Технологиялық жабдықты жобалау

1. Кіріспе 

       «Технологиялық жабдықтарды жобалау»  пәні машина жасау саласындағы  технологиялық процестерді жүргізуге  арналған негізгі құрал-саймандарды  оқытып үйретеді. Машинажасау өндірісінде  25 миллионнан астам білдектерге  арналған әртүрлі құрал-саймандар  қолданылады. Осындай құрал-саймандар  технологиялық жабдықтар болып табылады, оларды жасауға кететін уақыт пен қаржы кәзіргі кезде білдектердің өзін жасауға кететін шығындармен пара пар болып табылады.

       Машина жасаушылардың алдына  қойылған мәселелер – заманауи  технологиялық жабдықтарды жобалаумен  және оны өндіріске енгізумен  тығыз байланысты. Дұрыс жобаланған  және сапалы жасалған технологиялық  жабдықтар автоматтандырылған қондырғылардың  жоғарғы өнімді  жұмыс жасауына, жасалатын бөлшектер мен бұйымдардың  қажетті дәлдігін қамтамасыз  етуіне және өнімнің өзіндік  құнын төмендетіп еңбек қауіпсіздігін  қамтамасыз етуге ықпал етеді.  «Технологиялық жабдықтар» пәнін  оқып үйренгеннен кейін студенттер  бұйым өндіретін автоматтандырылған  жүйелерді жобалау тәсілдері  мен оның теориялық негіздерін  біліп шығатын болады. Бұл оларға, алдағы кәсіби қызмет атқару  кезінде жұмысқа қабілетті, сенімді,  жоғарғы өнімді технологиялық  жабдықтарды саналы және шығармашылық  тұрғыда жобалап жасауына мүмкіндік  береді.

       Машина жасаудағы өндірістің  интенсификациялануы   ғылым мен  техниканың жаңа жетістіктерін  қолдана  отырып  өндірістін  техникалық қайта жабдықталынуы  және модернизациялануымен тығыз   байланысты. Техникалық қайта   жабдықталыну, машина жасауда   жаңа  бұйым түрлерін  шығару  өндірісін  дайындау, өндіріс   жабықтарын  модернизациялау   барысында  технологиялық   жабдықтаушы  саймандарды   жобалау  және  оларды  дайындау  процестерін де  енгізу  қажеттілігі   туады. Жалпы  жағдайда,  технологиялық   жабдықтаушы  саймандардың  50% –ын  білдектік  саймандар  (тетіктер) құрайды.

       Технологияалық жабдықтар  дегеніміз  – үлгіні  немесе  дайынаманы  белгілі  бір  операцияны  орындау  кезінде  білдекке   қозғалмайтындай  етіп  немесе  кесетін  аспаппен  салыстырғанда   қажетті  қозғалыс  жасай   алатындай  етіп  бекітуге  арналған  құрылғылардың  жиынтығын   айтады. 

   Сайманның қызметтік қажеттілігі (атқаратын  қызметі) дегеніміз – оның орындайтын барынша анықталған және дәл тұжырымдалған  қызмет түрі. Сайманның қызметтік  қажеттілігін тұжырымдау кезінде ескерілетін  мағлұматтар – бекітілетін бөлшектің  саны, формасы, өлшемдері, өңделген беттің сапасы, материалы, термиялық өңдеу  түрі, өңдеу дәлдігі, өңдеу өнімділігі, қозғалтқыштың және ортаның сипаты, қауіпсіздік техникасының талаптары, автоматтандыру деңгейі т.б. табылады.

     Саймандар дегеніміз бөлшекті  өңдеуге және бұйымдарды жинауға  қажетті, оларды белгілі бір  қалыпта орнатып бекітуге арналған  құралдар болып табылады.

       Білдектік  саймандарды  қолдануда  мына  артықшылықтарға  қол   жеткізуге  болады:

1. бөлшекті өңдеу барысында оның қатаңдығын сақтап, сенімді түрде базалау және бекіту;
2. өңделетін бөлшектердің жоғарғы сапасын жүмысшының квалификациясына тәуелсіз тұрақты қамтамасыз ету;
3. саймандардың механикаландырылу нәтижесінде жұмысшының еңбек өнімділігінің өсуі және жұмыс істеу жағдайының жеңілдетілуі;
4. қолданылатын жабдықтардың технологиялық мүмкіншіліктерін кеңейту.

       Дайындаманы базалау дегеніміз  – оны сайманға белгілі бір  қалыпта 

орналасатындай  етіп орнатуды айтады.

