Модернизация флотомашины ХГИ-57 коксохимического производства

Расчет клиноременной передачи.

Исходные данные:

Мощность двигателя РНОМ = 20, кВт

Частота вращения выходного вала электродвигателя NНОМ =1000, об/мин.

Передаточное число клиноременной передачи: u=2,25.

Тип ременной передачи выбирается в зависимости от условий эксплуатации. Выбор сечения ремня производится в зависимости от номинальной мощности электродвигателя и его частоты вращения. Выбираем клиновой ремень нормального сечения, тип Б по ГОСТ 1284-80.

Угловая скорость выходного вала электродвигателя, с-1 (2.71):

Вращающий момент на валу электродвигателя, Нм (2.72):



Минимальный диаметр ведущего шкива клиноременной передачи принимаем в зависимости от вращающего момента. Принимаем d1 = 180мм.

Диаметр ведомого шкива, мм (2.73):

где

Следовательно, , принимаем d2 = 400, мм.

Фактическое передаточное число и отклонение от заданного (2.74):

,

.

Ориентировочное межосевое расстояние, мм (2.75):

где h = 10,5 мм высота сечения клинового ремня, следовательно,

Расчетная длина ремня, мм (2.76):

,

Значение длины ремня округляем до стандартного. Принимаем l=2000, мм.

Уточненное значение межосевого расстояния, мм:

Угол обхвата ремнем ведущего шкива, градусы (2.78):

Скорость ремня, м/с (2.79):

Частота пробега ремней, с-1 (2.80):

,

где допускаемая частота пробегов ремня.

Следовательно,

,

гарантирует срок службы ремня 1000…3000 часов.

Допускаемая мощность, передаваемая одним ремнем, кВт (2.81):

где - допускаемая приведенная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем нормального сечения,

Ср = 1 - коэффициент динамичности нагрузки,

Сб = 0,92 - коэффициент обхвата б1 на меньшем шкиве,

Сl = 0,95 - коэффициент влияния отношения,

СZ = 0,95 - коэффициент числа ремней.

Следовательно,

Количество клиновых ремней (2.82):

Сила натяжения одного клинового ремня, Н (2.83):

Окружная сила, передаваемая комплектом клиновых ремней, Н (2.84):

Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей, Н (2.85):

ведущая ветвь:

ведомая ветвь (2.86):

Сила давления ремней на вал, Н (2.87):

Прочность ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви max, Н/мм2 (2.88):

где А = 138 мм2 площадь сечения;

ЕИ = 80…100 Н/мм2 - модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней;

с = 1250…1400 кг/м3 - плотность материала ремня;

- допускаемое напряжение растяжения для клиновых ремней.

Следовательно,

Передача работоспособна.

Определение параметров приводного вала.

Вращающий момент на приводном валу, Нм (2.90):

Ступень приводного вала под ведомый шкив клиноременной передачи, мм:

где - допускаемые напряжения кручения.

Следовательно,

Ступень под уплотнение крышки и подшипник, мм (2.92):



где r = 5 мм.

Следовательно,

Диаметр вала под подшипник округляем до стандартного посадочного d2 =100мм. Диаметры остальных ступеней, их длины принимаем конструктивно, в соответствие с условиями компоновки.

Подбор и проверочный расчет подшипников

В соответствие с посадочным диаметром d2 = 100мм и нагрузками, действующими на вал, в качестве опор выбираем роликовые конические подшипники № 7520 ГОСТ 27365-87. d = 100 мм, D = 180 мм, T = 49 мм, C=250 кН, C0 =236 кН, е=0,36, Y=1,6. Подшипники установлены враспор, помещены в корпус и зафиксированы крышками. Крышки подшипниковых узлов закреплены винтами А.М12-6g*20.48 ГОСТ 1491-80. На рисунке 2.7 показаны силовые нагрузки на подшипники.

Рисунок 2.7 - Силовые нагрузки на подшипники

FОП =3614,4 Н

Окружная сила, Н (2.93):



где d2 = 400 мм;

ТПР = 414 Нм.

Определение радиальных нагрузок в подшипниках, Н:

,

,

,

Проверка:

Определяем эквивалентную динамическую нагрузку для каждого подшипника, Н (2.94):

,

,

Базовую долговечность определяем для наиболее нагруженного подшипника (2.95):



где

Обычно в различных приводах желаемая долговечность составляет до 36000 час, поэтому полученное значение можно считать достаточным.

2.4.5 Расчет резьбовых соединений

Расчет производится для крепежных болтов М20х80х66.029 ГОСТ7787-70, испытывающих напряжение растяжения. Растягивающая сила F = 2128Н (окружная сила ременной передачи). Число болтов на каждой подшипниковой опоре z=2, материал болтов Ст 3. Затяжка неконтролируемая. Болты поставлены с зазором. Предел текучести материала для болтов заданного класса прочности уТ = 200 Н/мм2. Предполагая, что наружный диаметр будет находиться в пределах от 16 до 30 мм, принимаем коэффициент запаса [s] = 3. Допускаемое напряжение рассчитывается по формуле (2.97):

Принимаем коэффициент трения на стыке деталей f = 0,16; коэффициент запаса по сдвигу К=1,8; число стыков i = 1.

