Проект модернизации платформы машины подачи кислорода в конвертер №3

- шероховатость после механообработки указана для всех поверхностей;

- определены: материал и его качество;

- нет сомнений в возможности изготовления детали и получения требуемых чертежом, точности и шероховатостей;

- также в стандартных пределах находится отклонение формы и взаимных расположений поверхностей.

- не все размеры имеют указанные предельные отклонения;

поэтому на чертеже дополнительно введём надпись в технические условия:

Неуказанные предельные отклонения линейных размеров: охватывающих по H14; охватываемых - по h14; остальных - в пределах . Материал для изготовления детали соответствует всем требованиям, предъявляемым по прочности. В связи с этим возможности для дальнейшего упрощения отсутствуют.

При объёмах производства около 500 штук в год технология изготовления разрабатывается для серийного производства

В серийных производствах число деталей партии для одновременного запуска определяется формулой:

где N - это годовая программа выпуска,

а - это периодичность запуска,

тогда:

.

Таким образом, число деталей в партии принимаем 24 шт., т.е. каждый месяц должно изготавливаться по 24 детали.



3.1.3 Анализ технологичности конструкции изделия

Анализ производится способом поэлементного анализа конструкции изделия, деталей изделия, его сборочных компонентов и материалов с точки зрения возможности и целесообразности выполнения дискретных операций ориентации в пространстве, а также во времени, подачи, базирования в рабочей позиции, съёма и послеоперационной транспортировки. Предполагается, что при этом выполнение основных технологических операций оправдано и обосновано.

Представленная деталь недостаточно технологична для мелкосерийного производства потому, что потребует больших припусков при изготовлении заготовок, что потребует довольно большого объёма обработки на станках и, соответственно, деталь будет иметь высокую себестоимость. Уменьшать припуски невозможно потому, что поковка для таких размеров детали, является наиболее подходящей, (с использованиием проката припуск получится ещё больше), но свободная ковка с применением подкладных штампов обеспечивает только такие припуска.

Вывод: Для кардинального решения вопроса и создания высокотехнологичной детали необходима полная конструкторская переработка всей сборочной единицы с тем, чтобы уменьшить механическую обработку.

3.1.4 Обоснование выбора заготовки. Расчёт объёма и массы

Для данной детали рассмотрим два способа получения заготовки:

- Заготовка из горячего проката по ГОСТ 2590-80,

- Заготовка-поковка методом свободной ковки с применением подкладных штампов.

Для окончательного определения способа получения заготовки рассчитаем чистовую массу детали и сравним её с массой заготовки по двум вариантам. Чистовая масса детали определена чертежом - 17,4 кг.

Вариант 1 рассмотрим на рисунке 3.1:

Рисунок 3.1 - Эскиз заготовки из проката

При использовании заготовки из горячекатаного проката наружный диаметр с учётом припуска принимаем 170 мм, длину 304 мм, тогда масса заготовки:

, кг

где µ - плотность стали;

кг.

Вариант 2 рассмотрим на рисунке 3.2:

Рисунок 3.2 - Эскиз заготовки из поковки

Объём поковки определяем по формуле [10]:

где V₁,V₂,V₃,V₄ - объёмы отдельных частей заготовки, которые определяем по формуле:

Массу заготовки определяем по формуле:

.

Стоимость изготовления заготовки методом свободной ковки:

руб

где Q - масса заготовки, - 22,3 кг

q - масса готовой детали - 17,4 кг

С - стоимость 1 т базовой заготовки, 515 руб./т

Коэффициенты, зависящие от:

k_t - класса точности поковки, принимаем 1 для нормальной точности;

k_m - материала, для стали принимаем 1;

k_c - класса точности, для 2 класса принимаем 0,84;

k_b - массы, для веса от 20 до 40 кг принимаем 1,5;

k_n - объёма производства, для 2 группы серийности принимаем 1;

S_отх - цена отходов, принимаем 25руб./т или 0,025 руб./кг.

.

Стоимость изготовления заготовки из проката:

S_заг = М + ?С_оз, руб

где М - затраты на материал;

?С_оз - себестоимость отрезки заготовки;

Затраты на материал можно определить по формуле:

М = QЧS-(Q-q)ЧS_отх/1000 , руб

где Q - масса заготовки - 54,3 кг;

S - цена 1 кг заготовки - принимаем 400 руб./т или 0,4 руб./кг;

q - масса готовой детали - 17,4 кг;

S_отх - цена отходов - принимаем 25 руб./т или 0,025 руб./кг.

М = 54,3Ч0,4-(54,3-17,4) Ч0,025 = 20,8 руб



Себестоимость отрезки заготовки:

С_оз = С_пзЧ Т_шт = 1,21Ч0,056 = 0,068 руб

где С_пз - приведённые затраты для резки, принимаем 121 коп./час

Т_шт - штучное время на резку проката, можно рассчитать по формуле:

Т = 0,19LЧ10³ , мин.

где L длина реза, в мм.

Т = 0,19Ч(434Ч2+464Ч2) Ч10^-3 = 3,41 мин. = 0,056 часа.

Тогда, подставив значения в формулу (3.3) будем иметь себестоимость изготовления заготовки:

S_заг = М + ?С_оз = 20,8+0,068 = 20,86 руб.

Необходимо также учесть, что объём механической обработки для варианта №2 будет в несколько раз больше. Следовательно, выбираем заготовку - поковку.

