Творческий проект по теме: "Станок круглопалочный"

I. ОСОЗНАНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Вокруг нас множество проблем, которые необходимо решать. Но, так как проблем много, решать сразу все невозможно. Поэтому приходиться выбирать пока одну, над решением которой мы будем работать.

В настоящее время важно правильно распределять свой бюджет, бюджет семьи, бюджет класса, бюджет лицея, бюджет города, республики, государства. Все расходы должны быть оправданными и тогда мы будем жить в достатке и благополучии. Поэтому мы должны стараться приобретать то, что необходимо и беречь те вещи, которые купили.

В домашнем хозяйстве, в нашем лицее, где мы учимся, применяются предметы, имеющие цилиндрическую форму. Это указки, щетки для уборки мусора, лопаты, метлы, грабли, тяпки и другие инструменты, имеющие рукоятки цилиндрической формы – черенки. В основном – это хозяйственный инструмент, инструмент для уборки помещений, уборки снега, обработки почвы. Зачастую черенки инструментов приходят в негодность, ломаясь от перегрузки и долгой эксплуатации, и мы вынуждены выполнять ремонт инструментов, изготавливая новые рукоятки из древесины. Изготовить ровную цилиндрическую деталь вручную не просто. Для этого необходимо применить ряд столярных операций (строгание, опиливание, шлифование) и потратить много времени. Чтобы сократить время на изготовление и получить качественную цилиндрическую поверхность применяют токарный станок по дереву. Однако цилиндрические детали маленького диаметра сложно изготовить на этом оборудовании. Поэтому я решил изготовить круглопалочный станок.

Принцип работы станка основан на процессе резания древесины резьбонарезными плашками при постоянном поступательном движении заготовки – деревянного бруска.

II. ЗВЕЗДОЧКА ОБДУМЫВАНИЯ

Исследование потребностей в изделии

Существует несколько способов изготовления деталей цилиндрической формы.

Первый способ – это изготовление деталей строганием, опиливанием, и шлифованием. Этот способ наименее эффективен, так как занимает много времени и не гарантирует хорошее качество изделия.

Второй способ – точение деталей на токарном станке по дереву с помощью резцов. Этот способ дает необходимое качество при обработке деталей до определенного минимального диаметра. Например, детали диаметром 20 мм и менее точить на токарном станке по дереву очень трудно и опасно.

Третий способ – это точение, особенно деталей маленького диаметра, на токарно-винторезном станке. Этот способ достаточно эффективен, но имеет и ряд недостатков. Например, крепление деревянной заготовки в патроне токарно-винторезного станка не надежно и не совсем удобно. В результате точения поверхности деталей станка покрываются древесной пылью, которая затрудняет смазку некоторых трудно доступных мест станка. Плюс ко всему обрабатывая детали диаметром менее 15 мм есть риск поломки заготовки.

Четвертый способ – это применение оборудования ранее неиспользуемого круглопалочного станка, который можно применять для обработки деталей различных диаметров. Для настройки станка на другой диаметр достаточно лишь сменить размеры резьбонарезных плашек.

Для меня наиболее приемлем четвертый способ и вариант оборудования, тем более, что изготовленный станок не имеет аналогов и будет иметь много достоинств перед ранее используемыми.

III. ВЫБОР ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

Варианты механической передачи

Варианты конструкции рабочего органа

Варианты режущих инструментов

IV. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛА

Наиболее доступным и необходимым для изготовления деталей станка является сталь. Для корпусов плашкодержателя, корпусов подшипников, шкива подходит круглый стальной прокат, так как он будет иметь наименьший припуск на обработку. Для изготовления фиксирующих болтов можно использовать шестигранный стальной прокат 13 мм, исходя же из экономии материала и наименьшего припуска на обработку, а также с учетом технологических свойств и условий обрабатываемости материала.

Зная конструкцию и определив необходимые материалы для изготовления изделия, представим спецификацию основных деталей:

Спецификация

V. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Для изготовления круглопалочного станка применяются следующие операции:

1. Резание металла с помощью ножовки по металлу;
2. Подрезание торца заготовки на токарном станке;
3. Точение цилиндрической поверхности на токарном станке;
4. Сверление деталей на токарном станке;
5. Растачивание деталей на токарном станке;
6. Нарезание резьбы с помощью плашки на токарном станке;
7. Шлифование деталей;
8. Отрезание заготовки на токарном станке;
9. Разметка заготовок;
10. Сверление деталей на вертикально-сверлильном станке;
11. Нарезание внутренней резьбы с помощью метчика;
12. Отделка изделий полированием;
13. Пиление столярной ножовкой;
14. Сборка шурупами и резьбовыми соединениями.

Наибольшие трудности вызывает работа, связанная с растачиванием корпусов плашкодержателей, корпусов подшипников, точение наружной цилиндрической поверхности под посадку с натягом. Эта работа требует высокой точности.

