведения патентных исследований
Использовать усовершенствованноесверло на территории России можно только в том случае, если оно обладаетпатентной чистотой в отношении РФ, т.е. если ни одно из входящих в неготехнических решений (ТР) не подпадает под действие патента, выданного в РФ.Выяснить это можно в результате проверки усовершенствованного сверла напатентную чистоту в отношении РФ, а также Японии и Великобритании.
7.2 Описание объекта
Спиральное сверло, рис. 7.1 из быстрорежущей сталиР6М5 состоит из рабочей части 1, хвостовика 2 и шейки 3. На рабочей частисверла образованы две спиральные канавки 4. Рабочая часть включает режущую 5 ицилиндрическую 6 части с двумя ленточками 7. Режущая часть содержит две режущиекромки, образованные пересечением передней 9 и задней 10 поверхностей, а такжеперемычку 11. Хвостовик с лапкой 12 служит для закрепления сверла.
Сверло работает следующимобразом.
Сверлу 1 сообщается вращение соскоростью v и продольная подача S,в результате чего происходит обработка отверстия.

/>
/>
Рис. 7.1. Эскиз объекта
Недостаток данного сверла –затрудненный отвод стружки, подвод СОЖ и низкая стойкость инструмента.
7.3 Первая стадия исследования
Формирование программыисследования
Цель – формирование программы исследованиядостигнутого уровня развития вида техники «Сверло спиральное»,патентной чистоты, обеспечить достаточную полноту и достоверность исследованияпри минимальных затратах на его проведение.А)Оценка исходных условий
Формулировка цели патентногоисследования:
1) Усовершенствовать сверлопутем устранения недостатков, отмеченных в описании объекта, п. 7.2
2) Установить возможностьиспользования усовершенствованного сверла путем патентной чистоты.
Исследования проводятся пофондам кабинета патентоведения кафедры «Технология машиностроения».
Исследования будем вести тольков отношении изобретений, т. к. только в них могут содержаться прогрессивные ТР.
Производство массовое. Стоимостьсверла относительно низкая.
Б) Выбор ТР, подлежащихисследованию (ИТР)
Сверло спиральное характеризующееся конструктивнымипризнаками – наличием элементов, их формой, материалом, размерами, взаимнымрасположением, взаимосвязью.
Признаки способа и веществаотсутствуют. Следовательно, как объект изобретения сверло представляет собойустройство.
Сверло спиральное содержитследующие ТР:
1)  Сверлоспиральное – общая компоновка;
2)  Сверлоспиральное – форма режущей части;
3)  Материал режущейчасти;
4)  Способизготовления.
Для исследования уровня техники будем использоватьТР «Сверло спиральное – общая компоновка».
При экспертизе патентной чистотыоставляем в перечне для проверки все ТР, т. к. они являются важными дляобъекта.
«Сверло спиральное – общаякомпоновка» представляет интерес для исследования, т. к. различныеконструкции спирального сверла постоянно патентуются в странах проверки.
Остальные ТР известны давно («Сверлоспиральное – форма режущей части», «Материал режущей части», «Способизготовления»), поэтому проверке на патентную чистоту не подлежат.
Таким образом, для исследованиявыбираем ТР «Сверло спиральное – общая компоновка».
В) Выбор комплектующих изделий,подлежащих проверке на патентную чистоту.
Сверло спиральное не содержиткомплектующих изделий.
Г) Определение и подбортехнической документации на объект.
Документация, находящаяся вкабинете патентоведения МФ ТГУ.
Д) Составление регламентапоиска.
Необходимо определить переченьклассификационных индексов ИТР, минимальные ретроспективность, широту поиска,перечень источников информации, обеспечивающих достаточную полноту идостоверность исследования уровня вида техники и патентной чистоты.
По указателю МКИ для ключевогослова «сверло спиральное» уточняем рубрику МКИ:
В23 В51/02 – спиральные сверла.
Индекс УДК определяем поуказателю УДК:
Объект – «Сверло спиральное– общая компоновка»
Вид исследований – 1)исследование уровня вида техники; 2) исследование патентной чистоты
Таблица 7.1 Регламент поискаПредмет поиска (ИТР)
Страна
поиска
Индексы
МКИ и УДК
Глубина
поиска, лет Источники информации 1. Сверло спиральное общая компоновка
РФ (СССР),
Великобритания,
ФРГ,
США,
Франция,
Япония
МКИ
B23 В51/02
УДК
621.951.45 15
Патентные бюллетени РФ (СССР)
Реферативный сборник «Изобретения стран мира»
Реферативный журнал 14А. «Станки и инструмент».
Журналы: " Вестник машиностроения", «Машиностроитель», «Станки и инструмент», «Изобретатель и рационализатор».
Книги и работы в области обработки резанием. Рекламные проспекты фирм.
Описания к авторским свидетельствам и патентам 2. Сверло спиральное общая компоновка
РФ (СССР)
Великобритания
ФРГ
20
20
20
621.9 – обработка резанием;
621.9.02 – режущие инструменты;
621.95 – сверлильные работы;
621.951.45 – спиральные сверла.
При исследовании уровняустанавливаем глубину поиска 10 лет, исходя из того, что в этот период были созданыпрогрессивные ТР.
При исследовании патентнойчистоты в соответствии со сроками действия патентов в странах проверки, устанавливаемглубину поиска 20 лет.
При исследовании уровняпринимаем во внимание все указанные данные из табл. 1. При исследовании патентнойчистоты будем принимать во внимание только сведения о патентах стран проверки.
7.4 Патентный поиск
А) Поиск материалов, имеющих отношение к объекту.
Будем проводить тематическийпоиск. Сведения о ТР, имеющих отношение к ИТР «сверло спиральное – общаякомпоновка» заносим в табл. 5 и 6, графы 1–4. Все отобранные патентысчитаем действительными.
Б) Детальный анализ отобранныхматериалов
Задача данного этапа – путемсопоставления признаков ИТР «Сверло спиральное – общая компоновка» иотобранных ранее ТР установить:
1)  Наиболеепрогрессивное ТР;
2)  Обладает лиусовершенствованное сверло патентной чистотой.
Выявляем существенные признакиИТР «Сверло спиральное – общая компоновка» и группируем их.Выявленные и сгруппированные признаки заносятся в табл. 7.3.
Наличие признака в каждоманалоге отмечаем знаком "+", отсутствие "–"
Таблица 7.2. Патентнаядокументация, отобранная для анализа
Предмет поиска
(ИТР) Страна выдачи, вид и номер охранного документа, классификационный индекс Автор, заявитель, страна, дата приоритета, дата публикации, название Сущность технического решения и цель его создания Подлежит (не подлежит) детальному анализу достигнутого уровня патентной чистоты Сверло спиральное
СССР, а/с 15990111
МКИ В23 В51/02
УДК 621.951.45
В. П. Астахов, одесский политехнический институт, СССР, 26.06.86
Сверло спиральное с отверстиями для подвода СОЖ Сверло спиральное, содержащее рабочую часть с двумя режущими кромками, образованными пересечением передних и задних поверхностей и с перемычкой, включающей в себя режущую и цилиндрическую части, отличающееся тем, что с целью улучшения подвода СОЖ в рабочей части и хвостовике сверла выполнены отверстия для подвода СОЖ (рис. 7.2) Подлежит Подлежит Сверло спиральное
СССР, а/с 16856228
МКИ В23 В51/02
УДК 621.951.45
Л. А. Фомин, СССР,
23.10 87
Сверло спиральное с круглой спиралью Сверло, содержащее хвостовик и рабочую часть, на которой формообразованы две спиральные канавки с круглой спиралью, отличающееся тем, что на рабочей части сверла образованы стружколоматели и транспортирующие части, которые позволяют увеличить производительность за счет избегания вывода сверл, а также повысить подачу и стойкость по сравнению со стандартными сверлами в 1,5…2 раза (рис.7.3) Подлежит Подлежит Сверло спиральное
СССР, а/с 17735831,
МКИ В23 В51/02
М. С. Ильин, Д. Н. Кноур
Научно-производственное объединение по технологии машиностроения «УНИИТМАТ», СССР, 07.11.88.
Сверло спиральное двухстороннего резания Сверло, содержащее рабочую часть, состоящую из режущей и цилиндрической частейпричем режущая часть имеет главные, вспомогательные ии поперечную режущие кромки, отличающиеся тем, что с целью улучшения стружкоотвода и подвода СОЖ на главных режущих выполнены каналы для отвода СОЖ и стружки (рис. 7.4) Подлежит Подлежит Сверло спиральное
СССР, а/с 16733008
МКИ В23 В51/02
УДК 621.951.45
Д. Ф. Бабанов, П. Д. Яковлев; Ленинградский механический институт, СССР, 30.08.86
Сверло четырехленточное Сверло, содержащее цилиндрическую и рабочую часть, на которой формообразованы две спиральные канавки, отличающееся тем, что с целью повышения жесткости на цилиндрической части выполнены четыре ленточки, в результате чего стойкость инструмента повышается в 1,5…2 раза (рис. 7.5) Подлежит Подлежит Сверло спиральное
Япония,
заявка №63-306813
МКИ В23 В51/02
УДК 621.951.45
Япония, 88.12.14
Сверхтвердое сверло Сверло содержит сверхтвердую пластину, парипаянную в выемке на конце сверла. В теле выполняют отверстия для подачи СОЖ. Отверстие проходит от конца хвостовика до дна выемки. Отстойник выполнен на задней части пластины, а от отстойника до режущей части проходят канавки для подачи СОЖ, при этом повышается надежность и производительность, стойкость за счет сверхтвердой режущей пластины и эффективного охлаждения (рис. 7.6) Подлежит Подлежит Сверло спиральное
Англия
МКИ В23 В51/02
УДК 621.951.45
Фирма Krupp Widia,
Англия, РЖ–93
Сверла Faster hole milling //Mater.+Manuf. Фирма Krupp Widia выпустила новую серию сборных сверл, оснащенных сменными твердосплавными пластинами. Диапазон диаметров 15…25 мм. Глубина сверления до 3,5 диаметров. Специальные режущие пластины имеют отрицательно-положительную геометрию режущих кромок, что гарантирует эффективный стружкоотвод, даже при вертикальном сверлении с предельной глубиной. Режущие пластины имеют плазменное износостойкое покрытие. Подлежит Подлежит