       Базалық беттер дегеніміз –  дайындаманың сайманның тірек  элементтеріне жанасатын беттері  болып табылады. Базалауға қойылатын  негізгі талап: ол дайындаманы  кесетін аспаппен салыстырғанда  дайын үлгіні алуға қажетті  қозғалыстар жасай алатындай  етіп орнату болып табылады.

       Білдектер мен білдектік саймандарды  тиімді қолдануда бірнеше талаптар  орындалуы қажет. Дайындамаларды  жоғарғы дәлдікпен өңдеуді қамтамасыз  ету үшін саймандар өте жоғарғы  дәлдікпен жасалынуы тиіс. Базалаудағы  және бекітудегі қате жіберушіліктерді (погрешности базирования) өте  аз болуы керек. Сайман конструкциясы  білдек-сайман-инструмент-бөлшек жүйесінде  бос, созымды звеносы болмауы  тиіс, себебі білдектің көп қуаты  бастапқы (черновые) операцияларға  және таза (чистовые) операцияларда  үлкен дәлдіктерді алуды қамтамасыз  етуге жұмсалады. Сайман дайындааның  кез келген жағдайда орналасқан  бетін өңдей алатындай мүмкіндігі  болуы қажет. Сайман дайындаманы  қысу-босату уақытын азайтуды  қамтамасыз етуі тиіс. Сонымен  қатар, білдекті жұмысқа қайта  дайындау (переналадка) уақытын азайту  үшін саймандар тез ауыстырылуға  не басқа операциялар орындауға  икемді болуы қажет.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        2. Технологиялық процестің қысқаша сипаттамасы 

       Курстық жобаның негізгі мақсаты:  білдекте өңделетін бөлшекті  өңдеу барысында бекітіп –  ұстап тұрушы жабдықтың түрін  жобалау.

       Берілген курстық жобада аз  сериялық өндірілетін «қақпақ»  бөлшегіне D=22 мм болатын тесікті  бұрғылап тесу қажет. Ол үшін  моделі 2Н150 вертикальді – бұрғылау  білдегі таңдап алынды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Білдектің  тұғырында 1 негізгі буындар орналастырылған. Тұғыр бұрғылайтын бастиек 3, шпиндель тасушы 7, электроқозғалтқыш 2 және стол 9 жылжымалы вертикаль бағыттаушыларға ие. Дайындаманы немесе сайманды білдектің столына 9 қондырады, шпиндельдің және дайындама тесігінің өстестігі дайындаманың жылжуымен жетеді.

       Жылдамдық қорабы мен берілісті  басқару тұтқаларымен 4, тұтқалық  беріліс – штурвалмен 5 жүзеге  асады. Өңдеу тереңдігін лимба  6 арқылы бақылайды. Қарсысалмақты  қуысқа (ниша) орналастырады, электроқондырғыны  жеке шкафқа 12 енгізеді. Фундаментті  плита 11 білдектің тірек қызметін  атқарады. Орта және ауыр білдектерде  олардың беттік жалпақтықтары  дайындама қондыруға қолданылады.  Фундаментті плиталардың ішкі  қуыстықтары білдектің жеке конструкцияларында  МСС үшін резервуар болып қызмет  етеді.

       Столды 9 жүріс бұрама көмегімен,  тұтқаны айналдыра тік бағыттаушысымен  қолмен жылжытуға болады. Кейбір  модельдерде столдар жылжымайтын  (алмалы-салмалы) немесе бұрылатын  болып келеді.

       Суытушы сұйық шланга  8 арқылы  электронасоспен беріледі. Бұрғылайтын  бастиектің буындары насос көмегімен,  қалған буындар – қолмен майланады. 
 

       Білдектің техникалық  сипаттамасы: 

Болаттағы ең үлкен бұрғылау диаметірі –  50 мм;

Столдың жұмыс істеу беті – 500х560 мм;

Шпиндель  торцасынан столдың жұмыс бетіне дейінгі ең үлкен қашықтығы –  800 мм;

Шпиндельдің шығарығы (вылет) – 350 мм;

Шпиндельдің ең үлкен жүрісі – 300 мм;

Ең үлкен  вертикальді жылжу:

          столдың бұрғылайтын (револьверді)  бастиегімен – 360 мм;

Шпиндель  саңылауының Морзе конусы – 5 мм;

Шиндельдің  жылдамдық саны – 12;

Шпиндельдің айналу жиілігі – 22 – 1000 айн/мин;

Шпиндельдің беріс саны (револьверді бастиек) – 12;

Шпиндельдің берісі (револьверді бастиек) – 0,05 – 2,24 мм/айн;

Басты қозғалыс жетегінің электроқозғалтқыш  қуаты – 7,5 кВт;

Габариттік  өлшемдері:

          ұзындығы – 1355 мм;

          ені – 890 мм;

          биіктігі – 2930 мм;

          салмағы – 1870 кг. 
 
