Модернизация наматывающего устройства агрегата продольной резки АПР-1500

Самый большой изгибающий момент в сечении вала4.915кН*м - подшипниковая опора В.

а) Определяем нормальное напряжение в опасном сечении:

(2.54)

где осевой момент сопротивления сечения вала, мм³.

(2.55)

, тогда

б) Определяем касательное напряжение в опасном сечении:

(2.56)

где полярный момент сопротивления сечения вала, мм³.

(2.57)

, тогда

в) Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений для расчетного сечения вала:

(2.58)

(2.59)

где: эффективные коэффициенты концентрации напряжений, принимаем по [4. табл. 11.2] ;

коэффициент влияния абсолютного размера поперечного сечения, принимаем по [4. табл. 11.3]

коэффициент влияния шероховатости, принимаем по [4. табл. 11.4]

коэффициент влияния поверхностного упрочнения по [4. табл. 11.4]

г) Определяем пределы выносливости в опасном сечении вала, Н/мм²:

(2.60)

(2.61)

где: - пределы выносливости гладких образцов при симметричном цикле изгиба и кручения, принимаем по [4. табл. 2.1], тогда

д) Определяем коэффициенты запаса прочности нормальным и касательным напряжениям:

(2.62)

(2.63)

е) Определяем общий коэффициенты запаса прочностив опасном сечении:

(2.64)

где:

8,5

8,5> 1,5, следовательно, проверочный расчет вала на выносливость в опасном сечении вала в отношении прочности прошел.

Муфтами называются устройства для соединения валов между собой и для передачи вращающего момента. Муфты подбирают в зависимости от расчетного крутящего момента , при определении которого необходимо учитывать вид двигателя, величину масс, деталей, соединенных с муфтой и степень неравномерности их вращения.

Для данных условий эксплуатации принимаем зубчатые муфты, которые подбираем из условий величины расчетного момента и диаметров валов, которые они соединяют.

Величина расчетного момента:

,Нхм(2.65)

где Т - действующий крутящий момент, передаваемый муфтой.

=1,0коэффициент, зависящий от типа двигателя

=1,2степень равномерности вращения вала

;

.

Имеем диаметр проектируемого вала 90мм, диаметр выходного вала стандартного редуктора 80мм, диаметр входного вала стандартного редуктора 38мм, диаметр вала двигателя 60мм.

Принимаем по [7] муфты зубчатые типа МЗ 3ГОСТ 5006-83 со стороны двигателя и МЗ 5 со стороны проектируемого привода, состоящие из двух втулок и обойм.

Установку муфт на валах производим при помощи шпонок, посадка Н7/к6.

Для соединения вала с деталями, передающими вращение, применяют шпонки. Наиболее часто практикуется выбор призматических шпонок из стали 45, Ст 6. Размеры шпонок стандартизированы и выбираются по ГОСТу в зависимости от диаметра вала - d.

На приводном валу при помощи шпонки фиксируется и передает вращающий момент от шестерни на колесо; диаметр участка вала d=145мм. Размеры шпонки: ширина шпонки b=(0,25…0,30)d, тогда для d=145, b=36.25…43.5мм.

Принимаем по ГОСТ 8788-68 шпонку 40Ч22, длину шпонки назначают из стандартного ряда так, чтобы она была несколько меньше длины ступицы. Принимаем l=330мм.

Напряжение смятия узких граней не должно превышать допускаемого, тоесть должно соблюдаться условие:

или(2.66)

Соединения проверяем на смятие:

Допускаемое напряжение

Условие прочности на смятие выполняется.

Шпонку проверяем на срез:

(2.67)



Допускаемое напряжение на срез:

Условие прочности на срез выполняется.

Применяем призматическую шпонку 40Ч22Ч330ГОСТ 8788-68.

Аналогично выбираем и рассчитываем шпонку для установки зубчатой муфты.

При d=90 мм по ГОСТ 8788-68 сечение шпонки bЧh=25Ч14

(2.68)

Условие прочности на смятие выполняется.

Проверяем шпонку на срез

Условие прочности выполняется.

Применяем шпонку 25Ч14Ч110 ГОСТ 8788-68

2.3 Проектирование гидравлического привода прижимных роликов наматывающего устройства

Исходные данные

1. Вид механизма - наматывающее устройство агрегата продольной резки рулонов АПР-1500. Прижимные ролики.

2. Тип оборудования - механическое оборудование, снабженное гидроприводом.

3. Тип гидродвигателя- поступательного движения.

4. Максимальное осевое усилие гидроцилиндра-R_max=8000кГс=78431 Н.

5. Максимальная скорость на выходном звене гидроцилиндра-V_max=0,1м/с.

6. Ход поршня - 125мм.

7. Способ монтажа аппаратуры - стыковой

Тип гидродвигателя исполнительного механизма поступательного движения, то есть гидроцилиндр (ГЦ).

Гидроцилиндр - цилиндр в котором рабочие камеры образованы рабочими поверхностями корпуса и поршня со штоком. Цилиндр имеет две полости: поршневую А - часть рабочей камеры, ограниченную рабочими поверхностями корпуса и поршня и штоковую Б - часть рабочей камеры, ограниченную рабочими поверхностями корпуса, поршня и штока. В нашем случае цилиндр двухстороннего действия с односторонним подвижным штоком.

Рабочим двигателем Р задаемся, руководствуясь техническими характеристиками приводов, стандартных гидроцилиндров и насосов и рядом максимальных давлений, регламентируемых ГОСТ 6540 - 68.

В нашем случае номинальное давление МПа.

Из условия, что , находим рабочее давление:

,(2.69)

,

а) Диаметр поршня (D) гидроцилиндра определяем по формуле (5.2.)

, мм,(2.70)

где и - давление соответственно в напорной «А» и сливной «Б» полостяхгидроцилиндра = 8,3 МПа; = 0,3 МПа;

и - значенияотношения диаметра штока к диаметру поршня

соответствующих полостей цилиндра принимается с учетом выбранной конструкции ГЦ, так как гидроцилиндр с односторонним штоком, то =0; (принимаем ).

б) Диаметр штока (d) поршня определяем по формуле (2.71.)

(2.71)

По полученному значению диаметра поршня из справочника [2, стр.52, табл. 3.5] выбираем стандартный гидроцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком, у которого . по ОСТ2 Г29-1-77 (ТУ2-053-1652-83), выбранные значения диаметров поршня и штока следующие: и .

Уточняем значение .

Выбранный гидроцилиндр проверяем по условию обеспечения максимального осевого усилия при рабочем ходе, то есть. , где и - эффективные рабочие площади поршней левой полости «А» соответственно стандартного и расчетного гидроцилиндра.

(2.72)

, выбор сделан правильно.

Определяем эффективную рабочую площадь со стороны штоковой полости «Б» соответственно

(2.73)

Определяем теоретическое усилие на штоке без учета сил трения и инерции:

(2.74)

где - перепад давления в рабочих полостях;

- рабочая площадь поршня, м².

