Модернизация привода машины подачи кислорода конвертерного цеха

Во второй операции производится черновое и чистовое растачивание наружных поверхностей детали, данную операцию можно осуществить на обычном токарном станке.

Затем необходимо произвести обработку зубьев вала-шестерни, эту операцию оптимально производить на зубофрезерном станке. Деталь закрепляется вертикально в центрах, зубья шестерни обрабатываются все одновременно червячной фрезой.

После обработки зубьев необходимо обработать шпоночную канавку, данную операцию произведем на вертикально-фрезерном станке. Данный станок позволяет получить высокую точность и полностью исключает ручную подгонку детали в процессе ее сборки.

Для достижения твердости вала-шестерни согласно требований чертежа (HB=230…260), необходимо провести его термическую обработку.

После окончания термообработки деталь шлифуют на круглошлифовальном станке до шероховатости заданной по чертежу (Ra=3,2).

3.1.6 Подбор оборудования для каждой операции изготовления вала-шестерни

На фрезерно-центровальной операции выбираем серийный станок, фрезерно-центровальный модели ЕМ 535М, имеющий следующие технические характеристики представленные в таблице 14.

Таблица 14 - Технические характеристики станка ЕМ 535М

Класс точности	Н
Размеры обработки штучных заготовок: Максимальный Ш, мм Длина, мм	100,0 1000,0
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5 - 2000,0
Продольная подача суппорта, мм/мин	0,05 - 2,80
Поперечная подача суппорта, мм/мин	0,025 - 1,40
Мощность электродвигателя главного привода	10,0 кВт
Габаритные размеры: длина, мм ширина, мм высота, мм	3200,0 2160,0 2400,0

На токарной черновой и чистовой операциях применяем токарно-винторезный станок 16К20Ф3 со следующими техническими характеристиками представлено в таблице 15:

Таблица 15 - Технические характеристики станка 16К20Ф3

Класс точности	Н
Наибольшие размеры обработки штучных заготовок: Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах	500,0 220,0 1000,0
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5 - 2000,0
Продольная подача суппорта, мм/мин	3 - 1200,0
Поперечная подача суппорта, мм/мин	1,5 - 600,0
Мощность электродвигателя главного привода	10,0 кВт
Габаритные размеры: длина, мм ширина, мм высота, мм	3360,0 1710,0 1750,0

На зубо-фрезерной операции применяем станок зубо-фрезерный вертикальный для цилиндрических колёс 5К32 со следующими техническими характеристиками представленными в таблице 16.

Таблица 16 - Технические характеристики станка 5К32

Класс точности	Н
Наибольший Ш обрабатываемой заготовки, мм	800,0
Наибольший модуль обрабатываемых колёс	10,0
Длина зуба нарезаемого колеса, мм	350
Частота вращения фрезы, об/мин	40,0 - 310,0
Подача суппорта, мм/об осевая радиальная тангенциальная	0,80 - 5,00 0,25 - 1,50 0,15 - 2,90
Мощность электродвигателя главного привода	7,5 кВт
Габаритные размеры: длина, мм ширина, мм высота, мм	2660,0 1450,0 2000,0

На фрезерной операции применяем вертикально-фрезерный станок 6Р12 со следующими техническими характеристиками представленными в таблице 17.

Таблица 17 - Технические характеристики станка 6Р12

Класс точности	Н
Размеры рабочей поверхности стола: длина, мм ширина, мм	1250,0 400,0
Частота вращения шпинделя, об/мин	50,0 - 2500,0
Поворот фрезерной головки, град.	±45,0
Рабочая подача стола, мм/об (мм/мин) продольная поперечная	40,0 - 2000,0 8,0 - 400,0
Мощность электродвигателя главного привода	10,0 кВт
Габаритные размеры: длина, мм ширина, мм высота, мм	2395,0 1745,0 2000,0

Для шлифовки наружных поверхностей применяем кругло-шлифовальный станок 3М132, имеющий следующие технические характеристики указанными в таблице 18.

Таблица 18 - Технические характеристики станка 3М132

Класс точности	Н
Система ЧПУ	Позиционная
Диаметр наружного шлифования, мм	8,0 - 280,0
Наибольшая длина наружного шлифования, мм	630,0
Мощность электродвигателя главного привода	7,50 кВт
Габаритные размеры: длина, мм ширина, мм	3500,0 3300,0

3.1.7 Подбор приспособлений для каждой операции изготовления вала-шестерни

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. Патрон является универсальным приспособлением, в тоже время имеет сменные кулачки, которые могут быть спроектированы и изготовлены для закрепления конкретной детали.