Таблица 7.3 Существенныепризнаки ИТР «Сверло спиральное – общая компоновка» и его аналоговГруппа Признаки ТР ИТР Аналоги
Япония
63 – 30.683
СССР
А/с 159900111
СССР
А/с 16856228
СССР
А/с 17735831
СССР
А/с 16733003 а Элементы: 1. Хвостовик + + + + + + 2. Винтовые канавки + + + + + + 3. Перемычка + + + + + + 4. Главные режущие кромки + + + + + + 5. Вспомогательные режущие кромки + + + + + + 6. Лапка + + + – – – 7. Шейка + – – – – – 8. Резьбовой хвостовик + – – – – – б Форма элементов 1. Главные режущие кромки с продольными канавками – – – – + – 2. Стужколомающие и транспортирующие канавки – – – + – – 3. Спиральные каналы для подачи СОЖ – – + – – – 4. Четырехленточная рабочая часть – – – – – + 5. Хвостовик с резьбой + – – – + – 6. Прерывистая режущая кромка + – – – – – 7. Подточенная перемычка + – – – – – в Взаимное расположение 1. Отстойник для СОЖ на задней части режущей пластины – + – – – – 2. Внутренние каналы для подвода СОЖ + + + – + – д Материалы 1. Режущие пластины из сверхтвердого материала + + – – – – 2. Канавки, обработанные ХТО + – – – – –
Таблица 7.4 Оценка преимуществ инедостатков аналоговПоказатели положительного эффекта ИТР Аналоги
СССР
А/с 16856228
СССР
А/с 16856228
СССР
А/с 17735831
СССР
А/с 16733003
Япония
63 – 30.683 Англия а) Показатели, обеспечивающие достижение цели усовершенствования Лучший подвод СОЖ 3 2 4 2 3 2 б) Показатели, косвенно содействующие достижению цели Лучший стружкоотвод 2 4 3 2 2 4 в) Показатели, улучшающие полезные свойства объекта 1. Повышение производительности обработки 2 3 3 2 4 3 2. Повышение качества обработки 2 2 2 2 2 2 г) Показатели, ослабляющие вредные свойства объекта 1. Увеличение стойкости инструмента 2 2 2 3 4 3 Суммарный положительный эффект 11 13 14 11 15 14
/>
Рис. 7.2. Эскиз к а. с. 15990111
/>
Рис. 7.3. Эскиз к а. с. 16856228
/>
Рис.7.4. Эскиз к а. с. 17735831

/>
Рис. 7.5. Эскиз к а. с. 16733008
/>
Рис. 7.6. Эскиз к заявке №63-306813
Определение показателей положительного эффекта (приисследовании достигнутого уровня:
–  показатели,обеспечивающие достижение цели усовершенствованного объекта: лучший подвод СОЖ;
–  показатели,косвенно содействующие достижению цели: лучший стружкоотвод;
–  показатели,не влияющие на достижение цели, но усиливающие полезные свойства объекта:повышение производительности обработки и качества обработки;
–  показатели,не влияющие на достижение цели, но ослабляющие свойства объекта: увеличениестойкости инструмента.
Проводим сопоставительный анализпреимуществ и недостатков ИТР и аналогов (при исследовании достигнутогоуровня).
Оцениваем обеспечение каждогопоказателя положительного эффекта каждым аналогом в баллах (от 2 до 5). ИТР покаждому показателю выставляем оценку 0. Заносим оценки в графы 3 – 9 табл. 7.4.Сумму баллов каждого аналога заносим в нижнюю строку. Видим, что наибольшуюсумму баллов имеет аналог «Сверхтвердое сверло» по заявке №63-306813Япония. Следовательно, данное ТР является наиболее прогрессивным.
Сопоставляя существенныепризнаки ИТР, графа 3 табл. 7.3, с признаками аналога графа 4 табл. 7.3. Изсопоставления видно, что новыми признаками являются:
–  прерывистаярежущая кромка;
–  подточеннаяперемычка;
–  хвостовикс резьбой;
–  канавки,подвергнутые ХТО.
7.5 Выводыи результаты
1) Наиболее прогрессивным ТР считается «Сверхтвердое сверло» по заявке№63-306813, Япония.
2) Прогрессивное сверло обладает патентной чистотой по СССР (РФ) иВеликобритании. По отношению к Японии прогрессивное сверло не обладаетпатентной чистотой.
В результате работы былоустановлено, что усовершенствованное сверло целесообразно использовать впроизводстве, учитывая его высокие технологические показатели. Такжеустановили, что усовершенствованное сверло обладает патентной в отношении странпроверки (за исключением Японии) и, следовательно, возможен экспорт данногосверла в эти страны (Великобритания).

8. Проектированиетехнологических операций
Задача раздела – назначить режимы резания на всепереходы по операциям и провести расчёт норм времени.
8.1 Расчёт режимов резания
Проведём аналитический расчёт режимов резания наналадочные операции, затем скорректируем полученные значения режимов резания сбазовым технологическим процессом и тактом выпуска (такт выпуска tв = 0,446 мин).
Расчёт режимов резания ведём по методике, изложеннойв [13].
Расчёт режимов резания на VIIпозицию 010 операции для рассверливания.
Глубина резания равна половине припуска под черновуюобработку (из п.5).
/> (8.1)
Подачу выбираем по [ ]
So = 0,4 мм/об
Скорость резания определяется по формуле
/> (8.2)
где Cv, q, m, x, y – коэффициент ипоказатель степени определяемые условиями обработки [13 с. 278]
Cv = 17,1; q = 0,25; m = 0,125; y = 0,4; x = 0,1
T – стойкость, мин; дляавтоматической линии принимаем равной T = 240 мин.
Kv – поправочныйкоэффициент, учитывающий фактические условия резания
/> (8.3)
где Kmv– коэффициент на обрабатываемый материал,
Kuv – коэффициентна инструментальный материал,
Klv –коэффициент, учитывающий глубину сверления (т.к. l =5,5 D » 6D;Klv = 0,7)
/> (8.4)
HB – твёрдостьобрабатываемого материала; nv – показательстепени, определяемый по методу обработки и инструментальному материалу.
/>
Общий коэффициент:
Kv= 0,87×1,1×0,7 = 0,67
Скорость резания
/>
Определим число оборотов шпинделя
/> (8.5)

Фактическая скорость резания
/>
Определим осевую силу и крутящий момент:
/> (8.6)
/>
где См и Сp– коэффициенты по [13с. 280] См =0,196; Ср = 46; значения показателей степени для Ро x = 1,0; y = 0,4; для Мкр –q=0,85; x = 0,8; y = 0,7
коэффициент Кр = Кмр = />
Тогда
Ро = 10 × 46 × 2,251,0 × 0,40,4 × 1,12 = 803 Н
Мкр = 10 × 0,196 × 170,85 × 2,250,8 × 0,40,7 × 1,12 = 21 Н×м
мощность резания
/> (8.7)
/>
Расчёт режимов резания на фрезерование плоскости по III позиции 010 операции:
t = z= 1,5 мм
подача на зуб фрезы 0,15 мм/зуб,
тогда на оборот фрезы с 22 зубьями
So = 0,15 × 22 × 3,3 мм/об
Скорость резания (окружная скорость фрезы)

/> (8.8)
где Cv, q, m, x, y, u, p –коэффициент и показатели степени, определяемые условиями обработки
В – ширина фрезерования (в данном случае В = 35 мм)
Z – количество зубьев фрезы,Z = 22
Kv – поправочныйкоэффициент
/> (8.9)
где Knv –поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки. Knv = 0,85 (для отливки с нормальной коркой)
Kмv и Kuv –такие же,как для сверления
Kv = 0,87 × 1,1 × 0,85 = 0,74
Сv = 445; q = 0,2; x = 0,15; y = 0,35; u = 0,2; p = 0; m = 0,32
/>
число оборотов шпинделя:
/>
мощность резания:
/> (8.10)
где PZ – главнаясоставляющая силы резания –