3.1.5 Расчёт припусков на обработку

Расчёты минимального припуска на механообработку выполняем для поверхности детали - Ш75К₆, с шероховатостью Rа3,2.

Для получения выбранной точности и шероховатости по рекомендациям [3] нужно четыре технологических перехода: черновое и чистовое точение, предварительное и чистовое шлифование.

Расчёты проведём по формулам расчётно-аналитического метода для определения припуска.

Припуск определим по формуле :

, мм (3.8)

где R_zi-1 - высота микронеровностей поверхности (на предыдущем переходе);

T_i-1 - глубина дефектного слоя поверхности на предыдущем переходе;

с_i-1 - сумма пространственных отклонений на предыдущем переходе;

о_y - погрешность установки заготовки на при переходе.

На поверхности заготовки изготовленной штамповкой при массе от 2,5 до 25 килограмм:

R_zi-1 = 150; T_i-1 = 250;

после проведения черновой обработки лезвийным инструментом:

R_zi-1 = 100; T_i-1 = 100;

после проведения чистовой обработки лезвийным инструментом:

R_zi-1 = 30; T_i-1 = 30;

после проведения чернового шлифования:

R_zi-1 = 10; T_i-1 = 20;

после проведения чистового шлифования:

R_zi-1 = 5; T_i-1 = 10;

Чтобы олпределить пространственное отклонение заготовки

применяем следующую формулу [8]:

, мм

где с_кор - коробление поковки (равно кривизне стержня);

, мм

где ?_кр - это удельная кривизна стержня (выбрается по табл. 13 с.186;

L - длина половины заготовки;

мм

где д - допуск на базовую поверхность при зацентровке;

Примем д = 3 мм (14 квалитет на диаметре 170 мм);

.

Заносим выбранные значения в формулу:

определяем значения пространственных отклонений после механической обработки :

, мм

где с_ост - остаточные пространственные отклонения после механической обработки;

с_заг - сумма значений пространственного отклонения заготовки; (определённо будет выше = 1,63 мм)

К_y - коэффициент уточнения, выбираем по таблице 3:

для операции чернового точения - 0,06;

для операции чистовой обработки - 0,04;

для операции шлифования - 0,02.

Подставим значения в формулу:

Погрешности установки заготовки на данном переходе рассчитываем по формуле :

, мм

где о_y - погрешности установки заготовки;

о_б - погрешности базирования;

о_з - погрешности закрепления.

Определим припуски в таблице 3.3:

Таблица 3.3 - Расчёт припусков на наружный размер вала- шестерни - Ш75К₆

Технол-е переходы обработки поверхностей	Элементы припуска, мкм	Расч-й припуск 2Zmin мкм	Расч-й Размер dp, мм	Доп-к д мкм	Предельные размеры, мм	Предельные значения припусков, мкм
	Rzi-1	Ti-1	сi-1	оy				dmin	dmax	Пр 2Zmin	Пр 2Zmах
Заготовка	150	250	1630	-	5762	80,882	620	80,882	81,502	5,593	6,3
Черновое точение	50	50	98	140	4072	76,64	170	76,64	76,81	4,072	4,6
Чистовое точение	30	30	65	140	742	75,848	50	75,848	75,898	0,724	0,7
Шлифование черновое	10	20	32	140	429	75,389	30	75,389	75,419	0,429	0,4
Шлифование чистовое	5	15	-	140	368	75,002	19	75,002	75,021	0,368	0,3

3.1.6 Разработка технологического маршрута

В качестве заготовки применяем поковку методом свободной ковки с использованием подкладных штампов. Этот метод создания заготовок позволяет получить достаточно высокую производительность при относительном приближении формы заготовки к форме детали. По принципу постоянства баз удобнее на всех операциях иметь одну и туже базу, что позволит получать максимальную точность.

Поэтому на первой операции проведём обработку чистовой базы- центровых отверстий. Чтобы сократить время обработки проведём операцию на фрезерно-центровальном полуавтомате. Этот станок обладает двумя позициями - фрезерной и центровальной. Это позволит значительно увеличить производительность обработки.

Для обработки зубьев применяем метод обката на обычном зубофрезерном станке. Для обработки шпоночной канавки применим вертикально-фрезерный станок. Это позволит получить высокую точность, исключая ручную пригонку при сборке. Это важно в серийном производстве потому, что дополнительные ручные работы при сборке дадут повышение себестоимости и удлинение цикла изготовления.

Для придания высокой твёрдости наружной поверхности проведём термическую обработку до твёрдости НВ 230…260.

После термообработки поверхности шлифуем до шероховатости

R_а = 3,2. Для шлифования применим серийный круглошлифовальный станок.

3.1.7 Выбор оборудования

На фрезерно-центровальной операции выбираем серийный станок, фрезерно-центровальный модели ЕМ 535М.

На токарной черновой и чистовой операциях применяем серийный токарно-винторезный станок .

На зубофрезерной операции применяем станок зубофрезерный вертикальный для цилиндрических колёс.

Для шлифовки наружных поверхностей применяем круглошлифовальный станок 3М132.

На фрезерно-центровальной операции используются установочные элементы станка (призмы), которые позволяют устанавливать заготовки во всём диапазоне обрабатываемых размеров.

Для выполнения черновой токарной операции выбираем патрон трёхкулачковый, самоцентрирующий, рычажный с пневматическим приводом зажима по ГОСТ 16682-71[14].

Для базирования используем гладкие центра по ГОСТ 8742-82.