Определяем фактическое усилие на штоке:

(2.75)

где - теоретическое усилие на штоке;

- механический КПД.

Выбираем по [8. стр. 98 табл. 3,34] типоразмеры уплотнений для гидроцилиндра при и

- для уплотнения поршня применяем манжеты 125х105 ГОСТ 14896-74 - 1шт.,

- для уплотнения штока применяем манжеты М63х71 ГОСТ 22704-77 в кол. 4шт.,

- для неподвижного уплотнения гильзы применяем кольца 120-125-30 ГОСТ 9883-73 в кол. 1шт.,

- для неподвижного уплотнения соединения гильзы с трубопроводами применяем - кольца 040-045-30 ГОСТ 9833-73 в кол. 2шт.,

- грязесъемник 3-63 по ГОСТ38-551-74 в кол. 1шт.

Составление принципиальной схемы привода начинаем от гидроцилиндра.

В составлении схемы используем стандартный гидроцилиндр, выбирая его по справочнику. Принципиальная схема изображена на рисунке 2.11.

На схеме рис. 3.2 следующие обозначены:

ГЦ - гидроцилиндр, 1-125-125 ОСТ2 Г29-1-77 (2, стр.51, табл. 3.4);

ДР1; ДР2 - дроссель с обратным клапаном КВМК25G11 (2, стр.158);

Г31; Г32 - односторонний гидрозамок М-4КУ20/320 (2, стр.111);

РР - распределитель с электроуправлением

ВЕХ16.34.41.6.А.В.220-50 (2, стр.88);

Н - насос БГ12-24М (2, стр.19);

Ф - фильтр напорный 2ФГМ32-25К (2, стр.307);

КП - гидроклапан давления Г54-34М (2, стр.120);

ЭМ1; ЭМ2 - электромагниты золотника;

ГБ - гидробак.

Описание работы привода по циклам

1. В исходном положении гидрораспределителя «0»

электромагниты ЭМ1 и ЭМ2 выключены. Потоки жидкости распределяются следующим образом:

Н - Ф - КП - ГБ.

2. Быстрый подвод (БП): Включается ЭМ1.

Гидрораспределитель включается в позицию «а».

3. Стоп. Выключен ЭМ1: Гидрораспределитель включится в позицию «0». Потоки жидкости распределяются следующим образом: Н - Ф - КП - ГБ.

4. Быстрый отвод (БО). Включается ЭМ2.

Гидрораспределитель включается в позицию «в».

5. Стоп. Выключен ЭМ2.

Гидрораспределитель включится в позицию «0».

Потоки жидкости распределятся следующим образом: Н - Ф - КП - ГБ.

2.3.5 Расчет и выбор насосной установки

Выбор насосной установки осуществляется исходя из требуемых расхода жидкости и давления в гидроприводе. Определим максимальный расход жидкости, необходимый для питания гидродвигателя.

Для цилиндра с односторонним штоком:

; (2.76)

;(2.77)

где , - максимальные расходы жидкости соответственно при быстром подводе и быстром отводе;

- максимальная скорость гидроцилиндра при рабочем ходе.

Номинальная подача насоса должна превышать наибольший из этих расходов, т.е.

; .

Определяем давление на выходе из насоса по формуле:

; (2.78)

где - суммарные потери давления в линии, соединяющей насос с гидродвигателем при рабочем ходе.

На основании полученных значений и из справочника [2. стр.18 табл. 2.1.] выбираем насос типа пластинчатый нерегулируемый, тип БГ12-24М.

Основные параметры насоса БГ12-24М:

Рабочий объем, см³ - 56;

Номинальная подача, л/мин - 73,9;

Давление на выходе из насоса, МПа:

номинальное - 12,5.

предельное - 14,0.

Частота вращения, об/мин:

номинальная - 1500.

максимальная - 1500.

минимальная - 1500.

Номинальная мощность, кВт:- 19,6.

КПД при номинальном режиме работы, не менее

объемный- 0,88;

полный - 0,77.

Ресурс при номинальном режиме работы, час., не менее - 1500;

Предельное значение уровня звука при номинальном режиме работы, дБА -81.

Масса, кг, не более - 22.

По выбранному насосу выбираем насосную установку.

Насосная установка - это совокупность насосного агрегата и гидробака, конструктивно оформленных в одно целое. Как правило, насосная установка комплектуется гидроаппаратурой, манометрами и кондиционерами рабочей среды (фильтрами, маслоохладителями).

Насосная установка типа С-250 [2, стр.397].

Шифр обозначения установки С-250, основное исполнение; без отсека для смазки;

3-С250-ВВ-12-73,9-22-2-2-4-Э-УХЛ4. ТУ-053-1843-87Е.

3 - исполнение по высоте (2210 мм.) - основное исполнение;

С - тип насосной установки;

250 - вместимость бака, л. (250);

В - с воздушным маслоохладителем;

В - тип насосного агрегата;

12 - шифр номинального давления насоса (12,5 МПа);

73,9 - номинальная подача насоса (л/мин);

22 - номинальная мощность электродвигателя (кВт);

2 - тип первого гидроаппарата предохранительного блока (ПГ52-2);

2 - условный проход первого гидроаппарата предохранительного блока (20 мм.);

4 - номинальное давление настройки первого гидроаппарата (20 МПа);

Э - наличие разгрузки по электрическому сигналу (разгрузка есть);

УХЛ4 - климатическое исполнение и категория размещения.

Выбираем гидроаппаратуру из справочника [2] по величине расхода и рабочего давления в той линии, где установлен аппарат.

Гидроклапан давления:

Г54-34М по ТУ2-053-1628-83Е.

Диаметр условного прохода, Д_у=20 мм;

Давление на входе (МПа), номинальное - 20;

Расход масла, л/мин: ; .

Номинальный переход давлений, МПа - 0,6.

Фильтр напорный 2ФГМ32-25К по ТУ2-053-1778-86Е

Номинальный расход 80л/мин, при номинальной тонкости фильтрации, мкм - 25;

Номинальное давление, МПа - 32;

Номинальный переход давлений, МПа - 0,1.

Гидрораспределитель с электроуправлением В.ЕХ.16.34.41.6.А.В220-50

ГОСТ 24679-81

В - гидрораспределитель золотниковый;

ЕХ - вид управления - электрогидравлическое;

16 - диаметр условного прохода (мм.);

34 - исполнение по гидросхеме;

41 - номер конструкции;

6 - диаметр условного прохода пилота (мм.);

А - тип магнита - маслонаполненный;

В220-50 - вид тока - переменный;

Диаметр условного прохода, Д_у=16 мм.;

Номинальное давление - 32 МПа;

Расход масла, л/мин - 100;

Потери давления, МПа - 0,8.

Гидрозамок односторонний типа КУ

М-4КУ20/32,0 по ТУ2-053-1615-82Е

М - исполнение по присоединению -стыковое;

4 - конструктивное исполнение;

КУ - гидрозамок односторонний;

20 - диаметр условного прохода, мм.;

32,0 - номинальное давление, МПа.

