Курсовой проект - Расчет и конструирование алмазообрабатывающего оборудования
Подождите немного. Документ загружается.
Министерство образования РФ
Филиал ГОУ ВПО МЭИ (ТУ)
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по курсу «Расчет и конструирование алмазообрабатывающего оборудования»
Преподаватель:
Группа: ОЭС2-98
Вариант: 6
Студент:
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
1. Выбрать кристалл алмаза октаэдрической формы для получения заданного
бриллианта с минимальными потерями алмазного сырья и максимальным коэф-
фициентом эффективности.
№ варианта Форма бриллианта Весовая группа Оснастка
1 Овал 0,45 ct
Ограночные приспособления и
цанги для огранки фантазии
2. Составить маршрутную технологию обработки от разметки до оценки
стоимости бриллианта.
3. Определить и обосновать вариант разметки.
4. Выбрать оборудование для распиливания, привести основные
технические
данные выбранного оборудования,
5. Определить время обработки и потери алмазного сырья при распиливании
кристаллов алмаза.
6. Определить индексы алмазных заготовок после распиливания.
7. Выбрать оборудование для обточки, привести основные технические
данные
выбранного оборудования.
8. Определить время обработки и потери при обточке.
9. Определить индексы после обточки.
10.Выбрать оборудование и оснастку для огранки, средства автоматизации,
привести основные технические данные выбранного оборудования.
11.Определить время обработки и потери алмазного сырья при огранке.
12. Определить время обработки и потери алмазного сырья на всех
операциях механической обработки.
13. Провести оценку качественных характеристик прогнозируемых
бриллиантов.
14.Расчет коэффициента эффективности бриллиантов и его возможные вари
анты оптимизации.
15.Выполнение графической части проекта.
Графическое оформление проекта
1. Основные параметры кристалла. Обоснование выбора разметки. Расчет
коэффициента эффективности и времени обработки (1 лист).
2. Маршрутная технология обработки алмаза в бриллиант (1 лист).
3. Приспособление, приставка, устройство и т.п., способствующее ка-
чественной обработке алмаза в бриллиант (1 лист).
2
АННОТАЦИЯ
Расчётно-пояснительная записка содержит 27 страниц, 13 иллюстраций и 3
таблицы.
В данном курсовом проекте был рассмотрен технологический процесс
изготовления бриллианта фантазийной формы «овал».
Был выбран кристалл алмаза в соответствии с техническим заданием и
рассмотрены различные варианты его разметки. В процессе разметки
применялась система компьютерной разметки DiaVision. Выбран оптимальный
вариант разметки.
Приводится подробное описание параметров алмазной заготовки после
каждой технологической операции и оборудования, применяемого на этой
операции.
Рассчитаны показатели экономической эффективности: валютная разница и
коэффициент валютной эффективности.
3
ВВЕДЕНИЕ
Бриллианты характеризуются формой и типом огранки. Форма бриллианта
определяется контуром при осмотре бриллианта сверху (с площадки), а тип
огранки – характером расположения граней и их формой.
Форма бриллианта должна обеспечивать его внешнюю красоту, высокую
степень игры и блеска, а также рациональное использование алмазного сырья.
Наиболее распространённые формы бриллиантов: круглые (Кр-17 и Кр-57);
фантазийные («груша» Г-56, «маркиз» М-55, «овал» Ов-57); прямоугольные
(«изумруд», «багет», «принцесса» и др.).
Технология изготовления бриллиантов фантазийных форм, в частности
формы «овал», аналогична технологии изготовления круглых бриллиантов,
однако, обдирка фантазийных бриллиантов является более трудоёмкой, что
объясняется сложностью их форм. Другой особенностью изготовления
бриллиантов фантазийных форм является взаимосвязь работ проводимых
обдирщиком и подшлифовщиком (огранщиком) в течении всего
технологического цикла. Другими словами, обдирка заготовок под бриллианты
фантазийных форм может проводиться многократно и чередоваться с
подшлифовкой, т.е. применяется комбинированная обработка. Это позволяет
наиболее эффективно использовать алмазное сырьё и получать бриллианты
высокого качества.