Для выполнения чистовой токарной операции используем поводковый патрон по ГОСТ 2572 - 72 и гладкие центра по ГОСТ 8742-82.

На фрезерной операции применяем специальное приспособление для установки детали на столе станка. Возможно использование сборки из комплекта универсально-сборных приспособлений.

На зубофрезерной операции применяем для установки детали гладкие центра по ГОСТ 8742-82.

На шлифовальной операции аналогично чистовой токарной - поводковый патрон по ГОСТ 2572 - 72 и гладкие центра по ГОСТ 8742-82.

3.1.9 Выбор режущего инструмента

Для выполнения фрезерно-центровальной операции применяем следующий режущий инструмент: Фреза торцевая насадная со вставными ножами Ш200 T15K6 ГОСТ 9473-71, сверло центровочное Р18 ГОСТ 14952-77

На токарных операциях (черновой и чистовой) применяем инструмент:

- Резец упорный отогнутый правый Т15К10 ГОСТ 18870-73

- Резец проходной отогнутый правый Т30К4 ГОСТ 18870-73

- Резец прорезной специальный Т15К10 ГОСТ 18870-73

Для обработки на шлифовальной операции применяем круг шлифовальный электрокорундовый на керамической связке Ш 300; Ширина Н=25 ГОСТ 19202-80. Марка ПП 300х25х127 - Э95-К-СМ1 - по ГОСТ 4785-64. Заносим данные в таблицу 3.4

Таблица 3.4. Технологический процесс изготовления детали

Номер или обозначение	Наиниеменование и содержание операции (установки, перехода)	Оборудование (наименование, модель, мощность, особенности)	Приспособление, вспомог. инструмент.	инструмент
операции	установки	позиции	переход				Режущий материал, размер, количество)
1	2	3	4	5	6	7	8
000			1	Заготовительная Заготовка - поковка
005				Термическая нормализация
010	А	1 2		Фрезерно-центровальная Установить в призмах по чёрной базе (Ш) Фрез. Однов. оба торца заготовки, выдерж. размер 298±1 мм Сверлить одновр. два центровых отверстия; глубина сверления10 мм Снять деталь со станка	Фрезерно-центровальный станок ЕМ535М (max (Ш)75, max L=1000); мощность 8,5/9,5 кВт	Установочные Призмы с пневматическим зажимом	Фреза торцевая насадная со вставными ножами Ш200 Т15К6 ГОСТ 9473-71 Сверло центровочное ГОСТ 14952-77
015	А Б		1 2 3 4 5 6 7	Токарная черновая Установить в центрах с базой на центровые отверстия, закрепить в патроне Точить начерно пов. 1 Ш70 до Ш66 на длине L=105; Точить начерно пов. 2 Ш75 до Ш71 на длине L=27; Точить начерно пов. 3 Ш80 до Ш76 на длине L=25; Точить оконч. пов. 4 Ш90 в размер Ш85-0,5 на длине L=18-0,4; Точить начерно пов. 5 Ш165 до Ш161 на длине L=80; Открепить, перевернуть деталь на 1800, установить в центрах, закрепить в патроне Точить начерно пов. 6 Ш80 до Ш76 на длине L=25; Точить окончательно пов. 7 Ш90 в размер Ш85-0,5 на длине L=18-0,4; Снять деталь со станка	Токарно-винторезный станок 16К20 (max (Ш)400, max L=1000); Мощность 10 кВт	Патрон трёхкулачковый пневматический, центра гладкие	Резец упорный отогнутый правый Т15К10 ГОСТ 18870-73 Резец проходной отогнутый правый Т30К4 ГОСТ 18870-73 Резец подрезной правый Т15К10
1	2	3	4	5	6	7	8
020	А		1 2 3 4	Токарная чистовая Установить в центрах с базой на центровые отверстия Точить начисто пов. Ш66 до размера Ш65,5 на длине L=105; Подрезать фаску 1Ч45 на Ш66 Точить начисто пов. Ш71 до размера Ш70,5 на длине L=27; Точить начисто Ш76 до размера Ш75,5 на длине L=25;
	Б		6 7 8 9	Подрезать фаску 1Ч45 на Ш75,5 Точить начисто пов.5 Ш161 до Ш160,5 на длине L=80; Подрезать две фаски 1Ч45 на Ш160,5 Открепить, перевернуть деталь на 1800, установить в центрах, закрепить в патроне Точить начисто Ш76 до размера Ш75,5 на длине L=25; Подрезать фаску 1Ч45 на Ш75,5	Токарно-винторезный станок 16К20 (max (Ш)400, max L=1000); Мощность 10 кВт	Патрон пов. центра гладкие	Резец проходной отогнутый правый Т30К4 ГОСТ 18870-73 Резец упорный отогнутый правый Т15К10 ГОСТ 18870-73
025	А		1	Фрезерная Установить в специальное приспособление с базой на центровые отверстия Фрезеровать шпоночный паз 18 на длине L=90-0,87; Снять деталь со станка	Вертикально-фрезерный станок 6Р12	Специальное приспособление для установки детали	Фреза концевая шпоночная ВК-6 Ш18 ГОСТ 6396-88
030	А	1		Зубофрезерная Установить вертикально в центрах с базой на центровые отверстия Фрезеровать зубья Z=14, m=10; Снять деталь со станка	Зубофрезерный станок 5К32	Центра гладкие	Фреза червячная
035	А			Термическая Термообработка HRC38…43; h=2…3 мм
1	2	3	4	5	6	7	8
040	А		1 2 3 4	Круглошлифовальная Установить в центрах с базой на центровые отверстия Шлифовать Ш65е8 L=105; Шлифовать Ш75К6 L=25; Шлифовать Ш70f8 L=27; Шлифовать Ш75К6 L=25; Снять деталь со станка	Круглошли- фовальный станок 3М132 мощность 7,5 кВт	Патрон поводковый центра гладкие	Круг шлифовальный электрокорундовый на керамической связке Ш300 ширина Н=25 ГОСТ 19202-80
045				Контрольная	Стол контрольный

3.1.10 Нормирование операций

Операция 010. Фрезерно-центровальная. Станок ЕМ535М.

