Разработка системы пневматической стабилизации настольного фрезерного станка с ЧПУ центра "Формула станок"

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тольяттинский государственный университет» Институт машиностроения (наименование института полностью) Кафедра «Оборудование и технологии машиностроительного производства» (наименование) 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» (код и наименование направления подготовки, специальности) Технология машиностроения (направленность (профиль)/ специализация) ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА (БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА) на тему Разработка системы силовой пневмостабилизации настольного фрезерного станка с ЧПУ центра «Формула станок» Студент Д.Д. Родионов Руководитель Н.Ю. Логинов Консультанты (И.О. Фамилия) (личная подпись) (ученая степень, звание, И.О. Фамилия) к.э.н. Н.В. Зубкова (ученая степень, звание, И.О. Фамилия) к.т.н., доцент А.В. Краснов (ученая степень, звание, И.О. Фамилия)

Тольятти 2020 Аннотация На выпускную квалификационную бакалаврскую работу «Разработка системы силовой пневмостабилизации настольного фрезерного станка с ЧПУ центра «Формула станок»». Представленная работа включает в себя введение, пять частей с пояснениями, заключение, список используемой литературы и приложения, содержащее в себя конструкторские и другие документации. Введение работы. состоит из пояснения целей проделанной Первая часть «Анализ исходных данных» содержит в себе начальную информацию для проведения последующих расчетов работы. Второй раздел «Технологическая часть» охватывает описание работы и оборудования, а также расчеты цилиндров. Третья часть «Графические элементы разработки» заключается в предоставлении всех чертежей, схем и моделей для системы пневматической стабилизации, а также системы контроля точности. Четвертый раздел «Безопасность и экологичность технического объекта» включает в себя методы совершенствования безопасности при эксплуатации и обслуживания оборудования. В пятой части «Экономическая эффективность работы» представлены показатели экономической эффективности разрабатываемой системы. Заключение содержит в себе результаты разработанной 2

системы. Выпускная квалификационная работа складывается из пояснительной записки, размером в 57 страниц, включающей 17 таблиц и 15 рисунков, а также графических элементов в размере 7 листов в формате А1. Abstract This graduation project deals with development of a system of power pneumatic stabilization of a desktop milling machine with CNC center "Formula machine". The graduation project consists of an explanatory note on 57 pages, introduction, including 15 figures, 17 tables, the list of 26 references including 5 foreign sources and 5 appendices, and the graphic part on 7 A1 sheets. The aim of the work is to give some information about machine stabilization system. The graduation project may be divided into several logically connected parts which are analysis of the source data, technological calculation, the graphic part of the work, project security, the economic component of the project, as well as the conclusion. The graduation project describes in details on the analysis of existing equipment. Identification of problems and malfunctions of equipment is also carried out. After troubleshooting, an idea was 3

developed to solve this problem. The solution to the problem was the creation of a pneumatic stabilization system for the machine. The work fully describes the calculations and presents the drawings of the system. Then a safety analysis was carried out and the economic effect of the work done was calculated. Overall, the results suggest that the presented system passes all safety standards, and also shows good economic indicators, which makes it the best idea to solve the problem. Содержание Введение................................................................................6 1.Анализ исходных данных..................................................7 1.1 Имеющийся задел для разработки пневмостабилизационной системы............................................7 1.2 Причины для модернизации оборудования.........................7 1.3 Анализ технологического оборудования..............................8 1.4 Система контроля точности..................................................9 1.5 Описание работы пневматической системы........................9 1.6 Описание устройства цифровых линеек.............................10 2 Технологическая часть работы......................................11 2.1 Система силовой пневмостабилизации..............................11 2.2 Описание системы контроля и повышения точности........16 4

3 Графические элементы разработки...............................17 3.1 Имеющийся задел................................................................17 3.2 Система силовой пневматической стабилизации..............19 3.3 Система контроля точности позиционирования инструмента............................................................................... 26 4 Безопасность и экологичность технического объекта.................................................................................28 4.1 Технологический паспорт технического объекта..............28 4.2 Идентификация профессиональных рисков.......................29 4.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков......................................................................................... 30 4.4 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта....................................................................................... 31 4.5 Заключение по разделу «Безопасность и экологичность технического объекта».....................................35 5 Экономическая эффективность работы........................37 5.1 Расчет свершения событий до оптимизации......................38 5.2 Расчет свершения событий с учетом оптимизации...........40 5.3 Определение затрат на НИР...............................................42 Заключение.........................................................................43 Список используемых источников....................................44 Приложение А.....................................................................47 Приложение Б.....................................................................49 5

Введение В связи с тем, что прогресс не стоит на месте, перед производителями встает вопрос об улучшении и обновлении технологий своего производства. На данном этапе развития в современном машиностроение все больше набирает обороты тенденция модернизации производства и оборудования. Обусловлено это тем, что модернизация в разы дешевле чем приобретение нового оборудования, а результат изменения 6