Расход масла номинальный, л/мин - 100;

Номинальный перепад давлений, МПа - 0,45.

Дроссель с обратным клапаном.

КВМК25G1.1 по ТУ2-053-1753-85Е

Диаметр условного прохода, Д_у=25 мм;

Расход масла, л/мин: номинальный - 160;

Рабочее давление, МПа: номинальный - 32;

Потери давления при полностью открытом дросселе, МПа - 0,2;

Потери давления в обратном клапане, МПа - 0,15;

Масса, кг - 3,2.

Внутренний диаметр трубопровода определяется по формуле:

; (2.79)

Где Q - максимальный расход жидкости в трубопроводе.

При выборе значения (рекомендуемая скорость течения жидкости в трубопроводе) необходимо руководствоваться рекомендациями СЭВ РС 3644-72 (2, стр. 447).

Для напорных линий = 4 м/с;

Для напорно-сливных = 2 м/с;

Для сливных линий = 2 м/с.

Максимально допустимая толщина стенки трубопровода:

; (2.80)

где Р - максимальное давление жидкости в трубопроводе (12,5 МПа);

- предел прочности на растяжение материала трубопровода, для стали

=340 МПа;

- коэффициент безопасности; =2ч8, принимаем =4.

Трубопроводы разбиваем на участки и производим расчет для каждого участка.

Напорная линия - участки (0-5; 20-21)

Рассчитываем на = 73,9 л/мин = 0,00123 м³/с; = 4 м/с.

,

,

Наружный диаметр трубы:

,

Для данного участка выбираем трубы стальные бесшовные холоднодеформированные по ГОСТ 8734-75 -34Ч1,6 ГОСТ 8734-75

Материал труб и технические требования к ним по ГОСТ 8733-87

Напорно-сливные линии

а) участки (8-9; 10-11)

Рассчитываем на ; =2 м/с

,

,

Наружный диаметр трубы:

,

Для данного участка выбираем трубы стальные бесшовные холоднодеформированные по ГОСТ 8734-75 -32-Ч2,0 ГОСТ 8734-75

Материал труб и технические требования к ним по ГОСТ 8733-87

б) участки (12-13; 14-15)

Рассчитываем на ;.

,

,

Наружный диаметр трубы:

,

Для данного участка выбираем трубы стальные бесшовные холоднодеформированные по ГОСТ 8734-75

Труба 34Ч1,6 ГОСТ 8734-75

Материал труб и технические требования к ним по ГОСТ 8733-87

Сливная линия: участки (18-19; 22-23)

а) участок 18-19

Рассчитываем на

; Р=0,9 МПа.

,

,

Наружный диаметр трубы:

,

Для данного участка выбираем трубы стальные бесшовные холоднодеформированные по ГОСТ 8734-75

Труба 42Ч1,6 ГОСТ 8734-75.

б) участок 22-23

Рассчитываем на = 73,9 л/мин = 0,00123 м³/с; ; Р=0,9 МПа.

,

,

,

Для данного участка выбираем трубы стальные бесшовные холоднодеформированные по ГОСТ 8734-75

Труба 34Ч1,6 ГОСТ 8734-75.

Материал труб и технические требования к ним по ГОСТ 8733-87.

Блок управления состоит из электрогидравлического распределителя типа ВЕХ 16.34 и двух односторонних гидрозамков типа КУ марки М-КУ20/320. Гидрораспределитель ВЕХ16.34 управляются с помощью пилота с электрическим управлением марки ВЕ6.

От насоса жидкость поступает к отверстию «Р» в корпусе гидроблока. Затем через отверстие «Р» гидрораспределителя ВЕХ 16.34 в зависимости от положения золотника, жидкость подается к отверстию «А» или «Б».

При рабочем ходе жидкость из отверстия «А» гидрораспределителя подходит к отверстию «А» плиты гидроблока и попадает в гидрозамок отверстие «А₃». Из «А₃» гидрозамка жидкость поступает в отверстие «Б₃» и отверстие «Б₁» плиты гидроблока, затем по трубопроводу к дросселю КВМК25G1.1, встроенному в трубопровод. Масло проходит через обратный клапан и попадает в левую полость цилиндра. Из правой полости цилиндра жидкость поступает к дросселю. Обратный клапан запирается, весь поток жидкости идет через дроссель, попадает в плиту гидроблока отверстие «А₁». Для того, чтобы открыть гидрозамок, жидкость подается в отверстие «Ру» плиты, затем в отверстие «Ру» гидрозамка. Далее жидкость попадает в отверстие «Б₂» гидрозамка, в отверстие «Б» плиты гидроблока, в отверстие «Б» гидрораспределителя, в отверстие «Т» гидрораспределителя. Затем жидкость попадает в отверстие «Т» плиты гидроблока и сливается в бак. При быстром отводе жидкости аналогичным способом из отверстия «Б» гидрораспределителя, плиты гидроблока, гидрозамка, дросселя с обратным клапаном поступает в правую полость гидроцилиндра жидкость идет на слив.

Потери давления в гидроаппаратах определяется по формуле (2.81):

,МПа, (2.81)

где - давление открывания или настройки аппарата (для распределителей, фильтров и дросселей );

А и В - коэффициенты аппроксимации экспериментальной зависимости потерь давления в аппарате от расхода жидкости через него;

Q - расход жидкости через аппарат.

Коэффициенты А и В определяются по формулам (2.82) и (2.83):

(2.82)

(2.83)

где - номинальныйрасход жидкости через аппарат;

- потери давления в аппарате при номинальном расходе.

Напорная линия

Фильтр напорный 2ФГМ32-25КТУ2-053-1778-86Е.

,

,

,

,МПа,

,

,

Гидрораспределитель ВЕХ 16.34ГОСТ 24679-81

,

,

,

,

,

,

,

Гидрозамок М-4КУ20/320ТУ2-053-1615-82Е

,

,

,

,

,

,

,

Дроссель с обратным клапаном КВМК25G1.1ТУ2-053-1753-85Е.

,

,

;,

,

,

,

Сливная линия

Дроссель с обратным клапаном КВМК25G1.1ТУ2-0-53-1753-85Е.

,

,

,

;

,

,

,

Гидрозамок М-4КУ20/320ТУ2-0-53-1615-82Е:

,

,

,

,

,

,

,

Гидрораспределитель ВЕХ 16.34ГОСТ 24679-81:

,

,

; ,

,

,

,

Сумма потерь давления аппаратов напорной линии:

,

Сумма потерь давления аппаратов сливной линии:

,

За рабочую жидкость принимаем индустриальные И-20А (ГОСТ 20799-75)

; ;;.

Определяем число Рейнольдса (Re)по формуле (2.84):

, (2.84)

где - фактическая скорость течения жидкости в трубопроводе;

х - кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Скорость течения жидкости определяем по формуле (2.85):

, л/мин,(2.85)

где - площадь внутреннего сечения трубы на данном участке;

- расход жидкости на данном участке.

