ВКР: Фрезерный станок с ЧПУ для изготовления деталей общего машиностроения

Актуальность проекта
Современное производство требует высокой точности, гибкости и автоматизации процессов. Станки с ЧПУ стали неотъемлемой частью промышленности, обеспечивая скорость, повторяемость и качество обработки. Мой проект направлен на создание фрезерного станка с ЧПУ, который сочетает в себе передовые технологии и экономическую эффективность.

Технологическая часть
Как это часто бывает разработка станка начинается с понимания выполняемых им задач или с того, какие функции и характеристики в нем должны присутствовать.
В моем случае задача состоит в изготовлении детали типа «Корпус».
Для выявления основных характеристик станка мной был проведён анализ обрабатываемых поверхностей, выполнена классификация зон по видам обработки, определены режимы резания, подобран инструмент. Учтены как черновые, так и чистовые операции. Также была произведена оценка требуемого количества инструмента.
В дальнейшем подобрана заготовка типа «брусок» и разработано рациональное решение по её креплению на рабочем столе фрезерного станка с использованием слесарных тисков.
В конечном итоге в программе SolidworksCAM был выполнен полный цикл обработки этой детали с написанием рабочей программы.
На плакате приведены выбранные приспособление и оснастка.

Конструкторская часть
За счет полученного техпроцесса можно сделать вывод что для сокращения времени на переустановы и переоснастку нам необходим 5-осевой фрезерный ЧПУ станок с инструментальным магазином.
Был выполнен обзор и сравнительный анализ трёх современных многоцелевых станков: HAAS UMC-1000, FIVE 650 и DMU 50 Ecoline. На основе анализа по критериям точности, универсальности и компоновки, в качестве прототипа выбран станок DMU 50 Ecoline.
С использованием CAD-системы «Компас-3D» разработана компоновка проектируемого станка, кинематические схемы и выполнено проектирование его ключевых узлов: привода главного движения, приводов подачи, наклонно-поворотного стола по осям B и C, а также стружкоотводящего конвейера.
Произведены расчёты мощности для черновых и чистовых режимов обработки материалов АМг6 и Сталь 10. По результатам расчётов осуществлён подбор соответствующих электродвигателей — для главного движения выбран мотор-шпиндель, для подачи — электропривод с учётом инерции и силы резания.
Для удаления отходов резания спроектирован ленточный стружкоотводящий конвейер.
Также в этой части обоснован выбор системы ЧПУ — NC310.

Исследовательская часть
В исследовательской части рассмотрено применение генеративного дизайна для оптимизации конструкции станины фрезерного станка.
Поставлена задача — снизить массу и повысить прочностные характеристики станины. С этой целью изучены принципы генеративного дизайна и выполнено моделирование в среде SolidWorks. Применена топологическая оптимизация с учётом реальных нагрузок и ограничений.
Результатом стала оптимизированная модель станины, отличающаяся улучшенными жёсткостными характеристиками при сниженной массе. Выполнено сравнение с традиционной схемой, подтверждающее эффективность предложенного решения.
Немаловажно сказать, что после генерации деталь остается достаточно трудно изготавливаемой, с этой целью применяется реверс-инжениринг, благодаря которому деталь может быть обработана так же на металлорежущем оборудовании.
Экономическая часть
В экономическом разделе произведён расчёт затрат на разработку и изготовление пятиосевого фрезерного станка с ЧПУ, включая стоимость материалов, узлов, систем ЧПУ, трудозатрат и электроэнергии. Учтены все производственные и накладные расходы.
Рассчитана полная себестоимость станка, определена его продажная цена с учётом плановой рентабельности. Произведена оценка ожидаемого экономического эффекта от внедрения станка на предприятии.
Согласно расчётам, проект окупается в оптимальные сроки и обеспечивает устойчивую прибыль.

Часть БЖД
В разделе по охране труда и экологии выполнен анализ потенциально опасных и вредных факторов, сопровождающих работу на фрезерном станке с ЧПУ: шум, вибрация, освещённость, микроклимат, пылеобразование и аэрозоли.
Также проведена экологическая оценка жизненного цикла станка. Разработаны мероприятия по минимизации воздействия на окружающую среду: внедрение энергоэффективных приводов, система СОЖ замкнутого цикла и фильтрация воздуха.

Дипломный проект сдан в срок и защищен на оценку отлично. Как и во всех дипломных работах в нем всегда будет что улучшить, но при этом работа была выполнена серьезная и достаточно обширная.
Также к работе добавлены не только листы и рпз, но и некоторые материалы для более глубокого изучения или возможности сделать свою вариацию данной работы.
Оригинальность составила 72% (минимум 60%)