Модернизация технологического процесса изготовления корпуса центробежного насоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

ОАО «Оленегорский механический завод» специализируется на выпуске запасных частей и нестандартизированного оборудования для горно-металлургических предприятий и является полнопрофильным механическим заводом, в состав которого входят 3 основных цеха: литейный, цех механосборочных и сварочных работ, цех металлоконструкций. Мощность предприятия - 20000 тонн стального, чугунного литья в год, 1200 тонн литья из цветных сплавов и 4200 тонн деталей с механической обработкой в год, а также 6000 тонн сварных металлоконструкций в год.

Как было отмечено выше, основу продукции предприятия составляют фасонное литье из стали и чугуна, фасонное и кессонированное литье из меди и бронзы, а также изготовление грейферов, грохотов, смесителей, насосов песковых, грунтовых, насосов химических титановых, и других видов оборудования.

Некоторую долю выпускаемой продукции занимают центробежные насосы, о которых пойдет речь в данной работе.

Среди всевозможных устройств, предназначенных для перекачивания разнообразных жидкостей, центробежный насос является самым практичным: принцип работы этого агрегата обеспечивает качественное сочетание высокой производительности и напора, но при этом позволяет конструкции быть довольно простой. Насосы такого типа применяются практически во всех отраслях промышленности: горнодобывающей, химической, нефтехимической, строительной и угольной. Такие агрегаты можно встретить так же при гидромеханизации разработки грунтов, при гидравлическом способе добычи угля, а также во всех системах коммунального водоснабжения.



1. Анализ состояния вопроса

Центробежные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми [6,5]. Одноступенчатые насосы имеют одно рабочее колесо, многоступенчатые насосы - несколько последовательно соединенных рабочих колес, закрепленных на одном валу. Многоступенчатый насос представлен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Многоступенчатый центробежный насос

По подводу жидкости, различают насосы одностороннего и двустороннего входа. По конструкции рабочего колеса, насосы бывают закрытого, полуоткрытого, открытого типа представлены (рисунок 1.2).

По расположению вала - вертикальные и горизонтальные насосы. Насос с вертикальным расположением вала представлен на рисунке 1.3. По способу соединения с приводом - с помощью муфты и моноблочные. Моноблочный насос представлен на рисунке 1.4. Опоры могут быть выносные и с консольным расположением. По признаку погружения в жидкость, насосы делят на поверхностные, погружные и полупогружные.



Рисунок 1.2 - Виды рабочих колес центробежных насосов:

А - рабочее колесо закрытого типа с односторонним подводом; б- тоже с двусторонним подводом; в- рабочее колесо полуоткрытого типа; г- рабочее колесо открытого типа с двусторонним подводом

Рисунок 1.3 - Центробежный насос с вертикальным расположением вала



Рисунок 1.4 - Центробежный насос моноблочный

Сегодня рынок насосного оборудования предлагает потребителям различные исполнения насосов по обточке колес с соответствующей мощностью электродвигателя, обеспечивающие получение максимального значения КПД для заданных условий работы.

Разброс КПД насосных агрегатов велик (от 20 до 98%). Он определяется разным характером взаимодействия рабочего органа насоса на жидкость. Для регулирования КПД и изменения характеристик центробежных насосов широко применяется метод обтачивания диаметра рабочего колеса. Конкретный подбор рабочего колеса под нужные режимы (подача и напор) позволяет, особенно на крупных насосах, получать значительную экономию энергии. Преимущества центробежных насосов по сравнению с насосами других типов:

- пологие характеристики и (рисунок1.5), благодаря чему высокие значения напоров Н и высокие значения КПД сохраняются при широком диапазоне подач Q;

- большие частоты вращения, что позволяет в качестве привода для насосов использование электродвигателей и турбин;

- плавная изменяется мощность N, что позволяет выполнить пуск насоса при закрытой выходной задвижке (или при закрытом обратном клапане);

- устойчивость в работе насосов и расширение технических характеристик Н и Q при последовательном и параллельном соединении насосов при работе на один трубопровод;

- плавная смена режимов работы гидросистемы;

Рисунок 1.5 - Зависимости напора, КПД, мощности и кавитационного запаса насоса от подачи

- расположение насоса выше уровня жидкости в расходной емкости; изменение показателей насосов H, Q, з за счет различных факторов: обточки диаметра рабочего колеса, изменения частоты вращения, изменения частоты электроснабжения и др.;

- небольшая стоимость насоса из-за использования в конструкции сравнительно недорогих конструкционных материалов: сталь, чугун, полимерные материалы;

- простота технического обслуживания и эксплуатации;

- высокая надежность;

- большие подачи Q;

- малые пульсации давления потока жидкости;

- возможность успешной работы на "загрязненных" жидкостях.

К центробежным насосам относятся: насосы консольные (типа К и КМ), характеристики которых представлены на рисунке 1.6, насосы горизонтальные двухстороннего входа (типа Д, ЦН), насосы артезианские (типа ЭЦВ), насосы химические (типа Х, ХМ, АХ, НВ, АХП, АХПО, ТХИ, ТХ, ХП), насосы питательные (типа ПЭ), насосы центробежные шламовые (6Ш, 8Ш, ВШН, 8С), насосы песковые (типа ПБ, ПРВП, ПКВП, ПР, ПК) и многие другие.

В данной работе рассматривается насос горизонтальный, одноступенчатый, консольного исполнения с рабочим колесом одностороннего входа (рисунок 1.7), предназначенный для перекачивания чистых химически активных и нейтральных жидкостей. С перекачиваемым материалом или жидкостью непосредственно связан выбор материала, из которого изготавливается корпус и рабочий орган.

Рисунок 1.6 - Зависимость напора от производительности насосов консольных, типа КМ

Для агрегатов, которые предназначены для перекачивания химически активных жидкостей, наиболее эффективно показывают себя в эксплуатации титановые сплавы. Производство изделий из титана и его сплавов имеет ряд технологических особенностей. Из-за высокой химической активности расплавленного титана его выплавка, разливка, сварка и механическая обработка весьма трудоёмкая и затратная. В таком случае важно рационально выбрать метод получения заготовки и план обработки.



Рисунок 1.7 - Консольный центробежный насос с односторонним входом

Целью данной работы является модернизация технологии изготовления центробежного насоса для перекачки агрессивных жидкостей. Технологический процесс изготовления корпуса и рабочего колеса на предприятии изготовителе данного агрегата состоял из комбинации литья титана и сварки титанового проката. Сварка титана не только трудоёмка, но и может негативно повлиять на рабочие характеристики и качество деталей, а слесарные работы по резке и сгибанию титанового проката требуют огромных временных и денежных затрат, поэтому данный способ изготовления устарел и более выгодно было бы использовать полностью литые детали с последующей механической обработкой.