улучшенного оборудования идентичен новому. Исходя из этих факторов, на уровне с современными индустриальными производствами, студенческое объединение «Формула станок», имея на сегодняшний день различные разработки и проекты, заинтересовалось в их модернизации для улучшения не только своих наработок, но и для решения производственных задач. Одной из таких модернизаций стало улучшение конструкции настольного фрезерного станка с ЧПУ, целью которого было снижение затрат на исполнительные элементы оборудования, а также увеличение точности позиционирования инструмента. 1.Анализ исходных данных 1.1 Имеющийся задел пневмостабилизационной системы 7 для разработки

Командой "CNC-Team" был спроектирован, а затем собран и отлажен настольный фрезерный станок, задачей которого является обработка таких материалов как дерево, алюминий, различных полимеров и других с помощью широкого диапазона фрез. Конструкция трехкоординатную Перемещения станка систему представляет перемещения осуществляется собой рабочего за счет узла. мощных электродвигателей, установленных на оси X Y Z. Благодаря достаточной мощности сформированной совершать электродвигателей компоновки быстрые станка, перемещения, и рабочий а правильно узел также может создавать оптимальные режимы для обработки изделия. Главное движения такого оборудования является вращение шпинделя, установленного в верхней части станка. Целью разработки такого оборудования было внедрение непосредственно оборудования в мелкосерийные, серийные и единичные производства. 1.2 Причины для модернизации оборудования На стадии разработки данного оборудования, команда проектировала 3д модели станка, формировались чертежи и каждый элемент станка тщательно просчитывался. 8

При расчете электродвигателей была допущена ошибка. Результатом такой ошибки стал выход из строя двигателя на оси OZ. Причиной стала не предусмотренная нагрузка в виде массы главного рабочего узла станка. Двигатель не был предусмотрен для таких нагрузок. После выхода из строя электродвигателя было принято решение модернизировать конструкцию оборудования, а именно разработать систему пневматической стабилизации, которая должна работать от системы ЧПУ. В дальнейшем после реализации всего нужного оборудования планируется методом настроек и управления программным обеспечением создать состояние "Невесомости" для рабочего узла станка. 1.3 Анализ технологического оборудования При разработки силовой пневмостабилизации станка рассматривается проектирование сразу двух вариаций системы. Одна из вариаций будет уместна при установки её на станок собственной разработки, другая же система будет обеспечивать работу для промышленных станков. Различия между двумя вариациями системы будут представлять пневмораспределители различного исполнения, а также пневмоцилиндры разных размеров. Для станка собственной разработки будет применятся распределить простого исполнения пневмоцилиндр от производителя MAL. 9 Camozzi, а также

Для промышленного использоваться же оборудования распределитель будет электропневматический Camozzi и пневмоцилиндр компании MAL. Благодаря возможности предоставить продукт для промышленного предприятия, данную разработку можно с уверенностью продвигать клиентов обеспечивать и на рынке, поставки заниматься на поиском мелкосерийные, серийные и единичные производства. 1.4 Система контроля точности При разработке системы пневмостабилизации встал остро вопрос о сохранении точности в процессе интеграции и в целом модернизации станка. Решением этого вопроса стало проектирование системы мониторинга и калибровки точности. Для обеспечения сохранения точности было выбрано оборудование, а именно высокоточные цифровые линейки и программное обеспечение Much 3 версии. Такие линейки внедряются в конструкцию станка на оси OX OY OZ. С помощью этой модернизации можно без особых усилий отследить отклонение позиционирования инструмента, а также провести калибровку станка. Внедрение же в саму конструкцию станка обеспечивается специальными кронштейнами жесткой конструкции. 10

1.5 Описание работы пневматической системы Разрабатываемая система состоит из таких элементов, как компрессор, ресивер, маслораспылитель, блок распределитель, подготовки соленоиды, воздуха, фитинги, трубки, штуцера, пневмноцилиндр. Компрессор вырабатывает воздух, после чего сжатый воздух храниться в ресивере, при подаче команды, от системы ЧПУ к соленоиду, воздух направляется в блок подготовки воздуха, затем подготовленный воздух по трубкам движется в распределитель, где воздушные потоки распределяются между клапанами пневмоцилиндра, который в свою очередь совершает действие. 1.6 Описание устройства цифровых линеек Система контроля точности содержит в себе высокоточные цифровые линейки и лицензионное программное обеспечение Much 3 версии. Высокоточные конструкцию цифровые станка с линейки помощью интегрируются кронштейнов в жесткой конструкции, затем устанавливается ПО Much 3, которая включает в себя возможность полуавтоматической калибровки. 11

2 Технологическая часть работы 2.1 Система силовой пневмостабилизации 2.1.1 Описание системы Система пневмостабилизации для станков представляет собой совокупность обеспечения работы снижения различного нагрузки оборудования на для двигатель, обеспечивающий работу осей оборудования. Одним из ключевых оборудований системы является компрессор с ресивером. Данное оборудование вырабатывает 12

основной материал для работы системы, а именно сжатый воздух. Характеристики оборудования представлены в таблице 1. Таблица 1 – Сведения компрессора и ресивера Характеристика Тип компрессора Напряжение, В Объем ресивера, Л Производительность, Л/мин Рабочее давление, Бар Мощность, кВт о технических характеристиках Значение Коаксиальный безмасляный 220 24 180 8 1,1 2.1.2. Расчет пневмоцилиндра Так как систему планируется использовать не только для станков собственной разработки, но и для промышленного оборудования, было принято решение разработать систему с двумя различными пневмоцилиндрами. Характеристики пневматического цилиндра для станков собственной разработки представлены в таблице 2, Таблица 2 – Характеристики цилиндра для станков собственной разработки Модель Материал Диаметр отверстия Ход поршня MAL Тип Алюминиевый сплав 25мм 250мм 13