/> (8.11)
где CP = 54,5; x = 0,9; y = 0,74; u= 1,0; q = 1,0; w = 0 –показатели и коэффициент, зависящие от условий обработки;
n – частота вращения фрезыоб/мин,
тогда окружная сила
/>
крутящий момент на шпинделе:
/> (8.12)
где D – диаметр фрезы, мм;
/>
тогда мощность
/>
Расчёт режимов резания на XIIпозицию 010 операции – нарезание резьбы М 22´1,5.
Глубина резания равна высоте зубьев резьбы t = 0,95 мм;
Подача равна шагу резьбы S =1,5 мм/об
Скорость резания при нарезании резьбы метчиками:
/> (8.13)
где СV = 64,8; m = 0,9; y= 0,5
/> (8.14)
где KTV –коэффициент, учитывающий точность резьбы; KTV= 0,8
KMV = 0,5; KUV= 1,0; KV = 0,40
/>
число оборотов
/>
тангенциальная составляющая силы резания (крутящиймомент)
/> (8.15)
где P – шаг резьбы, мм; CM = 0,013; y = 1,5; q = 1,4; KP = 1,5
тогда крутящий момент
MKP = 0,013 × 10 × 221,4× 1,251,8× 1,5= 20,6 Н×м
Мощность резания при нарезании резьбы метчиками
/> (8.16)
/>
На остальные операции (однотипные, рассчитанныевыше) режимы резания назначаются по [14] иприводятся ниже:
Позиция IV 010 операции:
Сверление Æ 14; t = 7 мм
So = 0,14 об/мин(Sмин = 45 м/мин)
v = 14 м/мин
n = 320 об/мин
Сверление Æ 8,5/12 t = 425 мм
So = 0,1 мм/об
v = 12,1 м/мин
n = 450 об/мин
обтачивание: t = 1,5 мм
So = 0,2 мм/об
v = 30 × 86 м/мин
n = 325 об/мин
V позиция:
Сверление Æ 6: t = 3 мм
So = 0,1 мм/об
v = 12 м/мин
n = 640 об/мин
комбинированное сверление Æ 8,5/12 (см. поз. IV)
Обтачивание: t = 0,5 мм
So = 0,1 мм/об
v = 52 м/мин
n = 450 об/мин
VI позиция:
Сверление Æ 3: t = 1,5 мм
So = 0,048 мм/об
v = 12 м/мин
n = 1270 об/мин
зенкерование: Æ 14,2 t = 1,5 мм
So = 0,19 мм/об
v = 14,5 м/мин
n = 320 об/мин
сверление Æ 8,6 (см. поз. IV)
VII зенкерование: So = 0,06 мм/об
v = 14,5 м/мин
n = 970 об/мин
сверление: So =0,048 мм/об
v = 12 м/мин
n = 1270 об/мин
В базовом варианте:
Зенкерование: So= 0,25 мм/об
v = 60 м/мин
n = 1000 об/мин
Основное время />
VIII зенкерование: Sмин = 44 мм/мин
V = 14 об/мин
IX зенкерование: S = 75 мм/мин
V = 16 м/мин
X зенкерование: S1 = 48 мм/мин
V2 = 20,5 м/мин
S1 = 48 мм/мин
V2 = 23 м/мин
Обтачивание: S = 16,3 мм/мин
V = 22 м/мин
XI позиция
Обтачивание: Sмин= 45 мм/мин
V = 31,5 — 46 м/мин
Зенкерование: Sмин= 48 мм/мин
V2 = 14 — 20,5м/мин
XII нарезание резьбы М12 ´ 1,25: Sмин = 200 мм/мин
V = 5 м/мин
Режимы резания на 020 и 040 операции сведены в табл.8.1
Сводная таблица режимов резания
Табл.8.1
№
операции
№
позиции
Содержание
перехода
V,
м/мин
Sмин,
мм/мин 020 III зенкерование 63 300 –– фрезерование 65 430 IV сверление (1 и 2 фазы) 15 85 –– комбинирован. сверление 15/11 85 V зенкерование 63 300 –– цекование 26 58 VII – VIII развёртывание 66 300 X нарезание резьбы 5 200 040 –– раскатка 60 460
8.2 Нормирование операций
Так как обработка ведётся в массовом производстве наавтоматической линии, операционное время на каждой позиции должно бытьсинхронизировано с тактом выпуска, равным tв= 0,446 мин.
Определим операционное время по позициям на 010операции, на каждой позиции выявим имитирующий переход и скорректируем егооперационное время с tв.
III позиция:
формула для расчёта операционного времени:
/> (8.17)
где L – длина рабочего хода(складывается из длины обрабатываемой поверхности, перебега и врезания режущегоинструмента)
/>
IV: />
/>
V: />
/>
VI: />
/>
VII: />
/>
/>
VIII: />
IX: />
X: />
/>
XI: />
/>
XII: />
/>
Как видно из расчётов, время лимитирующей обработкис 0,37 мин на VII позиции снизилось до 0,35 мин.
Время штучное на операцию будет определяться:
/> (8.18)
где ТВ – время, затрачиваемое наперемещение конвейера на шаг, мин. Если шаг конвейера S= 1,5 м; а скорость движения равна V = 25 м/мин,
тогда ТВ = 1,5 / 25 = 0,06 мин
ТТЕХ – время на организационнотехническое обслуживание
ТТЕХ = ТО × tСМ/ T (8.19)
где tСМ – времяна смену инструмента, мин;
Т – стойкость инструмента, мин;
тогда для поз. VI дляналадки из 5 инструментов: tСМ = 0,3 × 5 = 1,5 мин
ТТЕХ = 0,36 × 1,5 / 240 = 0,04 мин
ТОБР – время на организационноеобслуживание
ТОРГ = ТОП × П / 100 (8.20)
где П – доля от оперативного времени, по [прил. 5] П = 1,7%,
тогда ТОРГ = 0,31 × 1,7 / 100 = 0,005 мин » 0,01мин
ТОТД – время перерывов
ТОТД = ТОП × ПОТ / 100(8.21)
где ПОТ – доля от оперативного времени по[прил. 5] П = 6%
ТОТД = 0,35 × 6 / 100 = 0, 02 мин
тогда штучное время на 010 операцию
ТШТ = 0,35 + 0,06 + 0,005 + 0,005 + 0,02= 0,44 мин.
Учитывая факт выпуска расчётный tВ= 0,446 мин делаем заключение, что режимы резания подобраны правильно.
Для 020 операции и 040 нормирование сведено втаблицу 6.2.
Нормирование операций 020 и 040
Табл. 6.2№ опер.
ТОПЕР
ТВ
ТОБСЛ.ТЕХ
ТОРГ
ТОТД
ТШТ МИН 020 (лимитир. переход) 0,33 0,06 0,005 0,005 0,02 0,42 040 0,35 0,08 0,001 0,005 0,01 0,441

9. Расчёт и конструирование режущего инструмента
Задача раздела – разработка специального режущегоинструмента для глубокого сверления.
В ходе научных и патентных исследований была принятаследующая конструкция инструмента: сверло спиральное с твёрдосплавной вставкой,с внутренним подводом СОЖ, с канавкой по задней поверхности.
Расчёт конструктивных параметров сверла ведём пометодике, изложенной в [15].
Диаметр сверла принимаем равным D= 17 мм.
Режимы резания из п. 8.
Подача на оборот SO= 0,4 мм/об;
Скорость главного движения резания V= 70 м/мин;
Осевая составляющая PX= 803 Н
Момент сил сопротивления резанию (крутящий момент) МСР= 21 Н×м
Хвостовик выбираем цилиндрический с резьбой М20 ´ 1,25.
Определим длину сверла. Общая длина сверла L; длина рабочей части lOхвостовика и шейки l2 могут быть приняты поГОСТ 10908 – 75:
L = 180 мм;
l2 = 70 мм;
lO = 110 мм.
Длина рабочей части взята увеличенной из-заособенностей установки (высокая кондукторная втулка).
Определяем геометрические и конструктивные параметрырабочей части сверла.
Угол в плане при вершине 2j по табл. 60 [15]2j = 120°, погрешность ±1°.
Угол наклона винтовой канавки по табл. 60 [15] w = 25 ¸30°. По [16] для спиральных свёрл для глубокого сверления w = 25 ¸ 20°. Поэтому выбираем w =25°.
Задний угол принимаем равным a = 12°.
Угол наклона опорной поперечной режущей кромки y = 55°.
Размеры подточенной части перемычки: А = 2,5 мм; l = 5 мм.
Шаг винтовой канавки
/> (9.1)
Толщину сердцевины dc сверлавыбираем в зависимости от диаметра сверла.
Для D = 17мм dc = (0,14 ¸ 0,25)D = 4,25 мм (9.2)
Для уменьшения длины поперечной режущей кромки онаподтачивается на l = 1,5 мм.
Сердцевина имеет утолщение по направлению кхвостовику 1,4 – 1,8 на 100 мм длины рабочей части сверла. Принимаем этоутолщение равным 1,5 мм. dck = 5,75 мм.
На калибрующих ленточках сверло имеет обратнуюконусность 0,05 мм.
Ширину ленточки вспомогательной задней поверхности fo принимаем больше, чем у обычных свёрл fo = 3 мм.
Ширина пера
B = 0,58 × D = 0,58 × 17 = 9,9 мм (9.3)
Геометрические элементы профиля фрезы дляфрезерования канавки сверла определяем аналитически [ ].