Для гладких круглых труб, а также для отверстий в корпусе гидроблока управления

Если , то режим течения жидкости турбулентный,

если - режим ламинарный.

При работе потерь давления трубопроводы разбиваем на участки, имеющие одинаковый внутренний диаметр.

Потери давления на вязкое трение определяем по формуле:

,Мпа, (2.86)

где

- плотность рабочей жидкости;

- расход жидкости в линии;

- коэффициент гидравлического трения на i-том участке;

; ; - соответственно длина, внутренний диаметр и площадь внутреннего сечения на i-том участке;

n_e - число участков.

Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент определяется по формулам: при ламинарном течении (2.87):

, (2.87)

Расчет потерь давления при рабочем ходе на участках:

а) Находим - площадь внутреннего сечения трубы на данном участке:

,

,

,

,

,

Находим - фактическую скорость течения жидкости на данном участке:

,

,

,

,

,

Находим число Рейнольдса на данном участке трубопровода:

,

,

,

,

Находим - коэффициент гидравлического трения на данных участках

,

,

,

,

Находим потери давления на вязкое трение на данном участке:

,

,

,

,

,

Местные потери () складывается из потерь в различных местных сопротивлениях () и определяются по формуле (2.88):

, Мпа,(2.88)

где- коэффициент i-того местного сопротивления, который определяется по справочнику [2. стр. 448];

- площадь внутреннего сечения трубопровода перед i-тыми сопротивлениями.

- расход жидкости, м³/с;

- плотность рабочей жидкости, кг/м³.

Определяем местные потери для участка (0-1):

,

Заключительным этапом является расчет суммарных потерь давления в напорной и сливной линиях.

,(2.89)

, (2.90)

где , - потери давления в гидроаппаратах на сливной и напорной линиях, МПа;

, - местные потери давления в напорной и сливной линиях, МПа.

Результаты расчета сводим в таблицу 2.9.

,

,

По результатам расчетов уточняем расчет и выбор гидронасоса по давлению.

,

.

Давление выбранного насоса БГ 12-24М составляет , что больше , следовательно насос подходит для работы данного гидропривода.

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологического процесса детали шестерня

Шестерня является меньшим зубчатым колесом зубчатой передачи (пары). Зубчатые передачи являются наиболее распространенными типами механических передач и находят широкое применение во всех отраслях машиностроения, в частности: в металлорежущих станках, автомобилях и т.д.; в приборостроении и часовой промышленности и др. Их достоинствами являются: компактность, высокий КПД, постоянство передаточного числа; они создают относительно небольшие нагрузки на опоры валов, долговечны, надежны.

Недостатки: сложность изготовления точных передач; возможность шума и вибрации при недостаточной точности изготовления и сборки; невозможность бесступенчатого регулирования частоты вращения.

Данная шестерня служит для передачи вращательного момента от приводного вала через зубчатое колесо на вал барабана агрегата продольной резки, для чего шестерня насажена на вал (отверстие диаметром 145Н7 по оси шестерни).

Для обеспечения передачи вращательного момента, в отверстии шестерни имеется шпоночный паз под шпонку, которая служит для фиксации шестерни на валу и обеспечивает передачу вращения.

Деталь относится к классу «зубчатая втулка», представляет собой цилиндр Ш 256мм, отверстием Ш 145Н7 и длиной 370мм, на поверхности которого нарезан зуб. Передача прямозубая. Отверстие Ш 145Н7 не имеет усложняющих элементов.

Заменители стали 40Х - стали 45Х, 40ХФ, 40ХР.Особенность стали - трудносвариваемость; назначение - валы, оси, ответственные детали машин.

Рабочий чертеж (см. ниже) обрабатываемой детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, то есть все проекции, разрезы, совершенно четко и однозначно объясняющие её конфигурацию, и возможные способы получения заготовки. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, что для данной детали достаточно. Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали. Рабочий чертеж соответствует действующим на сегодняшний день стандартам.

Определим в соответствии с заданной шероховатостью поверхности квалитеты и допуска на все поверхности:

а) Наружная поверхность - предварительно обрабатывается под нарезание зубашероховатость поверхности по ГОСТ 2789-73 - Rz40

Обозначение шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-59 -v4

Ш256(_-81)h9, получение данного параметра требует предварительного и чистового точения;

б) Поверхность вращения - обрабатывается до шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-73 - Ra2,5.

Обозначение шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-59 - v6

Ш145(⁺⁴⁰) H7, получение данного параметра требует чистового растачивания;

в) Торцевая поверхность - торцевое точение в размер l = 370; соответствует классу чистоты v6, получение данного параметра требует чистового точения

г) Протягивание шпоночного паза - шероховатость поверхности Rz20

д) Зубонарезание производим за 3 прохода - 2 черновых и 1 чистовой.

Материал шестерни рекомендован для данного вида деталей, не содержит дефицитных и дорогостоящих добавок, поэтому считается недорогим. Отличается механическими и технологическими свойствами, удовлетворяющими требования к механическим свойствам детали, и, благодаря простой форме изделия, его жесткости, позволяет вести обработку с использованием оптимальных режимов резания, использовать стандартные инструменты и приспособления, для закрепления на станке.

Сталь 40Х подвергается термической обработке, что позволяет получить детали с заданными механическими свойствами.

Деталь характеризуется простой конфигурацией наружного контура зубчатого колеса, так как наиболее технологичными являются зубчатые колеса плоской формы без выступающих ступиц. Это позволит исключить искажения формы при ТО.

Учитывая размеры шестерни, в качестве способа получения зубьев, рационально использовать нарезание методом обкатки (огибания) червячной фрезой. Форма шестерни позволит достаточно производительно провести зубообработку.

При изготовлении зубчатых колес особое внимание уделяется точности обработки базовых поверхностей, определяющих положение заготовки при зубонарезании, а, следовательно, и точность зубчатого колеса. Положение заготовки будет определяться цилиндрическим отверстием Ш145H7, чем и объясняется назначение 7 квалитета точности на обработку, что может быть достигнуто шлифованием.

Положительным следует считать наличие в отверстии двух фасок, что облегчит протягивание шпоночного паза. Нетехнологичные элементы конструкции: большая длина зубчатого венца; большая длина шпоночного паза. Из-за большой длины детали, а значит и сквозного отверстия в ней, увеличенный расход металла и повышенная трудоемкость.

Геометрическая погрешность применяемых станков обеспечит указанные на чертеже допускаемые отклонения размеров, шероховатости, взаимного расположения поверхностей. Размеры, заданные на чертеже, контролируются непосредственным измерением. Технологические измерительные базы совместимы, что обеспечит изготовление с заданной точностью.

Для изготовления заготовки будем рассматривать следующие способы:

свободная ковка. Метод выполнения заготовки определяется назначением и конструкцией заданной детали, материалом, техническим требованиями, а также, что немаловажно, экономичностью изготовления. Составим два варианта технологического процесса изготовления шестерни по технологической себестоимости и выявим наиболее приемлемый вариант.

