86545

Основы художественного конструирования

Контрольная

Производство и промышленные технологии

Исторический анализ станков абразивной группы Первый шлифовальный станок современного типа универсальный круглошлифовальный был построен в 1874 в США. Снятие заусенцев и других следов предварительной обработки обычно выполняется на тех же станках что и заточка ручного...

Русский

2015-04-08

549.11 KB

2 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ,

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технологии машиностроение, станков и инструментов»

Расчетно-графическая работа

по дисциплине: «Компьютерное моделирование и дизайн»

на тему: «Основы художественного конструирования»

Выполнил:                                                                                Куприенко А.Ю.

Студент группы                                                               ВИм-41/1

Проверил:                 Зинченко Р.Н.

Сумы 2014

Содержание

1 Исторический анализ станков абразивной группы 3

2 Техническая характеристика станка 8

3 Функциональный анализ станка 12

4 Композиционный анализ станка 14

5 Создание и описание нового дизайнерського решения станка 19

Список использованных источников 21


1 Исторический анализ станков абразивной группы

Первый шлифовальный станок современного типа (универсальный круглошлифовальный) был построен в 1874 в США. Вначале шлифовальные станки работали с кругами, изготовленными из цельных кусков природных абразивных пород, затем стали использоваться более прочные круги из размолотых природных абразивов. Изобретение в 1893 способа изготовления искусственных абразивов (карборунда) значительно расширило распространение шлифовальных станков.

Обработка металлов резанием с помощью естественных камней, кристаллы которых осуществляли резание, является наиболее древним видом обработки.

При рассмотрении истории резания металлов абразивами следует различать две области применения этого вида обработки. Во-первых, это заточка всевозможных режущих орудий труда и оружия и, во-вторых, обработка других металлических предметов с целью доведения их до определенных размеров или для получения поверхности требуемого качества. Снятие заусенцев и других следов предварительной обработки обычно выполняется на тех же станках, что и заточка ручного режущего инструмента.

Заточные станки известны весьма давно. Главная их часть — песчаниковый камень. В природных условиях он залегает плитами. Куску плиты придавали приблизительно форму круга. В центре камня делалось отверстие, в которое вставлялся вал, опиравшийся на два подшипника. Посаженной на вал рукояткой или с помощью кривошипного механизма, соединенного с педалью, камень приводился во вращение. Прижимая к нему другой камень снимали неровности периферийной рабочей части и придавали, таким образом, режущему инструменту окончательную форму; точило было готово.

С тех пор станки этого типа почти не менялись, и их до настоящего времени можно увидеть в столярных мастерских, где они успешно применяются для заточки режущего   инструмента.

Обратимся ко второй группе абразивных станков, имеющих другое технологическое   назначение.

В книге  Фельдхауза  есть   фотография   гравюры  Колерта   (Collaert), относящейся к 1570 г. Она изображает шлифовальное отделение мастерской по изготовлению кирас. Здесь можно насчитать пять больших абразивных камней, посаженных на один вал. Последний имел привод, вероятнее всего конный. Перед этим большим шлифовальным станком стояла скамья, дававшая возможность работать с некоторым удобством. Можно предположить, что камни разного размера отличались друг от друга материалом — величиной зерен, что позволяло применять крупнозернистые круги для обдирочных работ, т. е. ускорять процесс шлифования, и затем улучшать качество обработки поверхности, применяя мелкозернистые круги.

Нельзя сказать, чтобы условия труда на шлифовальном станке 1607 г., показанном Цонка, были улучшены. Шлифовальщик работал, лежа на наклонной доске, упираясь в подставку для ног и нажимая на обрабатываемую деталь руками. Такой варварский способ работы просуществовал не только на протяжении XVII в., но и всего XVIII в.

Не претерпели изменений в принципах работы эти станки и в первой четверти XIX в., о чем свидетельствует станок, установленный около 1825 г. на передовом в техническом отношении Луганском заводе построенный талантливым механиком Леонтием Изгоровым. Хотя детали станков стали здесь несравненно более сложными, однако сущность их устройства и действия осталась без изменений. Улучшились лишь условия труда рабочих, которые были избавлены от необходимости лежать около камней.

