Модернизация установки для резки алюминиевой проволоки круглого сечения диаметром до 15 мм при производстве стали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

проволока резка вал привод

На сегодняшний день чёрная металлургия является одним из лидеров российской промышленности. Сегодня предприятия металлургической отрасли проводят модернизацию своего оборудования, строят новые мощности по производству продукции с высокой добавочной стоимостью (оцинкованный лист, лист с полимерным покрытием), начинают осваивать производство тонкого горячекатаного листа в замен холоднокатаного, разрабатывают проекты по непрерывной разливке и последующей прокатке тонкого сляба, ведут исследования по разработке коррозионно-стойкого листа с ВН - эффектом для автомобильной промышленности, упрочняющегося при сушке лакокрасочного покрытия.

На данный момент мощности некоторых агрегатов и установок используются почти на 100%, а в ближайшее время построить новые не представляется возможным. Поэтому, многие предприятия пошли по пути увеличения производительности за счёт снижения времени простоев оборудования.

ПАО «Северсталь» - одна из крупнейших в мире вертикально интегрированных сталелитейных и горнодобывающих компаний c активами в России, США, Украине, Латвии, Польше, Италии, Либерии [2].

Акции компании котируются на российской торговой площадке ММВБ - РТС, глобальные депозитарные расписки представлены на Лондонской фондовой бирже. В 2014 году выручка компании составила $13,31 млрд., а произведено стали более 15,7 млн. тонн. Компания состоит из 3 дивизионов:

· Северсталь Российская сталь;

· Северсталь Интернэшнл;

· Северсталь Ресурс.



1. Литературный обзор установок для резки проволоки. анализ состояния вопроса и задачи проектирования

С увеличением потребности промышленности в высококачественных сталях возникла необходимость в увеличении выпуска высококачественных ферросплавов. Ферросплавы (FeTi, FeV и др.) рационально получать алюмотермией, используя в качестве восстановителя алюминиевую сечку.

В черной металлургии алюминиевые гранулы применяются в качестве восстановителя. Добавка 0,1 - 1,5% алюминиевой сечки к расплавленному железу освобождает от закиси и обеспечивает плотную отливку без раковин. [6]

Добавление алюминиевой сечки в расплавленный метал, вобравшую в себя положительные качества чушкового и порошкового алюминия, выводит производство сплавов на новый уровень. С одной стороны алюминиевая сечка, являются беспылевым, то есть пожаробезопасным продуктом, с другой стороны, обладают развитой поверхностью, благодаря этому, реакции окисления-восстановления протекают интенсивнее и более полно (до 80 - 95% усвоения против 20% - при использовании чушкового алюминия). Правильно-отрезные станки предназначены для выравнивания и порезки всех видов проволоки в соответствии с заданными размерами. Правильные блоки правильно-отрезных станков могут быть роликового и роторного типа. Роторная рама обеспечивает лучшее качество правки, что прекрасно подтверждается при работе с гладкой проволокой. Процесс происходит следующим образом: проволока с мотка на вертушке поступает в специальный выравнивающий барабан. Правка проволоки осуществляется при помощи тянущих роликов и за счет высокой скорости в барабане. Проволока проходит сквозь особым образом расположенные отверстия в плашках барабана и выпрямляется. На приемном столе по заданным параметрам устанавливается отмеривающее устройство. Здесь автоматически включаются ножницы, проволока отрезается и укладывается в приемное устройство.

На правильно-отрезном станке устанавливаются два варианта отрезного узла: стационарная гильотина (нож) или мобильная гильотина. Резка прутка по длине, в первом случае, происходит по сигналу от концевого выключателя, который установлен на приемном лотке, и срабатывает в момент контакта с изделием. Ролики протяжки останавливаются, и после остановки движения проволоки срабатывает гильотина. Такая система обеспечивает максимальную точность реза ± 0,5 мм/м. В случае мобильной гильотины отрубание проволоки происходит без остановки подачи, это дает возможность достичь большей производительности, при снижении точности резки до ± 1 мм/м. В зависимости от тех. задания, измерить длину проволоки можно, как концевым выключателем, так и энкодером [15].

Исходя из максимально требуемой длины заготавливаемых прутков, выбирается длина приемного лотка. Исходя из задач, функции лотка можно расширить: дополнительные автоматизированные функции могут состоять в том, что мерным стержням в пачке можно придать параллельное расположение, путем вибрации, также мерные стержни могут быть отторцованы и обвязаны. Такой уровень автоматизации нужен не всем, но такие возможности оборудования нужно иметь в виду, при выборе правильно-отрезного автомата.