Задачи, которые будут решаться в данной работе следующие:

1.создание 3D моделей и сборки насоса;

2.разработка каталога и разнесенной сборки;

3.разработка технологического процесса изготовления корпуса насоса;

4.разработка управляющей программы на станках с ЧПУ.



2. Конструкторская часть

2.1 Описание работы насоса

Центробежный насос состоит из корпуса, имеющего спиральную форму, напоминающего улитку, и, расположенного внутри него, жестко закрепленного на валу лопастного колеса. Лопасти отогнуты от радиального направления в сторону противоположную направлению вращения колеса. Соединение насоса с трубопроводами, напорным и всасывающим, производится через патрубки (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Эскиз центробежного насоса: 1 - корпус-улитка; 2 - лопастное колесо; 3 - вал

Центробежный насос увеличивает кинетическую энергию потока жидкости посредствам своих рабочих органов.

Рабочим органом центробежного насоса является вращающееся лопастное рабочее колесо. Энергия от рабочего колеса к жидкости передается путем динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей их жидкостью.[6]

Когда корпус насоса полностью заполнен жидкостью из всасывающего трубопровода, то, когда рабочее колесо начнёт вращаться (например, при помощи электродвигателя), жидкость, которая находится между его лопастями, под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса давление упадёт, а на периферии повысится. Когда возрастёт давление, жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод (отвод). Вследствие этого внутри корпуса насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего трубопровода в напорный.

Подвод (рисунок 2.2) выполнен в виде конфузора, соосного с рабочим колесом. Корпус выполнен в форме спирали для плавного подвода жидкости к трубопроводу и перехода кинетической энергии в потенциальную энергию давления с наименьшими гидравлическими потерями.

Жидкость, движущаяся под действием лопастей вдоль стенок спирального корпуса, отсекается клином и направляется в диффузор, соединенный с напорным трубопроводом.

Основными техническими показателями, характеризующими работу центробежных насосов, являются подача, напор, мощность, КПД и кавитационный запас.

- Объемная подача насоса (или просто подача), Q - объем жидкости, подаваемой насосом в нагнетательную линию в единицу времени, м3/с или м3/ч.

- Напор насоса, Н - разности удельных энергий на выходе и входе в насос, измеряется в метрах столба жидкости.

- Мощность насоса, N - это мощность, подводимая к насосу и определяемая на его валу, Вт.

Рисунок 2.2 - Принцип работы насоса: 1-диффузор; 2-клин; 3-рабочее колесо; 4-вал

- Коэффициент полезного действия насоса - отношение полезной мощности, создаваемой насосом, к мощности подводимой N и учитывает потери энергии в насосе.

- Кавитационный запас - это величина, необходимая для того, чтобы сохранять нужный уровень давления в жидкости во избежание возникновения кавитации (неравномерности потока). Эти данные можно узнать у компании, выпустившей прибор, которые обозначаются NPSHR. Допустимый кавитационнй запас h - минимальный запас, который обеспечивает работу насоса без снижения напора,м. Допустимый кавитационный запас насоса - это критический кавитационноный запас h_кр, м, увеличенный на 15 %. Критический кавитационный запас h_кр соотвтствует 3 % падению напора насоса.

- Гидравлическая характеристика сети - отображение в графике зависимости потерь напора в сети (называемой в данном случае циркуляционным кольцом) от протекающего расхода. Гидравлическая характеристика имеет параболическую зависимость, так как изменение потерь напора в циркуляционном кольце равно квадрату изменения протекающего расхода.

- Напорно-расходная характеристика - графическое отображение зависимости напора центробежного насоса от его подачи. Тихоходные насосы с частотами вращения менее 1500 об/мин, обладают более плавно изменяющейся характеристикой, соответственно напор, создаваемый насосом с изменением подачи изменяется не столь существенно как у быстроходных насосов.

- Рабочая точка насоса (рисунок 2.3) - точка на пересечении напорно-расходной характеристики насоса и гидравлической характеристики сети. Рабочая точка определяет подачу и напор насоса при включении его в циркуляционное кольцо. Напор соответствует сопротивлению системы, а установившийся расход можно определить, если опустить с рабочей точки перпендикуляр на ось подачи (абсцисс).

2.2 Расчет элемента конструкции ротора (колеса)

Приведем пример фрагмента расчета конструкции рабочего колеса исследуемого в работе насоса [2].

Для расчета необходимы следующие исходные данные:

Напор Н=25-30 м. ст. жид.

Производительность Q=400м3/ч.

Частота вращения n=1500 об/мин.



Рисунок 2.3 - Пересечение зависимостей напорно-расходной и гидравлической характеристик центробежного насоса

Тип рабочего колеса: с односторонним входом.

Плотность перекачиваемой жидкости с=1000-1500 г/см3.

Рисунок 2.4 - Проектируемые параметры рабочего колеса



Коэффициент быстроходности определяется по формуле (2.1):

где n - частота вращения, об/мин;

Q - производительность, м³/с;

H - напор, м. ст. жид.

Рассчитаем параметры рабочего колеса (рисунок 2.4).

Приведенный диаметр рабочего колеса определяется по формуле Д.Я. Суханова (2.2):

где =3,25…5 - коэффициент входной воронки рабочего колеса.

Чем меньше ступеней, тем меньше коэффициент . Большие значения можно принять для улучшения кавитационных качеств.

Находим мощность, потребляемую насосом (2.3):

где - плотность жидкости г/см³;

- КПД насоса.

Переходим к проектированию посадочного диаметра колеса. Для этого вычислим диаметр вала и втулки. Минимальный диаметр вала (2.4):

где - мощность электродвигателя, Вт;

- КПД муфты;

=20 МПа - напряжение на кручение;

=157 рад/с - угловая скорость вала.

Диаметр втулки равен (2.5):

1.Диаметр входной воронки.

2.Наружный диаметр колеса.

3.Ширина меридианного сечения на входе и на выходе.

4.Угол наклона лопасти на входе и на выходе.

5.Толщина лопасти на входе и на выходе.

6.Количество лопастей.

Найдем параметры на входе.