Расчет цилиндра для настольного фрезерного станка «CNC-Team» Для расчета усилия, создаваемого цилиндром, проводились измерения массы узла станка, на котором будет устанавливаться система. Масса узла станка с учетом погрешностей измерения: m=22 ,5кг Диаметр поршня цилиндра для станка центра «Формула станок»: D=25 мм Для начала выполняем расчет площади поршня по формуле (1), πD 2 S= 4 (1) где S 2 - площадь поршня, м ; D – диаметр поршня, м. 14

S= 3,14×252 =490 ,6 мм2=0,0004906м2 4 Давление в системе для данного случая было выбрано: P=6bar=600000 Па Таким образом, можно выполнить расчет усилия, развиваемого цилиндром по формуле (2), F= PS (2) где F – усилие, развиваемое цилиндром, Н; P – Давление в системе, Па; 2 S – площадь поршня, м . F=600000×0,0004906=294 ,36 Н=30кгс Приведенный выше цилиндр подходит для выполнения задачи системы. Характеристики цилиндра для системы промышленного исполнения представлены в таблице 3, Таблица 3 – Характеристики промышленного исполнения Модель Материал цилиндра для системы MAL Тип Алюминиевый сплав 15

Диаметр отверстия Ход поршня Рассчитаем 40мм 300мм максимальную нагрузку, выполняемую системой для промышленного оборудования: Диаметр поршня цилиндра для системы промышленного исполнения: D=40мм Рассчитаем площадь поршня по формуле (1): S= πD 2 3,14×40 = =1256 мм2=0,001256 м2 4 4 Максимально возможное давление в системе: P=8bar=800000 Па Расчет максимального усилия цилиндра для промышленного оборудования выполняется по формуле (2): F= PS=800000×0,001256=1004 ,8 Н=102 ,5кгс Система для промышленного оборудования способна работать с узлами, масса которых не превышает 100 кг. После расчета и выбора цилиндров, необходимо было выбрать пневмораспределитель. Выбор пал на распределители фирмы Camozzi, характеристики распределителя ниже (Таблица 4). Таблица 4 – Характеристики пневматических распределителей 16

Характеристика Количество линий и позиций Присоединение Управление Значение 5/2 G1/4 Один соленоид (горизонтальный), пружинный возврат Соленоид 22х22 1250 1.5 ¿ 10 - Присоединение соленоида Расход, Нл/мин Рабочее давление, Бар Минимальное давление управления Так же система будет обеспечена маслораспылителем, предназначенным для смазки трущихся элементов системы. Информация о маслораспылителе представлена в виде таблицы (Таблица 5). Таблица 5 – Характеристики маслораспылителя Характеристика Конструкция Значение Металлический стакан с байонетным креплением G3/8-G1/2 G1/2 Размер Присоединение 2.2 Описание системы контроля и повышения точности Для обеспечения контроля изменения точности был сделан выбор о модернизации станка путем совершенствования его конструкции, а именно внедрение высокоточных цифровых линеек. Так же частью такой системы является лицензионное программное обеспечение MUCH 3 версии. Были выбраны линейки для установки их на оси OX и OZ 17

их характеристики представлены ниже (Таблица 6). Таблица 6 – Характеристики высокоточных цифровых линеек Характеристика Материал Длина Точность измерений Питание Разъем для подключения внешних индикаторов или ПК Для внедрения Горизонтальная линейка Нержавеющая закаленная сталь 400 мм 0,01 мм LR44 + таких линеек Вертикальная линейка Нержавеющая закаленная сталь 300 мм 0,01 мм LR44 + были спроектированы кронштейны жесткой конструкции, а затем установлены на станок. С помощью программного обеспечения, можно без особых усилий провести калибровку оборудования и так же постоянно отслеживать состояние точности позиционирования инструмента. 3 Графические элементы разработки Одной из важнейших стадий при разработке того или иного изделия является проектирование. Чертежи являются неотъемлемой частью такой 18 разработки. Конструктору

необходимо для начала создать графическую часть проекта, а затем переходить к сборке и наладке оборудования. Так же на помощь приходит 3Д моделирование, в котором визуально проще ознакомиться с изделием. Еще одним немаловажным фактором при гидравлических проектировании систем являются пневматических схемы, как или отдельного оборудования, так и общие схемы системы. Для проектирования представленной системы были выполнены чертежи всего оборудования. 3.1 Имеющийся задел 3.1.1. Настольный фрезерный трехкоординатный станок «Формула станок» Несомненно, для упрощения ознакомления с оборудованием можно представить виртуальную 3Д модель. В данном подразделе представлена фрезерного станка (Рисунок 1). 19 3Д модель настольного

Рисунок 1 - Модель трехкоординатного станка. Именно разработка, на этом оборудовании отладка пневмостабилизации и и опробация системы позиционирования инструмента. 20 будет проводиться системы контроля силовой точности

