PRZYKŁADOWE ROZWIĄZANIE ZADANIA EGZAMINACYJNEGO Z INFORMATORA CKE Materiały zebrał: i opracował : A. Szydłowski Przy opracowaniu wykorzystano materiały z Informatora CKE oraz ze strony: www.oke.lomza.com/informacje_o_egz/egz_zawodowy/zadania_technikum/pliki/tech.mech_rozw.pdf 1. Treść przykładowego zadania praktycznego Zakład mechaniczny wytwarza zespoły przekładni zębatych. Zespół przekładni zębatej przedstawiony jest na Rysunku 1. Wał zespołu przekładni przedstawia Rysunek 2. Przedstaw propozycję rozwiązania konstrukcyjnego dla wpustu pryzmatycznego przenoszącego napęd z wału na koło zębate. Wpust musi zapewnić pracę przekładni zgodnie z jej charakterystyką i warunkami określonymi w Załączniku 1. Opracuj projekt realizacji prac związanych z wytworzeniem zespołu przekładni zębatej w zakładzie mechanicznym. Wyposażenie techniczne zakładu mechanicznego umożliwia przeprowadzenie wszystkich operacji technologicznych związanych z wytworzeniem zespołów i podzespołów mechanicznych w produkcji małoseryjnej. 2. Projekt realizacji prac powinien zawierać: propozycję rozwiązania konstrukcyjnego połączenia wpustowego dla wpustu pryzmatycznego przenoszącego napęd z wału na koło zębate (obejmującą dobór wpustu wraz z obliczeniami prowadzącymi do ustalenia jego parametrów oraz wykonanie uzupełnień na rysunkach zespołu przekładni zębatej i wału w zakresie przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego), wykaz narzędzi, maszyn i urządzeń do wytwarzania zespołu przekładni zębatej z uwzględnieniem technologii wytwarzania, wykaz urządzeń i narzędzi kontrolno-pomiarowych do kontroli wielkości parametrów w procesie wytwarzania właściwych dla zespołu przekładni zębatej, przebieg procesu wytwarzania zespołu przekładni zębatej z uwzględnieniem technologii w formie schematu blokowego, przebieg montażu zespołu przekładni zębatej z uwzględnieniem kolejności operacji montażowych w formie schematu blokowego, harmonogram prac związanych z wytworzeniem zespołu przekładni zębatej. 3. Dokumentację do opracowanie projektu realizacji prac stanowią: Zespół przekładni zębatej Rysunek 1. Wał Rysunek 2. Charakterystyka i warunki pracy przekładni zębatej Załącznik 1. Dopuszczalne naciski powierzchniowe w połączeniach wpustowych Załącznik 2. Dobór wpustów pryzmatycznych wyciąg z normy Załącznik 3. Orientacyjne własności wytrzymałościowe, niektórych gatunków stali Załącznik 4. Czas na wykonanie zadania wynosi 180 minut. 1
Rysunek 1. Zespół przekładni zębatej 2
Rysunek 2. Wał 3
4
5
6
4. Komentarz do rozwiązania zadania wraz z kryteriami oceniania Rozwiązanie zadania obejmuje: opracowanie propozycji rozwiązania konstrukcyjnego dla wpustu przenoszącego napęd z wału na koło zębate w zespole przekładni zębatej na podstawie dokumentacji technicznej, opracowanie projektu realizacji prac związanych z wytworzeniem zespołu przekładni zębatej w zakładzie mechanicznym o określonych warunkach organizacyjnych i technicznych na podstawie dokumentacji technicznej. Projekt realizacji prac powinien mieć określoną strukturę (budowę). Elementy struktury i ich nazwy odnaleźć można po sformułowaniu Projekt realizacji prac powinien zawierać:. Są one następujące: 1. Propozycja rozwiązania konstrukcyjnego połączenia wpustowego dla wpustu przenoszącego napęd z wału na koło zębate (obejmująca dobór wpustu wraz z obliczeniami prowadzącymi do ustalenia jego parametrów oraz wykonanie uzupełnień na rysunkach zespołu przekładni zębatej i wału w zakresie przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego). 2. Wykaz narzędzi, maszyn i urządzeń do wytwarzania zespołu przekładni zębatej z uwzględnieniem technologii wytwarzania. 