Итак, определим диаметр входной воронки (2.6):

=



Диаметр средней точки входа кромки лопасти (2.7):

Ширина рабочего колеса на входе (2.8):

Определим площадь входа в рабочее колесо (2.9):

Рисунок 2.5 - Треугольник скоростей на входе в рабочее колесо

Скорость потока на входе в рабочее колесо (рисунок 2.5) по формуле (2.10):

При входе потока на лопасть меридианная составляющая абсолютной скорости возрастает и определяется следующим образом (2.12):



где К₁ =1,15…1,30 - коэффициент стеснения потока на входе.

Переносная скорость определяется (2.13):

Угол потока на входе в рабочее колесо определяется (2.14):

Далее находим угол наклона лопасти . Он равен сумме угла потока на входе и угла атаки. Угол атаки = 3-8°. Примем=25°

Толщину лопасти выбирают из технологических соображений (в зависимости от материала рабочего колеса, его размеров и технологических литейных возможностей предприятия-изготовителя). Ориентировочно можно принять толщину лопасти на входе в рабочее колесо S₁=2-10 мм при D₂=150-500 мм. Толщина лопасти на выходе из рабочего колеса S₂ часто принимается равной S₁, а к середине длины лопасть плавно утолщается.

Параметры на выходе при первом приближении:

Для того, чтобы вычислить теоретический напор на выходе примем гидравлический КПД =0,9. Напор равен (2.15):



Окружная скорость на выходе при первом приближении (рисунок 2.6) найдем по формуле (2.16):

где =0,4…0,7 - коэффициент окружной составляющей абсолютной скорости при n_s=70…150.

Рисунок 2.6 - Треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса

Найдем диаметр колеса на выходе при первом приближении по формуле Эйлера для бесконечного числа лопастей (2.17):



Зададимся меридианной скоростью (2.19). Для получения более узкого колеса берем большие значения:

Меридианная скорость на выходе равна (2.20):

где К₂ =1,27 - коэффициент стеснения на выходе.

Следующим шагом буде нахождение угла на выходе. При его выборе из условия минимальных гидравлических потерь необходимо учитывать его взаимосвязь с коэффициентом диффузорности, который прямо влияет на формирование потока и потери энергии. Зависимость угла от коэффициента деформации (2.21):

Коэффициент диффузорности находим по формуле (2.22):

Вычислим число лопастей по формуле (2.23):

В дальнейшем выполняются еще три приближения, после чего можно рассчитать профиль лопаток и, затем, профиль в меридианного сечения рабочего колеса.

2.3 Инженерный анализ вала методом конечных элементов

Инженерный анализ выполнен в программе SolidWorks 2015, которая является одной из самых удобных и сориентированных на пользователя программ для САПР.

Задачи, которые решает SolidWorks:

Конструкторская подготовка производства (КПП):

1. 3D проектирование деталей и сборок любой степени сложности с учётом специфики изготовления.

2. Создание конструкторской документации в строгом соответствии с ГОСТ.

3. Промышленный дизайн.

4. Реверсивный инжиниринг.

5. Проектирование коммуникаций, магистралей (электрожгуты, трубопроводы и пр.).

6. Инженерный анализ (прочность, устойчивость, теплопередача, частотный анализ, динамика механизмов, газо/гидродинамика, оптика и светотехника, электромагнитные расчеты, анализ размерных цепей и пр.).

7. Анализ технологичности на этапе создания изделия.

8. Создание данных для ИЭТР.

9. Управление данными и процессами на этапе КПП.

Технологическая подготовка производства (ТПП):

1. Разработка оснастки и станочных приспособлений

2. Анализ технологичности конструкции изделия.

3. Анализ технологичности технологических процессов.

4. Разработка технологических процессов по ЕСТД.

5. Материальное и трудовое нормирование.

6. Механообработка: разработка управляющих программ для станков с ЧПУ, верификация УП, имитация работы станка. Фрезерная, токарная, токарно-фрезерная и электроэрозионная обработка, лазерная, плазменная и гидроабразивная резка, вырубные штампы, координатно-измерительные машины.

7. Управление данными и процессами на этапе ТПП.

Управление данными и процессами:

1. Работа с единой цифровой моделью изделия.

2. Электронный технический и распорядительный документооборот.

3.Технологии коллективной разработки.

4. Работа территориально-распределенных команд.

5. Ведение архива технической документации по ГОСТ.

6. Проектное управление.

7. Защита данных. ЭЦП.

Для проведения инженерного анализа вала методом конечных элементов требовались такие исходные данные, как материал, приложенные силы и закрепления. Геометрии 3D модели должна быть распознана программой, если деталь импортирована из другой программе САПР, и модель должна являться одним телом.

Свойства материала, который применен в данном расчете, приведены в таблице 2.1.



Таблица 2.1 - Свойства выбранного материала

Название	Легированная сталь
Предел текучести	620 МПа
Предел прочности	724 МПа
Модуль упругости	2,1·1011 Па
Коэффициент Пуассона	0,28
Массовая плотность	7700 кг/м3
Модуль сдвига	7,9·1010 Па
Коэффициент теплового расширения	1,3·10-5

Далее следует зафиксировать модель и выбрать грани для опор. Две грани, на которых располагаются подшипники, в данном случае зафиксированы жестко (рисунок 2.7). Буртик подшипника с одной стороны зафиксирован в направлении осевого перемещения (рисунок 2.8).

Рисунок 2.7 - Зафиксированные грани

Реакции опор в данном закреплении приведены в таблице 2.2

Таблица 2.2 -Реакции опор

Компонент	Х	У	Z	Результирующая
Сила реакции	-58,063	314,978	-2774,74	2793,16



Рисунок 2.8 - Грань, зафиксированная от перемещения в осевом направлении

Реакции в опоре приведены в таблице 2.3

Таблица 2.3 - Реакции опор

Компонент	Х	У	Z	Результирующая
Сила реакции	186,649	228,859	-4505.65	4515,32

Приложенные нагрузки - сила 110 Н (рисунок 2.9), крутящий момент 478Н·м. Результирующие силы от действующих нагрузок приведены в таблице 2.4.

Рисунок 2.9 - Грань, к которой приложена нагрузка 110 Н



Таблица 2.4 - Результирующие силы

Сумма сил по Х, Н	Сумма сил по Y,Н	Сумма сил по Z, Н	Результирующая
3,97676	314,978	-2774,74	2792,56

После того, как заданы нагрузки и закрепления, приступаем к созданию сетки (рисунок 2.10)

Рисунок 2.10 - Сетка конечных элементов

В результате статического анализа создано четыре эпюры - напряжений, перемещений, эквивалентной деформации и запаса прочности.

Напряжения, возникающие в теле, не превышают допустимые (рисунок 2.11). Максимальное напряжение равно 188 МПа, а предел текучести 620 МПа.