И. X. Гамель в известном сочинении о Тульском оружейном заводе неоднократно останавливался на применении камней для резания металлов, что уже в то время было устарелым способом, отовсюду вытесняемым токарной обработкой. Особенно подробно Гамель говорил об этом в разделе «Обтачивание наружности стволов». Здесь он справедливо подчеркивал не только затруднительность получения изделий точно заданных размеров при обработке на камнях, по также опасность и вредность этой работы для исполнителя. Несмотря на то, что опасность и вредность этого вида оборудования была правильно оценена столь давно, применение действенных мер предосторожности относится лишь к XX в.

Примерно такими же обдирочные станки остаются и до наших дней.

На них по-прежнему производится обдирка литейных швов и штамповочных заусенцев, а также и заточка грубых ручных режущих инструментов, преимущественно различных зубил.

В России в качестве лучших абразивов издавна пользовались песчаником, добываемым на р. Печоре. О печорских точилах и брусках встречается много упоминаний начиная с XVII в. История разработки этого месторождения, процессы изготовления кругов, брусков, оселков и т. п. подробно описаны проф. А.  Черновым.

В отделочных работах при резании металлов абразивные станки играли всегда очень важную роль; принципы их устройства и действия мало менялись на протяжении веков. Шлифовальные работы применялись особенно часто при изготовлении защитного вооружения. С постепенным отмиранием защитного вооружения основную часть шлифовальных работ составила отделка холодного (белого) оружия. В связи с ростом армий в XVIIIXIX вв. потребовалось большое количество холодного оружия и, хотя защитное вооружение перестало изготовляться общий объем шлифовальных работ чрезвычайно вырос.

Техника еще не могла дать высокопроизводительных шлифовальных станков, работающих с большими скоростями. Дело было не только в том, что в то время не имелось новых конструкций опор, включающих и выключающих устройств, коробок скоростей и т. п., а главным образом в том, что отсутствовали прочные абразивные материалы. Естественные камни вследствие недостаточной прочности не могли выдерживать больших скоростей, а возможность создания искусственных камней большой прочности и с заданными абразивными свойствами была получена лишь во второй половине XIX   в.

Единственным способом справиться с обязательным (по военным заказам) объемом работ было увеличение количества станков. К этому и прибегали на военных заводах в первой половине XIX в. Насколько сложным и обширным было оборудование шлифовальных цехов, особенно устройств для распределения энергии, в настоящее время трудно представить.

Во второй половине XIX в. началось изготовление абразивных кругов с искусственной связкой и ограничения с развития конструкций шлифовальных станков были сняты. Вскоре на шлифовальных станках начали выполнять не только отделочные, но и основные операции по обработке деталей, т.е. начали возвращаться к положению, существовавшему до широкого внедрения металлорежущих станков в первой четверти XIX в., но на совершенно ином,  более высоком техническом уровне.

Существенным явилось внедрение в 80-90-е годы 20 в. числового программного управления (ЧПУ) бесцентровыми круглошлифовальными станками, которые с появлением многокоординатного ЧПУ типа CNC оказало существенное влияние как на процесс обработки, правки и наладки, так и на конструкции ряда узлов. При внешней схожести станков этого типа изменены основные узлы, связанные с повышением скорости шлифования до 150 м/с. [1]

Фирмой Modler создан станок, который работает со скоростью шлифования 150 м/с и показал значительное сокращение времени обработки по сравнению с обычными кругами, а также уменьшения расхода смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС).

Создаются новые компоновки с кабинетной защитой, в станки встраиваются современные балансировочные устройства, изменяются конструкции шпиндельных узлов, в том числе автоматизируется смена кругов.

На сегодняшний день в машиностроении растёт потребность в сверхпрецизионных шлифовальных станках, предназначенных для изготовления особо точных деталей. Допускаемое отклонение от круглости таких деталей находится в пределах 10…35Нм.

Для выполнения подобных требований на бесцентровых круглошлифовальных станках реализуется дискретная подача, измеряемая нанометрами.