3.2 Система силовой пневматической стабилизации 3.2.1 Графические элементы системы В данном подразделе представлены такие важные графические конструкторские документы, как чертежи, модели и схемы. При использовании движения газов как рабочей силы, важно составлять пневматические схемы, для визуализации этого движения. Составленные чертежи, модели и схемы представлены на рисунках 2-13. Рисунок 2 – 3д модель пневматического цилиндра 21

Одним из главных элементов системы является силовой пневматический цилиндр, ведь именно это изделие выполняет основную работу системы. Рисунок 3 – кронштейн жесткой конструкции Для интеграции пневматического цилиндра в конструкцию станка используется кронштейн жесткой конструкции собственной разработки. Материал исполнения кронштейна – нержавеющая сталь. 22

Рисунок 4– Пневматический распределитель для станков собственной разработки Рисунок 5 - Пневматическая схема распределителя для станков собственной разработки 23

Рисунок 6 – Пневматический распределитель для промышленного оборудования Рисунок 7 – Пневматическая схема распределителя для промышленного оборудования 24

Пневматические распределители являются управляющими элементами в системе. Данное оборудование в совокупности с соленоидами регулирует направление действие воздушных потоков и управляет движением поршня цилиндра. Соленоиды получают сигнал от числового программного управления станка и в нужный момент времени распределитель подает воздушный поток в определенную часть цилиндра. Благодаря чему цилиндр поднимает или опускает рабочий узел станка. 25

Рисунок 8 – Фильтр-регулятор для пневматических систем Рисунок 9 – Пневматическая схема фильтра-регулятора Главным фактором системы является воздух. При подаче воздуха в систему от компрессора на прямую существует вероятность поломки и загрязнения оборудования системы, так как воздух из компрессора поступает влажный с частичками пыли. Так же, элементы системы могут подвергаться низкому или высокому давлению из компрессора. Решением этих проблем является внедрение в систему фильтра-регулятора, при прохождении через который воздух будет очищаться и поступать в цилиндр с оптимальным давлением. 26

Рисунок 10 – Маслораспылитель для пневматичских систем Еще одной особенностью систем является установка лубрикатора. При работе системы, все трущиеся элементы подвергаются разрушению. Маслораспылитель, находящийся в системе, с помощью воздушного потока распыляет смазывающую жидкость, находящуюся в резервуаре, по всем элементам, подвергающимся трению. Благодаря лубрикатору система будет работать мягче и дольше. 27

3.3 Система контроля точности позиционирования инструмента Рисунок 11 – Горизонтальная цифровая линейка Рисунок 12 – Вертикальная горизонтальная линейка Главный элемент системы высокоточные цифровые линейки. 28 контроля точности –

Рисунок 13 – Кронштейн жесткой конструкции для линеек Для внедрения линеек в конструкцию станка спроектированы кронштейны жесткой конструкции. 29 были

4 Безопасность и экологичность технического объекта Во время выполнения определенной работы, выполняющий ее рабочий постоянно находится в зоне риска. Связано это с возможностью получения производственных травм. В данном пункте описаны вредные воздействия на человека в связи с разработкой и эксплуатацией рассматриваемого оборудования в случае несоблюдении им техники безопасности. Тема ВКР: «Разработка системы силовой пневмостабилизации настольного фрезерного станка с ЧПУ центра «Формула Станок»» Для реализации выполнения анализа были использованы методические указания из источника [3] 4.1 Технологический паспорт технического объекта Технологический паспорт настольного фрезерного станка с числовым программным управлением. В паспорте представлена информация о процессе, выполняемом на оборудовании, технологическая операция объекта, наименование работников, обслуживающих данное оборудование и материалы, задействованные в технологическом процессе. Для удобства и наглядности была сформирована таблица 7. 30

Таблица 7 – Паспорт технического объекта «Технологич «Технологич «Наименован еский еская ие процесс». операция, должности [3] вид работника, выполняемы выполняюще х работы». го [3] технологичес кий процесс, операцию». [3] 1 ТП фрезерная 2 Фрезерная 3 Оператор станков с ЧПУ «Оборудован ие, техническое устройство, приспособле ние». [3] «Материа лы, вещества ». [3] 4 Станок с ЧПУ, система пневматичес кой стабилизаци и, система контроля точности 5 Пластмас сы, мягкие металлы, дерево 4.2 Идентификация профессиональных рисков Также был проведен анализ профессиональных рисков, присутствующих во время эксплуатации и обслуживании настольного фрезерного станка, а также источники опасных и вредных факторов. Данные анализа таблицы 8. 31 представлены в виде

Таблица 8 – Идентификация профессиональных рисков «Производственнотехнологическая и/или эксплуатационнотехнологическая операция, вид выполняемых работ». [3] «Опасный и/или вредный производственны й фактор». [3] «Источник опасного и/или вредного производственно го фактора». [3] 2 Повышенный уровень шума на рабочем месте Острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях заготовок, инструментов и оборудования Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны 3 Компрессор Продолжение таблицы 8 1 Фрезерная Заготовка Фреза 4.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков В разделе рассмотрены, уместные для данного оборудования, методы и средства для уменьшения и полностью исключения профессиональных рисков, использовав которое, происходит снижение, либо полная ликвидация опасного или вредного фактора при работе и обслуживании оборудования. Такие методы, как например 32 инструктаж по технике