Поз. 1. Фрезеровать одновременно оба торца заготовки, выдерживая размер 298±1 мм

(3.14)

где l - длина обработки, равна 80 мм

l₁ - длина врезания, определяется по формуле 0,5(D-vD²-B²)+3 мм

l₂ - перебег, равен 5 мм.

S - подача, мм/зуб

D - диаметр фрезы - 200 мм

В - ширина фрезеруемой поверхности = 80 мм

Число оборотов фрезы:

, 1/мин

где V - скорость резания, м/мин

d - диаметр фрезы, мм

n = 1000Ч45/3,14Ч200 = 267,81 1/мин

принимаем n =270 1/мин

l₁ = 0,5(D-vD²-B²)+3 мм = 0,5(200-v200²-80²)+3 = 11,5 мм

Подставляем значения в формулу,



.

Поз.2. Сверлить одновременно 2 центровых отверстия диаметром 6,3 мм глубина сверления 10.

,

мм

Принимаем 2ц = 118⁰, ц = 59⁰ [11], ctgц = 0,60086

.

принимаем скорость резания V = 30 м/мин [1]

принимаем 1500 1/мин

подача S = 0,1 мм/об

Подставляем значения в формулу,

мин

Вспомогательное и основное машинное время определены при нормировании переходов:



Т_м = 1,15+0,1 = 1,25,

Т _всп = 0,44+0,1+0,12+0,12 = 0,78 мин

Штучное время:

Т_шт = Т_осн+Т_всп(1+x/100) = 1,25+0,78Ч(1+1,1/100) = 2,04 мин

Число деталей в партии n=24 (было определено выше)

Штучно-калькуляционное время:

мин

Операция 015. Токарная черновая. Станок 16К20

,(3.17)

где V - скорость резания, м/мин

d - диаметр обработки, мм

n = 1000Ч130/3,14Ч70 = 573,4 принимаем 600 1/мин

мин

Переход 2. Точить начерно пов. 2 Ш75 до Ш71 на длине L = 27;



.

Переход 3. Точить начерно пов. 3 Ш80 до Ш76 на длине L = 25;

.

Переход 4. Точить окончательно пов. 4 Ш90 в размер Ш85_-0,5 на длине

L = 18_-0,4;

.

Переход 5. Точить начерно пов. 5 Ш165 до Ш161 на длине L = 80;

, (3.18)

где l - длина обработки, равна L = 80 мм

l₁ - врезание резца, равно 4 мм. l₂ - перебег резца, равно 5 мм.

i - число проходов, равно 1.

N = 1000Ч130/3,14Ч165 = 250

принимаем 250 1/мин (по станку)

Подставляем значения в формулу,



Установка Б. Открепить, повернуть деталь на 180⁰, установить в центрах, закрепить в патроне - 0,3 мин

Переход 6 - аналогично переходу 3

Т_м = 0,07 мин

Переход 7 - аналогично переходу 4

Т_м = 0,05 мин.

Подготовительно-заключительное, штучное и штучно-калькуляционное время.

Согласно рекомендации [13] подготовительно-заключительное время при работе на станках с ЧПУ Т_п. = 12 мин;

Вспомогательное и основное машинное время определены при нормировании переходов:

Т_м = 0,26+0,07+0,07+0,05+0,5+0,07+0,05 = 1,07

Т_всп = 0,3+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,3+0,12+0,12+ +0,12+0,12 = 2,16 мин

Штучное время:

Т_шт = Т_осн+Т_всп(1+x/100) = 1,07+2,16Ч(1+1,1/100) = 3,25 мин

Число деталей в партии n=24 (было определено выше)

Штучно калькуляционное время:



.

Операция 020. Токарная чистовая. Станок 16К20

Подрезать фаску 1Ч45 на Ш66

.

Время на отвод резца в исходное положение - 0,12 мин

Переход 2. Точить начисто пов. Ш71 до размера Ш70,5 на длине L = 27

Переход 3. Точить начисто Ш76 до размера Ш75,5 на длине L = 25,

Подрезать фаску 1Ч45 на Ш75,5;

Подрезка фаски:



Переход 4. Точить начисто пов. 5 Ш161 до Ш160,5 на длине L = 80;

Подрезать две фаски 1Ч45 на Ш160,5;

Подрезка фасок:

Установка Б. Открепить, повернуть деталь на 180⁰, установить в центрах, закрепить в патроне

Переход 5. Аналогично переходу 3:

Подрезка фаски:

Вспомогательное и основное машинное время определены при нормировании переходов:

Т_м = 0,9+0,26+0,02+0,25+0,02+0,7+0,04+0,25+0,02 = 2,26 мин ,

Т_всп = 0,3+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,3+0,12 = 1,68 мин,



Штучное время:

Т_шт = Т_осн+Т_всп(1+х/100) = 2,26+1,68(1+1,1/100) ? 4 мин,

.