В мировой станкостроительной промышленности прослеживается тенденция разработки пакета технологий для конечного пользователя. При разработке станка необходимо учитывать стратегию обработки по конкретным конструктивным элементам, провести расчёты процесса на основе принятой технологии, в том числе правки кругов, соответствующую концепцию применения СОТС, а также интеграцию с измерительными системами, работающими в оперативном режиме.


2 Техническая характеристика станка

Круглошлифовальный станок модели 3К12Р предназначен для алмазного электроэрозионного шлифования наружных и внутренних поверхностей цилиндрических деталей из магнитных и твердых сплавов и других труднообрабатываемых материалов в условиях мелкосерийного и единичного производства. При отключении технологического тока на станке можно производить обычное абразивное (алмазное, эльборное) шлифование.

3D модель о станка мод. представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Общий вид круглошлифовального станка мод. 3К12Р

Ниже (таблица 2.1) представлена техническая характеристика вертикально-фрезерного станка 6Р13. [2]

 

Таблица 2.1 – Техническая характеристика станка 3К12Р

Наибольший диаметр устанавливаемого изделия, мм…..

Диаметр шлифуемого отверстия, мм:

наименьший…………………………………………

наибольший…………………………………………

Наибольшая длина, мм:

устанавливаемого   изделия………………................

шлифования………………………………………….

Высота центров над столом,мм……………………………

Расстояние от низа основания до оси изделия,мм……….

Наибольшее перемещение стола ручное, мм …………….

Автоматическое перемещение стола, мм:

наибольшее…………………………………………

наименьшее …… …………………………………....

Ручное перемещение стола за один оборот лимба, мм:

медленное………………………………………….....

быстрое………………………………………………

Скорость стола (бесступенчатое регулирование), м/мин..

Наибольший угол поворота стола, град:

по часовой стрелке…………………………………

против  часовой  стрелки……………………………

Наибольшее перемещение шлифовальной бабки от маховика, мм………………………………………………..

Перемещение шлифовальной бабки относительною верхних салазок, мм………………………………………..

Величина быстрого    подвода    шлифовальной 

бабки, мм…………………………………………………..

Частота вращения шпинделя наружного шлифования, об/мин:

при  vкр = 50  м/с…………………………………..

при  vкр = 35  м/с……………………………………

Частота вращения шпинделя внутреннего

шлифования, об/мин………………………………………..

Скорость  быстрого  подвода  шлифовальной 

бабки,м/мин…………………………………………………

Перемещение шлифовальной бабки за одни оборот   маховика,   мм………………………………………………

Наибольшая величина припуска на диаметр снимаемого периодической подачей до упора, мм…………………….

Конец шлифовального шпинделя…………………………

Номинальный  диаметр,   мм………………………………  

Наибольший угол поворота шлифовальной бабки, град:

бабки………………………………………………….

салазок………………………………………………

200

20

100

500

450

120

1120

550

500

2

1,6

3,2

0,1-5

6

7

100

230

40

2720

1900

16750

1,0

0,5

0,95

Конусность 1:5

65

90

90


Продолжение таблицы 2.1

Наибольшие размеры шлифовального круга

для   наружного   шлифования,   мм………………………

Размеры шлифовальных кругов для внутреннего шлифования, мм…………………………………………….

Форма шлифовальных кругов……………………………     

Скорость вращения изделия (бесступенчатое регулирования), об/мин:

с тиристорным приводом……………………………

с приводом ПМУ……………………………………

Наибольший угол поворота (передняя бабка), град:

к  шлифовальному кругу ……………………………

от  круга………………………………………………

Конус  Морзе  в   шпинделе   передней   бабки …………

Ход  пиноли   задней   бабки,   мм………………………

Конус Морзе в пиноли в задней бабке……………………

Автоматическая подача, мм:

минимум……………………………………………

максимум……………………………………………

Величина толчковой  подачи, мм………………………….

Производительность   вентиляционной   установки, м3/ч.

Эффективность улавливания аэрозолей вентиляционной   установкой,   %......................................................................               

Габарит и масса

Габарит станка с выносным оборудованием (с учетом места для перемещения подвижных частей), мм………

Масса   станка   с   электрооборудованием,  кг…………..   

Электрооборудование

Питающая электросеть:

род тока………………………………………………

частота тока, Гц……………………………………

напряжение,  В………………………………………

Род тока привода станка…………………………………...