Расчетный диаметр определяется (2.98):



Принимаем резьбу М20 с шагом р=2,5мм.

Диаметр отверстия под болт D0 = 21мм.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологического процесса изготовления червячного вала с использованием станков с ЧПУ

Червячные валы испытывают гораздо больше циклов нагружения, чем червячные колеса. Тело червяка испытывает большие напряжения изгиба и кручения.

Изготовить червячный вал возможно на предприятии.

Техническое задание на проектирование:

Разработать технологический процесс изготовления червячного вала. Конструкторский чертеж прилагается.

Сведения для проектирования:

– модуль осевой ms = 3,5мм;

– число заходов Z1 = 1;

– тип червяка - цилиндрический, архимедов;

– направление витка - правое;

– ход винтовой линии - tв =10,99;

– угол профиля - б = 20°;

– высота витка - h = 7,7мм;

– степень точности по ГОСТ 3675-56 - 7-Х;

– толщина витка - Sn1 = 5,495;

– материал - сталь 40Х.

Конструкция и назначение червячного вала.

Деталь может быть отнесена к деталям типа валов-шестерен, то есть витки червяка выполняются заодно с валом.

Основными конструктивными элементами червяка являются: рабочий участок с нарезанной резьбой, посадочные места под подшипники и выходной конец для соединения с валом электродвигателя посредством муфты.

Червячные валы входят в состав червячных передач, которые предназначаются для передачи крутящего момента между скрещивающимися под углом 90° валами. Червяк, представленный в данной работе, является ведущим звеном в червячном редукторе Ч-100-50-52-1-К-У3.

Технологический контроль чертежа детали.

Деталь изображена одним главным видом. На главном виде сделан местный разрез на червячной резьбе, что делает наиболее полное представление о детали. Кроме того, на чертеже есть еще один разрез, которые расположены выше главного вида. Этих изображений недостаточно для правильного представления о детали. Следует применить выносные элементы для канавок, центровочных отверстий и для профиля червячной резьбы.

Таблица параметров расположена в правом верхнем углу. В технических условиях содержится информация, которая не уместилась в таблице; дополнительной информации для технологического проектирования нет.

Анализ технологичности конструкции.

Нетехнологичные элементы конструкции:

– Сложная форма детали, предполагающая большой расход материала: ступени, витки резьбы;

– Получение конических поверхностей;

– Получение шпоночного паза на конической ступени;

– Нарезание червячной резьбы;

– Специальные методы обработки;

– Необходимость применения специальных инструментов;

– Необходимость в слесарной обработке;

– Высокая степень точности изготовления червяка и посадочных мест под подшипники;

– Сложность контроля профиля зуба, шпоночного паза.

Технологичные элементы:

– Достаточно недорогой и доступный материал;

– Материал обрабатывается абразивными материалами и лезвийным инструментом в закаленном состоянии;

– Токарные, вертикально - фрезерная, круглошлифовальная операции выполняются на типовом оборудовании;

– Применяются универсальные приспособления.

Таким образом, в целом деталь является технологичной и пригодной для обработки силами своего ремонтного участка.

Выбор метода изготовления и формы заготовки.

Заготовокой для червяка выбирают сортовой калиброванный прокат или поковку.

Возможные заготовки представлены на рисунке 3.1: Заготовка 1 - это поковка l=320мм и Ш60мм; заготовка 2 - это сортовой прокат длиной 4000мм и Ш61мм; заготовка 3 - это сортовой прокат Ш61мм с обработанными торцами и центровыми отверстиями длиной 310мм.

Рисунок 3.1- Варианты заготовок

Экономическое обоснование выбора заготовки (3.1):

где m - масса заготовки,

а - средняя стоимость изготовления,

b - средняя стоимость механической обработки,

k1, k2, k3, k4 - поправочные коэффициенты.

Наиболее предпочтительна заготовка 3.

Выбор структуры обработки червячного вала.

Червячный вал обрабатывается по типовому плану рисунок 3.2

Рисунок 3.2 - Структурная схема обработки

Маршрут обработки:

1) Oтжиг.

2) Токарная ЧПУ:

– Обтачивать наружный контур предварительно.

– Обтачивать наружный контур окончательно.

– Обтачивать канавку шириной 4мM дo Ш38мм.

– Обтачивать канавку шириной 3мм до Ш10,2мM.

– Точить рeзьбу М12х1,25мM.

3) Токарная ЧПУ:

– Обтачивать наружный контур предварительно до Ш41,5мм, Ш43,5мм и Ш26мм пpaвую.

– Точить ступень Ш26мм левую.

– Обтачивать канавку шириной 4мм до Ш38мм.

– Обтачивать наружный контур окончательно.

4) Токарно-винторезная ЧПУ:

– Нарезать червяк с шагом 10,99мм черновым резцом;

– Нарезать червяк с шагом 10,99мм получистовым резцом;

– Нарезать червяк с шагом 10,99мм чистовым резцом.