Узлы протяжки и правки правильно-отрезных машин роторного типа, имеют электрический привод с регулировкой скорости вращения асинхронного электродвигателя. Управление скоростью вращения двигателя происходит за счет регулирования частоты. Преобразователь частоты установлен в электрическом шкафу. В зависимости от значения скорости, заданного оператором, с пульта управления, регулировка скорости происходит автоматически. Узел протяжки правильно-отрезных станков роликового типа, оснащен регулируемым асинхронным сервоприводом, в конструкцию его электродвигателя включены энкодеры, которые обеспечивают обратную связь с компьютером и более точное позиционирование. Узел резки может быть оснащен как электрическим, так гидравлическим приводом [14].

Шкаф управления правильно-отрезных станков позволяет установить и контролировать следующие параметры: скорость протяжки, длину прутков, необходимое количество прутков в пачке, количество произведенных мерных заготовок. К дополнительной возможности пульта управления можно отнести возможность регулировки с пульта управления правильного блока, что является наиболее трудоемкой операцией при настройке правильно-отрезного станка.

Рассмотрим несколько правильно-отрезных установок, схожих по своим характеристикам:

1. Правильно-отрезная установка Команд 5/12, представленная на рисунке 1.1

Рисунок 1.1. Правильно-отрезная установка Команд 5/12

Правильно-отрезной автомат Команд 5/12 предназначен для рихтовки проволоки из бухты, а также для резки в размер. Основные технические характеристики приведены в таблице 1.1. Принцип работы правильно-отрезного станка достаточно прост. Осуществляется размотка проволоки с бухты и ее протяжка через правильный блок приводными роликами, которые расположены до и после правильной рамки. Путем поперечного многократного пластического изгиба фильерами проволоки производится правка. Проволока, проходя через правильную рамку, выходит на приемный лоток. С помощью енкодера осуществляется замер длины прутка и подаётся команда на отрезание прутка.

· Станки Команд 5/12 оснащены ЧПУ-управлением для легкой и быстрой настройки

· Имеется пневматический автоматический прижим роликов с возможностью регулировки давления

· Высокая скорость работы достигается благодаря гильотине, приводящейся в движение отдельным приводом

· Отличное качество рихтовки достигается при помощи правильного блока, приводящегося в движение отдельным приводом. Качество не изменяется даже при высокой скорости подачи на станок проволоки

· Изменять длину быстро и удобно

· Минимальные временные затраты для перенастройки на другую длину

· Возможность точно резки проволоки

· Низкий уровень шума

Таблица 1.1. Технические характеристики правильно-отрезного автомата Команд 5/12

Модель	Команд 5/12
Диаметр обрабатываемой арматуры / проволки, мм	5-12
Наружный диаметр бухты, мм	< 1550
Внутренний диаметр бухты, мм	>790
Максимальная скорость протяжки, м/мин	60
Время цикла резки, сек	0,15
Максимальная сила протяжки, Н	>790
Максимально возможная длина изделия, м	0,1 - 12
Точность резки, мм	±1
Мощность, кВт	12,5
Напряжение, В	380
Правильно-отрезной модуль, кг	940
Секции, кг	150
Бухтодержатель, кг	340
Общий вес Команд 5/12, кг	1430
Правильно-отрезной модуль, мм	1500x850x1700
Секции, мм	2000x400x1000
Бухтодержатель, мм	1600х1600х2000

2. Правильно-отрезной автомат ПРО-14 компакт, представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2. Правильно-отрезного автомата ПРО-14 компакт

Правильно-отрезной автомат ПРО-14 компакт предназначен для выпрямления металлической проволоки из матков и бухт диаметром до 14 мм. Высокая степень автоматизации и быстрая скорость протяжки арматуры позволяет легко и быстро получать прямые прутки необходимой длины. после правки прочность материала не утрачивается [16].

Принцип работы станка про-14 компакт. Электродвигатель через шкив и ремни передает вращение на выпрямляющую раму, она одновременно выполняет функции подачи и выпрямления арматуры. Выпрямление происходит за счет давления обкатных роликов на проволоку. резку осуществляет нож при помощи гидропривода, давление в гидроприводе создается масляным насосом.