Операция 025. Фрезерная. Станок вертикально-фрезерный 6Р12

(3.19)

где l - длина шпоночной канавки, равна - 90 мм

D - диаметр фрезы - 18 мм;

S - продольная подача, мм/об;

h - глубина шпоночного паза - 7 мм

.

Вспомогательное и основное машинное время определены при нормировании переходов:

Т_м = 20,3 мин

Т_всп = 0,64+0,48+0,48 = 1,6 мин

Штучное время:

Т_шт = Т_осн+Т_всп(1+х/100) = 20,3+1,6Ч(1+1,1/100) = 21,92 мин



Штучно-калькуляционное время:

.

Операция 030. Зубофрезерная. Станок 5К32.

(3.20)

где l - длина нарезаемой части - 80 мм

l₁ - длина врезания, определяется по формуле:

,

где h - глубина впадины между зубьями (по чертежу - 22 мм)

D - диаметр фрезы, принимаем 140 мм (по стандарту)

l₂ - длина перебега = 2 мм

S_M - круговая подача на один оборот детали, мм/об

n_p - число оборотов фрезы

Z_p - число зубьев колеса.

q - число заходов фрезы - q=1

Режимы резания: Подача: S_M=2мм/об [1]

Скорость резания: V=100 м/мин [11].

,

где V - скорость резания, м/мин



d - диаметр фрезы, мм;

n_p=1000Ч100/3,14Ч140=227 принимаем 200 1/мин

Подставляем значения в формулу (3.6),

Вспомогательное и основное машинное время определены при нормировании переходов:

Т_М=5 мин

Т_всп=0,12+1,25+0,12=1,49 мин

Т_шт=Т_осн+Т_всп(1+х/100)=5+1,49Ч(1+1,1/100)=6,5 мин

Число деталей в партии n=24 (было определено выше)

Штучно-калькуляционное время:

.

Операция 035. Термическая

Выполнить термическую обработку НВ 230…260;

Операция 040. Круглошлифовальная. Станок 3М132Ф2

Основное (машинное) время определяем по формуле:

(3.21)



где L - длина продольного хода стола, мм;

S_пр=0,75 B_k=0,75Ч25=18,75 мм [11]

Окружная скорость обрабатываемой детали 8,2 м/мин [11]

принимаем 50 1/мин (минимальное на станке)

,

,

,

Подготовительно-заключительное, штучное и штучно-калькуляционное время

Подготовительно-заключительное время на операцию - Тп.з.=6,9 мин [11]

Основное и вспомогательное время на шлифование:

Т_м=0,17+0,03+0,03+0,03=0,26,

Т_всп=0,72+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12+0,12=1,44 мин



Штучное время:

Т_шт=Т_осн+Т_всп(1+х/100)=0,26+1,44Ч(1+1,4/100)=1,72 мин.

Штучно-калькуляционное время:

.

Операция 045. Контрольная

Проверить наружные диаметры Ш75К₆,

Проверить радиальное биение Ш66_-0,06 относительно центральной оси

Провести комплексную проверку зубчатого зацепления на специальном станке.

3.1.11 Расчёт силы и мощности резания

Операция 010. Фрезерно-центровальная

Поз. 1. Фрезерование торцов.

(3.22)

, (3.23)

(3.24)

где v - скорость резания;

.



Таким образом, на фрезерной операции максимальная мощность будет 0,57 кВт, что меньше мощности станка (10 кВт)

Поз.2. Центрование.

Крутящий момент на шпинделе станка: [14].

М=С_мD^qS^y Нм ,

где С_м, q, y - коэффициенты, определяются по [14].

М=0,0345Ч6,3²Ч0,1^0,8=11 Нм

Мощность резания [14].

(3.25)

Таким образом, на сверлильной операции максимальная мощность будет 0,27 кВт, что меньше мощности станка (10 кВт)

Операция 015. Токарная черновая

На токарной черновой максимальное усилие будет на переходе 4 (припуск 2,5мм)

Сила резания при точении может быть определена по формуле: см. [14]

, Н

где С_p ,х, у, n_p - коэффициенты, определяются по [14].



С_р=300; х_р=1,0; y_p=0,75; n_p=-0,15;

(3.27)

где v - скорость резания;

.

Таким образом, на токарной черновой операции максимальная мощность будет 7 кВт, что меньше мощности станка (10 кВт)

Операция 020. Токарная чистовая

С_р=300; х_р=1,0; y_p=0,75; n_p=-0,15;

.

Таким образом, на токарной черновой операции максимальная мощность будет 2,1 кВт, что меньше мощности станка (10 кВт)

Операция 025. Фрезерная

С_р = 12,5; х_р = 1,0; y_p = 0,75; u_p = 1,0; w_p = 0,2; q_p = 0,73;

.

где P_z - сила резания

D - диаметр фрезы - 18 мм



.

.

Таким образом, на фрезерной операции максимальная мощность будет 3,2 кВт, что меньше мощности станка (10 кВт)

Операция 030. Зуборезная

N=C_NЧVЧm^xЧS^yЧD^uЧZ^qЧ10^-3ЧK_N, кВт

N=124Ч100Ч10^1,7Ч2^0,9Ч140^-1Ч14⁰Ч^-3Ч1=7,1 кВт

Таким образом, на зуборезной операции максимальная мощность будет 7,1 кВт, что меньше мощности станка (7,5 кВт)

Операция 040. Круглошлифовальная

Эффективная мощность N, необходимая для шлифования определяется по формуле [16].

