Модернизация подъемного стола для подачи слябов в печь стана 2000 ЛПЦ-2 ПАО "Северсталь"

Плоскость YOX

Рисунок 2.8 - Эпюры моментов приводного вала

Сечение 1-1, смотреть со стороны опоры А

Сечение 2-2

Сечение 3-3

Сечение 4-4

Самый большой изгибающий момент в сечении вала 3-3.

М3-3=47,931 кНм

Проверочный расчет вала на выносливость:

Определение коэффициента запаса прочности по формуле(2.38).

, (2.38)

[S] = 1.5 - 3

где Sу - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;

Sф - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям по формуле(2.39), (2.40).

Sу = , (2.39)

Sф = , (2.40)

Определим пределы выносливости в расчетном сечении вала расчет производим по формуле(2.41), (2.42):

(у-1)D = , (2.41)

(ф-1)D = , (2.42)

у-1 = 380 H / мм2

ф-1 = 0,58 у-1 = 0,58·380 = 220,4 H / мм2

Определим напряжения в сечении по формуле(2.43), (2.44).

уa = , (2.43)

фa = , (2.44)

Суммарный изгибающий момент:

уa =

фa =

(у-1)D = 380 / 2,9 = 131,03 H / мм2

(ф-1)D = 220,4 / 2,6 = 84,76 H / мм2

Коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений расчет по формуле(2.45), (2.46).

, (2.45)

, (2.46)

где Kу и Кф - эффективные коэффициенты концентрации напряжений,

Kу = 1,45 Кф = 1,3;

Кd - коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного

сечения, Кd = 0,5;

КF - коэффициент влияния шероховатости, КF = 1.

Sу = 131,03 / 11,14 = 11,72

Sф = 84,76 / 1,61 = 52,6

S =

11,44 > 3,0 , следовательно, проверочный расчет вала на выносливость в опасном сечении вала в отношении прочности прошел.

2.3.10 Подбор муфт

В данной конструкции привода применены зубчатые муфты типа МЗ.

Для зубчатых муфт максимальный расчетный момент Мк, который муфта может передать и по которому муфта определяется по формуле(2.47).

Мк = k1 • k2 • Т, (2.47)

где k1 - коэффициент безопасности, равный 1,2;

k2 - коэффициент условия работы муфты, равный 1;

Т - момент передаваемый муфтой.

Мк1 = k1 • k2 • Т1 = 1,2 • 1 • 571,7 = 686,04 Нм

Мк3 = k1 • k2 • Т3 = 1,2 • 1 • 14291,5 = 17149,8 Нм

Исходя из полученных значений и диаметров валов подбираем муфты данные в таблице 2.8:

для вала №1 МЗ- 7 ГОСТ 5006-87

для вала №2 МЗ 10 ГОСТ 5006-55

Таблица 2.8 - характеристики муфт

2.3.11 Подбор шпонок и проверка прочности шпоночных соединений

Размеры шпонок нормированы, шпонки призматические обыкновенные ГОСТ 23360-78. Размеры сечений (b · h) принимаются в зависимости от диаметра вала - d. На приводном валу рассчитываемой нами зубчатой передачи применяется шпоночное соединение для крепления зубчатой муфты. Диаметр этого участка приводного вала равен 180 мм, исходя из которого подбираем номинальные размеры шпонок. Ширину шпонок выбираем равной (0,25ч 0,30) d, тогда для вала сечением 180 мм ширина шпонки будет равна 45 ч 54 мм. Размеры сечений призматических шпонок выбираем стандартные : 4525мм.. Для нашего вала длина шпонки =200 мм. ГОСТ23360-78.

Проверочный расчет призматических шпонок производится по формулам:

а) на смятие по формуле(2.48).

, (2.48)

б) на срез по формуле(2.49).

, (2.49)

где ,-действительное и допускаемое напряжения на смятие для шпоночного соединения;

,- действительное и допускаемое напряжения на срез для шпоночного соединения;

-крутящий момент, передаваемый соединением;

-диаметр вала ;

, , -высота, ширина, рабочая длина шпонки.

Чаще всего ограничиваются расчетами на смятие.

Находим действительное напряжение смятия для шпоночного соединения:

см1 = (4 • 14291,5 • 103) / (180 • 200 • 25) = 63,52 Н/мм2

2.4 Расчёт и конструирование торцевой фрезы

2.4.1 Фрезерование

Фрезерование является одним из наиболее распространённых и высокопроизводительных способов механической обработки резанием. Обработка производится многолезвийным инструментом - фрезой.

Фрезерование-обработка резанием металлических и неметаллических материалов, при котором режущий инструмент - фреза имеет вращательное движение, а обрабатываемая заготовка - поступательное.

Фрезерование осуществляется на фрезерных станках.

Различают два основных вида фрезерования : тангенциальное, при котором режущие лезвия вращающегося цилиндрического инструмента образуют обработанную поверхность параллельно оси его вращения, и радиальное, когда лезвия вращающегося инструмента образуют обработанную поверхность перпендикулярную к оси его вращения.