Патрон имеет следующие технические характеристики представленные в таблице 19.

Таблица 19 - Технические характеристики патрона

Пределы регулирования хода кулачков, мм	10,0 - 280,0
Величина хода подвижной губки при пневматическом зажиме, мм	6,0
Усилие зажима, при рабочем давлении воздуха в сети 4 атм., кг	800,0
Габариты: диаметр наружный высота	350,0 170,0

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.

3.1.8 Выбор режущего инструмента для каждой операции изготовления вала-шестерни

Для выполнения фрезерно-центровальной операции применяем следующий режущий инструмент:

- Фреза торцевая насадная со вставными ножами диаметром 200 мм T15K6 ГОСТ 9473-71

- Сверло центровочное Р18 ГОСТ 14952-77

На токарных операциях (черновой и чистовой) применяем однотипный инструмент:

- Резец упорный отогнутый правый Т15К10 ГОСТ 18870-73

- Резец проходной отогнутый правый Т30К4 ГОСТ 18870-73

Для фрезерования шпоночной канавки применяем фрезу концевую шпоночную с режущей частью из твёрдого сплава ВК-6 по ГОСТ 6396-88

На зубофрезерной операции применяем фрезу червячную однозаходную по ГОСТ 9324-80;

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

Технологический процесс изготовления детали представлен в таблице 20.

Таблица 20 - Технологический процесс изготовления детали

Номер или обозначение	Наименование и содержание операции (установка, переход)	Оборудование (наименование, модель, мощность, особенности)	Приспособление, вспомогательный инструмент.	Режущий Инструмент (наименование, материал, размер, количество)
операции	установки	позиции	переход
1	2	3	4	5	6	7	8
00			1	Заготовительная Заготовка- поковка
00				Термическая Нормализация
0100	А	1 2		Фрезерно-центровальная Установить в призмах по чёрной базе (Ш) Фрезеровать одновременно оба торца заготовки, выдерживая размер 298±1 мм Сверлить одновременно два центровых отверстия; глубина сверления 10 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
0 015	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=28; Точить начерно пов. 3 Ш80 до Ш76 на длине L=25; Точить окончательно 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 16К20Ф3 (max (Ш)400, max L=1000); мощность 10 кВт	Патрон трёхкулачковый пневматически, центра гладкие	Резец упорный отогнутый правый Т15К10 ГОСТ 18870-73
1	2	3	4	5	6	7	8
0 020	А		1 2 3 4 5 6 7	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; 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	Токарно- винторезный станок 16К20Ф3 (max (Ш)400, max L=1000); мощность 10 кВт	Патрон поводковый центра гладкие	Резец проходной отогнутый правый Т30К4 ГОСТ 18870-73
	Б		8 9	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 Снять деталь со станка
025	А			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 Ш 18 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				Термическая Термообработка HRC38…43; h=2…3 мм
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	Круглошлифовальный станок 3М132 мощность 7,5 кВт	Патрон поводковый центра гладкие	Круг шлифовальный электрокорундовый на керамической связке Ш300 ширина H=25 ГОСТ 19202-80
045				Контрольная	Стол контрольный

3.2 Проектирование червячной модульной фрезы

Исходные данные к расчету:

Выбор инструмента выполняем на основании размеров детали и точности обработки.

Модуль нормальный:

Угол зацепления: .

Диаметр делительной окружности колеса:

Исходный контур по ГОСТ 13755-81 -

коэффициент высоты головки зуба h_a^* = 1,0;

коэффициент высоты ножки h_f^*=1,25;

коэффициент радиального зазора с^* = 0,25.

Толщина зуба по нормали на делительной окружности: .

Высота зуба колеса: .

Степень точности по ГОСТ 9178-72: 7я

Тип фрезы - однозаходная.

Материал заготовки - сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Нарезание производим на станке 53А50.

3.2.1 Основные технические требования к фрезам

Фрезы должны изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 9324-81 по рабочим чертежам.

Цельные фрезы должны изготовляться из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73.

Твердость фрез типов 1 и 2 - 63…66 HRCэ. Для фрез, изготовленных из быстрорежущей стали с содержанием ванадия 3% и более и кобальта 5% и более, твердость должна быть 64…66 HRCэ. У фрез типа 3 твердость поверхности посадочного отверстия и торцов должна быть не менее 37…40 HRCэ.