3. Wykaz urządzeń i narzędzi kontrolno-pomiarowych do kontroli wielkości parametrów właściwych dla zespołu przekładni zębatej. 4. Przebieg procesu wytwarzania zespołu przekładni zębatej z uwzględnieniem technologii w formie schematu blokowego. 5. Przebieg montażu zespołu przekładni zębatej z uwzględnieniem kolejności operacji montażowych w formie schematu blokowego. 6. Harmonogram prac związanych z wytworzeniem zespołu przekładni zębatej. Elementy te powinny też występować w projekcie realizacji prac, np. jako tytuły lub podtytuły rozdziałów. Zawartość merytoryczna projektu musi być odpowiednia do informacji wynikających z treści zadania. Opracowanie projektu realizacji prac musi być, zatem poprzedzone wnikliwą, staranną analizą treści zadania i załączników stanowiących jej uzupełnienie. Do opracowania projektu lub jego elementów można wykorzystać komputer, który znajduje się na stanowisku egzaminacyjnym. Projekt powinien być przejrzysty, logicznie uporządkowany zarówno w swej strukturze jak i w sposobie oraz kolejności przedstawiania treści merytorycznych. Kryteria oceniania projektu realizacji prac, będą uwzględniać: poprawność rozwiązania konstrukcyjnego połączenia wpustowego, w tym poprawność obliczeń prowadzących do ustalenia parametrów wpustu, poprawność doboru parametrów wpustu w odniesieniu do obliczeń, warunków pracy przekładni oraz dokumentacji technicznej, poprawność wykonania uzupełnień na rysunkach zespołu przekładni zębatej i wału w odniesieniu do przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego oraz dokumentacji technicznej, poprawność wykazu narzędzi, maszyn i urządzeń do wytwarzania zespołu przekładni zębatej w odniesieniu do technologii wytwarzania oraz dokumentacji technicznej, poprawność wykazu urządzeń i narzędzi kontrolno-pomiarowych do kontroli wielkości parametrów właściwych dla zespołu przekładni zębatej w odniesieniu do dokumentacji technicznej, poprawność przebiegu procesu wytwarzania zespołu przekładni zębatej, przedstawionego w formie schematu blokowego, w odniesieniu do kolejności procesów obróbki, dokumentacji technicznej i wyposażenia przedsiębiorstwa, poprawność przebiegu montażu zespołu przekładni zębatej, przedstawionego w formie schematu blokowego, w odniesieniu do kolejności operacji montażowych i dokumentacji technicznej, poprawność harmonogramu prac związanych z wytworzeniem zespołu przekładni zębatej w odniesieniu do założeń i dokumentacji oraz przejrzystość struktury projektu, 7
logikę układu przedstawionych treści, poprawność terminologiczną i merytoryczną, właściwą dla zawodu lub branży, formę i sposób przedstawienia treści w projekcie. 5. Projekt realizacji prac powinien zawierać w swej strukturze ( na podstawie Informatora CKE o egzaminie): 1. Założenia (dane do projektu realizacji prac, które odnaleźć należy w treści zadania i ewentualnie dokumentacji, która stanowi jej uzupełnienie). 2. Wykaz materiałów konstrukcyjnych do wytworzenia określonego podzespołu lub zespołu mechanicznego, opracowanego na podstawie dokumentacji. 3. Propozycję rozwiązania konstrukcyjnego określonego zespołu lub podzespołu mechanicznego wraz z technologią wytwarzania w określonych warunkach organizacyjnych i technicznych, opracowaną na podstawie założeń i dokumentacji. 4. Wykaz narzędzi, maszyn i urządzeń do wytwarzania określonego zespołu lub podzespołu mechanicznego z uwzględnieniem technologii wytwarzania, opracowany na podstawie założeń i dokumentacji technicznej. 5. Wykaz urządzeń i narzędzi kontrolno-pomiarowych do kontroli wielkości parametrów właściwych dla określonego zespołu lub podzespołu mechanicznego opracowany na podstawie dokumentacji technicznej. 