Фрезерованием обрабатываются горизонтальные, вертикальные, наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля. Особенностью процесса резания при фрезеровании является то, что зубья фрезы не находятся в контакте с обрабатываемой поверхностью всё время. Каждое лезвие фрезы последовательно вступает в процесс резания, изменяя толщину срезаемого слоя от наибольшей к наименьшей, или наоборот. Одновременно в процессе резания могут находиться несколько режущих кромок. Это вызывает ударные нагрузки, неравномерность протекания процесса, вибрации и повышенный износ инструмента, повышенные нагрузки на станок.

Как тангенциальное (например, цилиндрической фрезой), так и радиальное (например, торцевой фрезой) фрезерование может осуществляться двумя способами, зависимости от направления движения подачи заготовки:

- встречное фрезерование, когда направление движения режущей кромки фрезы, находящейся в процессе резания, противоположно направлению движения подачи;

- попутное фрезерование, когда направление движения режущей кромки фрезы, находящейся в процессе резания, совпадает с направлением движения подачи.

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб возрастает от нуля до максимума, силы, действующие на заготовку, стремятся оторвать её от стола, а стол поднять. Это увеличивает зазоры в системе СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь), вызывает вибрации, ухудшает качество обработанной поверхности. Этот способ хорошо применим для обработки заготовок с коркой, производя резание из-под корки, отрывая её, тем самым значительно облегчая резание. Недостатком такого способа является большое скольжение лезвия по предварительно обработанной и наклёпанной поверхности. При наличии некоторого округления режущей кромки она не сразу вступает в процесс резания, а поначалу проскальзывает, вызывая большое трение и износ инструмента по задней поверхности. Чем меньше толщина срезаемого слоя, тем больше относительная величина проскальзывания, тем большая часть мощности резания расходуется на вредное трение.

При попутном фрезеровании этого недостатка нет, но зуб начинает работу с наибольшей толщины срезаемого слоя, что вызывает большие ударные нагрузки, однако исключает начальное проскальзывание зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость поверхности. Силы, действующие на заготовку, прижимают её к столу, а стол - к направляющим станины, что уменьшает вибрации и повышает точность обработки.

2.4.2 Конструкции фрез

Инструментом при фрезеровании являются фрезы (от французского la frais - клубника), представляющие собой многолезвийный инструмент, лезвия которого расположены последовательно в направлении главного движения резания. Предназначенные для обработки с вращательным главным движением резания без изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с одним движением подачи, направление которого не совпадает с осью вращения.

Фрезы бывают:

- по форме - дисковые, цилиндрические, конические;

- по конструкции - цельные, составные, сборные и насадные, хвостовые;

- по применяемому материалу режущей кромки - быстрорежущие и твердосплавные;

- по расположению лезвий - периферийные, торцовые и периферийно-торцовые;

- по направлению вращения - праворежущие и леворежущие;

- по форме режущей кромки - профильные (фасонные и обкаточные), прямозубые, косозубые, с винтовым зубом;

- о форме задней поверхности зуба - затылованные и незатылованные;

- по назначению - концевые, угловые, прорезные, шпоночные, фасонные, резьбовые, модульные и др.

Цельные фрезы изготавливают полностью из инструментального материала. У составных фрез режущую часть изготавливают из инструментального материала, а приваренный к ней хвостовик из конструкционной стали.

К составным относятся также фрезы, у которых зубья - пластины из инструментального материала напаивают на корпус фрезы. У сборных фрез зубья закрепляют в корпусе механически с помощью специальных крепежных элементов. Режущий элемент - зуб - может представлять собой резец с напаянной твердосплавной пластинкой или монолитную пластинку из инструментальной стали, твердого сплава или другого инструментального материала.

Наиболее компактную конструкцию имеют цельные и составные фрезы. При небольших размерах у них может быть больше зубьев, чем у сборных фрез. Недостатки цельных фрез - повышенный расход инструментального материала; составных с напайными пластинками твердых сплавов - невозможность регулирования положения зубьев при износе и трудность восстановления в случае поломки. Для переточки такие фрезы необходимо снимать со станка.

Сборные конструкции обеспечивают наиболее рациональное использование инструментального материала. Изношенные зубья можно быстро заменить, не снимая фрезу со станка. Вследствие этого сокращаются потери времени, связанные со сменой инструмента для переточек. К недостаткам сборных конструкций можно отнести трудность размещения большого числа зубьев в корпусе определенного размера, из-за чего при равных диаметрах сборные фрезы обычно имеют больше зубьев, чем цельные и составные; наличие крепежных деталей, удерживающих режущие элементы в корпусе, а следовательно повышенную трудоемкость изготовления фрез; высокие требования к точности обработки базовых поверхностей, обеспечивающих заданное положение вставных зубьев, и к точности размеров самих зубьев в конструкциях, где смену зубьев выполняют без последующей тонкой регулировки их положения в корпусе фрезы; соответствующие требования к точности твердосплавных пластинок в конструкциях фрез с механически закрепляемыми неперетачиваемыми пластинками.

При разработке новых конструкций фрез выполняют следующие основные требования.