5) Вертикально-фрезерная:

– Фрезеровать шпоночный паз В=6мм

6) Слесарная:

– Опилить, маркировать, срезать неполные витки

7) Термическая:

– Закалить, обработать холодом, двукратный отпуск

8) Круглошлифовальная:

– Шлифовать посадочные места подшипников и наружный диаметр резьбы

9) Резьбошлифовальная:

– Шлифовать витки червяка

10) Контрольная.

Основное технологическое время:

Тoкарная ЧПУ - 8,0 мин

Токаpная ЧПУ - 6,0 мин

Токaрно-винтоpезная ЧПУ - 10,0 мин

Вертикально - фрезерная - 3,0 мин

Круглошлифовальная - 5,0 мин

Резьбошлифовальная - 9,0 мин

Тип производства по загрузке (3.2):

K=,

где Т -технологическое среднее время операции, Т=6,83мин;

N -программа выпуска годовая, N=240шт.;

Fч -фонд рабочего времени годовой, Fч =2000час.

K==0,014.

Рacчет пpипуска на oбработку.

Величины допусков на размеры и припусков на обработку заготовок зависят от:

– материал зaготовки,

– размера и конфигурации заготовки,

– способа получения и вида заготовки,

– требований относительно механической обработки,

– технические условия относительно класса шероховатости

– поверхности, качества и точности размеров заготовки.

Минимальный припуск на диаметр наружной поверхности вращения при токарной обработке (3.3):

Z = 2•(Rz+Т) +,

где Rz - параметр шероховатости. Шероховатость поверхности проката Rz 320, соответственно Rz =320 мкм.

Т - глубина дефектного поверхностного слоя, на прокат Т = 500 мкм.

с - сумма значений поверхностных отклонений для расчетной поверхности, с = 400 мкм (по ГОСТ 24643-81)

е - погрешность установки на выполняемом переходе - это сумма погрешностей базирования еб и закрепления ез .

Погрешность базирования еб =0, т.к. измерительная база совмещена с установочной, значит е=ез, примем е =300 мкм.

Zток=2•(320+ 500) +400+300 = 1340 мкм.

Построим схему допусков и припусков рисунок 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема допусков и припусков

уток =350 мкм;

Zток =1340 мкм;

узаг =9310 мкм.

Рассчитав размеры припусков и допусков, определим размеры заготовки: поковка Ш61+0,5 мм.

Выбор оборудования.

Параметры для выбора металлорежущих станков:

– Вид обработки

– Расположение и форма обрабатываемой поверхности

– Размеры детали

– Размеры обрабатываемой повeрхности

– Точность обработки

– Тип производства

В таблице 3.1 приведено выбранное оборудование.

Таблица 3.1 - Оборудование технологическое

№	Операция	Модель станка	Характеристика
1	Токарная	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3С5	Диаметр обработки детали 400 мм; длина обрабатываемой детали 100 мм; частота вращения шпинделя, 12-1600 мин-1.
2	Фрезерная	Шпоночное-фрезерный станок 6Д91	Ширина паза 3…20мм; диаметр вала 8…80мм; рабочая поверхность стола 200х800мм; частота вращения шпинделя 500…4000об/мин; мощность электрического двигателя 2,2кВт
№	Операция	Модель станка	Характеристика
3	Круглошлифовальная,	Круглошлифовальный станок 3Е12	Размеры используемой заготовки: диаметр - 200 мм; длина - 500 мм; размеры шлифовального круга - 350х40х127;частота вращения шпинделя шлифовальной бабки, 1900-2720 мин-1; частота вращения внутришлифовального шпинделя, 16750 мин-1.
4	Резьбошлифовальная	Резьбошлифовальный станок 5897Б

Выбор станочных и инструментальных средств.

Исходные параметры:

– Обработка

– Базирование

– Габаритные размеры головки

– Точность обработки

– Режущие инструменты, доступ инструмента к поверхности обработки

– Тип производства

– Тип силового привода

– Модель станка

Таблица 3.2 - Инструментальные и станочные средства.

№	Название операции	Название средства
1	Токарная ЧПУ	Патрон самоцентрирующий трехкулачковый универсальный
2	Токарно-винторезная ЧПУ	Центр Вращающийся
3	Шпоночно-фрезерная	-
4	Слесарная	Тиски с губками призматическими.
5	Кругло-шлифовальная	Центр вращающийся
6	Резьбо-шлифовальная	Центр вращающийся

Выбор режущего инструмента.

Для токарной обработки торцов и наружного диаметра, выбираются резцы проходные упорные с пластинками из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ 18879-73. Размеры: длина пластины l = 12 мм, b=10мм, s=5мм, державка 25Ч16,

Для нарезания резьбы с шагом 1,25мм - резец резьбовой с пластинкой из сплава Т5К10 и Т15К6 тип I по ГОСТ 18885-73. Пластинка типа 11 (ГОСТ 25398-82).