Большой радиус профиля
Ro = CRCrCфD (9.4)
/> (9.5)
/>
/> (9.6)
/>
/> (9.7)
/>
где Dф = 13Ö17 = 54 мм – диаметрфрезы.
Следовательно, RO= 0,616 × 0,77 × 17 = 8,06 мм
Меньший радиус профиля Rk= Ck× D, где Сk = 0,015 × w0,75 = 0,015 × 250,75= 0,168 мм.
Следовательно, Rk= 0,168 ×17 = 2,856 мм
Ширина профиля B = Ro+ Rk = 8,06 + 2,86 = 10,92
Определим по найденным размерам профиль канавочнойфрезы.
Устанавливаем основные технические требования идопуски на размеры сверла (по ГОСТ 885 – 77).
Предельные отклонения диаметров сверла D = 17 – 0,03 мм.
Допуск на общую длину и длину рабочей части сверларавен удвоенному допуску по 14 квалитету с симметричным расположениемпредельных отклонений (±JT14/2) по ГОСТ 25347 – 82.
Предельные размеры (отклонения) перемычки режущейчасти сверла +0,5 мм. Твёрдость рабочей части сверла 63 – 66 HRCЭ.
На листе графической части дипломного проектапредставлен чертёж сверла в двух проекциях со всеми необходимыми сечениями(винтовые линии заменяются прямыми).

10. Расчёт и проектирование станочногоприспособления
Задача раздела – рассчитать и спроектироватьстаночное приспособление для обработки корпуса гидравлического тормоза наавтоматической линии.
10.1 Исходные данные
Обработка ведётся на автоматической линии. Из всехметодов обработки для расчёта необходимого усилия зажима выбираем наиболеенагруженный вид обработки: в данном случае рассмотрим фрезерование плоскости вразмер 27±0,1 исверление (рассверливание) отверстия Æ 17,5 (операционный размер Æ 17,14 ± 0,44).
Вид и материал заготовки – отливки, серый чугун НВ190 – 230.
Вид обработки – черновая.
Материал и геометрия режущей части фрезы:шестигранная режущая пластина ВК6; свёрла – поликристаллический нитрид бора.Геометрия сверла: угол в плане при вершине 2j=120°;
Операционный эскиз
/>
Рис. 10.1
передний угол g = 0°;
задний угол a = 12°.
Режимы резания:
фрезерование: глубина t =1,5 мм;
подача S = 3,3 мм/об;
скорость резания V = 63м/мин;
сверление: глубина t = 2,25мм;
подача S = 0,4 мм/об;
скорость резания V = 67м/мин.
Тип приспособления – одноместное специальноеналадочное.
Оборудование – автоматическая линия с позициейзагрузки с механизированным зажимом.
10.2 Расчёт сил резания
Силы резания для фрезерования и сверления подсчитаныв п. 6.
Для фрезерования:
окружная сила Pz= 54 H
Mкр = 40 Н × м
Для сверления: момент кручения Mкр= 21 Н × м
10.3 Расчёт сил резания
В процессе обработки заготовки на неё действуют силырезания. С одной стороны силы резания от фрезерования стремятся провернутьзаготовку в призматических самоцентрирующих зажимах. Тоже самое стремятсясделать силы резания от рассверливания. Продольные силы резания, стремящиесясдвинуть заготовку вдоль оси, не учитываются, т.к. в продольном направлениизаготовка фиксирована упорами (продольная установка). С другой стороны силызажима препятствуют этому из условия равновесия моментов данных сил и, с учётомкоэффициента запаса, определяются необходимое зажимное и исходное усилие.
Схема закрепления заготовки представлена на рис.10.2
Схема закрепления заготовки в самоцентрирующемдвухкулачковом патроне
/>
Рис. 10.2
Проведём сначала расчёт необходимого усилия зажимадля фрезерования.
Окружная сила Pzсоздаёт крутящий момент от сил резания.
Mp = Pz × l (10.1)
где l – плечо действияокружной силы Pz, мм;
из проекционного эскиза l =27мм.
Провороту заготовки препятствуют силы зажима,создающие момент закрепления
/> (10.2)
где w – суммарное усилиезажима на четыре пружины, Н;
f – коэффициент трения нарабочей поверхности зажимного элемента.
Из равенства моментов М’р и М’зопределим необходимое усилие зажима, препятствующее провороту заготовки.

/> (10.3)
где k – коэффициент запаса,в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции, поформуле
k = k0× k2 × k3 × k4× k5 × k6 (10.4)
где k0= 1,5 –гарантированный коэффициент запаса;
k1 – коэффициент,учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемыхповерхностях заготовки (для черновой обработки k =1,2);
k2 – коэффициент,учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента.По [17] k2 для фрезерования k2 = 1,0.
k3 – коэффициентучитывает увеличение сил резания при прерывистом резании (для прерывистого k3 = 1,2);
k4 – коэффициент,характеризующий постоянство силы развиваемой зажимным механизмом (k4 = 1,0);
k5 – коэффициент,характеризующий энергономику (k5 = 1,0);
k6 – коэффициент,учитывающий при установке заготовки на штыри (k6=1,0).
kS = 1,5 × 1,2 × 1,2 =2,16
Принимаем kS = 2,5
Коэффициент трения принимаем равным f = 0,3.
Подставив все данные
/>
Тоже самое рассчитаем для сверления.
Момент сил резания М’’кр = 21Н×м
Коэффициент запаса принимаем kS = 2,5
Усилие зажима
/>
Выбираем для дальнейших расчётов усилия зажима W = 8100 H
Величина усилия зажима W1прикладываемая к зажимным кулачкам несколько увеличивается по сравнению сусилием W’ и рассчитывается по формуле
/> (10.4)
где lk – вылетзажимного элемента, расстояние от середины направляющей кулачка до точкикасания зажимного элемента с заготовкой. Выбираем конструктивно lk = 45 мм;
Hk – длинанаправляющей постоянного кулачка, мм; конструктивно Нk= 80 мм;
f1 – коэффициенттрения в направляющих постоянного кулачка и корпуса (f1= 0,1 для полусухого трения стали по стали).
Подставив исходные данные в формулу (10.4) получим:
/>
10.4 Расчёт зажимного механизма патрона
В данном случае принимается комбинированный типзажимного механизма: рычажно-винтовой.
Рычажный самоцентрирующий механизм должен обеспечитьотносительное движение кулачков с высокой точностью. На их движениенакладываются условия: разнонаправленность, одновременность и равная скоростьдвижения. Это обеспечивается одним силовым приводом.
При расчёте зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмомпреобразуется в соответствии с плечами рычагов.
В данном случае (конструктивно) передаточноеотношение по силе
/> (10.6)
поэтому усилие на штоке
/> (10.7)
/>
10.5 Расчёт силового привода
Принимаем винтовой зажимный механизм в качествевторой ступени в 2х кулачковом патроне. По [ ] момент закручивания определяетсяпо формуле
Мр = Q ×0,1 × dвинт
тогда необходимый момент будет для dвинт= М20 мм (конструктивно):
Мр = 6100 × 0,1 × 20 = 1220 Н×мм = 12,2 Н×м
Винт приводится во вращение при помощи парыконических зубчатых колёс (рис. 10.3)
Схема привода

/>
Рис. 10.3
Усилие окружное на зубьях большой шестернинеобходимое для создания момента Мр будет
Мр = Рокр × R1(10.8)
Тогда окончательный момент закрепления будетопределяться по формуле:
/> (10.9)
/> (10.10)
/>
На позиции загрузки для создания Мзакрпредусмотрено специальное приспособление (гайковёрт).
 