1. Число зубьев должно быть по возможности большим, так как от него пропорционально зависит минутная подача, т.е. производительность обработки.

Вместе с тем зубья должны быть достаточно прочными, а расстоянии е между ними, форма и шероховатость поверхности стружечных канавок должны обеспечивать надежное размещение и отвод стружки (последнее особенно важно для концевых фрез, обрабатывающих глубокие пазы). В некоторых случаях, например при образовании сплошной сливной стружки, у концевых фрез переднюю поверхность зубьев делают ступенчатой для дробления стружки. Число, форма зубьев и их размещение (шаг) должны обеспечивать равномерную работу без значительных вибраций. Это в ряде случаев достигается изготовлением фрез с неравномерным шагом зубьев.

У торцовых фрез для обработки чугуна, когда отвод стружки несложный, применяют сборные конструкции с близким размещением зубьев или с режущими элементами, каждый из которых имеет по два-три зуба.

2. Угол наклона стружечных канавок должен обеспечивать плавную работу фрезы и нужное направление отвода стружки. При фрезеровании труднообрабатываемых материалов концевыми фрезами хорошие результаты получают, повышая прочность фрезы при уменьшении числа зубьев с одновременным увеличением угла наклона до 35-45°, при этом удается повысить минутную подачу, несмотря на сокращение числа зубьев.

Для уменьшения вибрации иногда прибегают к изготовлению концевых фрез с изменяющимся от зуба к зубу углом наклона. Особенно хорошие результаты получают, сочетая этот прием с неравномерным шагом зубьев.

3. При снятии больших припусков торцевыми, концевыми и дисковыми фрезами, а также для прорезных и отрезных фрез должно быть обеспечено рациональное распределение припуска между зубьями фрезы, обеспечивающее снижение нагрузки на зуб, разделение стружки и надежный ее отвод. Для этого применяют торцевые дисковые ступенчатые фрезы, дисковые фрезы с разнонаправленными зубьями и зубьями, размещенными в шахматном порядке. У прорезных фрез, обрабатывающих глубокие пазы, и отрезных фрез уменьшают число зубьев (в том числе путем стачивания зубьев через один у стандартной фрезы), применяют разнонаправленные зубья, затачивают переходные режущие кромки у четных или нечетных зубьев, делают углубление на боковой поверхности диска фрезы у стружечной канавки.

4. Форма режущего клина должна обеспечивать наименьшее сопротивление резанию при сохранении достаточной прочности и стойкости инструмента. Следует стремиться к использованию инструмента с положительным передним углом; при больших силах резания добиться достаточной прочности инструмента, применяя двойную форму передних поверхностей с узкой фаской и отрицательным передним углом у главной режущей кромки и положительным передним углом на остальной передней поверхности, а также применяя положительный угол наклона главной режущей кромки л. В случаях, когда это допускается жесткостью технологической системы, следует применять торцевые фрезы с малыми углами в плане и с переходной режущей кромкой.

5. При высоких требованиях к шероховатости обработанной поверхности и точности размеров должна быть обеспечена высокая размерная стойкость инструмента за счет применения фрез (торцевых, дисковых) с зачистной режущей кромкой и фрез с регулируемым расстоянием между режущими кромками (для дисковых трехсторонних фрез при обработке пазов).

6. Особое внимание должно быть уделено выбору способа установки и закрепления фрезы, обеспечивающему минимальное биение зубьев, высокую прочность, жесткость и возможность быстрой замены фрез, особенно на станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

2.4.3 Расчет и конструирование фрезы

На вертикально - фрезерном станке модели 6А59 производится торцевое фрезерование полки шириной B= 65 мм, длиной l=1900 мм; припуск на обработку h = 2 мм. Материал обрабатываемой заготовки - сталь 40ХН c

ув = 800 МПа. (80 кгс/мм2).Параметр шероховатости Rz=80 мкм.

Обработка - черновая в соответствии с рисуноком 2.9.

Рисунок 2.9 - Эскиз обработки

Выбираем фрезу торцевую насадную с механическим креплением пятигранных твердосплавных пластин (ГОСТ 22085-76)

Диаметр торцевой фрезы выбираем в зависимости от ширины фрезеруемой поверхности В по формуле(2.50).

D=1,6•B (2.50)

D=1,6•65=100 мм

Принимаем по карте 109 5,с.210,211 стандартную фрезу диаметром

D=100 мм, с числом зубьев z=8.

Окончательно число зубьев фрезы Z =

Принимаем z = 8

2.4.4 Режимы резания при фрезеровании

Скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами фрезы, определяется по формуле(2.51)

(2.51)

где КV - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания;

Тm - коэффициент, учитывающий твердость обрабатываемого материала;

Zpv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

Buv- коэффициент, учитывающий марку твердого сплава;

tXv- коэффициент, учитывающий угол в плане режущей кромки.

Для стали 40 ХН с ув = 800 Мпа, торцевой фрезы и материала режущей части (с последующим учетом поправочных коэффициентов) выбираем следующие значения коэффициентов и показателей степеней формула(2.52).