Для нарезания канавки 4мм - резец канавочный (отрезной) Т5К10 по ГОСТ 18884-73.

Для нарезания канавки 3мм - резец канавочный (отрезной) Т5К10 по ГОСТ 18884-73.

резец резьбовой с пластинкой из сплава Т5К10 и Т15К6 тип II по ГОСТ 18885-73 - для нарезания червяка. Пластинка типа 11 (ГОСТ 25398-82).

Для шпоночно-фрезерной операции выбирается фреза из быстрорежущей стали концевая цельная по ГОСТ 17025-71*.

Для наружного шлифования выбирается круг шлифовальный прямого профиля ПП 32Ч5Ч10; 24А 10-П С2 7 К5 35м/с А1кл. по ГОСТ 2424-83 (из белого электрокорунда марки 24А, зернистость 10-П, степень твердости С2, на керамической связке К5, структура №7, класс точности А, с рабочей скоростью 35м/с, 1-й класс неуравновешенности).

Для шлифования резьбы выбирается круг шлифовальный конического профиля 3П 63Ч10Ч10 24А 8-П С2 10 К5 35м/с А 1кл. по ГОСТ 2424-83 (из белого электрокорунда марки 24А, зернистость 8-П, степень твердости С2, структура №10, на керамической связке К5, с рабочей скоростью 35м/с, класс точности А, 1-й класс неуравновешенности), с углом б=20є.

В таблице 3.3 приведены режущие инструменты

Таблица 3.3 - Режущие инструменты

Название операция	Используемый инструмент	Материал режущей части	Конструкционные элементы
Токарная - проточить канавки, проточить наружный диаметр, снять фаски	Упорно - проходной черновой Упорно - проходной чистовой Канавочный резец	Т5К10 - черновая Т15К6 - чистовая	Напайной
Токарная - нарезать червяк, нарезать резьбу с шагом 1,25	Резец резьбовой Резец резьбовой	Т5К10 - черновая Т15К6 - чистовая	Напайной
Фрезерная - фрезеровать шпоночный паз	Фреза концевая	Р6М5	Цельная
Шлифовальная - шлифовать посадочные места под подшипники и наружный диаметр резьбы червяка	Круг шлифовальный	ПП 32Ч5Ч10 24А 10-П С2 7 К5 35м/с А1кл.	Прямой профиль
Шлифовальная - шлифовать червяк	Круг шлифовальный	3П 63Ч10Ч10 24А 8-П С2 10 К5 35м/с А 1кл.	Конический профиль

Выбор оборудования контроля и измерения.

Исходные параметры:

– Тип контролируемого параметра и поверхности

– Масса детали и габаритные размеры

– Форма и размер контролируемой поверхности

– Точность контролируемого параметра

– Тип производства

Следует учитывать при выборе средства измерения (3.4):

где д - допуск.

Выбираем МК-175 с ценой деления 0,01мм и пределами измерений 0ч25мм для контроля наружного диаметра детали.

Контроль конической ступени - угломер.

Для контроля ширины шпоночного паза используем плоскопараллельные концевые меры длины (плитки) по ГОСТ 9038-59.

Для контроля резьбы М12 с шагом 1,25 - кольцо-калибр (ПР, НЕ).

Для контроля резьбы червяка - инструментальный микроскоп УИМ-21.

Для контроля радиального биения червяка - биениемер 218 (макро-профилограф).

В таблице 3.4 приведено выбранное оборудование для контроля и измерения.

Таблица 3.4 - Оборудование для контроля и измерения

№	Размер или параметр для контроля	Наименование средства измерения	Метрологические характеристики
			Предельная погрешность измерения	Пределы измерения	Цена деления
1	Диаметры от 0мм до 25мм	микрометр МК-175	-	0ч25мм	0,01мм
2	Диаметры от 25мм до 50мм	микрометр МК-175	-	25ч50мм	0,01мм
3	Конусность Д1:20	угломер
4	Шпоночный паз	плоскопараллельные концевые меры длины ГОСТ 9038-59	0,01мм	0ч150мм	-
5	Резьба М12 с шагом 1,25	кольцо-калибр (ПР, НЕ)	0,15мм	-	-
6	Резьба червяка	Инструментальный микроскоп УИМ-21	0,01мм	0ч180мм	-
7	Радиальное биение червяка	Биениемер 218 (макропрофилограф)	0,001мм	-	-

Определение режимов резания для токарной обработки.

Порядок режимов резания для универсальных станков:

– Глубина резания

– Подача

– Скорость резания

Порядок назначения для станков с ЧПУ:

– Скорость резания

– Частота вращения шпинделя

– Подача на оборот

– Количество глубина резания с учетом величины припуска и проходов.

Глубина резания выбиралась с учетом характера резания (чистового или чернового, внутреннего либо наружного, размерными или проходными инструментами).

Выбор подачи произведен с учетом шероховатости поверхности (при получистовой и чистовой обработке) или с учетом силы резания для избежания перегрузки инструмента или привода (при черновой обработке).