безопасности не рассмотрены, так как это обязательное мероприятие для всех производственных процессов. Все методы и средства защиты выбраны исходя из опасных и/или вредных факторов. Информация о методах и средствах собрана и представлена в таблице 9. Таблица 9 – Методы и средства снижения профессиональных рисков «Опасный и/или вредный производственный фактор». [3] 1 Повышенный уровень шума на рабочем месте Острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхностях заготовок, инструментов и оборудования Повышенная запыленность и «Организационнотехнические методы и технические средства защиты, частичного снижения, полного устранения опасного и/или вредного производственного фактора». [3] 2 Использование материалов звукоизоляции при обслуживании и работе с оборудованием Внедрение в технологический процесс работ по устранению острых углов, а также удалению заусенцев Интеграция систем вентиляции, 33 «Средства индивидуальной защиты работника». [3] 3 Наушники противошумные или вкладыши противошумные Рукавицы комбинированные или перчатки с полимерным покрытием Средство индивидуальной

загазованность воздуха рабочей зоны 4.4 исполнения работ в зонах изоляции человека, внедрение пылесборников Обеспечение защиты органов дыхания (СИЗОД), очки защитные пожарной безопасности технического объекта 4.4.1 Идентификация классов и опасных факторов пожара В данном подразделе представлена идентификация классов и опасных факторов пожара. Анализ проводился исходя из данных об сопутствующих опасных факторах проявлениях пожара, факторов пожара. а также Результаты анализа предоставлены в таблице 10. Таблица 10 - Идентификация классов и опасных факторов пожара «Участок, «Обору «Класс подразделе дование пожара ние». [3] ». [3] ». [3] 1 2 3 Фрезерный Станок Е с ЧПУ, система пневмо стабили зации, систем ы контрол я точност и «Опасные факторы пожара». [3] 4 Повышенны е температур ы, задымленно е пространств о, выделение токсичных паров при горении 34 «Сопутствующие проявления факторов пожара». [3] 5 Элементы деталей, разрушенных при возгорании, испускание тока неисправной проводки, выбросы в атмосферу при нарушении целостности защитных сооружений, выделение вредных

веществ, веществ вследствие имеющих ликвидации пожара легкоплавки е свойства Пожару присваивается класс Е так как, электрический шкаф станка с ЧПУ и пневматической системы стабилизации находиться под высоким напряжением, что чревато образованием пожара на объекте. 4.4.2 Технические средства обеспечения пожарной безопасности В целях обеспечения пожарной безопасности при работе с настольным фрезерным станком с ЧПУ были разработаны организационные мероприятия, а также технические средства обеспечения пожарной безопасности. Представленные методы и средства отвечают нормативным документам в сфере пожарной безопасности, таким, например, как «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 N 123-ФЗ. Методы и средства собраны и отображены в таблице 11 и таблице 12. Таблица 11 – Технические средства обеспечения пожарной безопасности «Перви чные средств а пожаро тушени «Мобил ьные средств а пожаро тушени «Стаци онарны е установ ки систем «Сре дства пожа рной автом атики «Пожа рное оборуд ование ». [3] 35 «Средс тва индиви дуальн ой защит «Пожа рный инстру мент (механ изиров «Пожарн ые сигнализ ация, связь и оповеще

я». [3] я». [3] ы пожаро тушени я». [3] ». [3] 1 Песок, порошк овый огнету шитель 2 Пожар ная мотопо мпа 3 Порошк овая систем а пожаро тушени я 4 5 Приб Пожар оры ный управ шкаф ления пожа рные ыи спасен ия людей при пожар е». [3] 6 Респир аторы, промы шленн ые против огазы анный и немеха низиро ванный )». [3] ние». [3] 7 Лопата совков ая, багор, ведро 8 Извещат ели пожарны е Таблица 12 - Организационные (организационно-технические) мероприятия по обеспечению пожарной безопасности «Наименование технологического процесса, используемого оборудования в составе технического объекта». [3] 1 Фрезерование 4.4.3 «Наименование видов, реализуемых организационных (организационнотехнических) мероприятий». [3] «Предъявляемые нормативные требования по обеспечению пожарной безопасности, реализуемые эффекты». [3] 2 Организация пожарной охраны, проведение мероприятий по обучению сотрудников действиям во время пожара, идентификация пожароопасных веществ и определение правил их хранения и транспортировки 3 Допустимая концентрация легковоспламеняющихся веществ, хранение пожароопасных веществ в отдельном помещении, скорейшая утилизация пожароопасных отходов, наличие температуры и давления воздуха, препятствующего быстрому распространению пламени, установка молниеотводов Обеспечение экологической 36 безопасности