10.6 Расчёт погрешности установки заготовки вприспособлении
Погрешность установки определяется по формуле:
/> (10.11)

где eб– погрешность базирования ( в данном случае технологическая база используетсякак измерительная; eб= 0); eз –погрешность закрепления – это смещение измерительной базы под действием силзажима (eз= 0);
eпр– погрешность элементов приспособления, зависящая от точности их изготовления.
Расчётная схема погрешностей рычажного механизмаприведена на рис. 10.4.
/> (10.12)
где wАD – колебаниязамыкающего звена; D1,D2 –погрешности, возникающие вследствие неточности изготовления размеров А2;D1, D3 – погрешностииз-за колебания зазоров в соединениях (D1,3 = Sнб– Sнм)
Расчётная схема погрешностей.
/>
Рис.10.4
D4– погрешность, появляющаяся из-за неточности изготовления рычага: D4 = АsinDa (Da = 30’’).
Колебания замыкающего звена wАD примем равными 0,04 мм.
Зададим все звенья по 7 квалитету:
D1= 0,01мм; D2= 0,008; D3= 0,01 мм; D4= 45sin30’’ = 0,002
тогда погрешность установки будет равна:
/>
принимаем звенья с принятыми отклонениями.
10.7 Описание работы приспособления
Приспособление предназначено для зажима заготовкикорпуса гидравлических тормозов на автоматической линии.
Приспособление – 2х кулачковый патрон состоит изкорпуса привода патрона 3, на котором закреплён корпус 1, в пазах которогоперемещаются подвижные колодки 18 с установленными на них зажимными элементами(не показаны). Колодки 18 перемещаются рычагом 9, который также находится взацеплении с тягой 7, вкрученной в ходовую гайку 1, которая зафиксирована вколесе 1. Колесо 1 находится в зацеплении с шестернёй 4, которая вращается отполумуфты 6.
Приспособление – патрон 2х кулачковый работаетследующим образом. При зажиме заготовки, полумуфта 6 присоединяется к приводу(не показан), от которого вращение через шестерню 4, колесо в сборе 1, ходовуюгайку 8 преобразуется в поступательное движение тяги 7, которая опускаясь,перемещает рычаг 9, в зацеплении с которым находится колодка 18, сходящаяся кцентру. Разжим происходит в обратном порядке.

11. Расчёт и проектирование контрольногоприспособления
Задача раздела – выбрать, сконструировать, провестиописание работы контрольного приспособления на одну из операций, а такжерассчитать его точность.
11.1 Описание работы приспособления
Выбираем для проектирования калибр с индикатором дляконтроля межосевых расстояний (см. рис. 11.1) 39,5 ± 0,2; 89 ± 0,2; 121,5 ± 0,2; 152 ± 0,2; 166,5 ±0,1 (данный размер до торца); 39,5 ± 0,2; 171,5 ±0,35. Все размеры (линейные и диаметральные) при конструировании выбираемисходя из конструктивных соображений. Разработанное приспособление представленона листе.
/>
Рис. 11.1
Контрольное приспособление состоит из плиты 1, накоторую крепится стойка 2. В стойке 2 крепится втулка 10 под индикатор 13,втулка 15 под центровочный палец 9 (ромбический) и под цилиндрический палец 18.В стойке 2 при помощи винта 37 и гайки 8 крепится скалка-калибр 3 с направляющимиотверстиями. На ней свободно установлена втулка упорная 23. На левы конецскалки 3 устанавливается втулка упорная 12, которая упирается в палец 11.Фиксируется втулка упорная 12 винтом 27, который вкручен в раму 14, свободновращающуюся на винтах 29. На стойке 2 закрепляется винтом 42 и фиксируется вопределённом положении шпонкой 31 кондукторная плита 3. В ней устанавливаютсянаправляющие призматические втулки 17, 19, по которым направляются пальцы 21.Стойка 2 имеет для зажима направляющую 8. Плита 1 по установочным пальцам 26устанавливается в рабочее положение. На плите 1 закрепляется винтами 33 стойкапод пальцы 28.
Приспособление контрольное работает следующимобразом. При отведённой раме 14 на скалку 2 устанавливается проверяемая деталь,базовым торцом к индикатору. Деталь ориентируется двумя пальцами –цилиндрическим 18 и ромбическим 9. В скалку 2 вставляется палец 11 и надеваетсявтулка упорная 12. Винтом 27 затем деталь фиксируется в строго определённомположении с упором в левый торец. Затем в определённо зафиксированном положениивставляются пальцы 7 для контроля размера 152 ± 0,2 (с учётом вылета ножки индикатора) 217 ± 0,2. С учётомпредварительно измеренного эталонного осевого расстояния до базового торцастойки 2 определяется отклонение от номинального положения. Аналогичнопроверяются другие размеры пальцами 6 и 21. Показания снимают с индикатора 13.После контроля отверстий верхней половины, деталь раскрепляют, отводят раму 14,вынимают палец 11, деталь выводят из зацепления с центровочными пальцами 9 и18, переворачивают на 180°и снова закрепляют и проводят измерения.
11.2 Расчёт точности контрольного приспособления
Измерение контролируемых параметров (межосевыхрасстояний и расстояния до торца) проводится от стойки 2 (базовой плоскости Б –рис. 11.2).
Точность приспособления будет для разных размеровопределяться разными причинами.
Для отверстий 1, 2, 3 и отверстий 5, 6 точностьизмерения (погрешность) будет зависеть от (рис. 11.2) – непараллельностибазовой плоскости втулки 10, погрешностью ножки индикатора (отклонение отперпендикулярности относительно базовой плоскости, вследствие зазора подвижнойножки индикатора в корпусе); погрешностью линейного размера скалки 2 ТАi вследствие неточного изготовления направляющихотверстий Æ6g5 (2 отв.), Æ3g5 по оси; погрешностью базирования детали относительнобазовой плоскости на допуск линейного размера ТБ; несоосностью базирующегопальца Æ5 и Æ7; а также максимальногозазора в сопряжении пальца и скалки Æ5 Н6/g5. Для всех размеров такженеобходимо учитывать погрешность настройки ножки индикатора относительноплоскости базовой (размер 65) – принимаем равным точности эталона.
Зададимся значениями выше перечисленных показателей:
непараллельность – D1 = 0,005 мм
отклонение от перпендикулярности (из схемы рис.11.3) D2 =0,001 мм
погрешность линейного размера ТАi D3
для 104,5 ТА1 = 0,01 мм
186,5 ТА2 = 0,012 мм
217 ТА3 = 0,012 мм
D4242,53 ТА4 = 0,015 мм (ТБ)
несоосность пальца 11 – D5 0,005мм;
максимальный зазор в сопряжении Æ5 Н6/g5 D6= 0,015 мм.
погрешность настройки по эталону D7 = 0,005 мм.
Суммарную погрешность находим по вероятностномуметоду:
/> (11.1)
/>
из линейных погрешностей взяли максимальную 0,012мм.
ЕS = 0,012мм, что составляет 1/3 допуска измеряемогоразмера, что допустимо.
Для размера 154 ± 0,02 учитываются погрешности, связанные с неточностьюрасположения направляющих отверстий в раме 14 (рис. 11.4):
/> (11.2)
где D1’– погрешность на настройку по эталону D1 = 0,015 мм;
D2’– погрешность от линейного размера Г (рис. 11.4), принимаем ТГ = 0,005 мм; D3’ –погрешность от максимального зазора в шпонке (D3’ = 0, т.к. шпонка с натягомустанавливается); D4’– погрешность на линейный размер Д (рис. 11.3), принимается ТД = 0,007мм; D5’ –несоосность наружной поверхности и направляющих втулок (отверстий)установленных без зазора, принимаем D5’ = 0,01мм, тогда погрешность:
/>
Принимаем в качестве погрешности приспособлениявеличину ЕS= 0,017 мм.
/>
Рис. 11.2 Схема расчёта отклонения D2 Схема для расчётаточности контрольного приспособления

/>
Рис. 11.3
Схема расчёта погрешности
/>
Рис. 11.4
12. Проектированиепроизводственного участка
Задача раздела – провести все технологическиерасчеты механического участка механосборочного цеха, на плане цеха расположитьоборудование с соблюдением норм разрывов между оборудованием и элементамизданий.
Исходные данные, необходимые длярасчета:
Программа выпуска 580000дет./год;
Штучное время по операциямтехпроцесса изготовления корпуса гидравлического тормоза:
010 линейно-автоматная /> мин;
020 линейно-автоматная /> мин;
040 накатная /> мин;
050 моечная /> мин.
Трудоемкость изготовления всехдеталей по программе [17] определяется по формуле:
/>, (12.1)
где />–суммарное штучное время данного техпроцесса изготовления детали, мин;
/>– норма запаса деталей в производство, с учетом выпуска запасныхчастей или деталей, шт.;
/>–коэффициент, учитывающий плановое перевыполнение норм выработки (/>);
Куж – коэффициент,учитывающий снижение норм времени (Куж = 0,9).
/>
Количество оборудования, шт.,подсчитывается по формуле [17]:
/>, (12.2)
где />–трудоемкость изготовления деталей на данном виде оборудования, ч;
/>– действительный годовой фонд времени работы единицы оборудованияпри соответствующем числе смен работы (/>ч);
Кп – коэффициент,учитывающий потери времени при переналадке оборудования на обработку другихдеталей (в массовом производстве Кп = 1).
Трудоемкость годовая по операциям:
– линейно-автоматная /> ч;
– линейно-автоматная /> ч;
– накатная /> ч;
– моечная /> ч.
Количество оборудования:
Автоматическая линия «Альфинг»
010 операция: />;
020 операция: />;
Специальный накатной станок «Альфинг»
040 операция: />;
Автоматическая конвейернаямоечная машина
050 операция: />.
В качестве вспомогательногооборудования принимаем 4 заточных станка (в мастерской по ремонту инструмента иприспособлений) которые на плане цеха не показаны.
Количество производственныхрабочих
/>, (12.3)
где Фд.р.–действительный годовой фонд времени рабочего, ч;
Кмн – коэффициентмногостаночного обслуживания (для массового производства Кмн = 1,5).
/>чел;
/>чел;
/>чел;
/>чел.
Средний разряд – 3. Количествовспомогательных рабочих (18% от числа основных производственных рабочих) – 1чел; ИТР (10% от количества основных производственных рабочих) – 1 чел;служащих и МОП по 1 чел.
На плане участка (см. листграфической части дипломного проекта) помимо основного оборудования(автоматические линии «Альфинг», специальный накатной станок «Альфинг»,автоматическая конвейерная моечная машина), расположенного впоследовательности, соответствующей порядку выполнения операций по плануобработки со всеми вспомогательными элементами, показаны отделения контроля иотделение по ремонту инструмента и оснастки.

