Конструкторско-технологическая подготовка инструментального производства.

Хвостовая часть:- нагревание хвостовой части инструмента до температуры 450-500 ° С в электрической селитровой ванне. Продолжительность выпуска 30-40 минут- прохладно в воздухе.3) Технология для того чтобы выпустить форменный резец диска.Режущая часть:- тройной нагрев режущей части инструмента осуществляется в электрической селитровой ванне с температурой 540-560 ° С. Продолжительность каждого выпуска составляет 1-1, 5 часа-прохладно в воздухе.После закалки быстрорежущая сталь обязательно должна быть подвергнута отпуску. При нагревании до 100-200 ° С уменьшается количество тетрагональности мартенсита. В интервале 300-400 ° С наблюдается снижение твердости, что объясняется устранением внутренних напряжений, возникших в процессе закалки.При дальнейшем повышении температуры закалки твердость увеличивается, достигая максимума при 550 ° С.По сравнению с твердостью после закалки, твердость после отпуска при 550 вы и С выше. Максимальная высокая твердость способна сохраняться во время раундов в дальнейшем при эксплуатации инструмента и решает вопрос термостойкости.В результате отпуска остаточный аустенит превращается в мартенсит.3.2. Выбор оборудования и приспособлений для термической обработки.Соляные ванны применяются для различных видов термообработки, требующих быстрого нагрева и минимизации обезуглероживаемого слоя (нагрев для закалки, отпуска и др.).Они наиболее широко применяются при термической обработке инструментальных сталей.Модельный ряд включает в себя как ванны для высокотемпературного нагрева, так и ванны для предварительного нагрева, в соответствии с технологией термической обработки быстрорежущих сталей.Табл.4.1 Характеристики Соляной ванныМодельСВС 6.4/8,5Размеры рабочей зоны, мм,(длина-ширина-высота)300-800-450Габаритные размеры ванны, мм (длина-ширина-высота)950-1450-1210Максимальная температура камеры ванны, С650Максимальная температура расплава в тигле, С550Среда в рабочем пространствеKNO3+NaNO2 (50/50)Мощность, кВт35Рис.4.1 Соляная ванна СВС 6.4-8.5Особенности конструкции соляной ванныВысокоэффективная футеровкаСовременная система управления температурным режимомЛегкое подключение к системе вытяжной вентиляцииПрямой нагрев соли с помощью погруженных электродовРегулирование температуры с помощью специализированного пирометраИнтенсивное перемещение солиПечь для отпуска.Печи для закалки и дроби применяют по назначению, предназначенному для термической обработки металлов (особенно алюминия) с целью повышения предела выносливости изделий и повышения долговечности в эксплуатации.Температура при использовании электроплит составляет до 700 градусов по Цельсию, в то время как мощность нагревателей и футеровки можно выдержать до 800 градусов. Такие внушительные запасы делаются для того, чтобы увеличить срок полезного использования оборудования. Внутреннее пространство рабочего помещения выполнено из термостойких экранов из нержавеющей стали, а также многослойной легкой теплоизоляции. Из-за этого вес печи в 2-3 раза ниже аналогичных моделей, а корпус печи практически не нагревается.Тепло в помещении осуществляется с трех сторон спиральными нагревателями, намотанными на керамические трубки. Модель электропечи СНО для закалки металла оснащена микропроцессорным регулятором температуры, расположенным в отдельном шкафу управления.Рис.4.2 печь для отпуска 4. Экономическая часть.4.1 Сравнение вариантов оборудования, инструмента.Для изготовления инструмента необходимо приобрести станки и оборудование для закалки и шлифовки инструмента.Печь для отпуска СНОСоляная ванна СВС 6.4-8.5WALTERHELITRONIC 50 CNCVISIONОбрабатывающий фрезерно-вертикальный центр DMX-500Затраты на закупку станков составят 9 860 500 руб.