Особенности:

· станок оснащен панелью управления, благодаря которой можно задавать необходимый размер и количество прутков для автоматической правки и резки

· малые габариты и вес позволяют легко перемещать станок в необходимое место

Технологический процесс, используемый в линии ПАО «Северсталь», основан исключительно на механической переработке без применения химических и термических технологий. Конечным результатом процесса является очищенная от примесей проволока цветного металла (алюминия).

Резка производится двумя ножами. Один неподвижно установлен на станине. Вращаясь, подвижный нож выдвигается в момент рубки. Режим работы - автоматический. Закон управления - управление скорости подачи. Материал получен в результате механической переработки отходов КПП и проводников тока. Очищенная от примесей алюминиевая сечка. Размер гранул от 8 до 14 мм [6].

Машины для переработки алюминиевой проволоки производительностью 900 кг/час. Машины перерабатывают кабель диаметром до 15 мм, на выходе - алюминиевая сечка. При необходимости, комплектуются шредерными установками и конвейерами с магнитоотделителем.

В настоящее время для производства алюминиевой сечки применяется установка для резки алюминиевой проволоки. Однако данная установка обладает рядом недостатков - низкая производительность, быстрый износ роликов, небольшой межремонтный период.

Поэтому целью данной выпускной квалификационной работы является модернизация установки путем изменения конструкции рабочего блока, позволяющая улучшить ремонтопригодность и увеличить производительность труда за счет более надежной работы подающего ролика.

Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

· Рассчитать и спроектировать приводной вал.

· Разработать общую компоновку установки.

· Рассчитать экономическую эффективность от модернизации.



2. Конструкторская часть

Основные стадии проектирования новой конструкции:

- разработка технического задания на проектирование конструкции, в котором определяется его назначение, условия эксплуатации, основные требования, допустимые затраты на его производство;

- технические предложения разрабатываются на основе анализа и проработки технического задания;

- эскизное проектирование, на стадии которого решаются принципиальные вопросы принимаемых конструкторских решений, определяются принципы работы проектируемого изделия, уточняются его параметры, решаются задачи общей компоновки изделия;

- разработка технического проекта, на стадии которого производится проектирование отдельных сборочных единиц и комплексов, уделяется большое значение расчетам, обеспечивающим необходимую надежность и долговечность;

- на стадии разработки рабочей документации осуществляется дальнейшая детализация технического проекта с окончательным контролем и корректировкой принятых конструкторских расчетов в техническом проекте, выбираются и уточняются материалы, окончательно определяются размеры, точность и чистота обработки, делается уточненный расчет себестоимости, проектной цены и эффективности внедрения нового изделия;

- изготовление и испытание опытного образца проводится с целью более тщательной отработки созданной конструкции и внесения необходимых изменений в рабочую документацию [3].

В процессе всей работы конструкторы осуществляют авторский надзор за проектированием.

В ходе всей конструкторской подготовки производства параллельно выполняется работа по отработке изделия на технологичность и технологический контроль конструкторской документации.

На основе спроектированной твердотельной модели детали или сборки могут быть получены рабочие чертежи с изображениями всех основных видов, проекций, сечений и разрезов, а также проставлены основные размеры c допусками и посадками, условными обозначениями шероховатости и отклонениями взаимного расположения поверхностей. При этом поддерживается двунаправленная ассоциативная связь между чертежами, моделями и сборками. При изменении размера на чертеже автоматически перестраиваются все связанные с этим размером конструктивные элементы в модели, и наоборот [4].

Результатом проектирования является получение технической документации (для конструкции: сборочные и рабочие чертежи изделий, спецификации, пояснительная записка и др.; для технологического процесса: технологические карты, технологические эскизы, эскизы наладок и др). В полностью интегрированном гибком автоматизированном производстве (ГАП) документирование на бумажных носителях не имеет смысла, поскольку результаты проектирования передаются на оборудование гибких автоматизированных производств в виде программ для систем ЧПУ.

2.1 Описание устройства и принципа действия установки

Установка для резки алюминиевой сечки входит в состав линии и предназначена для резки алюминиевой проволоки диаметром от 5 до 15 мм и получения алюминиевой сечки. Область применения линии - преимущественно заготовительное производство. Линия должна эксплуатироваться в закрытых помещениях при температуре окружающей среды +5°…+40°С при наличии напряжения сети 380 В и частотой 50 Гц. Климатические условия УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150 для стран с умеренным климатом.