N=C_NЧV^rЧt^xЧS^yЧd^q, кВт

где С, r, x, y, q - коэффициенты, определяемые по [16].

V - скорость вращения детали; равна 30 м/сек

t - глубина шлифования, 0,01 мм/дв.ход

S - продольная подача, 30 мм

d - обрабатываемый диаметр детали, 75 мм

Коэффициенты C=1,3; r=0,75; x=0,85; y=0,7; q=0,2

N=1,3Ч30^0,75Ч0,01^0,85Ч30^0,7Ч75^0,2=0,94 кВт



Таким образом, на круглошлифовальной операции максимальная мощность будет 0,94 кВт, что меньше мощности станка (7,5 кВт). Время на выполнение операций представлено в таблице 3.5:

Таблица 3.5. Время, затраченное на выполнение операций

Операция	Тп.з.	Тм	Твсп	Тшт	Тшт.кол.
	мин
Фрезерно-центровальная	8,4	1,25	0,78	2,04	2,4
Токарная черновая	12	1,07	2,16	3,25	3,77
Токарная чистовая	12	2,26	1,68	4	4,5
Фрезерная	8,4	20,3	1,6	21,92	22,27
Зубофрезерная	18,1	5	1,49	6,5	7,3
Круглошлифовальная	6,9	0,26	1,44	1,72	2

3.1.12 Технико-экономическое обоснование спроектированного процесса

Коэффициент использования материала заготовки:

Тогда г=17,4/23,3=0,78

В процентах - 78%

Трудоёмкость годовой программы

Можно определить по формуле:

Т=?Т_штЧN, мин

где ?Т_шт - сумма штучного времени обработки;

N - годовая программа выпуска



?Т_шт=2,4+3,25+4+21,92+6,5+1,72=39,8 мин

Т=39,8Ч500=19895 мин=331,6 час

Коэффициенты использования оборудования по времени:

Сумма основного времени:

?Т_о=1,25+2,16+2,26+20,3+5+0,4=31,37 мин

?Т_шт-кал=2,4+3,77+4,5+22,27+7,3+2,0=42,24 мин

По формулам:

К_обор=31,37/42,24=0,74

К_обор=31,37/39,8=0,79

Коэффициенты использования оборудования по мощности

где N_{расчёт.} - расчётная мощность резания;

N_ст - мощность станка

Операция 015. Фрезерно-центровальная

На фрезерной позиции



На сверлильной позиции

Операция 020. Токарная черновая

Операция 030. Токарная чистовая

Операция 040. Фрезерная

Операция 030. Зубофрезерная

Операция 040. Круглошлифовальная



Данный технологический процесс построен с использованием универсального оборудования, приспособлений, инструментов. Это позволило снизить затраты и уменьшить цикл подготовки производства. В серийном производстве все затраты связанные с изготовление и подготовкой специального оборудования, приспособлений, инструментов и т.п. окупаются существенным повышением производительности труда.

Технико-экономический анализ показывает, что разработанный технологический процесс соответствует основным требованиям, предъявляемым к инженерным технологическим разработкам. Коэффициент использования материала заготовки находится на достаточно высоком уровне для серийного производства. Это говорит о том, выбранная заготовка приближена по конфигурации к конечной детали и механическая обработка заготовки будет минимальной. Также на высоком уровне находятся коэффициенты использования оборудования по времени. Для серийного производства это хорошие показатели, что говорит о высокой степени применения станков с ЧПУ, снижающих долю вспомогательного и подготовительно-заключительного времени.

Вместе с тем, загрузка станков по мощности находится на низком уровне. Это связано с использованием серийных универсальных станков, которые крайне сложно подобрать точно по мощности. В реальном серийном производстве этот коэффициент, как правило, ещё ниже, потому что используют только те станки, которые фактически имеются в производстве.



3.2 Расчёт и проектирование чечервячной фрезы

3.2.1 Описание видов и конструкций червячных фрез

Червячные фрезы применяют для черновой и чистовой обработки цилиндрических зубчатых колёс наружного зацепления с прямыми, косыми, винтовыми и шевронными зубьями, червячных колёс и колёс внутреннего зацепления.

Конструктивно, по способу крепления, фрезы могут быть концевые и насадные. Последние устанавливаются при обработке на оправках. Зуборезные фрезы изготавливаются цельными или сборными, т.е. фреза может быть представлена в виде совокупности закреплённых на цилиндрической поверхности гребёнок, либо в виде червяка, витки которого превращены в зубья, путём прорезания поперечных канавок так, что образуются, передние углы г и затылованием зубьев для получения задних углов б.

По типу основного червяка фрезы могут быть звольвентные, конволютные и архимедовы.

Червячные фрезы по ГОСТ 9324-80 изготавливаются трёх типов и пяти классов точности.

Классы точности (по мере убывания точности) - ААА, АА, А, В, С

Предварительную обработку выполняют черновыми червячными фрезами, у которых передний угол г = 5…7⁰, а толщина зуба меньше, чем у чистовых на величину припуска. Окончательную обработку осуществляют чистовыми фрезами с г = 0 и размерами по ГОСТ 9324-80Е.