рассматриваемого технического объекта Далее, исследовав и проанализировав антропогенные свойства технологического процесса на разнообразные среды, был составлен перечень мероприятий по предотвращению негативного влияния этих воздействий. Полученные, по итогам анализа, данные отвечают нормативным документам РФ и продемонстрированы в таблице 13 и таблице 14. Таблица 13 – Идентификация факторов технического объекта негативных экологических «Наименовани «Структурные «Негативное «Негативно «Негативно е составляющи экологическо е е технического е е воздействие экологичес экологичес объекта, технического технического кое кое производствен объекта, объекта на воздействи воздействи нопроизводстве атмосферу». е е технологическ нно[3] техническо техническо ого процесса». технологичес го объекта го объекта [3] кого на на процесса, атмосферу» литосферу» энергетическ . [3] . [3] ой установки, транспортног о средства и т.п.». [3] 1 2 3 4 5 ТП Настольный Выделение фрезерования фрезерный отходов, станок с ЧПУ таких как стружка дерева и пластика 37

Негативные воздействия на атмосферу и гидросферу, данного технического объекта отсутствуют, так как процесс не несет в себе необходимость использования смазывающе- охлаждающей жидкости (СОЖ). Таблица 14 – Разработанные (дополнительные и/или альтернативные) организационно-технические мероприятия по снижению негативного антропогенного воздействия заданного технического объекта на окружающую среду «Наименование технического объекта». [3] «Мероприятия по снижению негативного антропогенного воздействия на атмосферу». [3] «Мероприятия по снижению негативного антропогенного воздействия на гидросферу». [3] «Мероприятия по снижению негативного антропогенного воздействия на литосферу». [3] 4.5 Заключение по ТП фрезерная Сбор, измельчение, брикетирование стружки, отправка брикетов на вторичное производство или утилизацию разделу «Безопасность экологичность технического объекта» 1. В данном разделе «Безопасность и экологичность технического объекта» представлены данные техпроцесса оборудования, точения, составлен перечень технологических операций, а также должностей рабочих, представлено оборудование, применяемые материалы и изделия (таблица 4.1). 38 и

2. Представлена сводка профессиональных рисков в данном технологическом процессе точения, для исполняемых технологическим операциям и видам выполняемых работ (таблица 4.2). 3. Выполнена и представлена разработка организационнотехнических мероприятий, несущих в себе информацию о технических устройствах снижения профессиональных рисков, а также был сделан выбор средств индивидуальной защиты для людей, работающих с данным оборудованием (таблица 4.3). 4. Представлены мероприятия по обеспечению пожарной безопасности технического объекта. Определен класс пожара, опасные факторы пожара, а также разработаны средства обеспечения пожарной безопасности (таблица 4.4). Выработанные средства, меры и методы обеспечения пожарной безопасности представлены в таблице 4.5. Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности, подготовленные в процессе разработки, для данного технического объекта (таблица 4.6). 5. Проведено исследование экологических факторов (таблица 4.7), а также сформированы мероприятия по обеспечению экологической безопасности на представленном техническом объекте (таблица 4.8) По итогам проделанного анализа технологического процесса, был получен вывод о полноценном соответствии технического объекта по производственным, пожарным и экологическим требованиям безопасности. 39

5 Экономическая эффективность работы С помощью методики, описанной в рекомендации для выполнения экономического раздела для выпускной квалификационной работы научно-исследовательского направления [2], был сформирован перечень работ, по которому можно отследить трудоемкость, длительность выполнения и затраты на работу (Таблица 15). Таблица 15 – Перечень работ на дипломный проект № со быти й 1 0 1 2 3 4 «Наименование работ и событий».[2] 2 Решение о выполнении проекта Составление (получение) задания на выполнение научно-исследовательской работы Сбор информационных данных по теме исследования Составление обзора состояния неизвестных элементов темы Первостепенное технико-экономическое 40 Продол житель Шифр ность работ работ, дней 3 4 0-1 1,3 1-2 4,5 1-3 6,1 3-4 2,2

5 обоснование выполнения исследования Изучение и исследование существующих систем, оборудования, способов изготовления Составление и согласование предоставленной методики выполнения исследований с предложенными ранее Теоретические исследования и установление методов решения поставленной задачи о разработке новой пневматической системы Разработка схем и конструкций, теоретическое обоснование вариантов исследования Подготовка пневматической схемы Изготовление пневматической системы Проведение экспериментальных работ и испытаний для анализа и корректировок решений, принятых в теории Вывод итоговых результатов проведения экспериментальных исследований Внесение необходимых корректировок в теоретическую часть работы по результатам исследований 4-5 3,4 5-6 2,8 5-7 5,8 7-8 5,2 8-9 9-10 3,1 2,4 9-11 4,6 11-12 5,2 12-13 3,2 13-14 3,6 3 4 13-15 9 15-16 7 16-17 2,1 18 Рассмотрение результатов НИР 18-19 1,8 19 Написание отчета 16-18 12 20 Защита проекта 17-19 1,8 6 7 8 9 10 11 12 13 Продолжение таблицы 15 14 Обобщение результатов научноисследовательской работы 1 2 Оформление конструкторской и 15 технологической документации Вычисление экономической эффективности 16 после внедрения полученной НИР в производство Создание пояснительной записки, учитывая 17 корректировки консультантов и руководителя дипломного проекта 5.1 Расчет свершения событий до оптимизации 41