Основные технические данные и характеристика

Параметры исходного материала:

- толщина проволоки, мм ………………………………….5-15

- наружный диаметр рулона, мм ….………….…….не более 1300

- внутренний диаметр рулона, мм ……………………500…600

- масса рулона, кг……….……………………….……….не более 3000

- материал ………………………………………….алюминий

- число оборотов режущей шестерни, об/мин. …………….….155

Установленная мощность, кВт ………………………………30

Количество операторов, обслуживающих линию ……………….2

Время на переналадку комплекта инструмента, час…………………2

Характеристика тока питающей сети:

- род тока………………….……………трехфазный, переменный

- напряжение, В ……………………………………………..380

- частота, Гц ………………………………………………………50

Габаритные размеры:

- длина, м …………………………………………………5950

- ширина, мм………………………………………………………….2350

- высота, мм ………………………………………1614

Масса с инструментом, кг ………………….………………25050

Состав линии

Линия, представленная на рисунке 2.1, состоит из следующих основных блоков и устройств: разматывателя-1; направляющей стойки-2; установки для резки проволоки-3; устройства правильного-4; установки аварийных выключателей; электрооборудования, пульт управления.



Рисунок 2.1. Линия для резки алюминиевой сечки



Устройство и принцип работы линии

Разматыватель

Разматыватель, представленный на рисунке 2.2, предназначен для подачи алюминиевой проволоки через направляющую стойку 2 в машину для резки проволоки 3.

Он состоит из сварного корпуса 1, в расточках которого на подшипниках качения установлен вал 2. На одной стороне вала на серьгах установлены разводные кулачки 3 служащие для базирования рулона по внутреннему диаметру, приводимые в движение вращением рукоятки 4 через ползун 5. На каждом кулачке установлены по две съемные щеки 6, которые служат для базирования рулона алюминиевой проволоки. Второй стороной вал 2 входит в отверстие выходного вала червячного мотор - редуктора. На боковой поверхности корпуса установлен пневмоцилиндр 7, который производит прижим ленты к рулону посредством ролика 8 через рычаг 9, что предотвращает распушение рулона проволоки. Для управления пневмоцилиндром установлен распределитель с ручным управлением 10. Внутри корпуса установлен шарнир 11, контролирующий скорость размотки ленты через поворотный рычаг 12 датчиком 13. Для контроля натяжения и максимального провисания ленты служат конечные выключатели 14 и 15. настройка момента срабатывания, которых осуществляется кулачками 16 и 17.



Рисунок 2.2. Разматыватель

Установка для резки алюминиевой проволоки

Установка для резки, представленная на рисунке 2.3, состоит из следующих узлов и механизмов: рабочего блока 1; основания 3; устройства правильного 4; редуктора 10 марки РМ - 400 - 10 - 12 - Ц - У3; электродвигателя 11 марки РАМ160М4 У 2.

Перед эксплуатацией установки необходимо проверить, чтобы вращение валов должно быть свободным, без заедания. Обязательно провести смазку основных узлов:

- залить в корпус 4 л индустриального масло марки И-20, подшипниковые узлы наполнить консистентной смазкой.

Рисунок 2.3. Установка для резки

Рабочий блок

Рабочий блок, представлен на рисунке 2.4, предназначен для резки алюминиевой проволоки диаметром от 5 до 15 мм и получения алюминиевой сечки.

Техническая характеристика:

- толщина проволоки, мм………………………….……………..5-15

- скорость подачи заготовки, м/мин………………….………….50

- число оборотов входного вала, об/мин. …………………….……144

- диаметр ножей, мм…………………………………………………..177

- количество зубьев на ножах……………….……………………..16

- линейная скорость ножей, м/мин…………….…………………80

- напряжение, В ………………………………………………..380

Рисунок 2.4. Рабочий блок

Установка ножей

Установка, представленная на рисунке 2.5, состоит из двух валов на которые посажены ножи. Валы крепятся на машине в зависимости от вида и диаметра проволоки согласно монтажным чертежам.

Валы вращаются в шарикоподшипниках 9. Нижний вал приводится во вращение зубчатым колесом, посредством передаточной шестерни.



Рисунок 2.5. Установка ножей

Привод

Привод, представленный на рисунке 2.6, предназначен для передачи крутящего момента на валы с ножами и состоит из плиты 1, на котором закреплён мотор-редуктор 2 с зубчатым колесом 3 на выходном валу. На плите закреплена также промежуточная шестерня 4 с осью 6.