Инструмент и приспособления 876 400 руб.5.2 Экономическое обоснованиеЭкономическая эффективность конструкции режущего инструмента (Э) в общем случае определяется как сумма алгебраических годовых экономических эффектов, полученных в области производства (Эпр) и потребления (Эпот):Э = Эпр. + ЭпотЭ = [(Ccм*tмс+Pн) - (Ссм*tмн+Рс)]*Ас (руб.), (1)где Ссм - себестоимость станкоминуты работы оборудования (без затрат на режущий инструмент), коп/мин;tсм и tмн - машинное время на выполнение операции резцом сборной конструкции и напайным, мин;Рс и Рн - затраты на эксплуатацию фасонных фрез конструкции сборного и фрезерного станка, так как время работы станка, коп;Ас - количество операций, выполняемых одним комплектом резцов конструкции сборного исполнения.Значения величин, приведенных в формуле (1), определяются следующим образом.Себестоимость станкоминуты для токарно-револьверного станка:Ссм = 0,78 руб./мин при мелкосерийном производстве,Ссм = 0,738 руб./мин при крупносерийном производстве.Машинное время при точении на проход определяем по формулеtм=(L+y)* i/(S*n) (мин);где L - длина пути резания, мм;y - величина врезания, мм;S - подача, мм/об;n - частота вращения шпинделя, об/мин;i - число проходов резца.Расходы на эксплуатацию резца, приведенные к одной операции, рассчитываются по формуле:Рн = ([(Сн - Цон) + nn(Зп + Ззам.н)]*tмн)/[ Tн(nn+1)] (руб.),где Сн - стоимость напайного резца, (руб.);Цон - сумма, полученная от реализации изношенного инструмента, (руб.);nn - число переточек резца;Зп - затраты на переточку, (руб.);Ззам.н - затраты на смену инструмента, (руб.);Тн - период стойкости напайного резца, мин.Затраты на замену инструмента рассчитываются по формуле:Ззам.н = Смин * tзам.н,где tзам.н - время замены изношенного инструмента, мин;Смин - минутная тарифная ставка станочника;Смин = Сч/60, где Сч - часовая тарифная ставка станочника.Сч = 19,44 руб./мин.Расходы на эксплуатацию резца с многогранными пластинами определяются по формуле:Рс = [(Ск.пл + Ззам.с*К*П + {(Сд - Цос)/N})*tмс)]/(Тс*П*К) (руб.),где Ск.пл. и Сд - стоимость комплекта пластин и корпуса, руб.;Ззам.с. - затраты на замену изношенной режущей кромки, руб.;П - количество пластин в комплекте;К - количество режущих кромок на пластине;N - возможных смен комплектов пластин до полного износа корпуса;Цос - сумма средств, полученных от реализации изношенного инструмента.Цос = 0,315*m*П*N (руб.),m - масса новой пластины в граммах.Количество операций, которое можно выполнить одним комплектом резца сборной конструкции, определяются по формуле:Ас = (Тс*К*П)/tмс.Материал инструмента: режущая часть - ВК8, корпус - сталь 40Х.Режимы резания:n = 630 об/мин, S = 0,5 мм/об, t = 0,5 мм, L р.х. = 55 мм .Резец с напайной пластиной:Cн = 45руб; Тн = 30мин; m = 8г; Зп = 3руб; nn = 4; tзам = 3мин.Резец с механическим креплением пластин:К = 2; П = 20; Ск.пл. = 126руб; Сд = 51руб; tзам.н = 1,5мин; Тс = 60мин; N =5;M пл = 15,6г.Себестоимость станкоминуты станка Ссм = 0,78 руб./мин.Тарифная ставка станочника 3 разряда:Смин.= 19,44/60 = 0,324 руб./мин. Расчет.А) Определение машинного времени обработки:tмн = tмс = Lр.х./(n*S) = 55/(630*0,5) = 0,17 (мин).Б) Затраты на замену инструмента:Ззам.н. = Смин*tзам.н. = 0,324*3 = 0,972 (руб.).В) Стоимость отходов:Цон = 4,5*с*В*Н*L = 4,5*10-3*7,8*10-3*25*25*150 = 3,29 (руб.)Рн = ([(Сн - Цон) + nn(Зп + Ззам.н)]*tмн)/[ Tн(nn+1)] =([45 - 3,29) + 4(3 + 0,972)]*0,17)/[30(4 + 1)] = 0,0653 (руб.).Г) Определение расходов на эксплуатацию резца с механическим креплением пластин Рс.Д) Затраты на замену инструмента:Ззам.с = Смин*tзам.с. = 0,324*1,5 = 0,486 (руб.).Е) Стоимость отходов:Цос = 0,315*m*П*N = 0,315*15,6*20*5 = 4,914 (руб.).