Общие исходные данные:

Материал детали: сталь 40Х ГОСТ 4543-71

Масса детали m = 100,4кг

Годовая программа N = 500 штук.

Стоимость заготовки по первому варианту - прокат

а) Определяем объем заготовки:

принимаем припуски на обработку:

по диаметру с=7+2,5=9,5мм,

по длинеb=1.4·2=2,8мм.

,(3.1)

б) Определяем массу заготовки:

, (3.2)

гдеV₁ - объем заготовки, см³;

с- удельный вес стали, (с = 7,85 г/см³) m₃ - 7,85· 20,63·10³ = 161,94·10³г =162кг.

в) Определяем стоимость заготовки:

,(3.3)

Где С₁- Стоимость 1тонны заготовок, принятых за базу, руб.;

Q - масса заготовки, кг;

q - масса готовой детали, кг;

S_отх. -- цена 1 т отходов, руб.

Стоимость кованых заготовок (полученных на молотах, прессах, горизонтально-ковочных машинах и электровысадкой) определяется следующим образом. За базу принимается стоимость 1 т штамповок С₄=373 руб. (штамповки из конструкционной углеродистой стали массой 2,5...4 кг, нормальной точности по ГОСТ 7505--74, 3-й группы (степени) сложности, 2-й группы серийности. (Прейскурант № 25-01, 1981 г.). Поправочные коэффициенты выбираются по следующим данным:

а) в зависимости от точности штамповок по ГОСТ 7505--74 значения коэффициента к_т принимаются: повышенная точность-- 1,05; нормальная -- 1;

б) в зависимости от марки материала штамповки значения коэффициента к_мсоставляют: для углеродистой стали 08-85 - 1; стали 15Х-50Х - 1,13; стали 18ХГТ-1,15; ЗОХГТ - 1,21; стали ШХ15 - 1,77; стали 12ХНЗА-ЗОХНЗА - 1,79.

в) значения коэффициентов к_с и к_в приводятся в табл. 2.12. Коэффициент к_п определяется из условия: если объем производства заготовок(годовая программа) больше значений, указанных в табл. 2.13., принимают к_п=0,8, в остальных случаях - к_п=1,0.

Принимаем: к_с=0,77; к_в=0,7; к_п=1,0; к_т=1; к_м=1,13.

а) Определяем объем заготовки, с учетом, что она имеет отверстие Ш132мм:

V₃ = (V₁ - V₂), см³;

б) Определяем массу заготовки:

где: V₃ - объем заготовки, см³;

р - удельный вес стали, (с = 7,85 г/см³).

в) Определяем стоимость заготовки:

,(3.4)

где:C₁ -базовая стоимость 1 т заготовок, руб.;

к_т, к_с, к_в, к_м, к_п--коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема производства заготовок.

Q - масса заготовки, кг; q -масса готовой детали, кг;

S_отх - цена 1тонны отходов, руб.

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, может быть рассчитан по формуле:

,

где-- стоимость сопоставляемых заготовок, руб.

В результате технико-экономических расчетов, путем сопоставления вариантов себестоимости готовой детали из двух видов заготовок, пришли к выводу, что для получения данной детали выгоднее использовать заготовку из проката.

Припуск на обработку поверхности детали может быть назначен по справочным таблицам, ГОСТам, или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков (по методу доктора технических наук, профессора В.М.Кована).

По методу проф. Кована В.М., величина промежуточного припуска должна быть точной, чтобы при удалении этого припуска устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих операциях, а также, погрешности установки обрабатываемой детали, возникающие на выполняемой операции.

Величину минимального промежуточного припуска составляет следующие факторы:

R_ZA -высота неровностей, полученная на предшествующей операции; зависит от способа обработки, режима резания и условий выполнения предшествующей операции.

Т_A - состояние и глубина поверхностного слоя предшествующей операции; подлежит полному или частичному удалению в ходе выполняемой операции.

Q_A - пространственное отклонение относительно базовых поверхностей заготовки (кривизна осей, коробление, отклонение от целостности и т.п.).

е_в - погрешность установки.

Поскольку Q_{A и}е_в представляют собой векторы, их суммарное значение определяется сложением по правилу квадратного корня:



Симметричный припуск на диаметр наружных и внутренних поверхностей тел вращения составляет:

,

Рассчитываем припуски на обработки и промежуточные предельные размеры на поверхность Ш 256h9 шестерни.

Наостальные обрабатываемые поверхности назначим припуски и допуски по таблицам ГОСТ 7505 - 74.

Технологический маршрут обработки поверхности Ш256h9 состоит из обтачивания предварительного получистового и окончательного. Обтачивание производятся в трех кулачковом патроне.

Если базирование при обработке наружной поверхности осуществляется по наружному диаметру и торцу с установкой в трех кулачковом самоцентрирующемся патроне, то есть идет совмещение установочной и измерительной баз, то погрешность базирования равна нулю [1. табл. 127 стр.443]. Погрешность закрепления[1. табл. 128 стр.447]:

Суммарное значение пространственных отклонений для различных видов заготовок и механической обработки: стержневые детали (валы ступенчатые, рычаги и др.) с базированием по крайней ступени (поверхности) - консольно:

,шт,

с = 370 - заготовки

с = 200 - после чернового точения [1. табл. 151 стр.461]

с=20 - после получистового точения [1. табл. 151 стр.461]

Определяем припуски на обработку:

Под черновое обтачивание:

определяем максимальный припуск на размер:

Под окончательное обтачивание:

определяем максимальный припуск на размер:

Диаметр заготовки вычисляется, начиная с конечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода в мм:

После чистового точения:

d_mjn=256+2,30=258,30 мм;

d_max=256+4,05=260,05 мм;

После чернового точения:

d_mjn=258,30 +3,29=261,59 мм;

d_max=260,05 + 7,74=267,79 мм;

В соответствии с полученными данными принимаем для производства шестерни Прокат диаметром 270мм.

Записав в соответствующей графе расчетной таблицы 3.6. значения допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе «Наименьший предельный размер» определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчетные размеры увеличением их значений. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру.

Принадлежность зубчатого колеса к деталям класса «втулка зубчатая» с учетом его конструкции позволяет выбрать следующую схему технологического процесса его изготовления. При выборе схемы обработки руководствовались следующими соображениями: за первоначальную базу обработки выбираем необработанную поверхность, которая должна быть концентрична обрабатываемым поверхностям, а необработанные торцевые плоскости должны быть параллельны обрабатываемым торцевым поверхностям.

Обработку начинаем с подрезки торца, для создания базы для последующих операций, и обработки наружной цилиндрической поверхности. Это позволит сверлить отверстия, используя обработанную установочную базу. Базой для дальнейшей обработки будут посадочная поверхность отверстия и торец. Чистовая токарная обработка выполняется с установкой на оправке, что и позволит обеспечить концентричности наружной поверхности шестерни - посадочной поверхности отверстия - перпендикулярность обработанных торцевых поверхностей относительно оси отверстия. Предварительное чистовое нарезание зубьев выполняется на зубофрезерном станке. Базой является отверстие и торец.