Выбор скорости резания произведен с учетом теплостойкости материала режущей части и учетом устойчивой работы инструмента. Предел теплостойкости для твердосплавных инструментов с учетом устойчивой работы и теплостойкости 800° С обеспечивается скоростью резания 50-100 м/мин. инструмента, для инструмента из быстрорежущей стали 600° С обеспечивается применением скорости резания 15-20 м/мин,

В отдельных условиях оказываются резьбонарезные инструменты - скорость резания ограничивается функциональной связью с движением подачи и принимается 5 - 10 м/мин.

Режимы резания приведены в таблицах 3.5-3.8.

Таблица 3.5 - Режимы резания для токарной операции.

Операция	Глубина резания t, мм	Подача S, мм/об	Скорость резания V, мм/мин
Проточить наружный диаметр Ш 50 черновая чистовая	2 1,5	0,1 0,1	100 150
Проточить наружный диаметр Ш 40 черновая чистовая	2 0,5	0,1 0,03	100 150
Проточить наружный диаметр Ш 30 черновая	2	0,1	100
Операция	Глубина резания t, мм	Подача S, мм/об	Скорость резания V, мм/мин
Проточить коническую поверхность ?1:20 черновая чистовая	2 0,5	0,1 0,03	100 150
Проточить наружный диаметр Ш 12 черновая	2	0,1	100
Проточитьт канавку 4 мм до Ш 38	-	-	100
Проточитьт канавку 3 мм до Ш 10,2	-	-	100
Проточить коническую поверхность ?1:20		0,03	150
Точить резьбу с шагом 1,25 мм	-	-	25
Точить ступень Ш 26 мм черновая чистовая	2 0,5	0,1 0,1	100 150
Проточить наружный диаметр Ш 42 черновая чистовая	2 0,5	0,1 0,03	100 150
Нарезать червяк черновая получистовая чистовая	0,2 0,05 0,03	10,99 10,99 10,99	25 25 25

Таблица 3.6 - Режимы резания для вертикально-фрезерной операции

Операция	Глубина резания t, мм	Подача S, мм/об	Скорость резания V, мм/мин
Фрезерование шпоночного паза B=6мм	-	0,02 мм/зуб	27,9

Таблица 3.7 - Режимы резания для круглошлифовальной операции

Операция	Скорость круга Vк, м/с	Скорость заготовки SK, м/мин	Глубина шлифования t, мм
Шлифование	35	40	0,020

Таблица 3.8 - Режимы резания для резьбошлифовальной операции

Операция	Скорость круга Vк, м/с	Скорость заготовки SK, мм/об	Глубина шлифования t, мм
Шлифование	35	10,99	0,020

Расчет технической нормы времени.

В условиях мелкосерийного производства выполнен расчет норм штучно-калькуляционного времени для основных станочных операций.

Норма штучно-калькуляционного времени (3.5):

где to - основное (технологическое) время, мин (3.6):

,

tв - вспомогательное время, определяется с учетом продолжительности вспомогательных приемов и холостых ходов, мин;

tтех - техническое требование, время технического ухода за станком, мин. (3.7):

tорг - организационное время, мин. (3.8):

tп - время перерывов, мин:

tп-з- время на запуск партии, заключительно-подготовительное время, мин. (3.10):

tп-з=,

В таблице 3.9 приведены компоненты нормы времени.

Таблица 3.9 - Нормы времени

№ пер	Название операции, перехода	to	tв	tтех	tорг	tп	tп-з	Тшт.к
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5	Токарная ЧПУ Предварительно обтачивать наружный контур. Окончательно обтачивать наружный контур. Обтачивать канавку шириной 4мм до Ш38мм. Обтачивать канавку шириной 3мм до Ш10,2мм. Точить резьбу М12х1,25мм.	8,0 4,5 1,5 0,5 0,5 1,0	0,33	0,96	1,0	0,2	1,5	11,99
3 3.1 3.2 3.3 3.4	Токарная ЧПУ Предварительно обтачивать наружный контур до Ш41,5мм, Ш43,5мм и Ш26мм правую. Обтачивать ступень Ш26мм левую. Обтачивать канавку шириной 4мм до Ш38мм. Окончательно обтачивать наружный контур.	6,0 3,5 1,0 0,5 1,0	0,33	0,72	0,76	0,15	1,0	8,96
4 4.1 4.2 4.3	Токарно-винторезная ЧПУ Нарезать червяк с шагом 10,99мм черновым резцом; Нарезать червяк с шагом 10,99мм получистовым резцом; Нарезать червяк с шагом 10,99мм чистовым резцом.	10,0 7,0 2,0 1,0	0,33	1,2	1,2	0,2	0,9	13,83
5	Вертикально-фрезерная	3,0	0,33	0,36	0,38	0,08	0,5	4,65
8	Круглошлифовальная	5,0	0,33	0,6	0,62	0,12	0,7	7,37
9	Резьбошлифовальная	9,0	0,33	1,08	1,1	0,2	0,7	12,41

Выбор оборудования для транспортировки.