Рс = [(Ск.пл + Ззам.с*К*П + {(Сд - Цос)/N})*tмс)]/(Тс*П*К) =[(126 + 0,486*2*20 + {(51 - 4,914)/5})*0,17)]/(60*20*2) = 0,01096 (руб.).Количество проходов, выполняемых одним комплектом фасонных резцов с и фрезы концевой :Ас = (Тс*К*П)/tмс = (60*2*20*3)/0,17 = 42353.З)Определение экономической эффективности:Э = [(Ccм*tмс+Pн) - (Ссм*tмн+Рс)]*Ас = 2266 руб((0,78*0,49 + 0,0653) - (0,78*0,49 + 0,011096))*42353=7652 руб/месЭффективность от использования инструмента составит 7652 руб\мес.5. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды5.1 Обеспечение безопасных условий труда при работе на механическом участке,снижение шумового загрязнения.Облицовка части внутренних поверхностей помещений участка звукопоглощающим материалом является одним из самых распространённых способов снижения шума в помещении. По протоколу измерения(оценки) уровня шума на участке имеется 7 источников шума (три токарных станка, два фрезерных сверлильный станок и заточной). Нас интересует уровень звукового давления токарного станка . Он равен 96дБА. Значение дБА обычно на 10 единиц превосходит эквивалентное значение нормировочного индекса шума для данного звука, поэтому принимаем источник шума со следующим параметром 86 дБ. Участок имеет размеры 15×13×4 м. Расчет проводим по среднегеометрической частоте октавной полосы равной 1000 Гц.Определим требуемое значение снижения уровня звукового давления в расчетных точках помещения: ∆Lтр=Li−Lдоп, где Li – октавные уровни звукового давления в дБ, создаваемые отдельно рассматриваемым источником шума в расчетной точке; Lдоп – допустимый октавный уровень звукового давления в дБ, принимается по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». [8]Li=10lg∑Li=86 дБLдоп=80 дБ (по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки»);∆Lтр=86-80=6 дБ Выбираем конструкцию облицовки в зависимости от назначения помещения, условий эксплуатации облицовок. Частотная характеристика коэффициента звукопоглощения облицовки αоблдолжна быть близка к частотной характеристике требуемого снижения шума. Для облицовки будем использовать маты из супертонкого стекловолокна, оболочка из стеклоткани ССТЭ-6 с αобл =1. [10]К достоинствам данного материала можно отнести: Применение матов с супертонким стекловолокном дает возможность достичь минимальной теплопроводности; При воздействии внешней среды и высоких температур стекловолокно не выделяет вредные вещества в виде стеклянной пыли, что делает его экологически чистым во время эксплуатации; Маты из стекловолокна имеют высокие огнеупорные показатели, что позволяет применять их в условиях высоких температур; Несмотря на то, что по структуре стекловолокно очень тонкое, оно весьма устойчиво к воздействию воды, щелочей и большей части различных кислот. Невысокая цена. Стоимость за 1 м2 выражается в пределах примерно от 24 до 60 рублей. Определим постоянную помещения В, м2 в октавных полосах частот по формуле: В=В1000∙μгде В1000-постоянная помещения в м2. на среднегеометрической частоте1000 Гц, определяемая по таблице 4 в зависимости от объема Vм3 и типа помещения; [8]μ- частотный множитель, определяемый по таблице 5.1. Таблица 5.1 - Определение постоянной помещения В1000.Тип помещения Описание помещения Постоянная помещения,В1000, м2 1 с небольшим количеством людей (металлообрабатывающие цехи, вентиляционные камеры, генераторные залы и т.д) V/20 2 с жесткой мебелью и большим количеством людей или с небольшим количеством людей и мягкой мебелью (участки, деревообрабатывающие цехи и т.д.) V/10 3 с большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие помещения зданий управления, здания конструкторского бюро, аудитории учебных заведений и т.