Максимальное перемещение, зафиксированное при данных нагрузках равно 0,5 мм (рисунок 2.12).

Максимальная эквивалентная деформация равна 6,2·10^-4(рисунок 2.13).



Рисунок 2.11 - Напряжения

Рисунок 2.12 - Результирующее перемещение

Рисунок 2.13 - Эпюра эквивалентных перемещений



Минимальный коэффициент запаса прочности равен 3,3. Рекомендуется запас прочности не менее 2,5 (рисунок 2.14).

Рисунок 2.14 - Запас прочности

Вывод - применяемый материал и конструкция детали при данных нагрузках, креплениях и точности сетки удовлетворяет требованиям.

2.4 Разработка каталога разнесенной сборки

Разнесенная сборка представляет собой наглядную схему по сборке, разборке конструкции и взаимного расположения деталей. Чтобы показать, как и в какой последовательности собирать конструкцию, необходимо грамотно и в нужном порядке разнести компоненты.

Разнесенная сборка центробежного насоса создана в Компас 3D (рисунок 2.17).

Для того, чтобы приступить к разнесению компонентов, нужно воспользоваться кнопкой Параметры в команде Сервис/Разнести компоненты (рисунок 2.15).



Рисунок 2.15 - Вызов команды «Параметры разнесения компонентов»

Далее создаем шаг разнесения. Выбирается компонент или компоненты для разнесения, выбирается грань, от которой будет отсчитываться шаг разнесения, задается направление отсчета шага от плоскости (рисунок 2.16).

Рисунок 2.16 - Создание разнесенной сборки 1 - создание нового шага для разнесения; 2 - включение режима выбора компонентов; 3- включение режима выбора плоскости отсчета шага



Рисунок 2.17 - Разнесенная сборка центробежного насоса

Каталог деталей и сборочных единиц в полной мере представляет собой перечисление компонентов со связанными изометрическими изображениями и определением расположения в сборке. Так же каталог содержит сведения о количестве деталей и их обозначении. В полной мере в нем должны иметься сведения о возможности замены или ремонта, но в данном случае это не требуется.

Для быстрого создания каталога разнесенной сборки воспользуемся созданием отчетов в Компас 3D (рисунок 2.18).

Рисунок 2.18 - Вызов создания отчета о входящих в сборку деталях



Остаётся расставить позиции на детали и сборочные единицы. На рисунке 2.19 представлен каталог разнесенной сборки.

Рисунок 2.19 - Готовый каталог разнесенной сборки

2.5 Создание 3D моделей

Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на экране или листе печатной продукции в науке и промышленности, например, в системах автоматизации проектных работ (САПР; для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов), архитектурой визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология», в современных системах медицинской визуализации) [1,8].В основном трехмерные модели используются в демонстрационных целях. Они незаменимы для презентаций, выставок, а также используются в работе с клиентами, когда необходимо наглядно показать, каким будет итоговый результат.

3D проектирование, как и другие конструкторские задачи поддерживаются в CAD системах. К таким системам относятся Auto CAD, BtoCAD, APM Civil Engineering, TurboCAD и многие другие. Самой отечественной системой САD является Компас 3D, в которой спроектированы детали в данной работе.

Создать модель по 2D чертежу важно для того, чтобы полноценно представить, как выглядит деталь. Полезно, так же, создавать сборку готового изделия, чтобы иметь представление, где и как присоединяются к друг другу детали и визуализировать процесс сборки, а при создании какой-либо детали с нуля 3D моделирование является незаменимым помощником.

Процесс создания 3D модели начинается с построения эскиза на плоскости (рисунок 2.21). Далее приступаем к образованию формы, созданной перемещением этого эскиза по определённой траектории. Всего операций формообразования твердотельных моделей в несколько:

1. Выдавливания;

2. Вращения;

3. Кинематическая;

4. По сечениям.

В зависимости от формы детали, выбираем метод формообразования. Например, деталь Крышка улитки - тело вращения (рисунок 2.20), поэтому модель создаётся соответствующей операцией - вращения (рисунок 2.22)

В детали Улитка, чертеж которой представлен на рисунке 2.23, для образования спиральной формы использована операция «по сечениям», которая представляет собой соединение сечений по направляющей (рисунок 2.24).



Рисунок 2.20 - Чертеж детали Крышка улитки

Рисунок 2.21 - 2D эскиз в Компас 3D



Рисунок 2.22 - Операция вращения

Рисунок 2.23 - Чертеж детали Улитка



Рисунок 2.24 - Операция «по сечениям»

Аналогичными способами можно и вырезать часть тела модели.

На рисунках 2.25, 2.26 и 2.27 представлены готовые 3Dмодели.

Рисунок 2.25 - 3D модель кронштейна

Рисунок 2.26 - 3D модель вала



Рисунок 2.27 - 3D модель улитки



3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологического процесса изготовления корпуса центробежного насоса

3.1.1 Описание и назначение конструкции

Данный корпус служит для направления, ограничения и подачи щелочной жидкости. Внутри него вращается лопастное колесо, которое разгоняет жидкость, отбрасывая ее центробежной силой к спиральной поверхности корпуса, после чего она поступает под напором в вертикальный патрубок (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Эскиз корпуса улитки

Высокая точность обработки детали не требуется, тем не менее, должна быть обеспечена герметичность, чтобы производительность насоса не падала, и соосность.

Требования к материалу - высокая стойкость к коррозии.

Выбранный материал - литейный титановый сплав. По плотности титан занимает промежуточное место между алюминием и железом.

Особенность титана - это низкая теплопроводность, которая примерно в тринадцать раз меньше теплопроводности алюминия и в четыре раза - железа. Титан имеет довольно высокое удельное электросопротивление, увеличивающееся с ростом температуры. Титан и его сплавы отличаются высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, морской воде и во многих агрессивных средах, которые не могут разрушить защитную оксидную пленку на его поверхности. Титан обладает относительно высокой степенью удельной теплоты кристаллизации, которая составляет 419 кДж/кг, что в 1,6 раза больше, чем теплота кристаллизации железа. Механические характеристики некоторых титановых сплавов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Механические характеристики титановых сплавов

Сплав				?%	Ан
ВТ1Л	343	294	10	20	39,2
ВТ5Л	686	618	6	14	29,4
ВТ6Л	834	736	5	10	24,5
ВТ3-1Л	932	814	4	8	24,5
ВТ9Л	932	814	4	8	19,6

Относительно недорогим и соответствующим требованиям к данной детали является сплав ТЛ-3, который и выбран для её производства.