 
 
 
 

3. Берілген мағлұматтарды  талдау және қажетті  саймандардың

қызметтік қажеттілігін тұжырымдау 

     Қақпақтың  геометриялық параметрлері: 

Материал –  Сұр шойын;

Термоөңдеу - өңделмеген;

Өңделетін бөлігінің  диаметрі: D=22 мм;

Орындалатын операцияның  дәлдігі мм, бұрғыланатын тесік диаметрі 22 мм, тереңдігі 11 мм. 

                   2 – сурет. Берілген дайындаманың  жалпы көрінісі 

       «Қақпақ» бөлшегіне D=22 мм болатын  тесікті бұрғылау үшін Вертикальді  – бұрғылау білдегінің (Мод. 2Н150) столының бетіне дайындаманың  бетін және өсінің симетриялығын  базалайтын сайман отырғызылады.

       Сайман  бөлшекті өңдеу  барысында  негізгі  қызмет  атқаратын  қысатын тиски  еріншелерінен  (губки  тисков) 1, тісті  сектордан  2,  жүріс  винтінің  айналмалы  қозғалысынан тұрады. 

     Бөлшекті  отырғызу  тиски еріншелерін  бөлшекке қарай жылжыту  арқылы жүзеге асады.   Бөлшекті  отырғызғаннан  кейін  саймандағы пневможүйелік  кранды  іске  қосамыз.  Рейкалық  тісті  берілістің  көмегімен пневмоцилиндрдің   штогына   келіп   түсетін  қозғалыстан тісті  сектор 2  жүріс  винтінің  айналмалы  қозғалысына оң  және  сол  бұранда  арқылы  айналады (преобразуется), сол  кезде тиски еріншелерінің бөлшекті қысатын  бөлігінде  бөлшек  орнынан   жылжымайтындай етіп  бекітіледі.   

4. Қажетті құрал-саймандардың  тобын таңдау 

      Технолгиялық жабдықтардың (құрал - саймандардың) кластары келесідей түрлерден тұрады:

      1. Білдектік құрал-саймандар, олар  токарь білдектеріне, бұрғылау білдектеріне, шлифтеу білдектеріне, қашау білдектеріне  т.с.с. білдектер түрлеріне арналған  саймандар болып келеді.

     2.     Өңдеуді іске асыратын, кесетін аспаптарды ұстап тұратын  саймандар.

     3. Бөлшектерді бұйымдарға құрастыруға  арналған жинақтаушы саймандар.  Олардың түрлері:

     а)   құрастыратын бұйымның  базалық бөлшегін бекітуге арналған;

     б)   құрастырылған элементтерді  дұрыс бекітуге арналған;

     в) бұйымның серпімді элементтерін  алдын – ала деформациялауға  арналған.

     4.    Үлкен күш қажет ететін  тойтарма шегелер және престеп  құрастыруға арналған саймандар. 

     5.    Өңделетін үлгінің және  дайын бөлшектің дәлдігін немесе  өлшемдерін өлшеуге арналан саймандар.

     6.    Бөлшектен құралған бұйымдарды  ұстап тұруға, қозғауға және бұруға  арналған саймандар.

       Бөлшекті өңдеу барысында өңдейтін  құрал-сайманды берілген талапқа  сай таңдау керек. Құрал –  сайманның қандай материалдан  (маркасын) жасалғанын, қаттылығын ескеру  қажет. 

       «Қақпақ» бөлшегінің D=22 мм тесігін  бұрғылау үшін, D=22 мм болатын сақиналы  бұрғыны (ТУ 2-035-524-76) қолданамыз. Сақиналы  бұрғыны бөлшекке вертикальді  өспен орналастырамыз.

3 – сурет.  Сақиналы бұрғы.

             5. Үлгінің базалау схемасын жасау 

       Дайындаманы базалау дегеніміз  – оны сайманға белгілі бір  қалыпта орналасатындай етіп  орнатуды айтамыз.

       Базалық беттер дегеніміз –  дайындаманың сайманның тірек  элементтеріне жанасатын беттері  болып табылады.

       Базалауға қойылатын негізгі  талап: ол дайындаманы кесетін  аспаппен салыстырғанда дайын  үлгіні алуға қажетті қозғалыстар  жасай алатындай етіп орнату  болып табылады.

       Базалаудың негізгі мақсаты: дайындаманы  сайманмен салыстырғанда осы  қозғалыстарды шектеу болып табылады. 
 