д.) V/6 4 помещения со звукопоглощающей облицовкой части стен и потолка V/1,5 Объем помещения :V=15×13×4=780м3 .В=V/20 *1=780/20*1=39 м2 .B/Sогр = 39/780 = 0,05, следовательно по рис. 3, ψ = 0,99Определим средний коэффициент звукопоглощения до установки звукопоглощающих ограждений по формуле: ∝=B/(B+Sогр)где В постоянная помещения до установки звукопоглощающих облицовок, м2; Sогр- общая площадь ограждающих поверхностей помещения, м2. Площадь ограждающих поверхностей Sогр состоит из площади пола Sпола, площади стен Sстен и площади потолка Sпотолка, т.е. получим Sогр=2∙15∙13+2∙15∙4+2∙13∙4=780 м2 ∝=39/( 39 +780)=0,05Определим необходимую площадь звукопоглощающей облицовки по формуле: Sобл=0,6∙Sогр=0,6∙780=468 м2.Величина возможного максимального снижения уровней звукового давления в расчетной точке при применении выбранных звукопоглощающих конструкций определяется по формуле: ∆L=10lg(B1ψ)/(ψ1B)Где 𝐵1- постоянная помещения после установки в нем звукопоглощающих конструкций, м2;  𝛹, 𝛹1  коэффициенты соответственно до и после установки звукопоглощающих  ограждений (определяются по рисунку 9). Рис 5.1 – График для определения коэффициентов 𝛹 и  𝛹1.Эквивалентная площадь звукопоглощающих поверхностей незанятых звукопоглощающей облицовкой А1, м2 определим по формуле: А1=α (S огр−Sобл) [10]А1=0,05(780−468)=15,6 м2Величина добавочного звукопоглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки ΔA, м2, определяем по формуле:∆А=αоблSобл, где 𝛼обл реверберационный коэффициент звукопоглощения выбранной конструкции облицовки в октавной полосе частот (для выбранного типа облицовочного материала αобл =1);∆А=1∙468=468 м2Средний коэффициент звукопоглощения помещения α1 со  звукопоглощающими конструкциями, определяем по формуле:  α1=(А1+∆А)/Sогрα1=(15,6+468)/780=0,62Постоянная помещения после установки в нем звукопоглощающих конструкций В1, м2 : В1=(А1+∆А/(1−α1)В1=(15,6+468)/(1−0,62)=1247 м2B1/Sогр = 1247/780 = 1,6, следовательно по рис. 3, ψ1 = 0,38Тогда получим: ∆ L=10∙ lg(1247*0,99)/(39*0,38) = 19,2 дБ.Получили, что ∆L›∆Lтр, т.е. выбранная конструкция звукопоглощающей облицовки полностью обеспечивает необходимое снижение уровня шума. В результате расчетов получили, что для снижения уровня звукового давления требуется площадь звукопоглощающей облицовки конструкции матов из супертонкого стекловолокна, оболочка из стеклоткани ССТЭ-6 общей площадью 780 м2, что позволит добиться значения уровня звукового давления, соответствующих допустимым условиям труда. Рисунок 5.2 - Звукопоглощающая облицовка (1 — защитный перфорированный слой; 2 — защитная стеклоткань; 3 — звукопоглощающий материал; 4 — стена или потолок; 5 — воздушный промежуток; 6 — плита из звукопоглощающего материала).5.2 Мероприятия по обеспечению нормальных значений освещенности в рабочей зонеИнструментальные замеры освещенности на токарном участке проводятся с помощью люксметр-яркомер-пульсметр. Вид освещения на рабочем месте токаря-универсала - естественное и искусственное. [9]Нормирование искусственной освещенности проводится в соответствии с СП 52.13330.2016. Естественное и искусственное освещение. В результате замеров искусственная горизонтальная освещенность на рабочем месте составляет 400лк, что на 50лк меньше нормативного значения. Местная освещенность составляет 250 лк, что соответствует нормам. Таким образом, класс условий труда по освещенности 3.1 – вредный 1-ой степени (согласно Руководству Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда»).Зрительная работа токаря относится к разряду II б (работа высокой точности), контраст объекта с фоном – малый, характеристика фона – средний. Измерение и оценка освещенности проводится в соответствии со СП 52.13330.2016 Естественное и искусственное освещение.