6. Propozycję procesu wytwarzania określonego zespołu lub podzespołu mechanicznego z uwzględnieniem kolejności obróbki technologicznej, opracowaną na podstawie dokumentacji technicznej, przedstawioną w formie schematu blokowego. 7. Propozycję przebiegu montażu określonego zespołu lub podzespołu mechanicznego, z uwzględnieniem kolejności operacji montażowych, opracowaną na podstawie dokumentacji, przedstawioną w formie schematu blokowego. 8. Harmonogram prac realizowanych w procesie wytwarzania i montażu określonego zespołu lub podzespołu mechanicznego, z uwzględnieniem warunków technicznych i organizacyjnych wykonawstwa, zasad bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska obowiązujących w przedsiębiorstwach i zakładach produkcyjnych. Struktura projektu realizacji prac, w zależności od zakresu dokumentacji oraz założeń (danych określonych w zadaniu) może być różna od przedstawionej, powyżej co do liczby elementów struktury i ich nazw, z zachowaniem algorytmu rozwiązania zadania. Projekt realizacji prac lub jego elementy mogą być opracowane z wykorzystaniem komputera i oprogramowania wskazanego w standardzie wymagań egzaminacyjnych. Komputer z właściwym oprogramowaniem będzie dostępny na stanowisku egzaminacyjnym. (?) 6. Przystąpienie do rozwiązania zadania. TYTUŁ PRACY EGZAMINACYJNEJ (umieszczamy na pierwszej stronie opracowania) Opracowanie harmonogramu realizacji przedsięwzięć mających na celu wytworzenie zespołów przekładni zębatych w zakładzie mechanicznym o produkcji małoseryjnej oraz propozycji rozwiązania konstrukcyjnego połączenia wpustowego dla wpustu pryzmatycznego przenoszącego napęd z wału na koło zębate (obejmująca dobór wpustu wraz z obliczeniami prowadzącymi do ustalenia jego parametrów oraz wykonanie uzupełnień na rysunkach zespołu przekładni zębatej i wału w zakresie przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego). ZAŁOŻENIA I DANE DO PROJEKTU Moc silnika napędzającego wał wejściowy, P = 20 kw Prędkość obrotowa wału napędowego, n 1 = 1000 obr/min Długość wału, l = 250 mm Rodzaj wału i charakter pracy pełny, skręcany jednostronnie Materiał wału stal 55 Materiał koła zębatego 40H Przełożenie przekładni, i = 2 Warunki pracy przekładni lekkie Moment skręcający przenoszony przez wał, M s = 382 Nm Średnica wału pod kołem zębatym, d = 50 mm Szerokość piasty koła zębatego, l p = 60 [mm] 8
PROJEKT REALIZACJI PRAC 1. Propozycja rozwiązania konstrukcyjnego połączenia wpustowego dla wpustu przenoszącego napęd z wału na koło zębate (obejmująca dobór wpustu wraz z obliczeniami prowadzącymi do ustalenia jego parametrów oraz wykonanie uzupełnień na rysunkach zespołu przekładni i wału w zakresie przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego). 1.1. Zgodnie z rysunkami konstrukcyjnymi (zestawieniowym, Rys.1 i wykonawczym, Rys.2 ) dla średnicy wału w miejscu osadzenia koła zębatego, zastosuję połączenie za pomocą wpustu pryzmatycznego, odmiany A (zaokrąglony pełny). Do wykonania wpustu, przyjmuję materiał: stal konstrukcyjną niestopową ogólnego przeznaczenia, gatunku St4 (Załącznik 4), o wymiarach (b x h) 14 x 9 mm, zgodnie z normą PN-70/M-85005 (Załącznik 3). 