                        4 – сурет. Дайындаманы базалау  схемасы 

6. Бөлшекті өңдеу  кезінде оған әсер  ететін күштер  мен моменттердің  бағытын анықтау.  Басқа да күштердің  бар жоғын анықтау 
 

  5сурет. Қысатын күшті есептеуге арналған схема

  Бұл  күштер дайындаманы өңдеу түріне  байланысты анықтама (СТМ - 2)

немесе  нормальданған құжаттардан алады. 

1. Кесу  тереңдігі. Бұрғылау кезінде кесу тереңдігін t=0,5D арқылы анықтаймыз:

                                 t=0,5•22=11 мм 

                  6 – сурет. Бұрғылау  парметрлері. 

2)  Беріліс. Тесікті бұрғылау кезінде бұрғының беріктік шегіне байланысты максималды берісті СТМ-ның 2-ші кітабындағы 277 беттегі 25 кестеден анықтаймыз.

                            D=20-25 мм;    НВ >170

                                    S=0,47 мм/айн 

3) Кесу жылдамдығы. Кесу жылдамдығы, м/мин, бұрғылау кезінде 
 

       С_V  коэффициентінің мәні және дәреже көрсеткіштері 28 кестеде, ал Т – төзімділік периоды 30 кестеден қабылданады.

Сұр шойын , НВ 190

                       С_V=17,1;  q=0,25;  y=0,40;  m=0,125;  Т=75мин 

       Кесудің нақты шарттарын ескеретін,  кесу жылдамдығының жалпы түзету  коэффициенті:

                                           К_V=K_MVK_ИVK_LV  
 

мұндағы: K_MV - өңделініп жатқан материалға берілетін коэффициент (1 – 4 кесте, 261 – 263 бет).

K_ИV – инструментальді материалға берілетін коэффициент (6 кесте 263 бет);

                                                    K_ИV=1,0 

K_LV – бұрғылаудың тереңдігін ескеретін коэффициент (31 кесте 280 бет).

                                                     K_LV=1,0 

  4) Айналдыру моменті, Н м, және өстік күш Р₀, Н. 

    Бұрғылау үшін:

                                        М_б= 10 С_М D^q S^y K_p;

                                         Р₀=  10 C_p D^q S^y K_p. 

      С_М және С_p коэффициенттерінің мәндері мен дәреже көрсеткіштерінің мәнін 32 кесте 281 беттен қабылдаймыз: 

                       С_М=0,021;          q=2,0;        y=0,8;

                        С_p=42,7;                 q=1,0;        y=0,8. 

                                          К _Р=К_МР; 

       К_МР – болат және шойын үшін арналған коэффициент: 
 

     5) Кесу қуаты, кВТ. 

       Бұрғының айналу жиілігі, айн/мин: 

       7. Тірек элементтерінің  түрлерін және  үлгіні орнататын  құрылғыларды таңдау

       МЕСТ  12193 – 12197; 12209 – 12216; 13440 –  13442; 4743 бойынша қабылданады. 

       Дайындаманы орнатуға арналған  тірек қадасынан басқа да әр  түрлі қысқыштар қолданылады.  Олар тұрақты және ауыспалы  болып келеді. Одан өзге тірек  пластиналары қолданылады.

       Орнататын элементтердің реттелетін  түрлері де болады. 

7 – сурет.  Тірек элементтерінің түрі.

8. Тірек элементтерінің  жұмыс бетінің  формасын таңдау 

       Жұмыс  беті (бөлшек) призма  тәріздес,  екі  жанынан  қысатын тиски   еріншелеріне    орнатылған  

8 – сурет.  Тірек элементтерінің беттерінің  формасы. 
 
 

9. Қысатын күштерді  түсіретін орындарды  таңдау 

       Қысатын элементтерге қойылатын  талаптар:

       Үлгіні базалау кезіндегі қалпы  қысушы күштің әсерінен өзгермеуі  керек.

       Қысатын элементтің беті дайындаманың  бетіне айтарлықтай із немесе  дақ қалдырмау керек және оны  үлкен деформацияға ұшыратпау  керек.

       Қысатын күштің бағыты тірек  элементтерінің үстінен өтетіндей  болуы керек немесе тірек элементінің  ортасынан өтетіндей болу керек.

       Бекітетін күштер және оның  шамасы дайындаманың өңдеу барысында  сенімді ұстап тұратындай болу  керек. 

       Қысатын күшті түсіретін 3 түрлі  тәсіл бар:

1. Механикаланған қысатын құрылғы.
2. Қолмен қысатын құрылғы.
3. Құрамында күш механизмі болмайтын құрылғы.