Расчет ранних сроков свершения события выполняется по формуле (3): T pi +1=T pi +D i−( i+1 ) (3) где Тр+1 – ранний срок свершения событий, в который приходит событие, дней; Трi – ранний срок свершения событий, из которых выходит работа, дней; Di-(i+1) – работа затрачиваемая при переходе от одного события в другое. Расчет поздних сроков совершения события находится по формуле (4): T п−1=Т пi−D i−(i−1 ) (4) где Тр11 – поздний срок свершения событий, в который приходит событие, дней; Т пi – поздний срок свершения событий, из которых выходит работа, дней; 42

Di-(i11) – работа затрачиваемая при переходе от одного события в другое. Для того, чтобы определить резерв времени при совершении событий воспользуемся формулой (5): R=T пi−T pi (5) где Тпi – поздний срок свершения события, дней; Трi – ранний срок свершения события, дней. После расчета ранних и поздних сроков событий, был составлен сетевой график, представленный на рисунке 14. Рисунок 14 – Сетевой график до оптимизации 5.2 Расчет свершения оптимизации 43 событий с учетом

Расчет ранних сроков свершения события после оптимизации по формуле (3). Затем выполним расчет поздних сроков с учетом оптимизации по формуле (4), а также определим резервы после оптимизации по формуле (5). Данные об оптимизации представлены в таблице 16 Таблица 16 – Оптимизация свершения событий Усло вное обоз наче ние Этап 1 Этап 2 T1 Длит ельно сть 6,7 Изм ене ния -0,3 Длит ельно сть 11 T2 6,1 +0,3 2,8 Изм ене ния -4,1 Этап 3 Длит ельно сть 2,4 +4,1 9,8 Этап 4 Этап 5 Изм ене ния +3,7 Длит ельно сть 3,6 Изм ене ния +6,2 Длит ельно сть 22,8 -3,7 16 -6,2 13,8 Изм ене ния -13, 95 +13, 95 Построим сетевой график после оптимизации совершения событий (рисунок 15). 44

Рисунок 15 - Сетевой график после оптимизации По итогам длительность оптимизации разработки работ, а также научно-исследовательской графика, работы составило 49 дней. Исходя из полученных данных определим фонд и состав заработной платы сотрудников проекта. Штатное расписание, а также расчетные данные заработной платы представлены в таблице 17 Таблица 17 - Штатное расписание исполнителей и расчет фонда заработной платы 45

Наименовани е должностей Численно сть (чел.) Месячный оклад (руб.) Средня ядневна я ставка (руб.) Научный руководитель 15 разряд 1 35000 1356,59 37,5 50872,1 Инженер (студент) 9 разряд 1 3000 116,28 48 5581,4 Количество отработан ных дней Сумма заработной платы, руб. Итого 56453,5 5.3 Определение затрат на НИР Для того , что бы определить затраты на НИР воспользуемся формулой: Снир = Зпл + Нзпл + М + Рэ, руб.; (7) где Зпл – затраты на заработную плату принимаем согласно таблице 16, руб; Нзпл – отчисления на социальное страхование; М – затраты на основные и вспомогательные материалы, руб.; Рэ – стоимость потребляемых энергетических ресурсов руб.; С НИР =56453 ,5+17049+5832 ,8=79335 ,3 В процессе вычисления экономической эффективности проекта, были получены данные о затратах на проведение НИР, 46

они составили 79335,5 рублей, а так же расчитана трудоемкость проведения данной работы, которая составила 49 дней. Заключение По итогу выполнения выпускной квалификационной работы было достигнуто следующее: 1. Выполнение анализа имеющегося оборудования. Выявление причин неисправности оборудования. Создание идеи для починки и модернизации оборудования. 2. Спроектирована система пневматической стабилизации. Выполнены расчеты оборудования. 3. Спроектирована и испытана система контроля точности. Выполнена калибровка оборудования в полуавтоматическом режиме. 4. Проведен анализ зависимости скорости обработки изделия от приведенной модернизации оборудования. Благодаря приведенным выше усовершенствованиям удалось увеличить скорость обработки детали в 2-3 раза. 5. Выполнена графическая пневматические схемы часть системы. работы, простроены Расписаны перечни работ. Так же в результате выполнения выпускной квалификационной работы была рассчитана экономическая 47

составляющая проекта, которая составила 79335,5 рублей. Из проведенного анализа безопасности и экологичности проекта был сделан вывод о том, что проект полностью соответствует всем современным нормам. Список используемых источников 1. Воронов Д.Ю. Гидроцилиндры: учеб.-метод. пособие / Д.Ю. Воронов, В.В. Волосков, А.О. Драчев, О.В. Бойченко.– Тольятти : ТГУ, 2011. – 72 с. : обл.. 2. Зубкова Н.В. Методические указания по расчету экономической эффективности / Н.В. Зубкова. – Тольятти : изд-во ТГУ, 2020. – 123 с. 3. Горина Л.Н. Раздел выпускной квалификационной работы «Безопасность и экологичность технического объекта». Уч.методическое пособие / Л.Н. Горина, М.И. Фесина. – Тольятти : изд-во ТГУ, 2016. – 51 с. 4.Сайриддинов С.Ш. Основы гидравлики : учебник / С.Ш. Сайриддинов. – Москва : Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ), 2014. – 386 с. 5. Левашкин Д.Г. Образовательная модель проектноориентированной подготовки молодых специалистов инженернотехнических направлений в концепции индустрия 4.0 / Д.Г Левашкин., Н.Ю. Логинов, А.А. Козлов, В.А. Гуляев / В сборнике: Виртуальное моделирование, прототипирование и 48