3.2.2 Расчет исходных геометрических параметров

Для расчета фрезы необходимы геометрические параметры обрабатываемых колес:

Торцовый модуль :

, см (3.35)

при в = 0; m_t = m_n1 = 10 мм;

Делительный диаметр шестерни:

d₁ = m_tЧz_1, мм (3.36)

d₁ = 10Ч14 = 140 мм

Диаметр окружности выступов шестерни:

d_а1 = d₁+2m_n1 , мм (3.37)

d_а1 = 140+2Ч10 = 160 мм

Диаметр окружности впадин шестерни:

d_f1 = d₁-2,4m_n1 , мм (3.38)

d_f1 = 140-2,4Ч10 = 116 мм

Профильный угол в торцевом сечении:

, ⁰ (3.39)

при в₁ = 0; б _t1 = б _n1 =

Радиус основного цилиндра:



, мм (3.40)

мм

Толщина зуба шестерни в сечении, нормальном к винтовой линии на делительном цилиндре (задана на чертеже):

, мм (3.41)

мм

Высота зуба шестерни:

h = 2,2Чm, мм (3.42)

h = 2,2Ч10 = 22 мм

Высота головки и ножки зуба шестерни:

h' = m, мм (3.43)

h' = 10 мм

h” = 1,2m , мм (3.44)

h” = 1,2Ч10 = 12 мм

3.2.3 Основные конструктивные и расчётные размеры фрезы

1) Выбор угла профиля и числа заходов фрезы

Модуль фрезы m_n0 принимаем равным модулю нарезаемой шестерни m_n1. Угол профиля фрезы б_n0 принимаем равным углу профиля нарезаемой шестерни б_n1:



б_n0 = б_n1 = 20⁰

Число заходов фрезы определено заданием и равно:

Z₁₀ = 2

В связи с тем, что двухзаходные фрезы дают значительную погрешность, их применяют только в качестве черновых (для предварительной обработки). Следовательно, будем проектировать черновую фрезу.

2) Определение конструктивных размеров фрезы

Предварительно наружный диаметр, диаметр внутреннего отверстия и длину фрезы выбираем по ГОСТ 9324-80:

D_eu = 160 мм

d_BH = 50 мм

L = 200 мм

Буртик принимаем шириной 5 мм.

Расчётное число зубьев для чистовой фрезы см. [11]:

(3.45)

(3.46)



Для черновых фрез число зубьев принимается несколько меньше - по рекомендациям [5]:

3.2.4 Расчёт размеров зубьев фрезы

Нормальный шаг зубьев фрезы:

, мм (3.47)

Р_n0 = Р_n1 = 3,1416Ч10 = 31,416 мм

Ход зубьев по нормали:

, мм (3.48)

Р_zn = 31,416 Ч 2 = 62,832 мм

Расчётная толщина зуба по нормали:

, мм (3.49)

S_u = 31,416 - (15,7+0,26) = 15,456 мм

Расчётная высота головки зуба фрезы:

мм

Для черновой фрезы необходимо добавить ,

где с - радиальный зазор,

с = 0,2Чm, мм (3.50)



с = 0,2Ч10 = 2 мм

мм

Высота ножки зуба:

, мм (3.51)

мм

Высота зуба фрезы:

, мм (3.52)

мм

Радиус закруглений на головке и ножке зуба:

, мм (3.53)

мм

Падение затылка (затылование) К [4]:

Для D_eu = 160 К = 7 мм

Определение расчетных размеров фрезы:

Задний угол при вершине принимаем; б_В = 10⁰

Передний угол принимаем; г = 0

Диаметр начальной окружности для фрез с нешлифованным профилем:

, мм (3.54)

мм

Угол подъёма витков фрезы на начальной окружности [4]::

(3.55)

г_m0 = 8.770⁰ = 8⁰46'

где a = 2 - число заходов фрезы;

Шаг по оси между двумя витками:

, мм (3.56)

мм

Ход витков фрезы:

, мм (3.57)

мм

Угол наклона стружечных канавок принимаем равным углу подъёма витков:

л_m0 = г_m0

Тогда шаг стружечных канавок:



, мм (3.58)

мм

Диаметр посадочного отверстия для чистовых однозаходных фрез общего назначения может быть подсчитан по формуле:

d₀= 14,21Чh^0.373 = 45,0 мм

Для двухзаходных фрез следует увеличить на одну ступень по нормальному ряду для повышения прочности и жёсткости оправки, следовательно окончательно принимаем:

d₀ = 50,0 мм

Диаметр окружности впадин должен быть не менее:

, мм (3.59)

мм

Проверяем наружный диаметр по формуле:

, мм (3.60)

мм

160 ? 137,5

Условие выполняется.

Радиус закругления дна стружечной канавки принимаем:мм

Шпоночный паз принимаем по ГОСТ 23360-78: ( для диаметра 50- паз 14Ч9 ).

Для облегчения посадки фрезы на оправку в нём делают выточку глубиной 1 мм и длиной 60 мм.