Данные о составе материале приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Химический состав материала ТЛ-3

Ti	Al	V	Si	Fe	O	H	N	C	Др.
основа	4,5	0,15	0,12	0,12	0,15	0,006	0,04	0,1	0,5

Отливка должна тщательно контролироваться на наличие дефектов. Для устранения скрытого брака отливки подвергаются горячему изостатическому прессованию. При необходимости проводится УЗ-дефектоскопия, рентгеноскопия, люминесцентный контроль, а также гидравлические испытания отливок. Тщательно проверяется химический состав материала отливки и его механические свойства. Механические свойства материала ТЛ-3 приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Механические характеристики сплава ТЛ-3

			?	Ан
		%	%	Дж/см2
Не менее
От 490 до 588	539	8	16	19,5

Технологичность - это одна из характеристик изделия, которая описывает удобство его производства. При производстве различных изделий технологичность во многом определяет себестоимость, затраты на изготовление и последующее использование. В основном, более современные устройства являются технологичными по сравнению с устаревшими, то есть, производятся и эксплуатируются с меньшими затратами и с применением производительного оборудования.

Изделие является технологичным, если оно удовлетворяет следующим требованиям:

1. обрабатывается на высокопроизводительном оборудовании;

2. поверхности, которые нужно обработать легкодоступны;

3.совпадают технологические и измерительные базы;

4.Станки достаточно точные для получения заданных отклонений детали;

5. есть возможность непосредственного измерения заданных на чертеже размеров;

6. на изделии отсутствуют конструктивные элементы, вызывающие коробления, изменение формы.

Улитка несимметрична, имеет сложную поверхность и представляет собой тонкостенное тело. Так же у данной детали внушительные габариты. Деталь целесообразнее всего обрабатывать на горизонтальном поворотном столе. Усложняется установка детали на стол, в частности при обработке горловины, а так же переустановка. Затруднена одновременная обработка нескольких деталей такого типа из-за больших размеров. Невозможно одновременное выполнение нескольких операций. Материал, из которого изготовлена деталь очень вязкий и налипает на инструмент, так же создаются очень высокие температуры в зоне резания, что требует применения специального инструмента, либо больших затрат на обычный. Присутствует сложность при контроле размеров из-за внушительных размеров самих измерительных приборов. Вывод - деталь нетехнологична.

3.1.2 Разработка технологического изготовления деталей

Исходные данные:

1.годовая программа - 120 шт.;

2.режим работы предприятия - двухсменный.

Действующий годовой фонд времени работы оборудования [18]: определим по формуле (3.1):

где D- количество календарных дней в году, D=365 дней;

d- количество нерабочих дней, d= 113 дней;

h- продолжительность смены, h=8 часов;

S - количество смен в сутки (режим работы предприятия), S=3;

К_р - коэффициент планируемых потерь рабочего времени, К_р=0,98.

Тогда действующий годовой фонд равен:

.

Рассчитаем примерное штучно-калькуляционное время. Предварительно принимаем следующий технологический маршрут:

1. карусельное или обычное точение;

2. сверление и нарезание резьбы;

3. зачистка.

Штучно-калькуляционное время состоит из основного времени обработки, времени на вспомогательные операции, времени на техническое обслуживание станка, организационное время, время перерывов, подготовительно-заключительное время (3.2):

Рассчитаем основное время. Оно является непосредственным временем обработки детали, то есть время механического движения станка. Основное время определяется (3.3):

где - длина рабочего хода инструмента, мм.;

- частота вращения стола, об/мин, - подача, мм/об.

Для токарной черновой обработки (без учета количества проходов, с двух сторон соответственно):

Для токарной чистовой обработки (без учета количества проходов, с двух сторон соответственно):

Обработка горловины:

Суммарное время для токарной обработки:

?=7,5+6,5+26+16+12+5 = 73 мин

Для сверлильной обработки (3.4):

где - скорость резания мм/мин.

Суммарное время для отверстий, :

Зенковка и нарезание резьбы. Время зенковка фасок:

Время нарезания резьбы:

Суммарное время для нарезания резьбы и зенковки:

_о =56+2= 58мин

Для зачистки мягким абразивным кругом внутренней поверхности улитки выберем время примерно равное 30 минутам.

Время на вспомогательные операции примем предварительно = 30 минут для каждой из операций. В него входит установка на станок, с которой возникают некоторые сложности в связи с габаритами и несимметричностью детали (особенно при обработке горловины), перемещение делали с помощью крана, и выверка.

Время на техническое обслуживание (3.5):



=10%, мин

Организационные временные затраты (3.6):

=10%(+), мин

Время для перерывов (3.7):

=5 %(+), мин

Подготовительно-заключительное время примем=12 мин для каждой операции.

Количество станков на каждую операцию определяем по формуле (3.8):

где - C_р количество станков на каждую операцию;

N- годовая программа выпуска деталей, шт., N=120 шт.;

Т_шт.к - штучно-калькуляционное время, мин;

F_d - действующий годовой фонд времени работы оборудования, час;

з_зо - нормативный коэффициент загрузки оборудования,=0.85.

Так для обработки отверстий получим:

При расчетном значении С_р равном 0,03 станков, принимаем количество рабочих мест Р равным 1.

Фактический коэффициент загрузки рабочего места определяем по формуле (3.9):



=С_р/Р=0,03/1=0,03

Количество операций, выполняемое па рабочем месте, определяем

по формуле (3.10):

Аналогично для других операций.

Результаты расчетов представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Временные затраты на обработку

№п/п	Операция	То,мин	Тшт.к,мин	Ср,	Р		О
1	Обработка отверстий	108	168	0.03	1	0.03	29
2	Токарная или токарно-карусельная	73	108	0.98	1	0.13	7
3	Шлифовальная	30	54	0.011	1	0.05	17
?		110	330		3		48

Коэффициент закрепления операций определяется по формуле (3.11):

К_зо=?О/?Р=48/3=16

Так как К_зо>10, то производство данной детали относится к мелкосерийному производству.

3.1.3 Выбор заготовки

1.материал ТЛ-3;

2.масса детали: 81,5 кг;

3.годовая программа выпуска:120 шт.

Данную данная заготовка производится двумя способами - смесь проката и литья, либо только литьё. Рассмотрим, какой из способов является более выгодным по технико-экономическим показателям при выбранном типе производства и требованиям к детали.

Заготовка, сделанная по первому способу состоит из отливки массой около 65 кг. и частей, гнутых и обрабатываемых из титанового проката, которые в итоге свариваются с литой частью. Их масса, в общем, составляет около 20 кг. Каждая часть подлежит отдельной механообработке.

