Содержание
Введение
1. Литературный обзор по устройствам для сверления глухих отверстий в резине
1.1 Сверление отверстий
1.2 Устройства для сверления под шипы, их конструкция, работа и характеристики
2. Исследовательская часть
2.1 Исследование влияния подачи на диаметр вырезаемого отверстия
3. Конструкторская часть
3.1 Разработка 3D модели шпиндельного узла
3.2 Разработка решений по модернизации
3.2.1 Требования, предъявляемые к конструкции специального сверлильного станка
3.2.2 Анализ технологичности станка базовой конструкции
3.2.3 Разработка технических решений по повышению технологичности сверлильного станка
3.3 Конструкторские расчёты
3.3.1 Расчет пружин
3.3.2 Расчет толкателя
4. Технологическая часть
4.1 Разработка технологии сверления отверстий в резине
4.2 Разработка технологии регулировки и наладки шпиндельного узла
4.3 Разработка технологии сборки
4.4 Разработка технологического процесса изготовления детали
4.4.1 Назначение детали
4.4.2 Анализ технологичности конструкции детали
4.4.3 Выбор заготовки
4.4.4 Выбор и расчёт припусков на обработку
4.4.5 Выбор плана обработки детали
4.4.6 Определение типа производства и формы организации технологического процесса
4.4.7 Выбор оборудования
4.4.8 Выбор режущих инструментов
4.4.9 Выбор приспособлений
4.4.10 Выбор средств измерения
4.4.11 Расчёт режимов резания
4.4.12 Техническое нормирование операций
4.4.13 Обработка детали на станке с ЧПУ
5. Безопасность и экологичность проекта
5.1 Расчет искусственного освещения
5.2 Меры по обеспечению устойчивости работы участка в условиях ЧС
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1 Управляющая программа для обработки корпуса трубчатого сверла на станке с ЧПУ
Введение
сверление устройство станок отверстие
В зимнее время года у автолюбителей возникает проблема езды по обледенелым или покрытым укатанным снегом дорогам. Решением этой проблемы является ошипование шин, которое ликвидирует некоторые неудобства для вождения автотранспорта, дает возможность более полно использовать скоростные и тяговые качества машины Одним из главных этапов в технологическом процессе оснащения шин шипами в условиях предприятия по ошиповке шин является сверление отверстий под шип в протекторе этой шины. Несовершенство конструкции и технологии сверления ведёт за собой выпадение шипа из тела покрышки. Российский рынок, в настоящее время, практически не обладает адекватными для потребностей транспорта техническими решениями в области сверления отверстий в шинах под шипы противоскольжения.
В результате проведенных патентных исследований, с учётом рекомендаций Главного производственно-технического управления Минавтотранса России и поправок Государственной академии автомобильного и тракторного машиностроения, обобщения опыта применяемой в России технологии сверления отверстий в шине под шипы, в Лаборатории средств противоскольжения Вологодского государственного технического университета были разработаны устройства и методы для такого вида сверления. Технология и оборудование прошли апробацию в реальных условиях, конструкция станка постоянно совершенствуется.
Целью данного ВКР является конструкторско-технологическая отработка специального сверлильного станка, которая включает в себя модернизацию его отдельных узлов с устранением выявленных в процессе испытаний недостатков. Задачей проекта служит разработка мер для повышения производительности и безотказности работы, уменьшения экономических затрат на производство, повышения удобства управления и обслуживание специального сверлильного станка, а также повышение безопасности для рабочего во время эксплуатации оборудования.
1. Литературный обзор по устройствам для сверления глухих отверстий в резине
1.1 Сверление отверстий
Глухие (несквозные) отверстия в шашках беговых дорожек протектора для установки шипов можно получить двумя способами: в процессе вулканизации беговой дорожки непосредственно на заводе-изготовителе шин, естественно, только на «зимних» шинах. Отверстия получаются превосходного качества, однако требуют применения шипов строго определенных размеров. В связи с тем, что такая технология доступна только шинным или шиноремонтным заводам, другим единственно возможным в условиях предприятия по ошиповке шин, является сверление отверстий.
Сверление отверстий в резине может производиться двумя принципиально отличающимися друг от друга по конструкции инструментами: перовыми или трубчатыми свёрлами.