Сv=332; qv=0,2; xv=0,1; yv=0,4; uv=0,2; Pv=0; m=0,2;

KV = KmV • KnV • KиV, (2.52)

где KmV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого

материала расчет по формуле по формуле(2.53).

KmV = Кг ( 750 / ув )nv, (2.53)

KmV = 0,7 (750 / 800 )1.35 = 0,64

где KnV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки,

KnV = 0,6;

KиV - коэффициент, учитывающий материал инструмента, KиV = 1.

KV = 0,64 • 0,6 • 1 = 0,38

= 238,3 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя по формуле(2.54).

, (2.54)

= 758,9 об / мин;

Корректируем частоту вращения шпинделя по станку и устанавливаем действительную частоту вращения по паспорту станка: n=800 об/мин.

Действительная скорость главного движения резания по формуле(2.55).

(2.55)

м/мин.(4,18 м/с)

Определение фактической минутной подачи

Определим скорость движения подачи по формуле(2.56).

Vs= Sмин= Szznд (2.56)

Vs= 0,18 • 8•800=1152мм/мин.

Корректируем величину Vs по данным станка и устанавливаем ее действительное значение: Vs= 1200 мм/мин

Действительное значение подачи на зуб фрезы по формуле(2.57).

Szд= Vs/(znд ) (2.57)

Szд= 1200/(8•800)=0,18мм/зуб.

Определение фактической минутной подачи

Определяем главную составляющую силы резания формула(2.58).

Pz = (2.58)

По 5,табл.41,с.291 находим значение поправочных коэффициентов и показателей степеней для стали 40 ХН с ув = 800 Мпа и торцевых фрез с пластинами из твердого сплава: Ср=825; хр=1; ур=0,75; up=1; р =0,2; qp=13.

Вычислим поправочный коэффициент КМр по формуле 5, табл.9,с.264

Kmр = (ув / 750 )n = 800 / 750 = 1,1

Pz = 2326 H

Определим эффективную мощность, затрачиваемую на резание:

Nрез = = 9,7 кВт

В единицах СИ:

Nрез = PzVд=2326•4,18=9,72 кВт

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка%

Nрез ? Nшп

У станка 6А59 Nшп = 22 кВт;

9,7 < 22, следовательно, обработка возможна.

Определение основного времени

Основное время обработки определяется по формуле(2.59).

, (2.59)

где L - длина хода инструмента, мм, определим по формуле(2.60).

i - число проходов;

n - частота вращения, об/мин;

S - подача, мм/об.

,мм (2.60)

При черновом торцевом фрезеровании врезание:

12 мм

Принимаем , тогда:

L = 1900 + 12 + 3 = 1915 мм

мин.

Проверка условия равномерного фрезерования

Определяем шаг зубьев фрезы: окружной торцевой шаг:

Sокр = = 39,2 мм

Осевой шаг при щ = 20є, сtg 20° = 2,75:

Sос = 39,2•2,75 = 107,8 мм

Проверяем полученную величину Sокр на условие равномерного фрезерования:

С = В/ Sос =65/107,8=0,60

Т.е. условие равномерного фрезерования обеспечено.

Отверстие фрезы и шпоночный паз выполняют по ГОСТ 9472 - 83.

Определяем геометрические параметры рабочей части фрезы :

главный угол в плане ц = 67°; вспомогательный ц1 = 50

Выбираем материал фрезы : корпуса - сталь 40Х; режущих пластин - Т15К6.

Допуски на основные элементы фрезы и другие технические требования принимаем по ГОСТ 19042-80

Расчет геометрических параметров режущей части фрезы3,с.48]:

Следуя рекомендациям ГОСТ 19042--80 и анализу существующих схем базирования пластин, выбираем форму пластин - пятиугольную. Число граней пластины К определяется по формуле(2.61).

К = 360 (+1) (2.61)

К= 360 х (67 + 5)-1 =5

Принимаем число граней пластин - К=5, тогда корректируем угол 1:

1=360/К - = 360/5 - 70 = 20

Рассчитаем параметры установки МП в корпусе фрезы:

определим положение плоскости NN (при условии, что 1=200200)

tg=( tg sin) (tg1+ tg cos)-1

здесь -угол при вершине пластины (е= 112°30)

tg=( tg120sin112030)(tg20020+tg120cos112030)-1=0,6808

=34025

определим угол наклона пластины по формуле:

=tg/sin,

=tg120/sin34025=0,2126/0,5628=0,38

определим угол наклона пластины со относительно оси фрезы
(направление наклона зуба обратно направлению главного движения
резания):

tg = tg 2 cos

где 1и 2 значения поперечного и продольного передних углов.

tg =tg 0 соs 6° = 0

смещение паза под пластину Е относительно оси фрезы определяем по
формуле (2.62).

Е = (D/2) sin1 - S соs , (2.62)

где S--толщина пластины, S=4,76мм.