13. Экономическое обоснование усовершенствованиясверлильной операции
Задача раздела – определить экономическуюэффективность предлагаемых усовершенствований базового техпроцесса корпусагидроцилиндра тормозов.
13.1 Краткая характеристикасравниваемых вариантов
Таблица 13.1.Базовый вариант Проектируемый вариант Обработка отверстия проводится зенкерованием зенкером из стали Р6М5 на автоматической линии «Альфинг». Тип производства – массовый. Условия труда – нормальные. Форма оплаты труда – сдельно-премиальная. На автоматической линии «Альфинг» черновая обработка проводится сверлом с режущими пластинами из поликристаллического нитрида бора. Тип производства – массовый. Условия труда – нормальные. Форма оплаты труда – сдельно-премиальная.
13.2 Исходные данные для экономического обоснованиясравниваемых вариантов
Таблица 13.2.№ Показатели Условное обозначение, единица измерения Значение показателей Источник информации Базовый Проект 1 Годовая программа выпуска Пг, шт. 580 000 580 000 Задание 2 Норма штучного времени, в т.ч. машинное время
Тшт, мин
Тмаш, мин
0,47
0,38
0,44
0,35
п. 8
п. 8 3
Часовая тарифная ставка
Рабочего-оператора
Наладчика
Сч, руб
Счн, руб 12,8118,47
12,81
18,47 Данные кафедры ЭОиУП 4 Годовой эффективный фонд времени рабочего Фэр, час 1731 1731 ДК 5 Коэффициент доплаты до часового, дневного и месячного фондов Кд 1,08 1,08 ДК 6 Коэффициент доплат за профмастерство (начиная с 3-го разряда) Кпф 1,12 1,12 ДК 7 Коэффициент доплат за условия труда (если они вредные или тяжелые) Ку 1,12 1,12 ДК 8 Коэффициент доплат за вечерние и ночные часы Кн 1,2 1,2 9 Коэффициент премирования Кпр 1,2 1,2 10 Коэффициент выполнения норм Квн 1 1 ДК 11 Коэффициент отчисления на социальные нужды Ксоц 0,356 0,356 ДК 12 Цена единицы оборудования Цоб., руб 800 000 800 000 13 Коэффициент расходов на доставку и монтаж оборудования Кмонт 0,2 0,2 14 Выручка от реализации изношенного оборудо-вания (5% от цены) Вр, руб
40 × 103
40 × 103 15 Годовая норма аморти-зационных отчислений На, % 6,7 6,7 16
Годовой эффективный фонд времени работы оборудования,
рабочих
Фэ, час
Фэр, час
4015
1731
4015
1731 17 Коэффициент затрат на текущий ремонт оборудования Кр 0,3 0,3 18 Установленная мощность электродвигателя станка Му, кВт 10 10 19 Коэффициент одновременности работы электродвигателей Код 0,8 0,8 20 Коэффициент загрузки электродвигателей по мощности Км 0,8 0,8 21 Коэффициент загрузки электродвигателя станка по времени Кв 0,85 0,85 22 Коэффициент потерь электроэнергии в сети завода Кп 1,04 1,04 23 Тариф платы за электроэнергию Цэ, руб/кВт 0,61 0,61 ДК 24 Коэффициент полезного действия станка КПД 0,95 0,95 25 Цена единицы инструмента Ци, руб 100 800 26 Коэффициент транспортно-заготовительных расходов на доставку инструмента Ктр 1,02 1,02 27
Выручка от реализации изношенного инструмен-та по цене металлолома
(20% от цены) Ври, руб 20 70 28 Количество переточек инструмента до полного износа Нпер 14 10 29 Стоимость одной переточки Спер, руб 15 15 30 Коэффициент случайной убыли инструмента Куб 1,1 1,1 31 Стойкость инструмента между переточками Ти, час 4 8 32 Цена (себестоимость изготовления) единицы приспособления Цп, руб 5000 5000 33 Коэффициент, учитыва-ющий затраты на ремонт приспособления Кр.пр 1,5 1,5 34 Выручка от реализации изношенного приспосо-бления(20% от цены) Вр.пр, руб 1000 1000 35 Количество приспособлений, необходимое для производства годовой программы деталей Нпр., шт равно кол-ву станков равно кол-ву станков 36 Физический срок службы приспособления Тпр, лет 3 3 37 Коэффициент загрузки приспособления (равен коэффициенту загрузки станка) Кз 38 Расход на смазочно- охлаждающие жидкости Нсм, руб. 5000 5000 39 Удельный расход воды для охлаждения на один час работы станка
Ув, м3/час 0,6 0,6 40
Тариф платы за 1м3 воды Цв, руб 0,53 0,53 ДК 41 Удельный расход воздуха
Усж, м3/час 0,1 0,1 42
Тариф платы за м3 сжатого воздуха Цсж, руб 0,08 0,08 ДК 43 Площадь, занимаемая одним станком
Sуд, м2 50 50 44 Коэффициент, учитывающий дополнительную площадь Кд.пл 2 2 45
Стоимость эксплуатации 1м2 площади здания в год
Цпл, руб/м2 1787 1787 ДК 46 Норма обслуживания станков одним наладчиком Нобсл., ед. 10 10 47  Оборудование специальное 48 Материал детали серый чугун Gh190 серый чугун Gh190 49 Масса детали Мд, кг 0,873 0,873 50 Вес отходов в стружку Мотх, кг 0,7 0,77 51 Цена 1 кг материала Цма, руб. 2,9 2,9 52 Коэффициент транспортно-заготовительных расходов Ктрз 1,06 1,06
13.3 Расчет необходимогоколичества оборудования и коэффициентов его загрузки
Таблица 13.3.№ Наименование показателей Расчетные формулы и расчет Значение показателей Базовый Проект 1 Расчетное количество оборудования для изменяющейся операции
/>,
/>
/> 0,987 0,891 2 Принятое количество оборудования
/> 1 1 3 Коэффициент загрузки оборудования
/>
/> /> 0,987 0,891 4 Численность рабочих-операторов
/>
/>/> 4 4
13.4. Расчет капитальныхвложений
Табл. 13.4.№ Наименование, единица измерения Расчетные формулы и расчет Значения показателей Базовые Проектные 1 Прямые капитальные вложения в оборудование
/>
/>
800×103
800×103 2 Сопутствующие капитальные вложения: 2.1 Затраты на доставку и монтаж
/>
/>
160×103
160×103 2.2 Затраты на дорогостоящие, более 1 года приспособления
/>
/> 5000 5000 2.3 Затраты в производственную площадь
Кпл = Нст × Sуд × Кд.пл. × Цпл
Кпл = 1 × 50 × 2 × 1787 = 178700
178,7×103
178,7×103 2.4 Суммарные сопутствующие вложения Ксоп = Км + Кпр + Кпл
Ксоп = 160 × 103 + 5000 + 178,7 × 103 = 347,3 × 103
347,3 × 103
347,3 × 103 3 Общие капитальные вложения Кобщ=Коб+Ксоп
Кобщ=800 × 103 + 347,3 × 103 = 1147,3 × 103
1147,3×103
1147,3×103 4 Удельные капитальные вложения
Куд = Кобщ / Пг
Куд = 1147×103 / 580000 = 2,1 2,1 2,1