Установить заготовку в трехкулачковом патроне.

1. Подрезать торец Ш270мм начисто

2. Проточить Ш 258,5 на l=200мм

Установить заготовку в трехкулачковом патроне.

1. Подрезать торец Ш270мм начисто

2. Проточить Ш 258,5 на длину l=200мм

3. Сверлить Ш50 l=370

4. Сверлить Ш80 l=370

5. Расточить с Ш80 до Ш144,8на длину l=370мм

015 Горизонтально - протяжная

Установить заготовку

1. Протянуть шпоночный паз b36 j_s9 наl=370мм

020 Токарная

Установить заготовку на оправке

1. Точить Ш 256h9 начисто

2. Снять 2 фаски 6х45°

025 Внутришлифовальная предварительная

Шлифовать Ш144,4 на l=370

030 Зубофрезерная

Установить заготовку на столе станка

1. Фрезеровать зуб начерно

2. Фрезеровать зуб начисто

035 Слесарная

1. Острые кромки притупить фасками.

040 Термическая обработка

Закалка + ТВЧ

045 Внутришлифовальная

Шлифовать Ш 144,4 наl=370ммначисто

050Контрольная

1. Контролировать размеры согласно техническим требованиям чертежа.

055 Обкатка

1. Проверить площадь контакта зубьев шестерни и колеса по масляному пятну в сборке.

Технологический план обработки заготовки представлен в приложении.

Операция 1 - Токарная:

1. Подрезать торец поверхности Ш270 (заготовка из проката) (начерно), t=2мм.

2. Подрезать торец поверхности Ш270 (начисто), t=1,4мм.

3. Проточить Ш270 до Ш264,25 на l= 200мм (начерно), t=2,875мм.

4. Проточить до Ш258,5 на l = 200мм (начерно), t=2,875мм.

5. Проточить до Ш256h9 на l =200мм (начисто); t=1,25мм.

Переустановить заготовку:

6.Подрезать торец поверхности Ш270 (начерно), t=2мм.

7.Подрезать торец поверхности Ш270 (начисто), t=1,4мм,

8.Проточить Ш270 до Ш264,25 на l= 170мм (начерно), t=2,875мм.

9.Проточить до Ш258,5 на l = 170мм (начерно), t=2,875мм.

10.Сверлить Ш50 насквозь l= 370мм (начерно), t=25мм.

11.Сверлить Ш80 насквозь l= 370мм (начерно), t=15мм.

12.Расточить до Ш143 на l= 370мм (начерно), 5 проходов по t=6,5мм.13. Расточить до Ш144,8 на l=370мм (предварительно), t=1мм.

14. Расточить канавку Ш150 l=290мм

15.Снять фаску 2,5x45° (начисто), t=L=2,5 мм. Переустановить

16. Снять фаску 2,5x45° (начисто), t=L=2,5мм.

Операция протяжная:

1.Протянуть шпоночный паз b 36 j_s9 на l= 370мм (начисто).

Операция внутришлифовальная (предварительная):

1. Шлифовать внутреннюю поверхность Ш145Н7 на l= 370мм.

Операция зубофрезерная:

Фрезеровать зуб начерно.

Фрезеровать зуб начисто.

Операция внутришлифовальная (чистовая)

1. Шлифовать внутреннюю поверхность Ш145Н7 на l= 370мм.

Предварительное нормирование времени на операции.

Производим примерный расчет времени на токарную операцию по каждому переходу согласно маршруту обработки с применением коэффициентов. Приближенные формулы берем по приложению [12].

Определяем основное технологическое время Т₀·10 ^-3 мин.

- Черновая подрезка торца Ш270 R_a6,3;

0,037(D²--d²) = 0,037(270 ²)10^-3= 0,27мин.

- Чистовая подрезка торца R_a1,6

0,052(D²--d²) = 0,052(270 ²)10^-3 = 0,38мин.

- Черновая обточка за один проход до Ш263 на l=200мм.

0,17dl = 0,17·263·200·10^-3 = 8,94мин.

- ЧерноваяобточказаодинпроходдоШ258,5наl=200мм.

0,17dl = 0,17·258,5·200·10^-3 = 8,79мин.

Переустановить заготовку:

- ЧерноваяподрезкаторцаШ270R_a6,3

0,037(D²--d²) = 0,037(270 ²)10^-3=0,27мин.

-ЧистоваяподрезкаторцаR_a1,6

0,052(D²--d²) = 0,052(270 ²)10^-3= 0,38мин.

Растачивание отверстий на токарном станке за один проход R_a 13мм.

0,2dl=0,2·92,2·370·10^-3=6,82 мин. Ш92,2

0,2dl=0,2·104,4·370·10^-3=7,73 мин. Ш104,4

0,2dl=0,2·116,4·370·10^-3= 8,61 мин. Ш116,4

0,2dl=0,2·128,6·370·10^-3 = 9,51 мин. Ш128,6

0,2dl=0,2·140,8·370·10^-3 = 10,42 мин. Ш140,8

Расточить до Ш144,8 на l = 370мм (начисто) под шлифование

Растачивание отверстий на токарном станке:

0,18dl=0,18·144,8·370·10^-3 = 10,7мин.

Cнятьфаску2,5х45°-0,5мин. Переустановить заготовку:

Cнять фаску 2,5x45° - 0,5мин.

Горизонтально-протяжная

- Протянуть шпоночный паз bЗ6 на l= 370мм (начисто)

Протягивание отверстий и шпоночных канавок (l--длина протяжки, мм),

0,4·l = 0,4·1550·10^-3 =6,2мин.

Токарная чистовая

0,2dl=0,2·256·370·10^-3 = 18,9мин.

Снять фаски 6х45° - 1мин.

Фрезерование

- Фрезеровать зуб червячной фрезой

Определяем основное технологическое время [12 стр. 674], затраченное на фрезерование:

а) Черновое фрезерование за 2 прохода:

, (3.5)

где: L - ширина нарезаемого зуба, мм;

q - число заходов червячной фрезы;

- число обкатов в минуту черновой фрезы;

So - подача на один оборот нарезаемой шестерни;

Z - число зубьев шестерни;

L_i- величина врезания и перебега, принимаем по [7 прил.4 стр.167]:

для первого прохода: L_1i=42 мм,

для второго прохода: L_2i=31 мм,

,

,

,

б) Чистовое фрезерование за 1 проход:

, (3.6)

где: В - длина нарезаемого зуба, мм;

L1 - величина врезания, мм;

L₂=3-5 мм - величина перебега, мм

Шлифование

1.Шлифовать внутреннюю поверхность Ш145Н7 на l= 370мм.

Внутреннее шлифование отверстий по 7-му квалитету:

1,5dl=0,15·145·370·10^-3= 8,1 мин

Итого общее основное время Т_о = 409,58мин

3.1.11Выбор оборудования

Выбор оборудования осуществляется на основании таких данных, как метод обработки, точность обработки, расположение размеров обрабатываемых поверхностей, габаритных размеров заготовки, количество инструментов в наладке станка, обеспечение заданной производительности, эффективность использования станка по времени, мощности и др.