Возможно сверление отверстий в резине и обычными спиральными сверлами с помощью бытовой электродрели. Но не имеет смысла говорить о качестве полученных при этом отверстий и, соответственно, о качестве ошиповки.
Перовое сверло по внешнему виду напоминает обычное спиральное сверло, но с большим шагом и специальной заточкой. Перовое сверло представлено на рисунке 1.
Приемлемое качество отверстий при сверлении «пером» обеспечивается при частоте вращения сверла 16ч20 тыс. мин-1. Диаметр отверстия, который должен составлять 35% диаметра шипа, практически не отличается от размера сверла. Глубина сверления устанавливается с помощью специальной ограничительной втулки в зависимости от высоты шашек беговой дорожки протектора и типоразмера выбранного шипа.
Сверление отверстий может производиться вручную или на стендах пневматическими или электрическими сверлильными машинами. Если в 70-80-х годах приходилось ограничиваться отечественными пневматическими сверлильными машинами типа СМ-21-6 (12000 мин-1) или случайными импортными. Но сейчас в продаже имеются высокооборотные малогабаритные пневмо- и электросверлилки, например, японская пневматическая сверлильная машина UG-38 или электрическая BOSCH POL-600 A или иная модель.
Помещение, в котором производится сверление отверстий перовыми сверлами, должно быть оборудовано мощной вытяжной вентиляцией, т.к. образующиеся при резании мелкие частицы и продукты горения резины вредны для здоровья. После сверления трёх - четырёх отверстий, сверло необходимо смачивать специальной эмульсией или просто мыльной водой. Это делается не только для охлаждения, но и для смазки боковой поверхности сверла, т.к. основной причиной нагрева служит трение сверла о стенки отверстия. С увеличением скорости резания непропорционально резко возрастает нагрев сверла и стенок, приводящий (при чрезмерном превышении оборотов) к горению резины. По мере затупления сверла снижается качество отверстий, поэтому перетачивать сверло следует после сверления каждых 500-800 отверстий (зависит от материала сверла, жёсткости резины и числа оборотов дрели). После переточки необходимо заново установить ограничительную втулку. Для быстроты и точности её установки целесообразно применять П-образные маркированные шаблоны. Глубина шаблона определяет длину рабочей части сверла, а маркировка соответствует общей длине шипа, под который сверлится отверстие.
Рисунок 1 Перовое сверло с ограничительной втулкой
Другим не менее распространенным инструментом для выполнения отверстий в резине является трубчатое (полое) сверло, которое представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 Трубчатое сверло
Небольшое число оборотов, необходимое для сверления (достаточно 800-1200 мин-1), и отсутствие стружки или каких-либо других отходов резания (вырезаемая часть резины извлекается из отверстия целиком) являются бесспорными преимуществами трубчатого сверла. При работе ручной дрелью, для получения отверстия, сверло погружают в резину протектора до упора в ограничитель, а затем наклоняют на угол 40-50°, подрезая у основания столбик резины. Вырезанная часть остается в полости сверла и выдавливается из него через боковое отверстие в корпусе при сверлении следующего отверстия. Но при подрезании столбика, на стенке отверстия остается надрез, который в дальнейшем может привести к разрыву резины и выпадению шипа. Кроме того, наклон сверла можно осуществить только при работе пневмо- и электродрелью вручную. Если дрель закреплена на стенде - наклон практически неосуществим. Нужно искать другие пути.
В ЛСП Вологодского государственного технического университета совместно с фирмой «Простор» разработана технология сверления отверстий в резине протектора под ошиповку, основанная на принципе трубчатого сверления с эффективным использованием упругих свойств обрабатываемого материала. Полое сверло с режущей кромкой специальной формы обеспечивает возможность получения высококачественных глухих отверстий, которые отличаются отсутствием макро- и микродефектов, трещин, надрывов, заусенцев на стенках и донной части.
При этом отверстия, высверленные по данной технологии, могут быть стандартной цилиндрической формы или же могут быть переменного сечения - широкий вход, узкая средняя часть и расширение в нижней части.
Врезание трубчатого сверла в резину производится при невысоких скоростях, а отделение вырезанной части осуществляется путём заклинивания её в полости сверла и отрыва при продолжающемся вращении инструмента.