Напряжение, В:

электропривода   станка…………………………….

цепей управления……………………………………

цепей   местного   освещения………………………

300х40х127

16х16х6;

32х26х10

ПП

52-780

78-780

90

30

3

30

3

0,002

0,024

0,002

600

96

2850х2450х1975

3900

Переменный,

Трехфазный

50

380

Трехфазный, переменный, постоянный, от собственных преобразователей, агрегатов

Переменный 380

Постоянный 220,

110

36


Продолжение таблицы 2.1

сигнализации…………………………………

Количество электродвигателей на станке………………

Электродвигатели:

привода шлифовального круга:

тип……………………………………………………

мощность, кВт………………………………………

частота  вращения, об/мин …………………………

привода изделия:

тип……………………………………………………

мощность,  кВт………………………………………

частота  вращения, об/мин…………………………

насоса гидравлики:

тип……………………………………………………

мощность,  кВт………………………………………

частота вращения, об/мин……………………………

привода внутришлифовального шпинделя:

тип……………………………………………………

мощность,  кВт………………………………………

частота  вращения, об/мин…………………………

насоса смазки:

тип……………………………………………………

мощность, кВт………………………………………

частота  вращения,  об/мин…………………………

насоса охлаждения:

тип……………………………………………………

мощность,  кВт………………………………………

частота  вращения, об/мин…………………………

магнитного сепаратора:

тип……………………………………………………

мощность,  кВт………………………………………

частота  вращения,  об/мин…………………………

вентиляционной установки:

тип……………………………………………………

мощность,  кВт………………………………………

частота  вращения, об/мин…………………………

центрифуги для очистки СОЖ:

тип……………………………………………………

мощность, кВт………………………………………

частота  вращения,  об/мин…………………………

источника технологического тока:

тип……………………………………………………

мощность,  кВт……………………………………….

частота  вращения,  об/мин………………………….

Суммарная    мощность   электродвигателей, кВт………

5

11

4А100Ц2

5,5

2830

П-11

0,7

3000

АО2-31/6

1,5

950

4А71В2У3

1,1

2810

АОЛ-21/4

0,15

1400

ПА-45

0,15

2800

АОЛ11-4

0,12

1400

АОЛ-2-22-2

2,2

2800-3000

4А71В

0,75

1500

АОЛ 11-2 (2шт.)

0,18

2800

12,65

3 Функциональный анализ станка

После ознакомления с круглошлифовальным станком мод. 3К12Р, на основе исходящих данных и наблюдений, был произведен его функциональный анализ. Полученные данные занесены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Функциональный анализ станка мод. 3К12Р

Отдельная операция

Расшифровка

1

2

3

1

Выбор режима резания

Выбираем режим резания с таблиц режима резания в зависимости от обрабатываемого материала. Станок предназначен для работы на скорости 35 или 50 м/с.

2

Подготовка рабочего места

Проверка происходит визуально. При выявлении стружки, других инструментов, деталей и т.п. убираем их во избежание ЧП.

3

Выбор инструмента

В качестве инструмента используется шлифовальный круг круг плоского прямого профиля.

3

Установка режущего инструмента

Инструмент закрепляется в шпинделе шлифовальной бабки станка.

4

Установка заготовки

Для установки и зажима заготовок при круглом наружном шлифовании используют патроны, центра и оправки различной конструкции, поводковые и другие приспособления.

5

Включение станка

Производится нажатием кнопки на панели управления (на расстоянии вытянутой руки)

6

Включение/выключение СОЖ

При подводе шлифовальной бабки нажимается конечный выключатель, который находится с правой стороны станка, после чего включается двигатель охлаждения. При отводе шлифовальной бабки – двигатель СОЖ выключается автоматически.

Подачу СОЖ - свободно падающей струей.  СОЖ подается в зону резания через сопло с щелевым отверстием.

Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

Подачу производят только при вращающемся круге, после чего через две-пять минут начинают

шлифование (за это время происходит равномерное заполнение круга жидкостью). Подачу СОЖ прекращают за несколько минут до выключения станка. Резервуар с охлаждающей жидкостью находится в задней части станка. Жидкость поступает в зону резания с помощью трубопровода.