Таблица 5.2 – Исходные данные по освещениюРазмер объекта различения, ммКонтраст объекта различения с фоном, KФон Размеры помещения, мКоэффициент отражения, %ДлинаШиринаВысота ПотолкаСтенРабочейповерхности0,20,5 0,315134705030Расчётный световой поток на все помещение определяем по формуле:, где F1 – световой поток одной лампы, лм; N – количество ламп в помещении;Енорм – нормированная минимальная освещенность, лк;S - площадь освещаемого помещения, м2S=ab=15*13=195 м2, где а – длина помещения, м; b –ширина помещения, м;kз – коэффициент запаса (kз=1,4);z – коэффициент неравномерности освещения (z=1,1 для люминесцентных ламп); η- коэффициент использования светового пoтока, %, который зависит от:а) отражающих характеристик помещения, в нашем случае:ρп= 0,7; ρс=0,5; ρр=0,3;Индекс помещения:где hp– высота пoдвеса светильника над рабочей поверхностью.hp = 4,8-0.8=4м,i=15*13/4 (15+13)=1,По таблице выберем подходящее значение коэффициента использования светового потока:η=53,56%F1N=(100*400*195*1.4*1.1)/53.56=224271,844 (лм)Найдем необходимое количество ламп по формуле: , где Fc – световой поток лампы.Выбираем люминесцентную лампу типа: ЛБ-40.Мощность, Вт: 40.Световой поток, лм: 3120.N=224271,844/3120=71,8=72(шт);Рис.5.3 Схема расположения светильников.Таким образом, искусственное освещение должно создаваться с помощью 36 светильников ЛПО 01-2х40 (габариты: 1250 х165 х78 мм) по 2 лампы). Система искусственного освещения обеспечивает нормативную горизонтальную освещенность 450 лк согласно СП 52.13330.2016 Естественное и искусственное освещение. Естественное освещение создается окнами.ЗаключениеВ современном производстве играет большую роль совершенствование инструментального хозяйства и следует уделать должное внимание подбору и повышению квалификации кадров соответствующих специальностей.Особый интерес вызывают проблемы:- Совершенствование организационной структуры инструментального хозяйства;- Технического прогресса в области производства инструмента и технологической оснастки;- Улучшение показателей использования оборудования за счет лучшего его оснащения;- Экономии инструмента и улучшения условий его эксплуатации;- Совершенствования организации инструментального обслуживания оборудования;- Повышение эффективности инструментального производства на предприятиях;- Совершенствование управления инструментальным хозяйством.В данной работе разработано изготовление инструментов для повышения эффективности обработки деталей.Литература1. Никитич В.Т., Сидоров В.Б. «Расчет припусков на механическую обработку иопределение размеров заготовки». Методические указания. 2012 г. КФ МГТУим. Н.Э. Баумана2. Обработка металлов резаньем. Справочник технолога. Под редакцией А.А.Панова. М.: Машиностроение, 1988г.3. Справочник технолога-машиностроителя. Под редакцией А.Г. Косиловой иР.К. Мещерякова. Том 1-2. М.: Машиностроение, 1986.4. Обработка металлов резаньем. Справочник технолога. Под редакцией Г.А.Манахова. М.: Машиностроение, 1974.7. Антонюк Ф. И. «Технология производства заготовок», конспект лекций.8. Дунаев П.Ф., Леликов О.П., Конструирование узлов и деталей машин М.Высшая школа, 2011.9.Семенченко И. И. и др. Проектирование металлорежущих инструментов. М: Машгиз, 1962. 952 с.10.Родин П. Р. Режущий инструмент. Расчётно-графические и лабораторные работы. Киев: Техніка, 1966. 224 с.11.Грановский Г. И., Панченко К. П. Фасонные резцы. М: Машиностроение, 1975, 309с.12.Семко М. Ф., Перепелица Б. А. Фасонное точение. Харьков: Высшая школа, 1977, 160 с.13.Драгун А. П. Режущий инструмент. Л.: Лениздат, 1986, 224 с.14.Нефёдов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. М.: Машиностроение, 1990. 448 с