Для транспортировки рекомендуются оборудование: специальная тара с индивидуальными ячейками для транспортировки готовых изделий и заготовок и тележка ручная с гидроподъемником. Кран-балка применяется для транспортировки крупных объектов.

Написание управляющей программы для станка с ЧПУ.

Порядок проектирования:

– Определение состава переходов

– Определение режущих инструментов

– Определение режимов резания

– Формирование геометрической информации

– Формирование текста управляющей программы

Определение состава переходов на операцию №3, согласно маршруту обработки:

1. Предварительно обтачивать наружный контур до Ш41,5мм.

2. Точить ступень Ш26мм правую.

3. Точить ступень Ш26мм левую.

4. Точить канавку шириной 4мм до Ш38мм.

5. Предварительно обтачивать наружный контур до Ш43,5мм.

6. Окончательно обтачивать наружный контур до Ш42мм.

7. Окончательно обтачивать наружный контур до Ш40,5мм.

Режущие инструменты:

1. Упорно-проходной резец черновой , Т5К10 (левый).

2. Упорно-проходной резец черновой , Т5К10 (правый).

3. Упорно-проходной резец чистовой , Т15К6.

В таблице 3.10 приведены режимы резания для операции.

Таблица 3.10 - Режимы резания

№	V, M/мин	n, об/Mин	S000	S0, мM/об	F, мM/мин	t, мм	Lр, мм
1	100	710	S046	0,1	71	2х2+0,25
2	100	1000	S047	0,1	100	2
3	100	1000	S047	0,1	100	2
4	100	1000	S047	-		-
5	100	710	S046	0,1	71	2+1,25
6	150	1000	S047	0,03	30	0,5
7	150	1400	S048	0,03	42	0,5

Определение геометрической информации:

– Начальная точка, координаты: 100;141

– Направления движения инструментов.

Формирование текста управляющей программы Приложение 1.

3.2 Расчет и конструирование токарного проходного резца с пластиной из твердого сплава

Выбор типа резца.

Требуется сконструировать и рассчитать для чернового обтачивания вала токарный проходной резец с пластиной из стали 40Х, D=61мм припуск на обработку (на сторону) h=4мм на длине L=286мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=6,3мкм. Заготовка из сортового проката, дв=750МПа.

Выбираем резец по справочнику. Резец - токарный проходной прямой правый. Материал пластины - Т5К10; материал корпуса - сталь 50. На рисунке 3.4 приведен эскиз обработки.

Геометрические элементы резца: форма передней поверхности - тип VI - криволинейная с отрицательной фаской, радиус лунки R=10мм; ширина радиусной лунки A=4мм; передний угол г=12°; передний угол на упрочняющей фаске гф= -5°; главный задний угол б=10°; угол наклона главной режущей кромки л=5°; главный угол в плане ц=60°; вспомогательный угол в плане ц1=30° , радиус вершины r=2мм. Угол ц, принятый равным 60°, согласуется с черновой обработкой в нежестких условиях, т.к. l/d=6-12.

Рисунок 3.4 - Эскиз обработки

Определение сил и скоростей при резании.

Глубина резания черновая. Припуск снимается за один проход (3.12):

мм.

Назначаем подачу. Выбираем значение S0=0,65, мм/об.

По паспорту станка корректируем подачу 16К20 S0=0,6, мм/об.

Определяем период стойкости резца Т = 50мин:

Находим скорость резания (3.13):

м/мин.

Находим значение показателей степеней m, xн, yн и коэффициента Cн. Для наружного точения, твердого сплава Т5К10 и S0=0,65, мм/об; Cн = 294; xн =0,18 ; yн =0,35; m=0,15.

Примем во внимание поправочные коэффициенты на скорость резания.

Kн - общий поправочный коэффициент, равный произведению поправочных коэффициентов, учитывающих измененные условия обработки. Определяем их значения (3.14):

,

где KMн - учитывает изменение механических свойств обрабатываемого материала.



KПн - учитывает состояние поверхности заготовки. Knv = 0,9 (сортовой прокат с необработанной поверхностью);

KИн - учитывает изменение материала пластины; KИн =1 (твердый сплав Т15К6);

Kцн - учитывает изменение главного угла в плане ц, Kцн =0,9 (ц=60°);

Koн - учитывает вид обработки, Kov =1 (наружное продольное точение).

Находим общий Kн на скорость главного движения резания (3.14):

Подставляем найденные величины в формулу (3.13), получим:

м/мин,

В системе СИ:

, м/с.

Находим частоту вращения шпинделя (3.15):

,

, мин-1.

По паспорту станка 16К20 изменяем частоту вращения шпинделя и находим действительное значение частоты вращения : nд = 630 мин-1 .

,

, м/мин,

В системе СИ:

, м/с.

Определяем главную составляющую силы резания (3.17):

,

Находим по справочнику значения коэффициента Срz , и показателей степеней формулы . Наружное продольное точение твердосплавным резцом конструкционной стали дв =750 МПа: Срz =300; .

Поправочные коэффициенты на силу резания учитываются.