7

Обработка

Обработка происходит режущим инструментом (шлифовальные круги прямого профиля для круглого наружного или внутреннего шлифования). Шлифовальную бабку подводят/отводят рукояткой гидравлически.

8

Правка шлифовальных кругов

Правку шлифовальных кругов выполняют алмазным инструментом.

9

Выключение станка

Производится нажатием кнопки на панели управления

10

Уборка станка по окончанию работы

Происходит с помощью ветоши, веника, щетки. Очищаем станок от стружки, масла. Разлаживаем используемое оборудование на свои места

11

Связь предмета со средой

Во время изготовления конструкторы должны учитывать психологическое состояние рабочего, на которое будет влиять цвет станка

12

Ремонт станка

Легкость снятия крышек, легкий доступ к кинематическим цепям станка, для его наладки

13

Технологичность

Технологичность станка должна быть доступной для его изготовления и дальнейшей обработки


4 Композиционный анализ станка

Исходя из основных характеристик, личного мнения и теории композиции был проведен композиционный анализ, результаты которого приведены в таблице 4.1

Таблица 4.1- Композиционный анализ станка мод. 3К12Р

Композиционная

составляющая

Характеристика

Рисунок

1

2

3

Средства композиции:

- масштаб

По сравнению с человеком станок небольшой. Удобные параметры для работы.

- пропорции

Относительно человека станок пропорционален. Его узлы и элементы не большие. Удобный и легкий доступ к узлам станка и его ремонта.

- контраст

Дизайн станка контрастный. В глаза бросаются яркие элементы: кнопки на панели управления, двигатели, рукоятки.

Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

- метрический повтор

Метрический повтор присутствует на панели управления

(см. рисунок), двигателях, решетках охлаждения.

- цвет и тон

Все узлы станка окрашены в зеленый цвет, который не вызывает раздражения, а вызывает спокойствие и сосредоточенность, но станок выглядит статичным; опасные элементы, узлы не выделены другим цветом.

- симметрия и асимметрия

Станок выглядит не симметричным. Это видно на рисунках.


Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

- тени и пластика

Данному станку не присущее какие либо дизайнерские приемы. Станок не имеет рельефную, скульптурную форму, нету мягких переходов основных образующих.

- нюанс

С левой стороны станка на электрошкафе есть кнопка «стартовый выключатель».

- ритм

Ритмические повторения отсутствуют.

Свойства и качество композиции:

-композиционное равновесие

Формы не целостные. Основные массы композиции (передняя, задняя и шлифовальная бабки) распределяются не равномерно относительно оси симметрии станка.

- симметрия и асимметрия

Станок выглядит не симметричным. Это видно на рисунках.

соподчиненность элементов

Так, как узлы станка не имеют плавных переходов в форму друг друга, то мы можем сказать, что эти элементы не соподчиненные.


Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

- гармоничная целостность

Станок не выглядит целостным. Все элементы конструкции станка ярко выражены и это не позволяет увидеть изделие единым.

- динамичность и статичность

Так, как на станке все величины более-менее пропорциональны и выражают равносильное отношение друг перед другом, то станок статичный.

- единство характера формы

Единство формы нарушено.

Закономерности композиции:

- геометрический вид

Станок  имеет объёмный вид.

-прямолинейность

Работа на станке удобная, так как прямолинейные участки плавно переходят в криволинейные .

- величина

Станок довольно габаритный по длине и широте, имеет большую массу, но это не вызывает чувства тревоги у оператора во время работы.

- зрительное восприятие массы

Станок весит много, но на первый взгляд это не ощущается, внушает чувство надежности и безопасности.

Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

- фактура

- текстура

Данные параметры на станке отсутсвуют, так как имеет вид простой металлической конструкции.  

- цвет

Станок окрашен в зеленый цвет. Не вызывает раздражения, а вызывает спокойствие и сосредоточенность. Движущие части не окрашены в другой цвет, это плохо, потому что они не информируют рабочего о подвижности элемента, опасности.

- светотень

Поскольку станок имеет сложные по форме узлы и детали., то тень будет всегда, что еще добавляет объемности станку.