Е = (100/2) sin 6° -4,76 х соs 0 = 11,96 мм.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологии изготовления рейки привода сталкивателя

3.1.1 Описание конструкции и назначения детали

Деталь “Рейка” предназначена для преобразования вращательного движения вала-шестерни в поступательное движение штанги сталкивателя. Деталь состоит из зубчатой части, которая имеет следующие параметры : модуль нормальный m = 28 мм, число зубьев z = 20, длина зубчатой части b = 1671,24 мм, шаг Р = 87,96 мм, высота зуба h = 63 мм. Для крепления к штанге в рейке просверлены 12 отверстий d = 22 мм, а также для удобства крепления имеется паз глубиной 12 мм во всю длину рейки.

Допуски на размеры шероховатости поверхностей, указанные на чертеже, выбраны в соответствии со стандартами и условиями работы.

Марка материала для изготовления данной детали - сталь 40ХН. Механические свойства стали 40ХН приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Механические свойства стали 40ХН ( ГОСТ 1050-88 )

3.1.2 Нормоконтроль чертежа

Технический чертеж данной детали выполняется на формате А3, в масштабе 1:5. На чертеже показывается главный вид детали, указываются все размеры поверхностей с допусками. Проставляются габаритные размеры детали и линейные размеры зубчатой части. Указываются размеры, угол и количество фасок, имеющихся на детали, указывается линейный размер длины и глубины паза. Для того, чтобы показать глубину и ширину паза, делается сечение А-А. На главном виде проставляются шероховатости всех поверхностей и предельные отклонения от правильной геометрической формы и правильного взаимного расположения поверхностей, указываются базовые поверхности. В правом верхнем углу чертежа строится таблица с указанием всех остальных параметров зубчатой части детали. Также на чертеже указывается твердость детали и неуказанные предельные отклонения.

3.1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Для обеспечения точности установки детали обработку посадочного места необходимо выполнить со шлифовкой.

Изготовление данной детали имеет несколько недостатков. Одним из них является использование как минимум трех различных станков: фрезерный, сверлильный, шлифовальный. Это затрудняет изготовление детали и увеличивает время на производство детали. Также недостатком можно назвать высокую твердость исходной заготовки (сталь 40ХН имеет твердость НВ=230-280).

3.1.4 Выбор метода изготовления и формы заготовки

В условиях заданной программы, материала и технических требований оптимальным вариантом заготовки будет являться полосовой прокат, обжатый по размерам детали с учетом припусков. Заготовку получаем с помощью ручной газовой ( ацетилено-кислородная ) резки. Точность резки от ± 4 до ± 10 мм. Длина заготовки 1928,11 мм с припуском 28,11 мм, ширина 421,6 мм и толщина 136,6 мм с припусками 16,6 мм.

3.1.5 Припуски на механическую обработку

Заготовка - полоса стальная горячекатаная. Качество поверхности проката Rz = 200 мкм, h = 300 мкм.

Минимальный припуск на черновую обработку формула(3.1).

2zчер.min = 2[(Rzпрок + hпрок) + прок + черн], (3.1)

– Rzпрок + hпрок = 500 мкм

Кривизна заготовки к = 2,5 · 1900 = 4,75 мм

Значение черн примем 2,3 мм

2zчер.min = 2( 0,5 + 4,75 + 2,3 ) = 15,1 мм

Минимальный припуск на чистовую обработку формула(3.2).

2zчист.min = 2[(Rzчерн + hчерн) + ост + чист], (3.2)

2zчист.min = 2( 63 + 60 + 405 + 230 ) = 1516 мкм = 1,5 мм

Общий припуск

2zо.min = 15,1 + 1,5 = 16,6 мм

Минимальный припуск на черновую обработку по длине

Rz + h = 10 мм , к = 2,5 · 405 = 1,01 мм

2zчер.min = 2( 10 + 1,01 + 2,3 ) = 26,62 мм

Минимальный припуск на чистовую обработку

2zчист.min = 2( 63 + 60 + 405 + 230 ) = 1516 мкм = 1,5 мм

Общий припуск

2zо.min = 26,62 + 1,5 = 28,11 мм

Результаты выбора припусков поверхностей на механическую обработку заносим в таблицу 3.2.

Также изобразим графического расположения припусков и допусков на обработку рисунок 3.1.

Таблица 3.2 - Табличные данные припусков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.1 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку

Изобразим заготовку на рисунке 3.2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.2 - Эскиз заготовки

3.1.6 Выбор плана обработки

1.Фрезерная. Установить деталь на столе вертикально - фрезерного станка. Фрезеровать торцы в размер 1900 мм.

Фрезеровать поверхность 3.

Фрезеровать поверхность 3 на длину L = 175 мм, h = 63 мм на всю ширину поверхности 3.

Установить деталь на столе продольно - фрезерного станка.

Фрезеровать поверхность 4 в размер 120 ± 0,1 мм.

Фрезеровать поверхность 5,6 в размер 405 мм.

Фрезеровать паз b =250 мм, h = 12 мм на всю длину поверхности 4.

Переустановить деталь.

Фрезеровать поверхность 5,6 в размер 275 мм.

Фрезеровать поверхность 3 шириной 65 мм с обеих стороной на всю длину поверхности 3.