Крz - общий поправочный коэффициент, равен произведению отдельных поправочных коэффициентов, учитывающих измененные условия обработки. Кмpz - учитывает изменение механических свойств обрабатываемого материала (3.18):



Для конструкционной стали твердосплавным резцом nр =0,75. По условию дв =750 МПа. Тогда

.

Kцpz - учитывает изменение главного угла в плане ц. Для ц=60° и твердосплавного резца Kцpz = 0,94;

Kгpz - учитывает изменение переднего угла г, Kypz =1, так как у=15° (принято по графе у=10°);

Kлpz - учитывает изменение угла наклона главной режущей кромки л, Kлpz =1,05, так как л=5°.

Силы резания Pz величина нд - действительная скорость резания нд =120,67м/мин = 2,01 м/с.

,

Подставляем найденые величины:

, кгс,

В системе СИ:

Pz = 9,81•374,6 = 3675,8 Н.

Мощность, затрачиваемая на резание (3.19):

,

где Pz - в кгс,

нд - в м/мин;

, кВт,

В системе СИ:

,

Где Pz - в Н,

нд - в м/с;

, кВт.

Проверка мощности привода станка. Условие:

Nрез ? Nшп

Мощность (кВт) на шпинделе станка по приводу (3.20):

Nшп =Nд •з,

в паспорте станка 16К20 находим NД =10кВт; з =0,75:

Nшп =10•0,75 = 7,5 кВт,

следовательно, 7,39 < 7,5 , то есть обработка возможна.

Находим сечение державки.

Материал для корпуса резца - углеродистая сталь 50 с дв =650МПа (?65кгс) и допустимое напряжение на изгиб ди.д. =200МПа (?20кгс).

Ширина прямоугольного сечения корпуса резца в системе СИ, при условии, что h ? 1,6•b (3.20):

,

Где l - вылет резца, l = 60 мм;

ди.д. - допустимое напряжение при изгибе материала корпуса,

ди.д.=200•106 МПа.

, м.

Принимая ближайшее большее значение сечение корпуса (b = 16), высота корпуса резца получается h ? 1,25•b = 1,25•16 = 20 мм.

Проверяем жесткость и прочность корпуса резца.

Нагрузка максимальная, допускаемая прочностью резца (3.21):

,

В системе СИ:

, Н.

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца (3.22):



где f - разрешаемая стрела прогиба резца при черновом точении,

f = 0,1•10-3 м (0,1 мм);

Е = 2•105 МПа = 2•1011 Па = 20000 кгс/мм2;

l - вылет резца;

J - момент инерции прямоугольного сечения корпуса, м4 (3.23):

,

В системе СИ:

, м4,

, Н.

Резец обладает достаточными прочностью и жесткостью, так как

Pz доп > Pz < Pz жест

5555,6 > 3675,8 < 5770

Выбор габаритных размеров резца.

Выбираем резец, с передней криволинейной поверхностью с отрицательной фаской.

Конструктивные размеры резца берем по СТ СЭВ 190-75; общaя длинa резцa L =140мм; раcстояние от вершины до боковой поверхности резца в направлении лезвия n =6мм; радиус кривизны вершины лезвия резца rв = 2мм; 1 =16мм, форма №0239А по ГОСТ 2209-82.

Геометрические элементы лезвия резца: радиус лунки=10мм, ширина радиусной лунки A=4мм; передний угол на упрочняющей фаске гф = -5°; передний угол г=12°; главный задний угол б =12°; главный угол в плане ц=60°; угол наклона главной режущей кромки л=5°; вспомогательный угол в плане ц1=30°; площадь срезаемого слоя 4 мм2, радиус вершины r =2мм.

Принимаем по ГOСТ 5688-61: качество отделки задней, передней поверхности лезвия резца Ra =0,125 и опорной поверхности корпуса Ra =0,2; максимальные отклонения габаритных размеров L =140Н16, h =25h14, b =16h14; марка твёрдого сплава Т15К6 форма № 2421 по ГОСТ 2209-82; материал державки сталь 50 по ГOСТ 1050-88. В качестве крепления режущей части используем материал припоя - латунь Л68 по ГОСТ 15527-70.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения ВКР, целью которого была модернизация флотомашины ХГИ-57, были решены следующие задачи:

- спроектирован и рассчитан привод пеноснимателей;

- спроектирован и рассчитан гидропривод регулятора пульпы;

- спроектирован рассчитан привод импеллера;

- разработан общий вид флотомашины.

Кроме того, был разработан технологический процесс изготовления червячного вала с применением станков с ЧПУ, а также рассчитан и сконструирован токарный проходной резец с пластиной из твердого сплава.

В организационно-экономической части проекта был проведён ряд расчётов, позволяющих обосновать целесообразность проекта. Проведённые расчёты показали, что проект приемлем, и для этого были решены следующие задачи: проведен технико-экономический анализ модернизации, который выявил количественные и качественные доказательства экономической целесообразности разработки, а также определил организационно-экономические условия и эффективность модернизации.