13.5 Расчет технологической себестоимости изменяющихся повариантам операций
Таблица 13. 5.№ Наименование показателей Расчетные формулы и расчет
Значения
Показателей Вариант 1 Вариант 2 1 Основные материалы за вычетом отходов.
/>
где /> - коэффициент транспортно-заготовительных расходов
/>
Базовый
/>(руб.)
Проектный
/>2,32
(руб.) 2,35 2,32 2
Основная заработная плата рабочих операторов:
для рабочих повременщиков (ВАЗ)
/>,
где />годовой эффективный фонд времени рабочего (1731 час);
/>принятая численность рабочих (по расчету для поточных и автоматических линий)
/> 0,30 0,30 3 Основная заработная плата наладчика, руб
/>
/> 0,01 0,01 4 Начисление на заработную плату, руб
/>
/> 0,11 0,11 5 Затраты по содержанию и эксплуатации оборудования  5.1 Затраты на текущий ремонт оборудования, руб
/> где />
базовый
/>проектный
/> 0,46 0,39 5.2 Расходы на технологическую энергию, руб
/>базовый
/>
проектный
/> 0,023 0,021  5.3 Расходы на инструмент (по операциям, где меняется инструмент)
/>
базовый
/>
проектный
/> 0,07 0,08 5.4 Затраты на содержание и эксплуатацию приспособлений (по операциям, где меняются приспособления)
/>
базовый
/>проектный
/> 0,01 0,01  5.5 Расходы на смазочные, обтирочные материалы и охлаждающие жидкости
/>
базовый
/>
проектный
/> 0,01 0,01  5.6 Расходы на воду технологическую
/>
базовый
/>
проектный
/> 0,002 0,002  5.7 Расходы на сжатый воздух
/>
базовый
/>
проектный
/> 0,001 0,001  5.8 Расходы на содержание и эксплуатацию производственной площади
/>
/>
/> 0,30 0,28 Итого расходы по содержанию и эксплуатации оборудования
/>
базовый
/>
проектный
/> 1,083 0,983 /> /> /> /> /> /> />

13.6 Калькуляция себестоимостиобработки детали по вариантам технологического процесса, руб
Таблица 13.6№ Статьи затрат Затраты, руб Изменения, +/- Вариант 1 Вариант 2 1 Материалы за вычетом отходов 2,35 2,32 -0,03 2 Основная заработная плата рабочих операторов и наладчиков 0,31 0,31 – 3 Начисления на заработную плату 0,11 0,11 – 4 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 1,083 0,983 -0,1 Итого технологическая себестоимость 3,853 3,723 -0,13 5
Общецеховые накладные расходы
Рцех = Зпл.осн * Кцех 0,667 0,667 –
Итого цеховая себестоимость
Сцех = Стех + Рцех 4,52 4,39 -0,13 6
Заводские накладные расходы
Рзав = Зпл.осн * Кзав 0,775 0,775 –
Итого заводская себестоимость
Сзав = Стех + Рзав 5,295 5,165 -0,13 7
Внепроизводственные расходы
Рвн = Сзав * Квнп 0,265 0,258 -0,007
Всего полная себестоимость
Спол = Сзав + Рвнп 5,56 5,42 -0,14
13.7 Расчет приведенных затрат ивыбор оптимального варианта
Таблица 13.7№ Наименование показателей, единица измерения Расчетные формулы и расчет Значение показателей Вариант 1 Вариант 2  1 Приведенные затраты на единицу детали, руб
/>
где />
базовый />
проектный
/> 6,25 6,11  2 Годовые приведенные затраты, руб
/>
базовый
/>проектный
/> 3625000 3543800
13.8 Расчет показателейэкономической эффективности проектируемого варианта техники (технологии)
Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия) от снижениясебестоимости обработки детали.
/>
/>
Налог наприбыль
/>
/>
Чистаяожидаемая прибыль
/>
После определения чистой прибылиопределяется расчетный срок окупаемости капитальных вложений (инвестиций),необходимых для осуществления проектируемого варианта:

/> лет
/>,
где Nи.год.– количество инструмента, необходимое для работы в течении года (по проектномуи базовому варианту);
Ци.пр. и Ци.баз. –соответственно, цены инструмента по проектному и базовому варианту.
/>
Принимаем горизонт расчетаравным 1 году.
Общая текущая стоимость доходов(чистой дисконтированной прибыли) в течении принятого горизонта расчетаопределяется по формуле:
/>,
Интегральный экономическийэффект (чистый дисконтированный доход) составит:
/>
/>.
Проект эффективен.