1.2. a) Dla przyjętego materiału obliczam długość obliczeniową wpustu zgodnie z charakterystyką i warunkami pracy przekładni zębatej (Załącznik 1) według wzoru: F d 2 M s lo M s F F t k n 2 1 o d stąd l o 2 M d t k 1 s o n gdzie: M s - moment skręcający, według warunków pracy połączenia: M s = 382 N m, n - liczba wpustów, przyjmuję n =1, d - średnica wału w miejscu osadzenia koła zębatego, z warunków pracy: d = 50 mm, t 1 głębokość rowka na wpust, zgodnie z PN - 70/M 85005 dla wałków o średnicach d = 44-50mm, t 1 = 5,5 mm (Załącznik 3), k 0 - dopuszczalne naciski dla przyjętego materiału wpustu, k o = z k c, (w zależności od warunków pracy przekładni - współczynnik z zależy od warunków pracy połączenia. Przyjmuję 0,8) (Załączniki 2 i 4), obliczam: k o = 0,8 kc 0,8 kr, k r - naprężenia dopuszczalne na rozciąganie dla materiału wpustu, dla stali St4 k r = 130MPa, stąd k o 104MPa, A więc l o l 0 2 382N m 3 3 50 10 m 5,5 10 m 104 10 764m 0,0267m 26,7mm 28600 6 N m 2 1 przyjmuję l o = 27 mm. 1.2.b) obliczam długość czynną wpustu, l c = l o + b, gdzie b = przyjęta z PN szerokość wpustu, b = 14 mm, czyli l c = 27mm + 14mm = 41 mm. 9
1.3. Do realizacji połączenia zastosuję wpust o długości l c = 45 mm i przekroju 14 mm x 9 mm (Załącznik 3) ze stali gatunku St4, uwzględniając szerokość piasty koła zębatego (60 mm) oraz zalecaną minimalną długość wpustów dla dobranego przekroju, zgodnie z normą (Załącznik 3) 36 mm. 1.4. Przyjmuję pasowanie i tolerancję rowka wpustowego na wale, jako 14N9 (grupa pasowań wciskanych). 1.5. Uzupełniam dokumentację konstrukcyjną w zakresie: - Rys.1, w tabelce wpisałem nazwę, wymiary, gatunek materiału wpustu oraz numer normy na podstawie, której dokonałem jego doboru : Wpust pryzmatyczny A14x9x45, sztuk 1, PN 70/M - 85005, - Rys. 2, zwymiarowałem długość, szerokość, głębokość rowka wpustowego oraz wpisując w tabelkę rodzaj pasowania, uwzględniając zasady wymiarowania stosowane na rysunkach technicznych. 2. Wykaz narzędzi, maszyn i urządzeń do wytworzenia zespołu przekładni zębatej z uwzględnieniem technologii wytwarzania. 2.1. Do wytworzenia elementów zespołu przekładni zębatej w warunkach produkcji małoseryjnej należy zastosować technologię obróbki ubytkowej, wiórowej (obróbka skrawaniem) z wykorzystaniem do realizacji procesu: maszyn technologicznych (obrabiarki skrawające) ogólnego przeznaczenia, urządzenia i oprzyrządowanie ogólnego przeznaczenia, narzędzia skrawające ogólnego przeznaczenia. Szczegółowy wykaz maszyn, urządzeń i narzędzi zawarłem w Tabeli 1. Tabela 1. 2.1.1. MASZYNY TECHNOLOGICZNE Przecinarka tarczowa lub piła ramowa Tokarki uniwersalne lub produkcyjne kłowe Frezarka pionowa wspornikowa Przyrząd frezarski lub imadło maszynowe ze szczęką pryzmatyczną 2.1.2. URZĄDZENIA TECHNOLOGICZNE 2.1.3. NARZĘDZIA WYTWÓRCZE (OBRÓBKOWE) Imadła maszynowe Frez tarczowy lub brzeszczot do piły ramowej Uchwyty tokarskie 3-szczękowe Noże tokarskie imakowe ogólnego samocentrujące, przeznaczenia do toczenia podtrzymki stałe, powierzchni zewnętrznych i zabieraki, wewnętrznych, kły stałe i obrotowe, nawiertaki, tuleje redukcyjne wiertła, rozwiertaki Frez do rowków wpustowych Frezarka obwiedniowa do kół Przyrząd frezarski, Frez ślimakowy do uzębień zębatych trzpień ustalający wielozwojowy monolityczny Dłutownica bezwspornikowa Uchwyt 3 szczękowy Nóż dłutownicy - przecinak Szlifierka do wałków kłowa Kieł stały i obrotowy, Ściernica tarczowa - płaska podtrzymka ruchoma, zabierak Szlifierka obwiedniowa do kół Przyrząd szlifierski, Ściernice talerzowe - kątowe zębatych trzpień ustalający 10