Технология изготовления бриллиантов круглых и фантазийных форм может
включать ряд технологических операций, краткое описание которых приведено
ниже.
Распиливание. Распиливание – операция необходимая для разделения
кристалла алмаза на несколько частей с целью рационального использования
дорогостоящего алмазного сырья, а также для удаления различных дефектов,
встречающихся в алмазах. Распиливание алмазов проводится дисками из
бронзового сплава (БРоФ 6,5-0,15-Т-0,12), шаржированными алмазной пастой,
толщиной от 0,05 мм до 0,09 мм. Данный способ распиливания алмазов
называется механическим и является основным. В настоящее время для
разделения кристаллов алмаза на несколько частей широко используют лазерную
обработку.
Раскалывание. Раскалывание алмазов позволяет при незначительных
потерях сырья и небольших затратах времени разделить кристалл алмаза на части
с целью наиболее эффективного использования алмазного сырья.
Алмазы целесообразно раскалывать в следующих случаях:
- когда расположение дефектов таково, что они могут быть устранены при
раскалывании кристалла с минимальными потерями алмазного сырья;
- когда кристаллы алмаза имеют дефекты (трещины, включения),
расположенные по плоскостям спайности;
4
- когда кристалл алмаза – двойник срастания с нарушенной плоскостью
двойникования;
- когда получаемые отходы при раскалывании (вершины, пластинки
кристаллов) могут быть использованы в других целях.
Раскалывание алмазов производится по плоской сетке октаэдра (111)
посредством удара молотком по специальному ножу, вставленному в риску-
засечку, нанесённую с помощью алмаза-резца. В настоящее время для нанесения
риски-засечки также используют лазеры.
Предварительная огранка (подшлифовка). Данная операция производится
для придания алмазным заготовкам формы, близкой к форме будущего
бриллианта, снижающей трудоемкость на операциях «обдирка» и «огранка» и
полного или частичного выведения природных дефектов. Подшлифовка может
быть предварительной (алмазы в процессе или после разметки, алмазы после
распиливания, алмазы после раскалывания) или после черновой обдирки (в
процессе комбинированной обработки).
В зависимости от установленного технологического индекса подшлифовка
может включать в себя:
- шлифование граней верха (столбика);
- шлифование площадки;
- шлифование граней низа.
Последовательность выполнения операций при предварительной огранке
каждой заготовки с учетом ее технологического индекса должна соответствовать
ОК 00226678.60200.33167. При необходимости, в зависимости от вида дефектов и
места их расположения на заготовке допускается производить предварительную
огранку в другой последовательности по заданию технолога, сортировщика,
технического руководителя-начальника участка. При предварительной огранке
заготовок с дефектами различного рода, огранку таких заготовок следует
производить, начиная с доминирующего дефекта. Предварительная огранка
заготовок должна производится со «свидетелем», виды и размеры «свидетелей»
приведены в КЭ 00226678.20200.33160.
При комбинированной обработке предварительная огранка может
производиться в процессе обдирки с целью улучшения формы заготовки, для её
надёжного крепления в оправках обдирочного станка, полного (с учётом
оставления свидетеля) или частичного устранения природных дефектов алмаза
или дефектов, образовавшихся в процессе обдирки (увеличение трещин,
образование пористости, завышение высоты пояска и пр.). Необходимость
подшлифовки заготовок в процессе обдирки определяется технологом
(сортировщиком алмазов) участка.
Обдирка. Это операция технологического цикла, производимая с целью
придания алмазной заготовке формы в плане (круг, овал, груша, маркиз, сердце), а
также для выведения дефектов при сохранении максимально возможного размера
в плоскости рундиста будущего бриллианта.
5
На этапе обдирки алмаз приобретает требуемую форму в плане.
Изготовление такой формы достигается в процессе скалывания краёв алмазной
заготовки под воздействием резца, другого алмаза или диска с алмазным
покрытием.