Фрезеровать фаски.

2. Сверлильная. Сверлить 12 отверстий 22 мм.

3. Зубонарезная. Фрезеровать зуб m = 28 мм, число зубьев z = 20, длина зубчатой части b = 1671,24 мм, шаг Р = 87,96 мм, высота зуба h = 63 мм.

4. Шлифовальная ( плоскошлифовальный станок ). Шлифовать поверхности 1, 2, 3, 4.

3.1.7 Предварительное нормирование времени операций

В таблице 3.3 приведены данные о предварительном времени на обработке детали.

Таблица 3.3 - Предварительное время на обработку детали

3.1.8 Выбор типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108-88 характеризуется коэффициентом закрепления операций Кз.о..

Годовая программа N = 1000 штук.;

Годовой фонд времени работы оборудования формула(3.3).

Fд = (D-d) • h • S • Кр • 60, мин, (3.3)

где D = 365- количество календарных дней в году;

d = 114- количество выходных и праздничных дней;

h = 8 - продолжительность смены в часах;

Кр= 0,97 - коэффициент, учитывающий потери времени на ремонт,

наладку, регламентированные перерывы;

S = 1 - число смен;

Fд = (365-114) • 8 • 1 • 0,97 • 60 = 116866 мин = 1947,76 час.,

Нормативный коэффициент загрузки оборудования ?зн = 0,75;

Расчетное количество станков формула(3.4).

mp = N •Tш-к / 60 • Fд • ?зн, штук, (3.4)

mp1 = 1000•305,2 / 60• 1947,76 •0,75 = 3,5 штук;

mp2 = 1000•9,46 / 60 • 1947,76 •0,75 = 0,11 штук;

mp3 = 1000•63,9 / 60 • 1947,76 •0,75 = 0,73 штук;

mp4 = 1000•39,9 / 60• 1947,76 •0,75 = 0,45 штук;

Фактический коэффициент загрузки рабочего места формула(3.5).

ззф = mp/р, (3.5)

где р - принятое число рабочего мест;

ззф1 = 3,5 /3= 1,16;

ззф2 = 0,11 /1= 0,11;

ззф3 = 0,73/1= 0,73;

ззф2 = 0,45 /1= 0,45;

Количество операций, выполняемых на рабочем месте формула (3.6).

О = ззн / ззф, (3.6)

О1 =0,75 / 1,16 = 9;

О2 =0,75 / 0,11 = 6,8;

О3 =0,75 / 0,73 = 1,03

О3 =0,75 / 0,45 = 1,7

В таблице 3.4 приведены данные по технологическому процессу обработки детали.

Таблица 3.4 - Данные по технологическому процессу

По формуле (3.7) определим серийность производства.

Кз.о.= УО/ УР; (3.7)

Кз.о.= 10,14/6 = 1,69;

значит, производство будет мелкосерийное.

3.1.9 Выбор оборудования

1. Для фрезерования торцов заготовки выбираем вертикально - фрезерный станок модели 6А59.

2. Для фрезерной операции выбираем продольно - фрезерный станок модели 6606.

Основные параметры станка 6606:

3. Для сверлильной операции выбираем вертикально - сверлильный станок модели 2Г175М.

4. Для зубонарезной операции выбираем реечно - фрезерный станок модели 5414.

5. Для шлифовальной операции выбираем плоскошлифовальный станок модели 3Д725.

3.1.10 Выбор режущего инструмента

В таблице 3.5 приведены данные о режущем инструменте, применяемого при обработке детали.

Таблица 3.5 - Режущий инструмент

3.1.11 Выбор приспособления

Станочное приспособление выбираем с условием того, чтобы обеспечивали требуемое базирование и надежное закрепление детали на операциях, высокую жесткость установленной на станке детали, учитывая возможность автоматизации обработки и других требований. Выбор приспособления производим и заносим в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 - Выбор приспособления

3.1.12 Выбор средств измерения

Выбираем средства измерения и контроля размеров, в зависимости от типа производства и величины допуска контролируемого параметра для каждой операции и заносим в таблицу 3.7.

Таблица 3.7 - Средства измерения

3.1.13 Расчет режимов резания

Рассчитываем окружную скорость фрезы для чернового прохода расчет производим по формуле(3.8).

, (3.8)

где КV - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания определяем по формуле(3.9).

KV = KmV • KnV • KиV, (3.9)

где KmV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала определяем по формуле(3.10).

KmV = Кг ( 750 / ув )nv, (3.10)

KmV = 0,7 (750 / 800 )1.35 = 0,64

где KnV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки,

KnV = 0,6;

KиV - коэффициент, учитывающий материал инструмента, KиV = 1;

KV = 0,64 • 0,6 • 1 = 0,38

= 28,1 м / мин

Определяем частоту вращения щпинделя по формуле(3.11).

, об / мин, (3.11)

= 89,5 об / мин

По паспорту станка n=100 об/мин

м/мин

Определяем основное время обработки по формуле(3.12).

, (3.12)

где L - длина хода инструмента, мм;

i - число проходов;

n - частота вращения, об/мин;

S - подача, мм/об.