Сосчитаем примерную стоимость для данного способа. Требуется заказать листы из сплава ВТ-1-0 ГОСТ26495-85 размерами 20х350х350 ГОСТ22178-76 для левого фланца и из Ст3 ГОСТ 14657-79 размерами 30х335х335 ГОСТ 19903-74 для правого фланца (который не приваривается). Плиты для двух бобышек, кольца и патрубка размерами 16-20х55х72, 30х278х278, 12х200х610 по ГОСТ 23755-79, пруток размерами 80, l=127 для шести бобышек, а так же оливку из сплава ТЛ-1 или ТЛ-3 массой около 65 кг.

Цена листового титана толщиной 20 мм. - 1750 руб. за кг., лист - около 1600 руб. за кг., пруток - 1780 руб. за кг., цена титанового литья за кг. - около 800 руб. Цена стального листа - 30-35 руб/кг.

Стоимость необходимого материала:

С = 175012+1600(0,42+10,5+7)+17500,56+3316 + 65800 = 108058 руб.

Данные цены могут варьироваться, но примерная стоимость будет около 100 тысяч рублей. Но помимо этого, нужны затраты на обработку каждой из деталей, сложную сварку титана. Так же требуется большая номенклатура инструмента и множество трудоёмких слесарных работ, что обойдется в еще большую сумму, в которую входят затраты на необходимые инструменты и зарплата работникам. Так же сварка титана может плохо повлиять на его свойства, что нежелательно, если учесть факт, что детали предстоит контактировать с агрессивными жидкостями и испытывать на себе некоторые давления.

Стоимость целой отливки будет примерно 68000 руб. Так как титановое литьё не распространено в нашей стране, то значительную сумму придется затратить на доставку, но вариант сделать цельную отливку выглядит более приемлемым, особенно при серийном производстве.

3.1.4 Выбор плана обработки детали

Технологический процесс обработки детали предусматривает несколько стадий. Данная технология будет включать в себя токарную обработку, обработку отверстий и зачистку. Каждая из этих стадий разбивается на необходимое количество технологических операций. Так же можно предложить два варианта обработки в отношении выбора станков. Можно взять токарно-карусельный и сверлильный станки с ЧПУ, либо выполнить все операции на токарно-фрезерном станке с ЧПУ, что тоже имеет свои плюсы и минусы.

В описании технологического процесса не указываются такие операции как смазка, упаковка, нанесение специальных покрытий и т.д.

Можно предложить следующий порядок операций технологического процесса:

1.Токарная обработка.

2.Обработка отверстий.

3.Шлифование.

К окончательным технологическим операциям следует отнести упаковочную операцию и др.

В соответствии с порядком операций можно предложить следующий технологический маршрут обработки, который приведен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - План обработки детали

№	Наименование операций и переходов	Норма времени, мин.
1	Токарная и обработка отверстий с ЧПУ	168
1.1	Точить торец ступицы, ?120d9, ?300h8 с подрезкой торца бобышек
1.2	Расточить ?76 и ?97Н8 на длину 85 мм
1.3	Сверлить ?13,9Н14 6 отверстий
1.4	Зенковать 6 фасок 1,6х45°

3.1.5 Выбор и расчет припусков на обработку

Припуск на сторону при последовательной обработке противоположных или отдельно расположенных поверхностей рассчитывается по следующей формуле (3.12):

Z_min=

Припуск на диаметр при обработке наружных или внутренних поверхностей вращения (3.13):

2Z_min=

где е - погрешность закрепления заготовки, мм;

Rz - высота микронеровностей, мм;

Т - глубина дефектного поверхностного слоя, мм;

с - суммарное значение пространственных отклонений, мм;

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяется по формуле (3.14):

с=

Рассчитаем припуски на обработку 374:

Необработанная отливка (3.15):

с== 0,86 мм

После черновой токарной обработки:

с== 0,58 мм

Минимальные припуски:

Z_min1== 1,96мм

Z_min2== 1,3мм

Расчетные диаметры поверхностей:

d_pl=374 мм, d_p2=376,6 мм, dp₃=380,52 мм

Предельные значения припусков, которые равны разности наибольших и наименьших размеров, приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Рассчитанные припуски

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы Припуска	Расчетный припуск	Размер	Допуск	Предельный размер	Предельное значение припуска
	Rz	Т	с	Zmin	dp	д	dmin	dmax	Zпmax	Zпmin
	мкм	мкм	мкм	мкм	мм	мкм	мм	мм	мкм	мкм
Заготовка	700	500	860	1960	380,52	500	380,52	381,02
Токарная черновая	50	50	95	195	376,6	350	376,6	376,95	4250	3920
Токарная чистовая	30	30	65	95	374	120	374	374,12	2780	2600

3.1.6 Выбор оборудования

Выбор металлорежущих станков зависит от вида обработки, точности обрабатываемой поверхности, расположения этой поверхности относительно технологических баз, габариты и масса заготовки, а также скорости обработки и типа производства.

Для данной детали есть два варианта подходящего оборудования - это токарно фрезерный обрабатывающий центр 800 VHT, либо токарно-карусельный станок с ЧПУ 1000 CNC и сверлильный с ЧПУ

Выбранное оборудование и его основные параметры приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Выбранное оборудование

Наименование операций, выполняемых на станке	Станок/обрабатывающий центр	Основные технические характеристики
Токарная и обработка отверстий	800 VHT	Точность позиционирования при непрерывном отсчете координат по оси С: ±3" угл.сек. Повторяемость позиционирования при непрерывном отсчете координат по оси С, 0,003 Дискретность задания поворота по оси С, 0,001 Наибольшая частота вращения стола (ось С) 370 об/мин Пределы частот вращения шпинделя,0-12000 об/мин Номинальный крутящий момент на шпинделе 87 Н•м Наибольшее программируемое перемещение по координатам не менее: X 900,Y 900,Z 850 мм
Токарно-карусельная	VLC1000	Ход по оси Z (выдвижение ползуна): 800 мм. Ход траверсы:700 мм. Мощность привода планшайбы S1/S6-40% кВт 37/51 Наибольший крутящий момент на шпинделе 7100 Н.м. Наибольшее усилие подачи 20000 Максимальный крутящий момент привода планшайбы 8800 Нм Макс. обороты планшайбы: 600об/мин. Программируемый инкремент оси 0,001C° Макс. обороты инструментального шпинделя 2400 об/мин. Мощность инструментального шпинделя S1/S6-40% кВт 5,5/7,5(15/18,5) Система управления - SIEMENS Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности плиты 450-1600мм Осевое перемещение шпинделя 400 мм Максимальное перемещение по оси Y 1225 мм, максимальное перемещение по оси Z 750 мм Вращение рукава вокруг колонны: 360° Скорость вращения отвода шпинделя, 0,06 (3,5) м/с (м/мин) Пределы частоты вращения шпинделя Ход по оси X: -100, +720 мм.
Обработка отверстий	СNC 2А554	Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности плиты 450-1600мм Осевое перемещение шпинделя 400 мм Максимальное перемещение по оси Y 1225 мм, максимальное перемещение по оси Z 750 мм Вращение рукава вокруг колонны: 360° Скорость вращения отвода шпинделя, 0,06 (3,5) м/с (м/мин) Пределы частоты вращения шпинделя 118....2000 мин- Пределы подачи шпинделя 0,045...5,0 мм/об Число ступеней вращения шпинделя 24 Число ступеней рабочих подач 24 Наибольший крутящий момент на шпинделе 7100 Н.м. Наибольшее усилие подачи 20000 Н