Главная задача обдирки состоит в получении заготовки требуемой формы с
максимальными размерами в плоскости рундиста будущего бриллианта, при этом
высота пояска должна быть достаточной для размещения короны бриллианта и
его рундиста.
Таким образом, важнейшими параметрами при обдирке являются диаметр
алмазной заготовки D и коэффициент обточки C
0
, определяющий высоту
обточенного полуфабриката. Под коэффициентом обточки понимается величина,
показывающая отношение высоты обточенного пояска к диаметру
полуфабриката: С
0
= h/D. Высота пояска отмеряется от самой высокой грани низа,
так как это показано на рисунке 1.
Станки, используемые для обдирки, варьируются в зависимости от их
рабочего поля деятельности (черновая, чистовая обдирка), применяемого метода
обдирки, сложности конструкции и автоматизации. Есть станки для черновой
обдирки, станки для чистовой обдирки и универсальные станки, на которых
возможно выполнение обеих операций. Черновой обдирка осуществляется двумя
методами: обдирка алмазным резцом и обдирка «кристалл кристаллом». Чистовая
обдирка осуществляется алмазным кругом.
D – диаметр заготовки, h – высота пояска
Рис. 1. Параметры заготовки после обдирки
Огранка. На технологической операции «огранка» алмазная заготовка
приобретает окончательную форму – заранее выбранную форму огранки. Огранка
производится по параметрам, задаваемым сортировщиком алмазного сырья после
обдирки (для круглых бриллиантов). Для задания параметров на огранку
используется компьютерная программа «ЗАДАНИЕ ПАРАМЕТРОВ НА
ОГРАНКУ».
h
D
6
ГЛАВА 1. ВЫБОР КРИСТАЛЛА АЛМАЗА И ЕГО РАЗМЕТКА
1.1. Технические требования к бриллиантам овальным
пятидесятисемигранным Ов-57
В данном курсовом проекте рассматривается изготовление бриллианта
формы огранки Ов-57 «овал». Рассмотрим параметры и технические требования
к данной форме огранки.
Эскиз бриллианта Ов-57 с обозначением его основных параметров
представлен на рис. 1. 1.
Рис. 1. 1. Параметры бриллианта Ов-57
Значения основных параметров бриллианта формы огранки Ов-57
представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Параметры бриллианта Ов-57
n=A/B в
р
, % от В hr, % от В , град , град
1,2-1,8 55-65 1,0-3,0 30-36 39-42
Масса в общем виде: М = 0,0037АВ
2
, кар.
Радиусы обдирки: r = B/2, мм; R = 0,25[(2A-B)
2
/B+B], мм.
Отклонение по отдельным параметрам бриллиантов при их изготовлении,
предусмотренные договором на поставку и спросом рынка, устанавливаются
распоряжением по заводу.
Количество граней: верха – 32; низа – 24; площадка – 1.
Визуальный контроль высоты клиньев низа (h
кн
) и верха (h
кв
) производится
при просмотре бриллианта сверху перпендикулярно площадке, при этом, высота
7
клиньев низа должна составлять (75-90) % высоты низа (h
н
), высота клиньев верха
– (40-50) % высоты верха (h
в
).
Грани верха должны располагаться под гранями низа. У бриллиантов массой
до 0,90 кар допускается смещение () ребер верха относительно ребер низа не
более 10 % основания нижнего клина верха (к) (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Смещение рёбер верха относительно рёбер низа
У бриллиантов массой 1,00 кар и более все элементы огранки верха должны
быть визуально при 10
х
увеличении симметричны элементам огранки низа.
Площадка должна иметь форму восьмиугольника, стороны которого
попарно симметричны.
Форма граней бриллианта при просмотре при 10
х
увеличении в профиль пер-
пендикулярно рундисту должна быть близка к форме ромба. Допускается незна-
чительное отклонение от формы ромба, если они попарно симметричны.
Грани и клинья верха и низа при просмотре сверху и снизу относительно
осей симметрии должны быть попарно равны.