14. Безопасность и экологичностьпроекта
Задача раздела – разработать мероприятия по охранетруда и окружающей среды и провести расчёт необходимого освещения.
Технологический процесс изготовления корпусагидравлического тормоза на автоматической линии характеризуется рядом вредныхфакторов, отрицательно влияющих на здоровье рабочих и состояние окружающейсреды.
Материал корпуса – чугун. В результате мехобработкиобразуется стружка скалывания, которая может поранить и засорить глаза, вызватьожог лица и рук, поэтому необходимо обеспечить ограждение рабочей зоны каждогостанка в виде щитка. Удаление стружки скалывания из зоны обработки не представляетособых затруднений.
Процесс обработки осуществляют с использованием 4 –5 % раствора эмульсола Укринол 1. В результате охлаждениясмазывающе-охлаждающей жидкостью, в зоне резания образуются пары масла и иныхаэрозолей, а также сложных парогазовых смесей, которые являются причинойраздражающего влияния на органы дыхания, а также неблагоприятно воздействуют надругие системы организма. Особенно отрицательно сказывается мелкая стружечнаяпыль, образующаяся на финишных операциях техпроцесса.
Поскольку для облегчения процесса резанияиспользуемая СОЖ перед подачей в зону резания насыщается кислородом, то врезультате происходит окисление поверхностного слоя обрабатываемого материала.Образуется толстый рыхлый слой оксидов, частицы которого уносятся испаряющейсяСОЖ. Эти частицы металлической пыли, оседая в верхних дыхательных путях, вызываютвоспаление тканевых клеток, что создаёт благоприятные условия для проникновенияв организм различных инфекционных болезней. Для исключения данных вредныхфакторов, в качестве защиты от пыли и газов, выделяющихся в процессе обработки,необходимо применить местную вентиляцию в виде вытяжного зонта. Взаготовительном производстве, связанном с производством отливок, ввиду особоинтенсивных процессов образования газов применяется, помимо пылевентиляционныхвытяжных средств, искусственная подача очищенного воздуха в рабочую зону припомощи вентиляторов.
Процесс обработки корпуса (особенно такие операции,как фрезерование) сопровождается в результате переменных факторов, таких какразнотвёрдость материала заготовки, переменный припуск, различных динамическихявлений, значительными вибрациями. Воздействие вибраций не только ухудшает самочувствиеработающего и снижает производительность труда, но и часто приводит к тяжёломупрофессиональному заболеванию – виброболезни. Для защиты работающих отвоздействия вибраций предлагается устанавливать оборудование, станки, входящиев автоматическую линию, на вибропоглащающий фундамент, используявибропоглощающие материалы и различные демпфирующие устройства под станиныстанков.
Т.к. всё применяемое оборудование и оснасткаприводится в действие электрическим током, необходимо предусмотреть меры позащите оборудования и персонала от поражения электричеством. Самое главное –необходимо провести заземление всех металлических частей электроустановок,формально не находящихся под напряжением, но которые могут в случае поврежденияизоляции оказаться под напряжением (это касается корпусов станков, насосов, станини кожухов приводов станков, электрооборудования, щитов управления,осветительной арматуры и других электрических приборов). В электроустановках снапряжением до 1000 В должные применяться реле-утечки, автоматическиотключающие сеть при опасных токах утечки.
Значительная роль в поддержаниитребуемых санитарно – гигиенических условий воздушной среды в рабочихпомещениях отводится вентиляции и отоплению.
Комплексная система вентиляциивключает в себя естественную и принудительную. Естественная осуществляетсячерез окна (фрамуги) в крыше цеха. Принудительная вентиляция осуществляетсяпосредством вытяжных и приточных установок, кондиционирования воздуха. Проведемрасчет вентиляции.
Расчёт количества воздуха для вентиляции помещения
Кратность воздухообмена К.
К = L / V ,
где L = G / (x2 – x1) – воздухообмен, м3/ч
где G = 30 л/ч – количество углекислоты, выделяющееся впомещении;
x1 = 0,6 л/м3 –концентрация СО2 внаружном воздухе;
x2 = 1 л/м3 – допустимая концентрацияСО2 в воздухе помещения.
L = 30/ (1 – 0,6) = 75 м3/ч
К =75 / 3120 = 0,024
Объём воздуха, удаляемого вытяжными шкафами при отсутствиитепловыделений внутри шкафа:
Lш =3600×Vш×Fн ,
где Lш – обмен воздуха, удаляемого вытяжными шкафами;
Vш = 0,8 м/с – скоростьвоздуха в открытом проеме шкафа;
Fн = 1 м2 – площадь открытого проёма.
Lш =3600×0,8×1 = 2880 м3/ч.
Для отопления применяетсясистема центрального водяного отопления.
В производственных помещениях поддерживаетсявлажность воздуха в пределах от 30 до 60 %, температура воздуха в зимнее время16—20°С, в летнее20—24°С.
Пожары на машиностроительныхпредприятиях представляют большую опасность для работающих и могут причинитьогромный материальный ущерб. Конструкция здания цеха по пожарной опасностиотносится к категории «Д». По огнестойкости здание относится к 11степени. Причинами пожара на участке могут быть:
– искра, образующаяся прикоротких замыканиях;
– ремонт оборудования на ходу;
– самовозгорание промасленнойобтирочной ветоши или спецодежды при соприкосновении с горячими частями оборудования.
Для защиты участка от пожара предусматриваетсяналичие стационарных огнетушащих установок, устройства сигнализации загорания.В качестве первичных средств тушения огня применяется: сеть внутреннегопожарного водопровода; огнетушители марки ОХП—10, УО—5; песок (стенды пожарные).
Одним из наиболее важных факторов в оптимальнойорганизации условий работы на машиностроительных предприятиях являетсяправильно спроектированное и рационально выполненное освещение. Оноспособствует повышению качества продукции и производительности труда,обеспечению безопасности, снижению утомления и травматизма на производстве,сохраняет высокую работоспособность труда.
Проведём расчёт освещённости рабочего места.
Расчёт освещённости рабочего места по методике,предложенной в [18].
Для освещения производственного помещения применимгазоразрядные лампы ЛСП – 01, так как они имеют большую световую отдачу ибольшой срок службы. В качестве системы освещения выбираем комбинированнуюсистему. В соответствии с выбранной системой освещения и источником света потабл. 2 [18] применим минимальную нормализующую освещённость Ен =200 кН, а коэффициент запаса k = 1,5. Для расчётаобщего равномерного освещения основным является метод светового потока.Световой поток для вибрационных ламп рассчитывается по формуле:
Фп = 100 × Ен × S × Z × k / N × h (14.1)
где S – площадь освещённогопомещения (м2), принимаем 200 м2;
Z – коэффициент минимальнойосвещённости, для выбранных ламп Z=1,1
N – число светильников,принимаем N = 25;
h – коэффициент использования светового потока. По [табл.18.4] h = 33%
Подставив данные в формулу 14.1 получим:
Фп = 100 × 200 × 200 × 1,1 × 1,5 / 25 × 33 = 3000 лм
По [табл.18.5] выбираем стандартную лампу ЛБ40 с Фп= 3120 лм и световой отдачей Со = 78 лм/Вт.
Таким образом, потребная мощность электрическойустановки для создания заданной освещённости равна
NЭ = ФП /СО = 3120 / 78 = 40 Вт (14.2)Антропогенное воздействиеобъекта на окружающую среду и мероприятия по экологической безопасности
Не стоит говорить о воздействиипредприятия на экологическую обстановку окружающей нас среды. Всем хорошоизвестно, что абсолютно безотходных предприятий не бывает. Человечествопостоянно развивается, совершенствуется, зарождаются новые виды промышленностии переработки сырья, и с отходами этой деятельности необходимо умелообращаться, умело, чтобы окружающая нас среда претерпевала минимальныеизменения. Для этого организуется большой комплекс мероприятий.
Вообще, участки и цехамеханической обработки являются наиболее безвредными для окружающей среды посравнению с остальными производственными объектами промышленности и, вчастности, машиностроения. Основным загрязнителем является СОЖ и ее пары.Поэтому необходимо произвести очистку воздуха от паров СОЖ и очистку сточныхвод цеха.
На нашем участке механическойобработки главного гидроцилиндра тормозов следует принять меры по защитеокружающей среды от загрязненного воздуха, частично удаляемого изпроизводственного помещения, а также принять меры по обезвреживаниюпромышленных сточных вод при их выпуске в местное водохранилище.
Для очистки воздуха от тумановмасел, СОЖ и других жидкостей будем использовать волокновые и сетчатыетуманоуловители, принцип действия которых основан на осаждении капельсмачивающей жидкости на поверхности пор с последующим стеканием жидкости поддействием сил тяжести. В частности будем использовать низкоскоростнойтуманоуловитель типа Н-2000 и агрегат АЭ2-12. Очищенный воздух из агрегатовчастично будет поступать обратно в помещение цеха, обеспечивая рециркуляциювоздуха, а частично выбрасываться в атмосферу.
Для очистки промышленных сточныхвод от нефтепродуктов, жиров и других вредных веществ будем использоватьфлотационные установки, после прохождения, которых сточные воды частичновыпускаются в местное водохранилище через систему канализационных устройств, ачастично повторно используются в качестве хозяйственных вод.Безопасность вчрезвычайных и аварийных ситуациях
Предприятия машиностроенияявляются важной составной частью военно-экономического потенциала страны,поэтому особое значение приобретает на предприятиях гражданская оборона.
Участок обработкигидроцилиндра отвечает требованиям гражданской обороны. Ширина проходовобеспечивает быстрый выход из корпуса работающих. Для выхода имеется несколькодверей, ведущих на улицу к расположенным там убежищам и в подвалы, которыемогут быть использованы в качестве убежищ. На пожарных постах имеютсяогнетушители, ящики с песком и огнетушители. Вместимость защитных сооруженийотвечает нуждам предприятия, защитные свойства убежищ и ихсанитарно-гигиеническая подготовленность отвечает нормам.
Оборудование на участкенадежно прикреплено к полу, его устойчивость хорошо обеспечена. Правильностьзакрепления станков к фундаменту имеет большое значение.
В случаях объявления тревоги вкороткий срок вывешивается стрелки, указывающие кратчайший путь к убежищу.
Для защиты людей иоборудования, при угрозе нападения, здания цехов, оборудование могутобкладываться мешками с песком, для защиты от поражающих факторов ядерноговзрыва и падающих обломков разрушенных конструкций. Для повышения устойчивостизданий и сооружений, защиты людей и оборудования оконные проемы закладываютсякирпичом. Для защиты ценного оборудования применяются специальные защитныеустройства. К ним относятся: камеры — устройства замкнутой формы с полнымограждением оборудования, шатры — устройства замкнутой формы, закрытые с однойили с двух сторон.
Все эти меры и мероприятияведут к эффективной защите людей и оборудования от воздействия поражающихфакторов ядерного взрыва.
Выводы по разделу. В результате оценки ситуации сохраной труда и окружающей среды в проектируемом цехе механической обработки,при учете предусмотренных описанных выше мероприятий, можно сделать вывод отом, что проект соответствует основным современным требованиям безопасности иэкологичности производственного предприятия.

Заключение
В данном дипломном проекте была проведена попыткаусовершенствовать базовый техпроцесс изготовления корпуса гидроцилиндратормозов ВАЗ 2108.
Изменения базового техпроцесса состояли в измененииразмеров заготовки (в том числе в результате размерного анализа),последовательности обработки отверстия под поршень (точнее, изменении методачерновой обработки), что за счёт применения специального, разработанного наоснове научных и патентных исследований, инструмента позволилоинтенсифицировать процесс резания на лимитирующей позиции автоматической линии,что привело к снижению времени цикла и повышению производительности приобеспечении необходимых качественных показателей, что привело к экономическомуэффекту в размере 27214 рублей.

Литература
1. План изготовления детали: методические указания / Сост. Михайлов А.В. –Тольятти: ТолПИ, 1994.
2. Матвеев В.В. Размерный анализ технологических процессов. – М.: Машиностроение,1982. – 264 с.
3. Размерный анализ технологических процессов / Сост. Михайлов А.В. –Тольятти: ТолПИ, 1993.
4. Юровский П.А., Шевель А.П., Киберов Г.Н. Совершенствование режущих свойствсвёрл из быстрорежущей стали на основе анализа качества поверхностного слоя.Прогрессивные конструкции свёрл и их рациональная эксплуатация. Вильнюс, 1974.
5. Смальников Е.А., Жилис В.И., Романаускас П.Б. Химико-термическаяобработка свёрл из быстрорежущей стали и её влияние на стойкость. Прогрессивныеконструкции свёрл и их рациональная эксплуатация. Вильнюс, 1974.
6. Дубровин И.Ф., Марченко Д.Г., Попов И.Я. Влияние изоляции термо-ЭДС настойкость свёрл. Прогрессивные конструкции свёрл и их рациональнаяэксплуатация. Вильнюс, 1974.
7. Синельщихов А.К., Филиппов Г.В. Конструкция и рациональная эксплуатациясвёрл с каналом для подвода сож. Прогрессивные конструкции свёрл и ихрациональная эксплуатация. Вильнюс, 1974.
8. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник/ В.И. Баранчиков, А.В. Жарков, Н.Д. Юдина и др.: под общ. ред. В.И.Баранчикова. – М.: Машиностроение, 1990, – 400 с.: ил.
9. Справочник технолога-машиностроителя. В 2х т. / Т.2. Под ред. А.Г. Косимовой.– М.: Машиностроение, 1985, – 496 с.
10. Барановский Ю.В. Режимы резания металлов. Справочник. М.: Машиностроение,1972, – 408 с.
11. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов ирежущему инструменту: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1984, – 400 с.
12. Иноземцев А.К. Проектирование режущего инструмента. М.: Машиностроение,1973, – 283 с.
13. Егоров Н.Е. Проектирование машиностроительных заводов: 6-е издание. М.:Высшая школа, 1969, – 480 с.