промышленный дизайн Материалы IV Международной научнопрактической конференции. Тамбов: 2017. С. 345-351. 6. Гордеев А.В. Оптимизация технических параметров при решении инженерных задач / А.В. Гордеев, Н.Ю. Логинов / Вектор науки Тольяттинского государственного университета. Тольятти: 2015. № 4 (34). С. 25-30. 7. Левашкин Д.Г. Обеспечение точности базирования сменных узлов призматической формы на основе анализа размерных цепей обработки их базирующих отверстий / Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. Челябинск: 2015. Т. 15.№ 2. С. 5-12. 39 8. Нахратова Г.В. Контроль технологической точности : практикум / Г.В. Нахратова. – Тольятти : Изд-во ТГУ, 2018. – 1 оптический диск. 9. Драчев О.И. Основы расчета и проектирования систем автоматического управления в машиностроении / О.И. Драчев, Д.А. Расторгуев, А.А. Солдатов, А.Г. Схиртладзе / Старый Оскол: Издательство ТНТ 2016. 10. Справочник технолога-машиностроителя, в 2-х т. Т.2/под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова.- 4-е изд.перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1985.- 496 с. 11.Рачков М. Ю. Пневматические системы автоматики : учебное пособие для среднего профессионального образования / М. Ю. Рачков. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 264 с. 12. Parr A. hydraulics and Pneumatics. A technician’s and engineer’s guide / Andrew Parr. – Oxford OX2 8EJ, 1991. 222p. 49

13.Амирджанова И.Ю. Правила оформление выпускных квалификационных работ: учебно-методическое пособие / И.Ю. Амирджанова, Т.А. Варенцова, В.Г. Виткалов, А.Г. Егоров, В.В. Петрова Тольятти : ТГУ, 2019, - 145 с. 14. Скворцов В.Ф. Основы технологии машиностроения : учеб. пособие / В.Ф. Скворцов. – 2-е изд. – М. : ИНФРА-М, 2019 – 330 с 15.Аверченков В.И. Автоматизация подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ: учеб. Пособие для вузов / В.И. Аверченков, М.В. Терехов, Л.Б. Левкина. – 2-е изд., стереотип. – М. : ФЛИНТА, 2011. – Ч.1. – 216с. 16. Воронов Д.Ю. Разработка сборочных технологических процессов: электрон. учеб. -метод. пособие / Д.Ю. Воронов, А.В. Щипанов. – Тольятти : Изд-во ТГУ, 2017. – 1 оптический диск. 17. Кане М.М. Технология машиностроения : курсовое проектирование : учебное пособие / М. М. Кане [и др.] ; под ред. М. М. Кане, В. Г. Шелег. - Минск : Вышэйшая школа, 2013. - 311 c. 18. Фещенко В.Н. СПРАВОЧНИК КОНСТРУКТОРА. Книга 1. Машины и механизмы : учебно-практическое пособие. / В.Н. Фещенко. – 3-е изд. испр. и доп. – М. : Инфра-Инженерия, 2019. – 400с. 19. Должиков В.П. Основы программирования и наладки станков с ЧПУ: учебное пособие / В.П. Должиков; Томский политехнический университет. – 2-е изд., перераб. и доп. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 143 с. 20. Soshia M. A study on the effect of rotational dynamic characteristics of a machine tool spindle drive on milling process / 50

Masakazu Soshia, Shinji Ishiia, Kazuo Yamazakib // Procedia CIRP 2012. Vol. 1. Р. 319-324. 21. Nikolay Loginov, Denis Levashkin, Anton Kozlov, Maria Borovitskaya, Vadim Gulyaev The Project-Oriented Educational Model for Training of Young Engineering Professionals on the Example of the Project “CNC-Team” International Conference on Pedagogy, Communication and Sociology (ICPCS 2019) 22. Madison James G., 1957- CNC machining handbook : basic theory, production data, and machining procedures / James G. Madison. – 1st ed. – 400 p. 23.Graham T.Smith. Cutting tool technology. T.Smith. Graham – Southampton: Publishing Southampton Solent University, 2008. – 599 page. 24. Михайлов А. В. Основы проектирования технологических процессов машиностроительных производств : учеб. пособие для студентов вузов, обуч. по направлению "Конструкторско-технол. обеспечение машиностр. пр-в" / А. В. Михайлов, Д. А. Расторгуев, А. Г. Схиртладзе. - Гриф УМО. - Старый Оскол : ТНТ, 2016. - 335 с. 25. Основы технологии машиностроения [Электронный ресурс] : учебник / В. В. Клепиков [и др.]. - Москва : ИНФРА-М, 2017. - 295 с. : ил. - (Высшее образование. Бакалавриат). 26. Сысоев С. К. Технология машиностроения : Проектирование технол. процессов : учеб. пособие для студентов вузов, обуч. по направлению 41 подготовки дипломир. специалистов "Конструкторско-технол. обеспечение машиностр. пр-в" / С. К. Сысоев, А. С. Сысоев, В. А. Левко. - СанктПетербург [и др.] : Лань, 2016. - 349 с. 51