Различные варианты отделки изделия

а) окраска краской;
б) хромирование;
в) гальванирование;
г) шлифование;
д) полирование;
е) лакирование.

К этому изделию наиболее подходят шлифование и полирование, а для отделки станины-платформы – шлифование и окраска.

Выбор этих способов отделки связан с тем, что материалом для изготовления приспособлений является сталь, которая подвержена коррозии, поэтому полирование поверхности изделий является необходимой операцией для защиты поверхностей деталей от воздействия окружающей среды. Станина-платформа станка окрашивается для придания изделию красивого внешнего вида. А также законченности проекта.

VI. ВАРИАНТЫ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗДЕЛИЯ

Наиболее приемлемым для данного изделия является соединение с помощью резьбы, так как этот вид разъемного соединения является прочным, надежным, удобным и подходящим с точки зрения технических требований к изделию.

VII. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРОЕКТА

При выполнении проекта важное значение для качественного изготовления изделия и оформления необходимой документации имеет организация своего рабочего места.

На рабочем месте в мастерской, где я работаю, должны находиться только те предметы, которые необходимы для работы. Прежде чем начать работу над проектом я определил необходимый перечень инструментов и заготовок, расположил их таким образом, чтобы ими было удобно пользоваться. Технологическую документацию (технологические карты, эскизы и чертежи) собрал в отдельные папки. Правильная организация рабочего места позволила избежать лишних затрат времени и сил, повысить производительность труда.

Выполняя работу, рационально подходил к расходованию собственных сил и старался снизить утомляемость организма. Для этого мною выбирались в соответствии с видом труда основные рабочие позы стоя и сидя. Работа, которая требовала больших усилий, выполнялась стоя, а также виды операций, как разметка, составление эскизов, чтение чертежей, отделка, сборка выполнялись сидя. Работу старался чередовать, чтобы нагрузка на руки и ноги была равномерной. А также старался менять виды деятельности. Чередуя эффективный труд с монотонным и отдыхом.

При выполнении работы мне пришлось использовать разные варианты рабочих мест: слесарный верстак, столярный верстак, чертежный стол, токарный станок, сверлильный станок. Выполняя различные трудовые операции, старался, чтобы оборудование (стол, верстак, станок) соответствовали моему росту. Для этого я настраивал их под свой рост, а работая на станках, использовал подставки под ноги.

Выполняя различные виды работ, необходимо строго соблюдать и выполнять требования безопасности труда:

1. Работа всегда должна выполняться в спецодежде;
2. Работа выполняется всегда исправным инструментом;
3. В работе используется только исправное оборудование;
4. При работе на станках необходимо пользоваться типовыми инструкциями по технике безопасности;
5. Выполняя различные виды работ, необходимо использовать различные приспособления, которые облегчат труд и сделают его безопасным;
6. Работая на станках необходимо использовать защитные приспособления для глаз (защитные экраны, защитные очки);
7. Уборка рабочих мест производится только специальными щетками-сметками;
8. Помещение, в котором производятся работы должно быть хорошо освещено и проветрено;
9. Работая на технологических машинах (сверлильный станок, токарный станок) необходимо соблюдать требования электробезопасности и использовать безопасные режимы работы.

VIII. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕБЕСТОИМОСИ ИЗДЕЛИЯ

Станок состоит из вала, станины-платформы, электродвигателя. Мною изготовлены вал и станина-платформа. Всю основную работу выполняет вал. В состав вала входят: шкив, два корпуса подшипников, два плашкодержателя и сама стальная труба. Изготовление этих изделий требует определенных затрат. При разработке творческого проекта необходимо учитывать эти затраты, чтобы определить его целесообразность. Для этого производится расчет себестоимости изделия (С), по следующей формуле:

С _{круглопалочного станка} = С _вала + С _{станины-платформы} + С _{электроэнергии ОСВЕЩЕНИЯ}

Рассчитаю себестоимость каждой детали станка и определю себестоимость электроэнергии.

Определение себестоимости вала

Изделие состоит из шести деталей: двух плашкодержателей, двух корпусов подшипников, шкива и шпинделя. Плашкодержатели имеют одинаковые размеры, корпуса подшипников также одинаковые. При расчете себестоимости вала я буду это учитывать.

Произвожу расчет себестоимости изделия (С). По следующей формуле:

С _вала = (С _{плашкодержателя} х 2 ) + (С _{корпуса подшипника} х 2) + С _шкива + С _{шпинделя}

Рассчитаю себестоимость каждой из деталей.

1. Определение себестоимости 1-го корпуса плашкодержателя

Себестоимость плашкодержателя равна сумме стоимости материала и себестоимости затраченной электроэнергии. Стоимость материала определяется произведением массы заготовки, и стоимости 1 тонны стали.