Данная модернизация позволила повысить выход годного с 80% до 81%, результатом чего стало увеличение выручки от производительности на 4170240руб., причем срок окупаемости данного проекта составил 8,5 месяцев, а уровень рентабельности 140%.

В части по охране труда были освещены вопросы по безопасности и экологичности проекта.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: учеб. пособие / В. Анурьев - М: Машиностроение, т.3, 1978-1980. - 864 с.

2. Бейзельман, Р. Подшипники качения. Справочник / Р. Бейзельман, Б. Цыпкин, Л. Перель - М: Машиностроение, 1975. - 572 с.

3. Иванов, М. Детали машин. Курсовое проектирование / М. Иванов, В. Иванов - М: «Высшая школа» 1975. - 551 с.

4. Курмаз, Л. Детали машин. Проектирование. Справочное учебно-методическое пособие / Л. Курмаз, А. Скобейда - М: «Высшая школа» 2004. - 255 с.

5. Шейнблит, А.Я. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие / А. Шейнболит - Калининград, Янтарный сказ, 1999. - 151 с.

6. Свешников, В. Станочные гидроприводы. Справочник - 2-е издание, переработанное и дополненное / В. Свешников, А. Усов А. - М. Машиностроение, 1988. -512с.

7. Абрамов, Е. Элементы гидропривода. Справочник- 2-е издание, переработанное и дополненное / Е. Абрамов, К. Колесниченко, В. Маслов - К. Техника, 1997. - 320 с.

8. Башта, Т. М. Гидропривод и гидроавтоматика. Учебник для ВУЗов / Т. Башта - М. Машиностроение, 1972. - 320 с.

9. Моршинин, В.М. Устройство и эксплуатация обогатительных машин / В. Моршин - М.: Недра, 1989. - 336 с.

10. Мещеряков, Н.Ф. Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины / Н. Мещеряков - М.: Недра, 1990. - 237 с.

11. Ревнивцев, В.И. Исследования по разработке новых флотационных машин и усовершенствованию существующих конструкций / В. Ревнивцев - Л.: Механобр, 1983. - 120 с.

12. Технология коксохимического производства. Изд. 2-е, переработанное и дополненное: учеб. пособие / Р.Е. Лейбович, Я.М. Обуховский, С.Я. Сатановский, П.М. Кутовой / М.: «Металлургия», 1974.- 422 с.

13. Чепман, В. Обогащение углей. Перевод под редакцией горн.инж. И.В.Фаддеева ЧАСТЬ 2 Главная редакция горно-топливной литературы / В. Чепман, Р.Мотт - ОНТИ НКТП СССР Ленинград Москва, 1935. - 357 с.

14. Бедрань, Н.Г. Обогащение углей: учеб. пособие / Н. Бедрань - М.: «Недра» 1978. - 224 с.

15. Благов, И.С. Обогащение углей в СССР: учеб. пособие / И. Благов - М.: «Недра», 1973. - 200 с.

16. Горбацевич, А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения Учебное пособие для машиностроительных спец. вузов. - 4-е изд. / А. Горбацевич, В. Шкред - Минск: Высшая школа, 1983. - 256 с.

17. Егоров, М. Технология машиностроения: учеб. пособие / М. Егоров, В. Дементьев, В. Дмитриев - М: Высшая школа, 1976. - 534 с.

18. Малова, А.Н. Справочник технолога-машиностроителя: учеб. пособие / А. Малова - М.:Машиностроение, 1972.--Т. II.--568 с.

19. Панова, А.А. Обработка металлов резанием: учеб. пособие / А. Панова - М: Машиностроение, 1988. - 736 с.

20. Чернов, Н.Н. Металлорежущие станки. / Н. Чернов - М: Машиностроение. 1978. - 389 с.

21. Справочник технолога - машиностроителя в 2-х томах / М.: Машиностроение, 1985. - 1152с., ил.

22. Справочник машиностроителя. Т.5 /Д.М.Берман, А.Н.Гаврилов и др. Под ред. Э.А.Сатель. М.: Машиностроение, 1978 - 920 с.

23. Справочник инструментальщика. /И.А.Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.Н.Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А.Ординарцева. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1987. - 846 с.

24. Баранчиков, В.И. Справочник конструктора-инструментальщика: учеб. пособие / В. Баранчиков - Под общей редакцией. - М.: Машиностроение, 1994. - 560 с.

25. Справочник металлиста. Т.З /Е.Л.Баклунов, А.К.Белопухов, М.И.Жебии и др. Под ред. М.П.Новикова и П.Н.Орлова. М.: Машиностроение, 1977 - 707 с.

26. Резцы и протяжки: Методические указания к выполнению курсовой работы. Часть 1. - Вологда: ВоГТУ, 2001. - 31с.

27. Осипов, К. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущих инструментов: учеб. пособие / К. Осипов, Н.Нефедов - Машиностроение 1983 - 286 с.

28. Оперативная часть ПЛА в углеобогатительном цехе - выписка из ПЛА УОЦ КХП ОАО«Северсталь», 2005г. - 117с.

Размещено на Allbest.ru