       Біз дайындаманы қысатын күшті  түсіретін механикаланған пневматикалық  жетегі бар құрылғыны таңдаймыз. 

              10. Қысым түсірілетін  нүктелердің санын  анықтау 

       Қысым  түсіретін күштердің саны біреу. Ол горизонталь өске 30⁰ бұрыш жасап орналасқан.

       9 – сурет. Қысым түсірілетін  нүктелер. 

   11. Қысатын элементтердің  түрін анықтау    

        Қысушы элементтерге винттер,  эксцентриктер, прихваттар, тискілер, сыналар, плунжерлер, қысқыштар (прижимы), планкілер жатады. Олар күрделі  қысатын құрылғылар құрамындағы  аралық звенолар болып табылады.

          Сыналы қысатын  құрылғылар

   Сыналардың  келесі формалары қолданылады:

1. Жазық бір бетінен қыйық сына.
2. Екі беті қыйық сына.
3. Дөңгелек сына.

      Біз жазық бір бетінен қиық  сыналы механизімді таңдаймыз. 
 
 
 
 
 

                     12. Сайманды сәйкестендіруді (үйлестірілуін, компоновка) жасау 

                         10 – сурет.Қысатын элементтердің  түрі. 
 

13. Қысатын күш Р_қ-ті есептеуге арналған схемасы мен теңдеуін құру 

       Жаңа білдектік сайманды конструкциялауда  Р_қ бекіту күшін кесу күші, инерция ауырлығы, үйкеліс, тіректердегі реакциялар және бекіту күштерінің әсерлеріньн болатын тепе –теңдік шартынан анықталады. Алынған бекіту күшінің мәні операцияны орындау дәлдігі шартынан тексеріледі. Қажетті жағдайда бекіту схемасын, кесу режимдерін не операцияны орындаудың басқа шарттарын өзгертеді. Бекіту күштерін анықтау есептерінде қысатын механизімнің серпімді сипаттамаларын ескереді.

       Күш есептеуде К – қор коэффициенті ескеріледі, себебі бөлшекті өңдеу кезінде кесудегі күштер мен моменттердің тербелісері еріксіз пайда болады. Жалпы жағдайда, бұл коэффициенттің мәні 2...3,5 аралығында өңдеудің нақты бір түріне байланысты болады. 

                                К = К₀ К₁ К₂ К₃ К₄ К₅   К₆ 

     К сенімділік коэффициенті дефференциялды түрде операцияның орындалуының нақты шарттарына және дайындаманың бекітілу тәсіліне тәуелді алынады. Ол мәнді әрқайсысы әр фактордың әсерін көрсететін жеке коэффициенттердің көбейтіндісі ретінде алуға болады: 

       К₀ – бекіту сенімділігінің кепілдік қор коэффициенті, К₀=2;

       К₁ – дайындаманың беттік қабатының күйіне тәуелді коэффициент;

       К₁=1,2 – құйма не штампталған дайындамалар үшін;

       К₁=1,0 – алдын ала өңделген дайындамалар үшін;

       К₂ – аспаптың өткірлігінің төмендеуіне байланысты кесу күшінің көбеюін ескеретін коэффициент;

       К₂=1,0...1,5 - өңделетін материалл мен өңдеу әдісіне тәуелді коэффициент;

       К₃ – үздікті кесуде кесу күшінің көбеюін ескеретін коэффициент;

       К₃=1,0 – тұтас беттерді өңдеу;

       К₃=1,2 – басқа жағдайларда;

       К₄ – дайындаманы қысқан кездегі қысу күшінің тұрақсыздығын ескеретін коэффициент;

       К₄=1,3 – қарапайым қол қысу саймандарын қолданғанда;

       К₄=1,0 – пневматикалық және гидравликалық қысқыштар (зажим) үшін;

       К₅ – қол қысқыштарындағы ұстағыштардың (рукоятки) орналасуының ыңғайлылық дәрежесін ескереді;   

       К₅=1,2 – ұстағыштың ауытқу бұрышының диапазоны 90⁰ – тан жоғары болғанда;

       К₅=1,0 – ұстағыш ыңғайлы орналасқанда және оның ұзындығы аз шамада болғанда;

       К₆ – дайындаманың тіректік элементтермен үлкен бетті контактісі орнының ойлы – қырлылығынан туатын сенімсіздікті ескереді (ол жағдай – тек дайындаманы бұрайтын бұраушы момент болғанда ғана);

       К₆=1,0 – дайындамамен арасындағы беттесу контактісі ауданы шекті аз болатын тіректік элемент үшін;

       К₆=1,5 – контактісі үлкен ауданды алатын тіректік элемент үшін.