Для изготовления корпуса плашкодержателя потребуется заготовка из круглого проката массой 170 грамм, что составляет 0,000170 т. Цена 1т. проката 12000 руб.

С _{плашкодержателя} = 0,000170 х 12000 = 2,04 руб = 2 рубля 04 копейки

Для изготовления корпуса плашкодержателя использовался токарно-винторезный и сверлильный станки. Силовые установки, которые используются на этих технологических машинах – электродвигатели. Подсчитаем электроэнергию, затраченную на работу этих станков.

А_э = W х t, где W – мощность, t – время работы

Мощность электродвигателя токарного станка 3кВт. На изготовление корпуса плашкодержателя я затратил 1 час.

А_э = 3 х 1 = 3 кВт

Один кВт час стоит 85 копеек.

0,85 х 3 = 2,55 рубля

Мощность электродвигателя сверлильного станка 1,5 кВт. На сверление отверстия в корпусе плашкодержателя потребовалось 2 минуты (0,03 часа).

А_э = 1,5 х 0,03 = 0,045 рубля

2,55 = 0,045 = 2,595 рубля (2 рубля 60 копеек)

С_{плашкодержателя} = 2,04 + 2,60 = 4,64 рубля (4 рубля 64 копейки)

2. Определение себестоимости второго корпуса плашкодержателя

Так как 2-й корпус плашкодержателя изготовлен из того же материала, что и 1-й и при тех же условиях, себестоимость его равна себестоимости первого.

С _{2 корпуса} = 4 рубля 64 копейки

3. Определение себестоимости корпуса подшипника

Себестоимость корпуса подшипника равна сумме стоимости материала и себестоимости затраченной электроэнергии. Стоимость материала определяется произведением массы заготовки и стоимости 1 тонны стали.

Для изготовления корпуса подшипника потребуется заготовка из круглого проката массой 210 грамм, что составляет 0,000210 т. цена 1 т. проката 12000 руб.

С _{корпуса подшипника} = 0,000210 х 12000 = 2,52 руб = 2 рубля 52 копейки

Для изготовления корпуса подшипника использовался токарно-винторезный и сверлильный станки. Силовые установки, которые используются на этих технологических машинах – электродвигатели. Подсчитаем электроэнергию, затраченную на работу этих станков.

А_э = W х t, где W – мощность, t – время работы

Мощность электродвигателя токарного станка 3кВт. На изготовление корпуса плашкодержателя я затратил 45 минут (0,75 часа).

А_э = 3 х 0,75 = 3 кВт

Один кВт час стоит 85 копеек. 0,85 х 3 = 2,25 рубля

Общая стоимость корпуса подшипника составила: 2,52 + 2,25 = 4,77 рубля

4. Определение себестоимости второго корпуса подшипника

Так как 2-й корпус подшипника изготовлен из того же материала, что и 1-й и при тех же условиях, себестоимость его равна себестоимости первого.

С _{2 корпуса} = 4 рубля 77 копеек

5. Определение себестоимости шкива

Себестоимость шкива равна сумме стоимости материала и себестоимости затраченной электроэнергии. Стоимость материала определяется произведением массы заготовки и стоимости 1 тонны стали.

Для изготовления корпуса подшипника потребуется заготовка из круглого проката массой 100 грамм, что составляет 0,000100 т. цена 1т проката 12000 руб.

С _{корпуса подшипника} = 0,000100 х 12000 = 1,2 руб = 1 рубль 2 копейки

Для изготовления корпуса подшипника использовался токарно-винторезный станок. Силовая установка, которая используются на этой технологической машине – электродвигатель. Подсчитаем электроэнергию, затраченную на работу этого станка.

А_э = W х t, где W – мощность, t – время работы

Мощность электродвигателя токарного станка 3кВт. На изготовление корпуса плашкодержателя я затратил 45 минут (0,75 часа).

А_э = 3 х 0,75 = 3 кВт

Один кВт час стоит 85 копеек. 0,85 х 3 = 2,55 рубля

Общая стоимость шкива составила: 1,02 + 2,25 = 3,27 рубля

6. Определение себестоимости шпинделя вала

Для изготовления шпинделя вала потребуется заготовка из трубы массой 190 грамм, что составляет 0,000190 т. цена 1т проката 12000 руб.

С _{шпинделя} = 0,000190 х 12000 = 2,28 руб. = 2 рубля 28 копеек

Для изготовления шпинделя использовался токарно-винторезный станок. Силовая установка, которая используется на этой технологической машине – электродвигатель. Подсчитаем электроэнергию, затраченную на работу этого станка.

А_э = W х t, где W – мощность, t – время работы

Мощность электродвигателя токарного станка 3кВт. На изготовление корпуса плашкодержателя я затратил 1 час.