3. Wykaz urządzeń i narzędzi kontrolno-pomiarowych do kontroli wielkości parametrów właściwych dla zespołu przekładni zębatej. 3.1. Do kontroli wielkości parametrów w procesie wytwarzania elementów zespołu przekładni zębatej niezbędne są urządzenia i narzędzia kontrolno-pomiarowe wymienione w Tabeli 2. Tabela 2. 3.1.1. URZĄDZENIA KONTROLNOPOMIAROWE 3.1.2. NARZĘDZIA KONTROLNOPOMIAROWE Urządzenie do kontroli bicia osiowego wałków Urządzenia do kontroli: bicia uzębienia, podziałki uzębienia, zarysu uzębienia. Przymiar kreskowy, o zakresie pomiaru: 0-500 mm Suwmiarki, o zakresie pomiaru; 0-140 i 0-250 mm Mikrometry: zewnętrzne, 25-50 i 50-75 mm, wewnętrzne, 25-50 i 50-75 mm, Suwmiarka modułowa Czujnik zegarowy Wzorce chropowatości 4. Przebieg procesu wytwarzania zespołu przekładni zębatej z uwzględnieniem technologii w formie schematu blokowego. 4.1. Proces technologiczny wytwarzania (obróbki) wałka napędowego, poz. na Rys.2-03, bez obróbki cieplnej, dostosowany do warunków produkcji małoseryjnej. 1. Przecinanie materiału 2. Toczenie zgrubne średnic zewnętrznych oraz wykonanie nakiełków w 2 zamocowaniach 3. Toczenie kształtujące średnic zewnętrznych oraz fazowanie krawędzi w 2 zamocowaniach 4. Frezowanie rowków wpustowych 5. Szlifowanie średnic zewnętrznych w 2 zamocowaniach 6. Kontrola jakości 11
4.2. Proces technologiczny wytwarzania (obróbki) koła zębatego, poz. Na Rys.2-02, bez obróbki cieplnej, dostosowany do warunków produkcji małoseryjnej. 1. Przecinanie materiału 2. Toczenie zgrubne i wykańczające otworu piasty 3. Toczenie zgrubne i wykańczające powierzchni zewnętrznych z bazowaniem na otworze 4. Dłutowanie rowka na wpust 5. Nacięcie uzębienia 6. Szlifowanie uzębienia 7. Kontrola jakości 4.3. Proces technologiczny wytwarzania (obróbki) tulei dystansowej, poz. na Rys.2-01, bez obróbki cieplnej, dostosowany do warunków produkcji małoseryjnej. 1. Przecinanie materiału. 2. Toczenie zgrubne i wykańczające otworu. 3. Toczenie zgrubne i wykańczające powierzchni zewnętrznych z bazowaniem na otworze. 4. Kontrola jakości. 1. Przecinanie materiału 2. Toczenie zgrubne i wykańczające otworu 3. Toczenie zgrubne i wykańczające powierzchni zewnętrznych z bazowaniem na otworze 4. Kontrola jakości 12
5. PRZEBIEG MONTAŻU ZESPOŁU PRZEKŁADNI ZĘBATEJ Z UWZGLĘDNIENIEM KOLEJNOŚCI ZABIEGÓW MONTAŻOWYCH W FORMIE SCHEMATU BLOKOWEGO. 5.1. Montaż elementów zespołu proces technologiczny montażu 6. HARMONOGRAM PRAC ZWIĄZANYCH Z WYTWORZENIEM ZESPOŁU PRZEKŁADNI ZĘBATEJ. Harmonogram prac związanych z wytworzeniem zespołu przekładni zębatej w warunkach produkcji małoseryjnej. Etapy prac przedstawiam w sposób opisowy: 6.1. Przygotowanie dokumentacji konstrukcyjnej (uproszczonej) - rysunek zestawieniowy zespołu, - rysunki wykonawcze elementów (nieznormalizowanych), - dobór materiałów konstrukcyjnych, - normalizacja i unifikacja elementów (łożyska, wpusty), - opis warunków technicznych użytkowania. 6.2. Przygotowanie dokumentacji technologicznej (uproszczonej) a) karty technologiczne dla wykonywanych elementów - określenie stanowisk roboczych, - ustalenie kolejności wykonywania operacji, - ustalenie norm czasowych wykonywanych operacji, b) instrukcje technologiczne operacji - szczegółowy opis operacji (obróbki skrawaniem i kontroli jakości), - warunki i parametry procesu wytwarzania, - spis pomocy warsztatowych (uchwyty, przyrządy, narzędzia obróbkowe i kontrolno-pomiarowe), - szkice obróbki elementów, c) karta technologiczna montażu zespołu - ustalenie kolejności operacji montażu, 13
- ustalenie oprzyrządowania do montażu (urządzenia, narzędzia, sprawdziany, materiały pomocnicze). 6.3. Wytwarzanie elementów zespołu - przygotowanie obrabiarek, - przygotowanie materiałów, - operacje wstępne, - operacje kształtowania powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych, - operacje kształtowania (wpustów, rowków, zębów), - operacje obróbki bardzo dokładnej. 6.4. Montaż elementów - przygotowanie oprzyrządowania, - operacje przygotowawcze, - operacje montażowe. 6.5. Kontrola techniczna i jakości wykonania. 6.6. Konserwowanie i przechowywanie. 14