Характеристики станка с ЧПУ модель 16Р30Ф3

1. Техническая характеристика станка 16Р30Ф3:

Наибольший диаметр заготовки, мм:

- устанавливаемый над станиной, 670

- обрабатываемый над станиной (без установки бортштанги), 630

- обрабатываемый над суппортом, 320

Наибольшая длина устанавливаемой заготовки в центрах, мм, 1400

Наибольшая масса устанавливаемой заготовки, кг, 1500

Высота устанавливаемого резца, мм, 32

Наибольшее перемещение суппорта, мм:

- по оси X 600

- по оси Z 1260

Дискретность задания перемещения, мкм:

- по оси X 1,0

- по оси Z 1,0

Количество всего/одновременно управляемых координат 2/2

Пределы частот вращения шпинделя, об/мин, 8…2000

Пределы рабочих подач суппорта, мм/мин:

- по оси X 1…4000

- по оси Z 1…4000

Скорость быстрых перемещений суппорта, мм/мин:

- по оси X до 7500

- по оси Zдо 7500

Мощность привода главного движения, кВт, 28…30

Габаритные размеры станка, мм:

- длина (с транспортёром стружки)5315

- ширина3460

- высота 2300

Масса станка, кг, 6900

Шероховатость поверхности после обработки на станке, мкм, Ra2,5

2. Оснастка станка 16Р30Ф3:

- устройством ЧПУ «Sinumerik 802D», приводом главного движения и приводом подач производства фирмы «Siemens»;

- низковольтной аппаратурой импортного и отечественного производства;

- переносным пультом импортного производства;

- 4^х позиционной револьверной головкой импортного производства с вертикальной осью вращения и автоматической сменой позиций инструмента, с комплектом инструментальных блоков (4 трёхсторонних токарных, 2 расточных);

- 3^х кулачковым самоцентрирующим патроном Ф400мм с пневмоцилиндром;

- задней бабкой с гидравлическим перемещением пиноли, ручным перемещением по станине и ручным зажимом на станине;

- стойкой под бортштангу (без бортштанги);

- гидро-пневмоаппаратурой и импульсной системой смазки импортного и отечественного производства;

- транспортёром стружки импортного производства.

Черновая обработка

Производим черновое фрезерование зубьев шестерни червячной фрезой на зубофрезерном полуавтомате мод. 5К328А[4. табл.27 стр. 42], под последующее чистовое фрезерование.

Данный станок имеет мощность электродвигателя N=10кВт и относится к IV группе станков.

Способ установки детали: на 2-оправках с установкой в центрах.

Исходные данные:

Для повышения производительности применяем двухзаходную червячную фрезу; класс точности С-10 степени точности [7. табл. 1 стр. 11].

Производим встречное фрезерование.

Основные параметры фрезы по ГОСТ 9324-80 [8. табл. 11 стр. 509]:

модуль m=8 мм;

наружный диаметр D=142 мм;

длина L=135 мм;

посадочный диаметр d=44 мм;

число зубьев Z=9;

угол заточки о₃ = 10°[7. прил. 2 стр. 160].

период стойкости фрезы Т = 12 час (2 табл.24 стр.476)

При нарезании зуба с модулем m=8 обработку производим за два прохода, (нечетно количеству зубьев шестерни). Общая глубина резания равна высоте зуба, а припуск на чистовое фрезерование оставляем только по боковым сторонам зуба.

а) глубина резания первого прохода:, тогда глубина резания второго прохода:

б) определяем подачу на один оборот заготовки при нарезании зуба фрезой из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73 [1 карта 1 стр.25] черновая обработка. S_o = 1,5/1,7 мм

Поправочные коэффициенты равны 1; большее значение подачи берем при числе зубьев шестерни более 30.

в) определяем скорость резания:

(3.7)

Коэффициенты и показатели степени принимаем по [2 табл.110 стр.436]: С_V= 200 - первый черновой проход;

С_V = 280 - второй черновой проход;

поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от марки стали равен 0,9 по [2 табл.111 стр.436].

г) соответствующее скорости число оборотов:

д) определяем мощность резания:

Принимаем нормативную мощность N_n=1,9 кВт по [1 карта 5 стр.25] Поправочные коэффициенты:

на количество осевых перемещений K_щN =1.1 на угол наклона зубьев K_вv = 1.0,

на количество проходов K_N =0.6 первый проход; K_N =0.4- второй проход;

тогда мощность потребная на резание:

N₁=1,90·0,6·1,1=1,25 кВт,

N₂=1,9·0,4·1,1=0,84 кВт,

С учетом КПД станка з = 0,5

N_Э=10·0,5=5 кВт.

Следовательно, установленный режим резания по мощности станка осуществим.

е) определяем основное технологическое время [2 стр.501], затраченное на фрезерование:

, (3.8)

где: L-ширина нарезаемого зуба, мм;

q - число заходов червячной фрезы;

n_ф- число обкатов в минуту черновой фрезы;

So - подача на один оборот нарезаемой шестерни;

Z - число зубьев шестерни;

L_i - величина врезания и перебега, принимаем по [7 прил.4 стр.167]:

Для первого прохода: L_i1 =42 мм,и для второго прохода: L_i2=31 мм.

Чистовая обработка

Исходные данные:

Применяем однозаходную червячную чистовую фрезу ГОСТ 9324-80Е:

Тип I - цельная прецизионная фреза класса точности А- 6-7 степени точности

модуль m=8 мм;

наружный диаметр D=180 мм;

длина L=175 мм;

посадочный диаметр d=60 мм;

число зубьев Z=9;

угол заточки г₃ = 10°[7. прил. 2 стр. 160].

период стойкости фрезы Т = 8 час. [9 стр.76].

а) глубина резания на 1 сторону зуба: t =0,9-1,4[5 табл. 11.стр. 674].

б) определяем подачу на один оборот заготовки при нарезании зуба фрезой: при заданной шероховатости поверхности Rz=40 мкм по [9 табл. 23.стр. 81]S₀ = 1,0/2,0мм

в) определяем скорость резания:

Принимаем нормативную скорость резания Vн=23 м/мин по [1карта 6 стр.31]

Поправочные коэффициенты:

на количество осевых перемещений K_щV =1.0, на угол наклона зубьев K_вv =1.0,на количество проходов K_N=1,0 на класс точности фрезы Д_V=0.8, тогда скорость резания:V = 23·0.8 = 18.4 м/мин;

г) соответствующее скорости число оборотов:



По паспорту станка n=40 (1/мин), тогда:

д) определяем основное технологическое время [2 стр.501] затраченное на фрезерование:

, (3.9)

где: В - длина нарезаемого зуба, мм;

L₁- величина врезания, мм;

L₂=3-5 мм - величина перебега, мм;

Режимы резания для остальных операций принимаем по справочной литературе, после чего заполняем таблицы режимов резаний по ГОСТ 3.1105-74.