А_э = 3 х 1= 3 кВт

Один кВт час стоит 85 копеек. 0,85 х 3 = 2,55 рубля (2 рубля 55 копеек)

С _{шпинделя} = 2,28 + 2,55 = 4,83 рубля (4 рубля 83 копейки)

Общая стоимость вала:

С _вала = (С _{плашкодержателя} х 2 ) + (С _{корпуса подшипника} х 2) + С _шкива + С _{шпинделя} = 9,28+9,54+3,27+4,83 = 26,92

7. Определение себестоимости станины-платформы

Станина станка изготовлена из отходов ДСП, поэтому ее себестоимость незначительна и в расчет мною не берется.

8. Определение стоимости освещения

Все работы производились в мастерской, которая освещается лампами накаливания 150 Вт. Всего ламп 10.

150 х 10 = 1500 Вт = 1,5 кВт

На всю работу я потратил 18 часов.

А_э = W х t = 1,5 х 18 = 27 рублей

Общая себестоимость изделия

С _{круглопалочного станка} = С _вала + С _{станины-платформы} + С _{электроэнергии освещения} = 26,92+27=53,92 рубля

IX. ОБЩАЯ ОЦЕНКА ИЗДЕЛИЯ

Проведенные испытания круглопалочного станка прошли успешно. Предлагаемый результат подтвердился. За короткий промежуток времени квадратный брусок, проходя через режущие плашки, приобретает четкую цилиндрическую форму.

Возможности станка могут быть расширены путем замены плашкодержателей и резьбонарезных плашек на больший типоразмер. В дальнейшем это оборудование можно применять для изготовления черенков для лопат, грабель, щеток и других хозяйственных инструментов.

Станок может быть также использован для изготовления деталей цилиндрической формы малых диаметров (6,8,10 мм), что позволяет применять его для изготовления деталей декоративных изделий, мебельной фурнитуры и т.д.

Положительные стороны проекта:

• Цель достигнута: разработано и изготовлено новое, отличное от других оборудование для изготовления деталей цилиндрической формы;
• Материалы для изготовления станка доступны;
• Технология изготовления посильна;
• Изделие является универсальным;
• При соблюдении правил эксплуатации станок становится удобным в работе и позволяет значительно сэкономить рабочее время;
• Расчет себестоимости круглопалочного станка показал целесообразность его изготовления, так как он оказался не дорогим и наверняка несколько раз дешевле, чем в магазине.

Отрицательные стороны отсутствуют.

X. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТОИМОСТИ РАБОТЫ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ТВОРЧЕСКОГО ПРОЕКТА

Ориентировочно стоимость оборудования ЭВМ составляет около 20 тысяч рублей. Срок эксплуатации – 5 лет. Это составляет 5 х 300 = 1500 дней. Стоимость работы на оборудовании на один день составляет 2000/1500 = 13 рублей 80 копеек. Работа по оформлению проекта составляет 5 дней. Тогда стоимость амортизации оборудования составляет 13 руб 30 коп х 5 = 66 руб. 50 коп.

Для распечатки проекта необходима бумага. Цена одного листа 2 руб. всего понадобилось 30 листов. Стоимость бумаги составляет 2 х 30= 60 рублей.

Итого себестоимость оформления проекта бех учета труда равна 126 рублей 50 копеек.

Весь проект стоит 126,5 + 53,92 = 155,32 = 180 рублей 42 копейки

XI. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНКА. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ.

1. Назначение

Круглопалочный станок предназначен для изготовления деталей цилиндрической формы диаметром от 6 мм до 16 мм.

2. Принцип работы

Принцип работы станка основан на резании материала вращающимися резьбонарезными плашками.
Рабочий вал крепится хомутами на двух корпусах шарикоподшипников к станине. Вал имеет два плашкодержателя и приводной ведомый шкив, приводится в действие (вращение) с помощью электродвигателя через ременную передачу и ведущий шкив.
Двигатель работает от электрического тока 220В и крепится к станине двумя хомутами.

3. Работа станка

Электродвигатель, включаясь через установленный на корпусе включатель, приводит во вращение через передаточный механизм вал с плашкодержателями и резьбонарезными плашками.
Квадратный брусок попадая на зубья плашки, обрезается вращающимся инструментом, принимая цилиндрическую форму. Из шпинделя выходит цилиндрическая деталь.

4. Рекомендации по работе на станке

Подача заготовки осуществляется вручную плавно без рывков и чрезмерных усилий со скоростью 1 метр заготовки в минуту.
Для обработки, во избежание поломки детали, следует подбирать заготовки без сучков и трещин.
После изготовления двух-трех деталей рекомендуется очищать резьбонарезные плашки и шпиндель от стружки и опилок.

Приложения