Ребра граней и клиньев должны сходиться в точке. Наличие в этих местах
дополнительных ребер не допускается (рис. 1.3 и 1.4).
Рис. 1.3. Наличие дополнительных рёбер на гранях верха
На рис. 1.3 цифрами обозначено:
1 – не сведены в точку на рундисте нижние клинья верха;
2 – верхним клином верха "зарезаны" нижние клинья верха;
3 – ”зарезаны” верхние клинья верха.
8
Рис. 1.4. Наличие дополнительных рёбер на гранях низа
На рис.1.4 цифрами обозначено:
1 – клинья низа не сведены в точку на рундиcте;
2 – зарезан" клин низа.
Отклонение по форме рундиста от оси симметрии не должно превышать
1,5% от ширины бриллианта В (рис.1.5). Отклонение по форме проверяется на
пропорционоскопе по специальному шаблону. 1,5%В.
Шип должен быть расположен на оси симметрии бриллианта.
Поверхность площадки должна быть параллельна плоскости рундиста.
Смещение () шипа и осей симметрии площадки относительно оси симметрии
бриллианта не должно превышать.
2% от В – бриллиантов массой до 0,29 кар;
1,5% от В – бриллиантов массой от 0,30 до 0,99 кар;
0,5% от В – бриллиантов массой от 1,00 кар и более.
Допускается шип в виде калетты, при этом калетта может быть в виде
восьмиугольника. Размер калетты, не должен превышать 2% от ширины
бриллиантов массой до 0,49 кар, 1% от ширины бриллиантов массой от 0,50 кар.
На бриллиантах массой 1,00 кар и более допускается калетта в виде точки, слабо
видимой при 10х увеличении.
Рис. 1.5. Отклонение формы рундиста, смещение шипа и осей симметрии
площадки
1.2. Выбор кристалла алмаза и варианта его разметки
Выберем кристалл, обработка которого в бриллиант Ов-57 будет являться
экономически эффективной.
Был выбран кристалл алмаза, эскиз которого представлен на рис.1.6.
Характеристика сырья: Z white 4-6 gr.
Стоимость сырья за карат: $ 519.
Масса кристалла: 1,35 ct.
Кристалл овализован и вытянут. Из кристалла данной формы целесообразно
изготавливать один бриллиант формы «овал». На поверхности наблюдается
структура заростания кристалла, просматриваются грани ромбододекаэдра.
9
Дефекты на поверхности отсутствуют. В периферийной зоне кристалла
наблюдаются два близкорасположенных друг к другу графитовых включения,
которые, скорее всего, не повлияют на дефектность будущего бриллианта, т.к.
будут выведены в процессе обработки. Цвет люминесценции кристалла ярко
голубой. При просмотре кристалла в полярископ наблюдается поле напряжения в
области графитовых включений.
Параметры кристалла связанные с параметрами будущего бриллианта
следующие:
длина А=6,87 мм;
ширина В =4,75 мм;
высота Н =4,02 мм.
Рис. 1.6. Эскиз выбранного кристалла
Удлинение данного кристалла n=A/B=6,87/4,75=1,45 достаточно для
изготовления бриллианта формы «овал». При этом также учтём форму кристалла
очень близкую к овалу.
Далее рассчитаем параметры будущего бриллианта Ов-57.
А=6,890,995 = 6,86 (мм).
В= 4,750,995 = 4,73 (мм).
h= В0,60 = 4,730,60 = 2,84(мм), высота кристалла позволяет изготовить
бриллиант с рассчитанными параметрами.
Масса бриллианта изготовленного с вышерассчитанными параметрами:
M = 0,0037АВ
2
=0,00376,864,73
2
= 0,57 (ct).
Далее проведём измерения данного кристалла с помощью системы
компьютерной разметки (СКР) DiaVision. Результаты измерения приведены на
рис. 1.7.
При визуально-расчётном и компьютерном методах разметки получены
массы бриллиантов принадлежащих различным весовым группам (0,57 и 0,63 ct),
10