Шлифованная часть фрез, обеспечивающая требуемую точность профиля, должна быть не менее 1/3 длины зуба - для фрез модулей свыше 4 мм.

Шпоночный паз - по ГОСТ 9472-83. Допускается изготовлять шпоночный паз по ширине В с полем допуска В12, по высоте d- Н14.

Предельные отклонения по наружному диаметру фрез типа 3 - по h17; предельные отклонения размеров с неуказанными допусками:

h16, Н16, ±t3/2

3.2.2 Расчет размеров фрезы

Шаг зубьев фрезы по нормали:

Шаг между соседними профилями см. рисунке 9, равен шагу нарезаемого колеса по делительной окружности для фрезы:

, (12)

,мм.



Рисунок 9 - Габаритные размеры червячных зуборезных фрез

Профильный угол по нормали см. рисунке 10:

принимаем равным углу зацепления на колесе

Рисунок 10- Элементы профиля фрезы по нормали

Толщина зуба по нормали для фрез:

,мм, (13)

, мм.

Высота головки зуба:

Назначаем равной высоте ножки зуба нарезаемого колеса с учетом радиального зазора или допуска на внутренний диаметр колеса



,мм, (14)

где - коэффициент высоты головки зуба;

с - радиальный зазор, мм,

, мм, (15)

, мм,

, мм.

принимаем мм.

Высота ножки зуба фрезы:

Принимаем равной высоте головки зуба нарезаемого колеса плюс величина перекрытия

, мм, (16)

, мм,

Полная высота профиля:

, мм, (17)

мм,

или

, мм, (18)

мм,

принимаем .

Радиус закругления у головки и ножки зуба:

, (19)

мм.

Наружный диаметр фрезы: принимаем в зависимости от модуля m: .

Число зубьев:

для чистовых фрез определяем по формуле

, (20)

, (21)

,

.

принимаем .

Для фрез со шлифованным зубом на дне впадины предусматриваем канавку для улучшения условий процесса шлифования изображенном на рисунке 11.

Глубина канавки для выхода шлифовального круга с радиусом .

ширина канавки-принимаем конструктивно В=5мм.



Рисунок 11 - Канавка для фрез со шлифованным зубом

Задний угол на вершине зуба:

Задний угол, рисунок 4, для чистовых фрез принимается из интервала принимаем

Величина затылования: при заднем угле на вершине зуба :

, мм, (22)

мм.

Величина дополнительного затылования у фрез со шлифованным профилем:

, (23)

мм.

принимаем .

Средний расчетный диаметр делительной окружности фрезы:

для уменьшения отклонений фактических величин угла подъема витков и угла наклона канавок от расчетных средний диаметр фрезы изображен на рисунке 12 (с учетом погрешности профиля при переточках) определяем в сечении, отстоящем от передней плоскости зуба на 0,1-0,25 окружного шага.



, (24)

где К -величина затылования, мм

- высота головки профиля зуба фрезы, мм;

- коэффициент.

Для фрез со шлифованным зубом принимаем .

Рисунок 12 - Расчетное сечение фрезы

Угол подъема винтовой линии фрезы:

, (25)

.

Шаг по оси между витками:



, (26)

Осевой шаг винтовой стружечной канавки:

, (27)

,

Глубина канавки у фрез со шлифованным профилем:

, (28)

.

Шлифованная часть зуба:

окружного шага. .

Минимальный диаметр шлифовального круга:

, (29)

где - посадочный диаметр круга, мм,

мм.

принимаем 90мм.

Радиус закругления у основания канавки:

, (30)

мм.

принимаем .

Угол профиля канавки выбираем конструктивно из интервала: , принимаем .

Диаметр отверстия фрезы под оправку предварительно:

, (31)

принимаем, округляя по ГОСТ 9472-70: .

Проверяем условие:

, (32)

мм,

принимаем окончательно.

Диаметр выточки:

, (33)

мм,

принимаем.

Общая длина фрезы:

принимаем по ГОСТ 9324-60 .

Длина выточки:

, (34)

принимаем.

Диаметр буртиков:

, (35)

принимаем .

Длина буртиков:

принимаем при m>8мм

Размеры шпоночного паза назначаем по ГОСТ 9472-83, при диаметре:B Ч H = 14 Ч 9; t_m = 53,8 мм.