Рассчитываем норму времени для токарной операции

Норма штучно-калькуляционного времени определяется по формуле:

, мин, (3.10)

Где Т_пз - подготовительно-заключительное время,

Т_о - основное (технологическое) время,

Т_в- вспомогательное время.

Выбираем подготовительно-заключительное время

получение инструмента до работы и сдача после работы - 10мин.

на наладку станка, инструмента и приспособлений- 26мин.

-на дополнительные приемы - 5мин.

Т_пз = 10+26+5=39, мин,

Выбираем вспомогательное время, оно включает в себя установку и снятие детали, смену инструмента, управление станком, измерение детали. Выбираем по таблицам:

Определяем оперативное время:

Т_оп =Т_О +Т_В =56,59+11,5=68,1, мин,

Определяем время на обслуживание рабочего места: принимаем 3% от оперативного времени:

Т_ОБ = Т_оп · 0,03=68,1·0,03 = 2, мин,

Определяем время, связанное с перерывом на отдых и естественные надобности: принимаем 4% от оперативного времени:

Т_отди_ен = Т_оп·0,04 68,1·0,04 = 2,7, мин,

,

Для остальных операций определяем штучно калькуляционное время по таблицам с использованием коэффициентов приведения.

Т_ш-к =ф_кТ_о,мин,(3.11)

где значение коэффициента ф_к

Зубофрезерные станки -1,66;

Протяжные станки -1,73.

Круглошлифовальные станки - 1,55

Тогда:

Протяжная Т_ш._к= ф_к·Т_о =2 ·1,73·6,2=10,7 мин

Шлифовальная Т_ш._к= ф_к·То =1,55 · 54=83,7 мин

Зубофрезерная Т_ш._к= ф_К·Т_О=273,5·1,66=454 мин

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К_З.О., который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых подразделением в течение месяца к числу рабочих мест.

,(3.12)

где - суммарное число различных операций,

- явочное число рабочих

Согласно ГОСТ 14.004-74, принимается: для массового производства К_З.О.=1;

для крупносерийного 1 ? К_З.О.? 10., среднесерийное К_З.О.? 0,9

Рассчитываем коэффициент закрепления операций для разработанного технологического процесса:

Токарная Т_шт=72,9 мин

Протяжная Т_шт=10,7 мин

Шлифовальная Т_шт=83,7 мин

Расчетное количество станков составит:

, (3.13)

гдеN - годовая программа, штук (500шт.)

Т_шт- штучное или штучно-калькуляционное время

F_Д- действительный годовой фонд времени (F_Д=4029час.)

з _з.н.- нормативный коэффициент загрузки оборудования. Принимаем 0,75

Коэффициент закрепления операций:

т.е. производство будет среднесерийным.

Формы организации технологических процессов в соответствии с ГОСТ 14.312-74 зависят от установленного порядка выполнения операций технологического процесса, расположения оборудования, количества изделий и направления их движения в процессе изготовления. Установлены две формы организации технологических процессов - групповая и поточная.

Решение о целесообразности поточного производства принимается на основании сравнения заданного суточного выпуска изделий и расчетной суточной производительности поточной линии при двухсменном режиме работы и ее загрузке не менее 60%.

Заданный суточный выпуск изделий:

, (3.14)

Где Т_пз - подготовительно-заключительное время,

Т_о - основное (технологическое) время,

Т_в - вспомогательное время.

Выбираем подготовительно-заключительное время

получение инструмента до работы и сдача после работы - 10мин.

на наладку станка, инструмента и приспособлений- 26мин.

-на дополнительные приемы -5мин.

Т_пз = 10+26+5=39мин.

Выбираем вспомогательное время, оно включает в себя установку и снятие детали, смену инструмента, управление станком, измерение детали. Выбираем по таблицам:

Определяем оперативное время:

Т_оп =Т_О +Т_В =56,59+11,5=68,1, мин,

Определяем время на обслуживание рабочего места: Принимаем 3% от оперативного времени:

Т_ОБ = Т_оп · 0,03=68,1·0,03 = 2, мин,

Определяем время, связанное с перерывом на отдых и естественные надобности: Принимаем 4% от оперативного времени:

Т_отди_ен = Т_оп·0,04 68,1·0,04 = 2,7, мин,

, мин, (3.15)

, мин,

,шт,

При групповой форме организации производства запуск изделий производится партиями с определенной периодичностью, что является признаком серийного производства. Количество деталей в партии для одновременного запуска:

(3.16)

Где а- периодичность запуска в днях.

Корректируем размер партии:

,шт,

Определяем число деталей в партии, необходимых для загрузки оборудования на основных операциях в течение целого числа смен:

,шт,(3.17)

где476 - действительный фонд времени работы оборудования в смену, мин

0,8 - нормативный коэффициент загрузки станков в серийном производств. Следовательно, имеем среднесерийное производство с групповой формой организации технологических процессов.

Программа для токарных станков с ЧПУ МC2109, HЦ-31

Тип станка токарный ст. 16А20Ф3С43 с ЧПУ.

Чертеж КП 151001.10.15.000.

Шестерня Z=30.

ИНСТРУМЕНТ Т1- подрезной «острый» резец.

Размерная привязка инструмента Т1 - по X=270.000мм; Z=0.000 мм.

ИНСТРУМЕНТ Т8-радиусный резец пластина фирма «Sandvik» R=6.350мм. - {выбираем для более точной обработки}

Размерная привязка инструмента Т8 - по X=282.700мм; Z=6.350мм.

{Программа на ЧПУ составляется в абсолютной системе координат}

M3 - {вращение шпинделя по часовой стрелке}

S175 - {число оборотов шпинделя в десятичном коде}

T1 - {позиция резца}

F5 - {подача резца}

Z 5 000~ - {быстрое позиционирование резца по Z}

X 267 000~ - {быстрое позиционирование резца по X}

Z -372000 - {передвижение резца по Z, снятие 3мм по ш}

X 280 000~ - {возврат резца в начальное положение} Z 5000~ - {возврат резца в начальное положение}

X 264 000~ - {быстрое позиционирование резца по X}

Z -372000 - {передвижение резца по Z, снятие 3мм по ш} Z 5000~ - {возврат резца в начальное положение}

X 261 000~ - {быстрое позиционирование резца по X}

Z -372000 - {передвижение резца по Z, снятие 3мм по ш} Z 5000~ - {возврат резца в начальное положение}

X 259 000~ - {быстрое позиционирование резца по X}

Z -372000 - {передвижение резца по Z, снятие 3мм по ш} Z 5000~ - {возврат резца в начальное положение}

X 257 000~ - {быстрое позиционирование резца по X}

Z -372000 - {передвижение резца по Z, снятие 3мм по ш} S0 - {число оборотов шпинделя 0}T8 - {позиция резца}

M3 - {вращение шпинделя по часовой стрелке}

S200 - {число оборотов шпинделя в десятичном коде}