Остановимся на выборе обрабатывающего центра 800 VHT.

3.1.7 Выбор режущего инструмента

Выбор режущих инструментов зависит от большого количества факторов Первично, требуется выбрать инструмент для определенного вида обработки, формы поверхности и, соответственно, от предназначения станка, на котором будет обрабатываться деталь [3,16]. Следующий критерий - это обрабатываемый материал. От этого зависит не только вид, но и форма режущей части. Инструмент выбирается в зависимости от точности поверхности, а также в зависимости от требуемой скорости обработки и габаритов заготовки.

Данная деталь сделана из очень вязкого материала, поэтому геометрия пластины резца может быть схожа с пластинами для цветных металлов или жаропрочных сталей.

Одним из вариантов материала для режущей пластины является материал, специально предназначенный для обработки титановых сплавов. Это сплав H13A (без покрытия) и GC1115 с PDV покрытием, позволяющие добиться высокой стойкости к повышенным температурам, пластической деформации, а также гарантирует высокую надежность. Как альтернативный и, возможно, более экономичный вариант подойдет и твердый сплав ВК6. Главный угол в плане рекомендуется от 60°- 45°, желательно применять большие положительные углы. Выберем резцы с механическим креплением пластины для того, чтобы была возможность заменить режущую часть без замены резца.

Для обработки отверстий желательно так же применить твердый сплав, но допустима и быстрорежущая сталь.

Выбранный режущий инструмент приведен в таблицу 3.8.

Таблица 3.8 - Режущий инструмент

№	Наименование операций и переходов	Наименование режущего инструмента	Материал	Регламентирующий документ
1	Токарная с обработкой отверстий ЧПУ	Резцы, сверла спиральные, зенковки	Платины ВК6 или H13A или GC1115, Сверло Т15К6, зенковка Р6М5,метчик ВК6	ГОСТ 26611-85 и ГОСТ 29804-75; ГОСТ 10903-77; ГОСТ 14953-80.
1.1	Точить торец ступицы, ?120d9, ?300h8 с подрезкой торца бобышек	Резец 2100-2181 с пластиной по ГОСТ 25003-81	Пластина ВК6 или H13A и GC1115	ГОСТ 26611-85
1.2	Расточить ?76 и ?97Н8 на длину 85 мм	Резец 2141-0602	Пластина ВК6 или H13A и GC1115	ГОСТ 29804-75
1.3	Сверлить ?13,9Н14 6 отверстий	Сверло 2301-046	Т15К6	ГОСТ 10903-77
1.4	Зенковать 6 фасок 1,6х45°	Зенковка 2353-0105	Р6М5	ГОСТ 14953-80
1.5	Нарезать резьбу М16x1,5 на длину 20 мм в 6 отв.	Метчик M16x1,5	ВК6	ГОСТ3266-81
1.6	Сверлить 2 отв.,	Сверло 2301-0030	Т15К6	ГОСТ 10903-77
1.7	Зенковать 2 фаски 1,5 х45°	Зенковка 2353-0104	Р6М5	ГОСТ 14953-80
1.8	Нарезать резьбу М12х1,75 на длину 20 мм 2 отв.	Метчик М12х1,75	ВК6	ГОСТ3266-81
2	Токарная с обработкой отверстий с ЧПУ	«То же	«То же»	«То же»
2.1	Точить торец со стороны ?435	Резец 2100-2181 с пластиной по ГОСТ 25003-81	Пластина ВК6 или H13A и GC1115	ГОСТ 26611-85
2.2	Растачивание ?374 и конуса ?90 на ?105 на длине 38мм	Резец 2141-0602	Пластина ВК6 или H13A и GC1115	ГОСТ 29804-75

3.1.8 Выбор вспомогательных инструментов

Для данного технологического процесса на обрабатывающем центре можно применять следующий вспомогательный инструмент [11]:

Цанговые патроны, рассчитанные на применение цанг различных стандартов (DIN 6388, DIN6499 - тип ER), предназначены для закрепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Цанговые патроны типа ER

Гидро- и термо-патроны (рисунок 3.3), предназначенные для надежного и точного закрепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком. Они обеспечивают радиальное биение не более 5ч10 мкм на контрольном валике длиной 100 мм.

Рисунок 3.3 - Пиропатрон компенсационный



Переходные втулки для инструмента с коническим хвостовиком (конус Морзе) - как специализированные, для фрез и для сверл, так и комбинированные.

Расточные головки (рисунок 3.4) и патроны, служащие для чернового растачивания предлагаются двурезцовые головки, в том числе с заранее установленным распределением припуска между резцами. Для чистового растачивания, как правило, применяют однорезцовые головки с различной дискретностью подачи расточного резца. Расточные головки как правило имеют достаточно узкий диапазон для переналадки (D+10ч40 мм). Расточные патроны в основном рассчитаны на обработку отверстий в диапазоне от 6 мм до 180ч210 мм.

Рисунок 3.4 - Расточная головка

Резьбонарезные патроны в комплекте с переходными втулками предназначены для закрепления метчиков. Сменные переходные втулки позволяют устанавливать в один и тот же патрон метчики разных типоразмеров. Переходные втулки имеют различную конструкцию. Предохранительные втулки могут иметь встроенную предохранительную муфту, предохраняющую метчик от поломки. Для закрепления метчика применяются так же специальные цанги с квадратным отверстием (аналогичные цангам типа ER), которые в свою очередь устанавливаются в стандартный цанговый патрон.