Диаметр проточки в отверстии:

, мм (3.61)

мм

Глубина стружечной канавки:

(3.62)

мм

3.2.5 Выбор станка

Скорость резания, м/мин.- определяем по [3]:

, м/мин (3.63)

Подставляем значения в формулу:

м/мин

Число оборотов фрезы:

, об/мин (3.64)



об/мин

, кВт (3.65)

C_N = 175, Y_N = 0,9, X_N = 1,0, U_N = 1,1, q_N = 0

Подставляем значения в формулу:

кВт

По полученным данным подбираем зубофрезерный станок модели 53А80Н

Характеристики станка представлены в таблице 3.6:

Таблица 3.6. Технические характеристики

Технические характеристики
Параметр	Значение
Максимальный диаметр нарезаемых колёс, мм	800
Максимальный модуль нарезаемых зубьев, мм	10
Минимальное число нарезаемых зубьев	8
Диаметр стола, мм	630
Максимальный угол наклона зубьев нарезаемых колёс, град	+/- 45
Расстояние между осями стола и фрезы, мм	80 - 500
Расстояние от плоскости стола до оси фрезы, мм	195 - 595
Максимальные размеры установленной червячной фрезы, мм:
длина	200
диаметр	200
Максимальное вертикальное перемещение суппорта, мм	400
Конус отверстия фрезерного суппорта (Морзе)	5
Максимальное осевое перемещение фрезы, мм	100
Частота вращения фрезерного шпинделя, об/мин	40 - 405
Подача, мм/мин:
вертикальная	0,75 - 7,5
радиальная	0,22 - 2,25
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	8; 10; 12.5
Габаритные размеры станка, мм
длина	2897
ширина	1810
высота	2250
Масса станка, кг	11150

В данном пункте работы проведены необходимые расчёты и выполнен чертёж червячной фрезы для обработки прямозубой некоррегированной шестерни эвольвентного зацепления.

По полученным расчётным данным и с учётом размеров обрабатываемой детали, произведён выбор зубофрезерного станка.

Как показывает анализ, спроектированный инструмент отвечает основным требованиям, предъявляемым к инженерным технологическим разработкам.



Заключение

В данной работе был разработан проект модернизации платформы машины подачи кислорода в конвертер №3.

Разработан редуктор, входящий в привод передвижения платформы машины подачи кислорода №3, произведён расчёт зубчатой передачи, упругой втулочно-пальцевой муфты, а также шпонки. Редуктор рассчитывался на определенные технические характеристики, обеспечивающие надежную работу агрегата. В ходе модернизации привода передвижения платформы была произведена замена ходового винта с гайкой на более надежный и более упрощенный в обслуживании привод с зубчатым колесом и рейкой.

Разработан гидропривод механизма подачи токарно-фрезерного станка. Здесь произведены расчет и выбор гидродвигателя, насосной установки, гидроаппаратуры и трубопроводов.

Так же разработана технология изготовления вал - шестерни с применением фрезерно - центровального, токарно - винторезного, токарно - фрезерного, зубофрезерного, круглошлифовального станков и термообработкой детали. В ходе разработки были подобраны соответствующее оборудование и приспособления. Была рассчитана норма времени на изготовление вал - шестерни, выбрана наиболее подходящая технологичная заготовка, а также произведено технико-экономическое обоснование.

Разработана червячная фреза. Фреза служит для снятия определённого количества металла с заготовки вал - шестерни, методом нарезки зубьев.



Список использованных источников

1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя: учебник в 3т. Т1/ В.И. Анурьев. М.: Машиностроение, 1992.- 816 с.

2. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя: учебник в 3т. Т2/ В.И. Анурьев. М.: Машиностроение, 1992.- 632 с.

3. Анурьев, В.И. Справочник конструктора машиностроителя: учебник в 3т. Т3/ В.И. Анурьев. М.: Машиностроение, 1992.- 540 с.

4. Аршинов, В.А. Резание металлов и режущий инструмент/ Г.А. Алексеев, В,А Аршинов. М.: Машиностроение, 1979. 384 с.

5. Гидропривод и гидропневмоавтоматика станочного оборудования: Методические указания к выполнению курсовой работы: Часть I. Статичекий расчет и конструирование гидропривода / сост. В.Н. Колпаков. - Вологда: ВоПи, 1994. -357 с.

6. Горошкин, А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник / А.К. Горошкин. М.: Машиностроение, 1971. 451 с.

7. Детали машин: Учеб. Для студентов вуза/ Под ред. М.Н. Иванов, В.А. Финегенова - 6-е изд., перераб.- М: Высшая школа, 2000. - 383с.

8. Дунаев, П.Ф. Детали машин. Курсовое поектирование / П.Ф. Дунаев - М.: Высшая школа, 1984. - 335 с.

9. Кован, В.М. Расчёт припусков на обработку в машиностроении. Справочное пособие / В.М. Кован. М.: Машгиз, 1953г. -341 с.

10. Металлорежущее оборудование 2000. Номенклатурный справочник М.: ИКФ Каталог, 2000г. 114 с.

11. Обработка металлов резанием. Справочник технолога/ Под ред. Г.А. Монахова. М.: Машиностроение, 1974. - 600 с.

12. Руководство к дипломному проектированию по технологии машиностроения, металлорежущим станкам и инструментам / Под ред. Л.В. Худобина. М.: Машиностроение, 1986г. -228 с.

13. Свешников, В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы, - М.: Машиностроение, 1988. 510 с.

14. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога/ Под ред. Косиловой А.Г., Мещерякова Р.К. и Калинина М.А. М.: Машиностроение, 1976. 431 с.

15. Чернавский, С.А. Проектирование механических передач, / учебно-справочное пособие для вузов, М.: Машиностроение, 1984. - 560 с.

16. Чернилевский, Д.В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования / Учебное пособие для вузов. - М.: Машиностроение, 2001. - 560 с.

Размещено на Allbest.ru