Вырезанная часть резины извлекается из образуемого отверстия целиком, стружки или каких-либо других отходов не образуется. Некоторые варианты вырезок из резины, полученных при сверлении отверстий под ошиповку по такой технологии, представлены на рисунке 3.
Эти вырезки являются «зеркальным отображением» отверстий. Шип, запрессованный в такое отверстие, плотно охватывается резиной. Как показали лабораторные и практические исследования, цилиндрическое отверстие, вырезанное в протекторе шины по данной технологии, обеспечивает эффективную работу шипов в течении всего срока их эксплуатации (не менее 30 тысяч км. пробега).
Рисунок 3 Варианты вырезок из резины
Отверстия переменного профиля имеет смысл использовать при ошиповке шин автомобилей, предназначенных для эксплуатации в тяжелых, а подчас и экстремальных условиях. Сверление таких отверстий требует определенных навыков, занимает больше времени. Но при этом, за счет уменьшения диаметра средней части отверстия, более эффективно используются упругие силы, удерживающие шип в резине.
1.2 Устройства для сверления под шипы, их конструкция, работа и характеристики
При больших объёмах производства работать с ручным инструментом тяжело. Получить отверстия заданных параметров, отличного качества и при этом избавиться от тяжелого труда позволяет станок, разработанный в фирме «Простор» г. Санкт-Петербург, представленный на рисунке 4.
В станке вместо сверла используется тонкостенная трубка с заостренными краями, закреплённая в цанговом зажиме. Трубка перемещается вместе со сверлильной головкой в вертикальной плоскости при нажатии на рукоятку.
Станок состоит из станины II, стойки I, кронштейна с опорно-поворотным устройством для установки шины IV и сверлильного блока III.
Автомобильная шина устанавливается на опорно-поворотное устройство IV и приподнимается над пятой 12 на 1,0-1,5 см вращением винта 11. Рукояткой 8 сверлильная головка 6 опускается вниз до упора ограничителя 7 в шину. Трубка 17 врезается в тело протектора и внутри неё образуется столбик резины, последний начинает сдавливаться, при этом он увеличивается в диаметре, заклинивается внутри трубки, принимая от неё вращение и отрывается у основания. Оторванный столбик резины извлекается из протектора, оставаясь внутри трубки при обратном ходе сверлильной головки вверх. При дальнейшем движении кольцо втулки 19 упирается в упор 20, тем самым ограничивая дальнейшее движение толкателя 18, при этом столбик резины выдавливается из трубки вниз.
Отверстие при этом получаются идеального качества, с ровными гладкими стенками без надрывов и надрезов, одинаковые по глубине и диаметру.
Станок позволяет регулировать глубину отверстия от 7 до 15 мм с точностью до 0,2 мм и менять диаметр отверстия в зависимости от диаметра применяемых шипов. Для регулировки глубины сверления надо ослабить винт 5, вращением рукоятки 4 опустить или поднять лапку ограничителя глубины сверления так, чтобы выступающая часть трубки 17 была на 1,5-2,0 мм. короче высоты шипа. Затем опустить винт и гайкой 9 установить выталкиватель 18 на 1,0 мм ниже нижней плоскости ограничителя сверления. Для получения отверстия другого диаметра необходимо открутить накидную гайку 23, вынуть цангу с трубкой, выкрутить толкатель 18 и на их место установить цангу, трубку и толкатель соответствующих размеров.
Рисунок 4 Сверлильный станок фирмы «Простор»
Часто случается, что в шинах с готовыми под шипы отверстиями, глубина отверстий не одинакова. Шиповать такую шину очень тяжело, легче просверлить все отверстия заново. Для правки мелких по глубине отверстий в комплект станка входит специальное правочное сверло. Для его установки надо вынуть цангу с трубкой и, вывернуть толкатель, установить на её место соответствующую цангу с правочным сверлом. Следует отметить, что правочное сверло не имеет ничего общего с перовым сверлом и позволяет получать неплохие (по сравнению с перовым сверлом) отверстия при небольших оборотах шпинделя, но не такие хорошие как трубчатым сверлом. Стойка станка приспособлена для размещения на ней оборудования одного или двух рабочих мест в зависимости от желания заказчика. Прекрасное качество отверстий, простота управления и обслуживания, высокая производительность и приемлемая стоимость позволяет использовать эти станки в технологическом процессе массовой ошиповки шин.