Угловые фрезерные головки (рисунок 3.5). Применяются как на фрезерных, так и на токарных станках с приводным инструментом. Угловые головки конструктивно различаются на жесткие и регулируемые. Жесткие угловые головки имеют выходной инструментальный шпиндель, расположенный, как правило, под углом 90° по отношению к шпинделю станка. Имеются угловые головки с расположением инструментального шпинделя под углом 45°. По специальному заказу выпускаются угловые головки с другими углами наклона инструментального шпинделя. У регулируемых угловых головок инструментальный шпиндель может быть зафиксирован в любом положении (±90°) относительно оси шпинделя станка.

Рисунок 3.5. - Угловая фрезерная головка AHA-BT40-ER32

3.1.9 Выбор приспособлений

Сложности установки данной детали на поворотный стол возникают при обработке горловины. Нужно установить ее перпендикулярно шпинделю и зафиксировать. Базирование производится по ?374 в трехкулачковом патроне. На поворотный стол устанавливается каретка, с помощью которой, в сочетании с горизонтальным перемещением стола, осуществляется подгонка и совмещение оси стола и горловины (?335). Патрон крепится к каретке угловой опорой (рисунок 3.6). Желательно установить противовес, а также дополнительную опору для детали.



Рисунок 3.6 - Эскиз установки детали корпус на поворотный стол для обработки горловины

Для остальных операций деталь устанавливается в трехкулачковый или четырехкулачковый разжимной и зажимной патрон [3,16].

3.1.10 Выбор средств измерения и контроля размеров

Так как заготовка данной детали отливка, в первую очередь необходим входной контроль на наличие раковин, трещин, механических повреждений, припусков на механическую обработку. Для контроля размеров требуются такие приборы, как штангенциркуль, нутромер, резьбовые пробки [12,17].

Средства измерения для контроля размеров после механической обработки детали приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Выбранные средства измерения и контроля

№	Наименование операций и переходов	Наименование средства измерения	Метрологическая характеристика
1	Токарная
1.1	Точить 4 поверхности	ШЦ-III-400-0,1 и ШЦ-I-160-0,1 цифровые ГОСТ 166-89	L1 - 0-400 C1 - 0,1 ?1 -± 0,05 L2 - 0-160 C2 - 0,1 ?2 - ±0,05
1.2	Точить 3 поверхности	ШЦ-I-160-0,1 цифровые ГОСТ 166-89 Нутрометр НИ.100	L2 - 0-160 C2 - 0,1 ?2 - ±0,05 L - 50-100 C - 0,01 ? - ±0,015
2	Сверлильная
2.1	Сверлить 18 отв. ?13,9Н14	Пробка ?13,9Н14	Квалитет 14
2.2	Сверлить 2 отв.,	Пробка	Квалитет 12
2.3	Сверлить 8 отв.23	Пробка 23

3.1.11 Выбор режимов резания

Выбор режимов резания выполнен по методике, изложенной в [16,13].

Исходные данные для выбора режимов резания:

- вид обработки;

- обрабатываемый материал;

- материал режущей части инструмента;

- точность обработки;

- шероховатость обрабатываемой поверхности;

- тип производства.

В режимы резания входят следующие параметры:

1.Скорость резания - это расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени.

Скорость резания можно определить по формуле (3.16):



где C_v - начальное условие (эмпирический коэффициент);

Т - стойкость инструмента - это время (продолжительность) непрерывной работы. Обычно 60, 90, 120, 240, 480 мин;

t- глубина резания, мм;

S- подача при резании в мм/об, мм/зуб;

т, х, у - эмпирические показатели степени, обычно не более 1;

m? 1; х ?0,7-0,5; у ? 0,3;

Ку - уточняющий коэффициент;

Типовыми режимами резания являются следующие:

-Черновая обработка V = 100 м/мин;

-Чистовая обработка = 130 м/мин;

-Сверление V = 25 м/мин.

2.Подача - путь точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или один ход заготовки или инструмента - S, мм/об, мм/зуб, мм/мин.

Типовые подачи:

Черновая обработка: S₀= 0,2-0,3мм/об

Чистовая обработка: S₀= 0, 2-0,1 мм/об

Сверление: So= 0,01-D_maxмм/об (1% от 0 отверстия).

3.Глубина резания t - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно заготовке, мм. Глубину резания относят к одному рабочему ходу инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Типовыми режимами резания являются следующие:

-Наружная обработка: t_max = 4 мм,

-Внутренняя обработка: t_max = 2 мм.

4. Скорость подачи - расстояние, пройденное в направлении движения подачи за единицу времени - F, мм/мин (3.16):



F = S_o•n, мм/мин

где S_o - типовая подача мм/об

n - частота вращения шпинделя об/мин.

5.Частота вращения шпинделя - n, об/мин (3.18):

n=1000·V/·D_max,об/мин,

где V - скорость резания, м/мин.

D_max - максимальный обрабатываемый диаметр заготовки, мм.

Выбранные режимы приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10 - Выбранные режимы резания

Наименование инструмента	Режимы
	V, м/мин	n, об/мин	Sо(SZ), мм/об (мм/зуб)	F, мм/мин	t, мм
Резец 2100-2181 и Резец 2141-0602, для чернового и чистового прохода	35	80	0,2 0,1	16 8	2
Сверло 2301-046, 2301-0030, 2301-047, Зенковка 2353-0105, 2353-0104,Цековка 2335-0724	14	355	0,07	25
Сверло 2301-0079	12	160	0,1	16
Метчик M16x1,5	7	125	1,5	187,5
Метчик M16x2	7	125	2	250
Метчик М12х1,75	6	160	1,75	280

3.1.12 Расчет технической нормы времени

Как уже отмечалось ранее, норма времени на выполнение станочной операции рассчитывается по формуле 1.2. Основное время мы можем узнать с помощью введения команды DIS в программе. Остальные временные затраты оставим теми же:

1.Вспомогательное время примем = 30 мин. для каждой операции.

2. Время на техническое обслуживание вычисляется в зависимости от основного и вспомогательного по формуле 1.5.

3.Организационное время так же, по формуле 1.6.

4. Время перерывов по формуле 1.7.

5. Подготовительно-заключительное время для каждой операции =12мин.

6. Так же назначим время на слесарные работы (зачистка заусенцев, притупление кромок) Т=30 мин.

3.2 Управляющая программа для станка с ЧПУ (обрабатывающего центра)

Автоматизированной разработкой программ для станков с ЧПУ занимаются САМ системы. Самыми распространёнными САМ системами являются SprutCAM, ADEM, CAx, NX CAM, Техтран.