мин

Рассчитываем окружную скорость фрезы для чистового прохода:

= 42,9 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 136,6 об /мин

По паспорту станка n=160 об/мин:

м/мин

мин

Рассчитываем окружную скорость фрезы для чернового прохода

KmV = 0.85 (750 / 800 )1.35 = 0.78

KnV = 0,9

KиV = 1,15

KV = 0,78 • 0,9 • 1,15 = 0,81

= 160,9 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 102,5 об / мин

По паспорту станка n=100 об/мин:

м/мин

Определяем основное время обработки:

мин

Рассчитываем окружную скорость фрезы для чистового прохода:

= 248,2 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 158,1 об /мин

По паспорту станка n=160 об/мин:

м/мин

мин

Фрезеровать поверхность 3 на длину L = 175 мм, h = 63 мм на всю ширину поверхности 3.

Задаем глубину резания.

t = 6,3 мм

Из справочника выбираем значение подач

Sz = 0.18 мм/зуб

Окружная скорость фрезы:

= 150,2 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 191,3 об / мин

По паспорту станка n=200 об/мин:

м/мин

Определяем основное время обработки:

мин

Фрезеровать поверхность 4 в размер 120 ± 0,1 мм.

Задаем глубину резания.

- для чернового прохода t = 7,55 мм

- для чистового прохода t = 0,75 мм

Из справочника выбираем значение подач

- для чернового прохода Sz = 0.18 мм/зуб

- для чистового прохода S = 1 мм/об

Определяем окружную скорость фрезы для чернового прохода

KV = 0,81

= 160,9 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 102,5 об / мин

По паспорту станка n=100 об/мин:

м/мин

Определяем основное время обработки:

мин

Рассчитываем окружную скорость фрезы для чистового прохода:

= 248,2 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 158,1 об /мин

По паспорту станка n=160 об/мин:

м/мин

мин

Фрезеровать поверхность 5,6 в размер 405 мм.

Задаем глубину резания.

t = 8,3 мм

Из справочника выбираем значение подач

Sz = 0.18 мм/зуб

Окружная скорость фрезы:

= 162,3 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 323,1 об / мин

По паспорту станка n=320 об/мин:

м/мин

Определяем основное время обработки:

мин

Фрезеровать паз b =250 мм, h = 12 мм на всю длину поверхности 4.

Задаем глубину резания.

t = 6 мм

Выбираем значение подач

Sz = 0.18 мм/зуб

Окружная скорость фрезы:

= 149,1 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 189,9 об / мин

По паспорту станка n=200 об/мин:

м/мин

Определяем основное время обработки:

мин

Фрезеровать поверхность 5,6 в размер 275 мм.

t = 6,5 мм Sz = 0.18 мм/зуб KV = 0,81

= 153,5 м / мин

= 488,9 об / мин

По паспорту станка n=500 об/мин:

м/мин

мин

Фрезеровать поверхность 3 шириной 65 мм

- для чернового прохода t = 2 мм; Sz = 0.18 мм/зуб

- для чистового прохода t = 0,75 мм; S = 1 мм/об

Определяем окружную скорость фрезы для чернового прохода KV = 0,81

= 238,3 м / мин

= 758,9 об / мин

По паспорту станка n=800 об/мин:

м/мин

мин

Рассчитываем окружную скорость фрезы для чистового прохода:

= 270,2 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 859,9 об /мин

По паспорту станка n=1000 об/мин:

м/мин

мин

Фрезеровать фаски.

Задаем глубину резания.

t = 5 мм

Из справочника выбираем значение подач

Sz = 0,05 мм/зуб

Окружная скорость фрезы:

= 61,9 м / мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

= 616 об / мин

По паспорту станка n=630 об/мин:

м/мин

Определяем основное время обработки:

мин

Режимы резания для остальных операций выбираем из справочника и сводим в таблицу 3.8.

Таблица 3.8 - Режимы резания

Режимы резания для шлифовальной операции сводим в таблицу 3.9.

Таблица 3.9 - Режимы резания для шлифовальной операции

3.1.14 Расчет технической нормы времени

Рассчитываем норму времени для фрезерной операции

Оперативное время по формуле (3.13).

Топ = То + Тв, (3.13)

где То- основное время, мин по формуле(3.14)

Тв- вспомогательное время, мин.

Тв= Ту.с.+ Тз.о.+ Туп.+ Тиз, (3.14)

где Ту.с.- время на установку и снятие детали, мин.;

Тз.о.- время на закрепление и открепление, мин.;

Туп.- время на приемы управления, мин.;

Тиз.- время на измерение детали, мин.