В ходе проделанной работы был произведен расчет и проектирование червячной фрезы, разработаны их рабочие чертежи, приведенные в приложении с указанием предельных отклонений размеров деталей и шероховатостей на поверхности инструмента.

Фрезы должны изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 9324-81 по рабочим чертежам.

Цельные фрезы должны изготовляться из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73.

Твердость фрез типов 1 и 2 - 63…66 HRCэ. Для фрез, изготовленных из быстрорежущей стали с содержанием ванадия 3% и более и кобальта 5% и более, твердость должна быть 64…66 HRCэ.

У фрез типа 3 твердость поверхности посадочного отверстия и торцов должна быть не менее 37…40 HRCэ.

Шлифованная часть фрез, обеспечивающая требуемую точность профиля, должна быть не менее 1/3 длины зуба - для фрез модулей свыше 4 мм.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Модернизация привода передвижения платформы МПК №3 за счёт снижения аварийных простоев конвертера и увеличения межремонтного периода позволит увеличить выпуск стали, а также сократить затраты на покупку оборудования в неснижаемый запас. Всё это позволит получить максимальную прибыль для предприятия.

Затраты на проведение модернизации составить 454285 руб.

Из них:

318 т.руб - стоимость оборудования;

12.7 т.руб - транспортные расходы;

61.019 т.руб - заработная плата;

19.831 т.руб - социальные нужды;

42.713 т.руб - накладные расходы;

Общий экономический эффект от модернизации составляет 3460802 руб.

Был проведен расчет прибыли, налоговых , амортизационных, доходов, критериев инвестиционного, это:

NPV - чистый приведенный доход от модернизации, 19863158 руб.

Индекс NPV отражает увеличение стоимости технологической системы. PI- рассчитан индекс рентабельности, 44,72 среднегодовое значение индекса рентабельности PI_ср.г= 447,2

IRR- норма рентабельности, норма доходности 129,2

РР - срок окупаемости 2 месяца.

ARR- коэффициент эффективности инвестиций 8,61

Все критерии инвестиционного процесса показывают на эффективность проекта, кроме этого они являются более обоснованными, так как они учитывают временную компоновку денежных потоков.

Проект модернизации для предприятия является целесообразным.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3т. / В.И. Анурьев. - М.: Машиностроение, 1979. - Т. 1. - 730 с.

2. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие / С.В. Белов. - М.: Госэнергоиздат, 1999. - 290 с.

3. Горошкин, А.К. Приспособления для металлорежущих станков: справочник / А.К. Горошкин. - М.: Машиностроение, 1971. - 303с.

4. Дунаев, П.Ф. Детали машин: курсовое проектирование / П.Ф. Дунаев. - М.: В.Ш., 1984. - 335 с.

5. Егоров, М.Е. Технология машиностроения: учебник для вузов / М.Е. Егоров. - М.: Высшая школа, 1976г. - 535с.

6. Кован, В.М. Расчёт припусков на обработку в машиностроении: справочное пособие / В.М. Кован. - М.: Машгиз, 1953г. - 208с.

7. Романов, В.Ф. Расчёты зуборезных инструментов: учебник для вузов / В.Ф. Романов. - М.: Машиностроение, 1969. - 251с.

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

9. Чернилевский, Д.В. Детали машин: учебное пособие для вузов / Д.В. Чернилевский - М.: Машиностроение, 2001. - 560 с.

10. Шейнблит, А.Е. Детали машин: курсовое проектирование деталей машин / А.Е. Шейнблит. - М.: В.Ш., 1991. - 432 с.

11. Справочник технолога - машиностроителя: в 2 т. / под ред. А.Г. Косилова, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - Т. 1. - 327с.; т. 2. - 324с.

12. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении: справочник технолога / под ред. А.Г. Косилова, Р.К. Мещерякова, М.А. Калинина. - М.: Машиностроение, 1976. - 288с.

13. Обработка металлов резанием: справочник технолога / под ред. Г.А. Монахова. - М.: Машиностроение, 1974. - 600 с.

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

15. Организация, планирование и управление машиностроительным предприятием: в 2 т. / под ред. В.А. Летенко, В.Н. Родионова. - М.: Высшая школа, 1979. - 296 с.

16. Сетевые графики в планировании: Учебное пособие / под ред. И.М. Разумова [и др.]. - Изд. 3-е. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1981. - 168с.

Размещено на Allbest.ru