5 Создание и описание нового дизайнерського решения станка

Для безопасной работы было установлено ограждение, которое полностью закрывает рабочую зону от несчастных случаев. Так же, для более удобного, точного и автоматического  управления процессами была проведена модернизация панели управления, которую заменили на ЧПУ.

Ограждение также играет важную роль для того, чтобы станок выглядел целостным, симетричным и болем пластичным.

Я считаю, что такая модернизация приведет к повышению безопасности работы рабочего и повышению продуктивности станка, а так же к минимальному вмешательству человека в производственный процесс.

Модернизированный круглошлифовальный станок мод. 3К12Р изображен на рисунке 5.1


    

Рисунок 5.1 – Общий вид модернизированного станка мод. 3К12Р


Список использованных источников

  1.  Ф. Н. Загорский., «Очерки по истории металлорежущих станков»., Москва,     1960 – 278 с. с ил.
  2.  Паспорт станка алмазоэрозионного круглошлифовального мод. 3К12Р: отраслевой каталог – Москва, 1983 – 4 с.
  3.  Портал станочников [Электронный ресурс].

URL:http://stanoks.com/index.php?option=com_content&view=article&id=577:11&catid=47:catalogsimplemashines&Itemid=75

  1.  Asian Alliance: каталог продуции [Электронный ресурс]

URL:http://www.asian-alliance.com/product/krugloshlifovalniy-stanok-s-chpu-mk1332-1000.html


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19360. Трансформаторы. Определения и классификация 435.5 KB
  Лекция №13 Трансформаторы Определения и классификация Трансформаторами называются электромагнитные устройства имеющие две или большее число индуктивносвязанных обмоток и предназначенные для изменения величины переменного напряжения тока. Трансформатор сос
19361. Технология пайки 54.5 KB
  Лекция №15 Технология пайки. Описание процесса пайки. Пайка образование неразъемного соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления их смачивания припоем затекания припоя в зазор и последующей его кристалли...
19362. Теоретичні засади формування податкової системи 34.54 KB
  Тема1: Теоретичні засади формування податкової системи Сутність і зміст податкової системи Формування податкової системи в історичному аспекті. Умови набуття оподаткування системності. Об’єктивні і суб’єктивні чинники становлення податкової системи Зас...
19363. Податок на додану вартість 27.14 KB
  Тема2: Податок на додану вартість Загальна характеристика ПДВ Платники ПДВ Об’єкт оподаткування База оподаткування та порядок визначення для операцій різних видів Ставки ПДВ Пільги з ПДВ Поняття та порядок обчислення податкових зобов’язань та под...
19364. Акцизний податок 112.39 KB
  Тема3: Акцизний податок Загальна характеристика акцизного податку Платники акцизного податку Об’єкт оподаткування База оподаткування та порядок визначення суми акцизного податку Особливості оподаткування акцизним податком тютюнових виробів і алког
19365. Мито. Ставки, пільги, порядок сплати до бюджету 111.02 KB
  Тема 4: Мито Види мита Платники та об’єкт оподаткування Ставки пільги порядок сплати до бюджету. Види: За напрямками руху товарів Ввізне Вивізне Сезонне митона 4 місяці Особливі видизахист виробника від конкуренції з іноземними товарами Сп
19366. Податок на прибуток підприємств 112.08 KB
  Тема 5: Податок на прибуток підприємств Загальна характеристика податку на прибуток Платники та об’єкт оподаткування Склад доходів та порядок їх визнання Склад витрат та порядок їх визнання Порядок нарахування амортизації Ставки податку на прибуток ...
19367. Податок на доходи фізичних осіб 129.21 KB
  Тема 6: Податок на доходи фізичних осіб Платники та об’єкт оподаткування Види доходів що включаються і не включаються до загального оподатковуваного доходу Податкові соціальні пільги Податкова знижка Ставки податку та особливості оподакування окре...
19368. Плата за землю 113.24 KB
  Тема 7: Плата за землю Загальна характеристика плати за землю Платники об’єкт оподаткування та ставки плати за землю Пільги щодо сплати за землю порядок сплати до бюджету 24 зведеного бюджету Платники: Фізичні особи – власники землі і землекористу...