Время на установку и снятие детали - 0,39 мин

Время на закрепление и открепление - 0,7 мин

Время на приемы управления;

включить или выключить станок - 0,02 мин

подвести или отвести инструмент к детали при обработке - 2 мин

переместить стол - 1,6 мин

Время на измерение детали - 2,5 мин

Основное время фрезерной операции:

То = 6,24 + 4,9 + 2•2,34 + 2•8,1 + 4,7 + 2,06 + 2,1 +

+21 + 2,6 + 3,8 + 12,1 = 68,48 мин

Оперативное время:

Топ = 68,48 + 0,39 + 0,7 + 0,02 + 2 + 1,6 + 2,5 = 75,69 мин

Норма штучного времени по операции подсчитывается по формуле(3.15)

Тшт=Т0+tв+tт+tорг+tп+tп-з, (3.15)

где Т0 - основное время обработки детали;

tв - вспомогательное время;

tт - время технического обслуживания рабочего места;

tорг - время организационного обслуживания;

tп - время перерывов;

tп-з - подготовительно-заготовительное время.

Время технического обслуживания рабочего места - 9,5 % от оперативного времени:

tт = 75,69 • 9,5 / 100 = 6,94 мин

Время организационного обслуживания - 1,4 % от оперативного времени.

tорг = 75,69 • 1,4 / 100 = 1,02 мин

Затраты времени на перерывы, отдых и личные надобности - 5 % от оперативного времени.

tп = 75,69 • 5 / 100 = 3,65 мин

Подготовительно-заготовительное время

На наладку станка и установку приспособлений - 26 мин

На установку фрез - 6 мин

Получение инструмента и приспособлений до начала 10 мин

и сдача их после обработки

tп-з = 26 + 6 + 10 = 42 мин

Тшт = 75,69 + 6,94 + 1,02 + 3,65 + 42 = 126,7 мин

Аналогично рассчитывается время остальных операций и результаты сводим в таблицу 3.10.

Таблица 3.10 - Время обработки детали

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном проекте реконструкции подъёмного стола стана 2000 решены следующие задачи :

1. Спроектирован привод сталкивателя слябов у подъемного стола участка загрузки нагревательных печей;

2. Разработан гидропривод подъемного стола с расчетом и выбором гидроаппаратуры;

3. Разработан технологический процесс изготовления рейки сталкивателя слябов;

4. Произведен расчет и конструирование торцевой фрезы;

5. Разработана система автоматизации работы подъемного стола;

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Адам, А. И. Справочник зубореза / А.И. Адам, Г. Г. Овумян - М.:Машиностроение, 1971.-232 с.

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

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

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

5. Алексеев,Г.А. «Конструирование инструмента» / Г.А. Алексеев, В.А. Аршинов. - М.: Машиностроение, 1979 . - 384 с.

6. Бавельский,М.Д. Справочник по пневмоприводу и пневмоавтоматике деревообрабатывающего оборудования / М.Д. Бавельский, С.И. Девятов. - М.: «Лесная промышленность», 1983. - 168с.

7. Блюмберг, В.А. Справочник фрезеровщика / В.А. Блюмберг, Е.И. Зазерский--Л.:

8. Герц,Е.В. Расчет пневмоприводов. Спрвочное пособие / Е.В. Герц, Г.В. Крейнин. - М.: Машиностроение, 1975. - 272 с. с ил.

9. Гидропневмопривод и гидропневмоавтоматика станочного оборудования: методические указания к выполнению курсовой работы: Часть I. Статический расчет и конструирование гидропривода / сост. В.Н. Колпаков. - Вологда: ВоПи, 1994.

10. Гинзбург,Е.Г. Зубчатые передачи / Е.Г. Гинзбург. - Л.: Машиностроение, 1980. - 416 с.

11. Горбацевич,А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения . Учебное пособие для машиностроительных спец. Вузов - 4-е изд., перераб. и доп. / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - Минск.: Высшая школа, 1983. - 256 с. ил.

12. ГОСТ 8027--86. Фрезы червячные чистовые для шлицевых валов с прямобочным профилем. Технические условия.

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

14. Егоров, М.Е. Технология машиностроения. / М.Е. Егоров , В.И. Дементьев , В.Л. Дмитриев - М: Высшая школа,1976. - 534 с.

15. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов / С.А. Чернявский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 416 с.

16. Люткевич, Г.Г. «Расчёт зуборезного инструмента» / Г.Г. Люткевич, А.Н. Волков - Новочеркасск: НПИ, 1978 г. - 80с.

17. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках - М.: Машиностроение, 1974. - 416 с.

18. Панова, А.А. Обработка металлов резанием / А.А. Панова - М.: Машиностроение, 1988. - 736 с.

19. Полетаев, В.П. Детали машин: методические указания к курсовому проекту. Энергокинематический расчет привода / В.П.Полетаев, А.А. Усов. - Вологда.: ВоГТУ, 2003. - 16 с.

20. Романов, В.Ф. Расчеты зуборезных инструментов / В.Ф. Романов. - М.: Машиностроение, 1969. - 251 с. ил.

21. Семенченко,И.И «Проектирование металлорежущих инструментов» / И.И. Семенченко, В.М. Матюшин. - М.: Машгиз, 1962 . - 952 с.

22. Справочник металлиста. Т. 3. / под ред. А. Н. Малова. - М.: Машиностроение, 1977. - 748 с.

23. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С74 Т.2 / под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроения, 1985. 638с., ил.

Размещено на Allbest.ru