Привод крепится к боковой поверхности станины шестью болтами и имеет возможность регулировки по высоте винтами 5, чем обеспечивается необходимый боковой зазор в зубчатой передаче.



Рисунок 2.6. Привод

Правильное устройство, представленное на рисунке 2.7, предназначено для направления алюминиевой проволоки по направляющим. Проволока проходит через направляющую втулку 4 и пять роликов 1 и протягивается к установке ножей для последующего образования сечки.



Рисунок 2.7. Устройство правильное

2.2 Расчет на прочность

Ролик представлен на рисунке 2.7, состоит из корпуса и втулки, закрепленный к корпусу установки шайбой 2 и болтом 3. На ролики действует сила трения, они приводятся в движение, что обеспечивает свободное их вращение, а следовательно, и механизма относительно корпуса устройства.

При изменении направления вращения ролики попадают в узкую часть паза, что приводит к заклиниванию роликов в пазу и остановке втулки.

Наибольший крутящий момент, возникающий при заклинивании роликов, с учетом динамических нагрузок равен:

Mmax = kд. М, Н^.м, (2.1)

где М - номинальный крутящий момент при движении алюминиевой проволоки, Н^.м;

kд - коэффициент динамичности.

kд = 1,2.

М = Р /w, рад/с, (2.2)

рад/с

Р = 30 кВт,

Тогда М = 30^.10³ /15,1 = 1987 Н^.м

Расчет роликов ведут по расчетному крутящему моменту

Мр = Мmax/кт, Н^.м, (2.3)

где кт = 0,6 ч 0,9 - коэффициент, зависящий от точности изготовления и монтажа установки. Чем больше точность, тем больше значения кт. [8]

Мр = 1987/0,6 = 3311 Н^.м.

Нормальная сила, действующая на ролик:

Н, (2.4)

где z - число роликов;

D - внутренний диаметр корпуса, мм;

б - угол заклинивания.

Заклинивание ролика является весьма сложным процессом перекатывания упругого цилиндра между двумя упругими поверхностями. Оно происходит, если силы и моменты сил, действующие на ролик в начальный момент заклинивания, стремятся втянуть его в клиновое пространство между корпусом и втулкой. При одинаковых значениях коэффициента трения f между роликом и втулками значение угла б должно удовлетворять неравенству:



(2.5)

Обычно для обеспечения саморасклинивания ролика угол б = 6 ч 8°.

При проектировании роликов машин число роликов z = 3 ч 5, длина ролика l = (1,25 ч 1,5) d, внутренний диаметр корпуса D = 8d, где d - диаметр ролика, мм. [13]

.H.

Расчет роликов ведут на контактное смятие. Максимальное контактное касательное напряжение в месте контакта ролика со втулкой:

где Е - приведенный модуль упругости контактирующих элементов. Допускаемые контактные напряжения [ф], МПа, для случая линейного контакта роликов при выполнении деталей из качественных сталей (например, корпус и втулка - из стали 15Х или 20Х; ролик - из стали 40Х), для механизмов с малым числом включений Nц < 10⁷ принимают

[ф] = (8,0 ч 12,0) HRC,

где HRC - число твердости по Роквеллу. [7]

Для механизмов с частыми включениями расчет ведут по пониженным допускаемым напряжениям:

, (2.7)

где Nц ? 10⁷ - общее число циклов нагружения за срок службы.

.

Условие выполняется

2.3 Расчет приводного вала

d₁ =66 мм, a=102 мм, с=138 мм, F_t1=1000H, F_r1=F_t1*tg20=437 H

Строим расчетную схему вала, представленную на рисунке 2.8.

1. Определяем силы реакции в подшипниках из условий равновесий - ?М_х=0, ?М_у=0, ?F_x=0, ?F_y=0

Рисунок 2.8. Расчетная схема вала, эпюры М_х, М_{у, Мкр.}

Для подшипника 1 ?Мх1=0

F_r1Чa+R_y2Ч2a=0;

H;



Для подшипника 2 ?Мх2=0

- F_r1Чa-R_y1Ч2a=0;

H;

Проверяем условие равновесия ?F_y=0

R_y1+ F_r1+ R_y2= -218.5+437-218.5=0;

Условие выполняется.

Для подшипника 1 ?М_у1=0

F_t1Чa-R_x1Ч2a=0;

H;

Для подшипника 2 ?М_y2=0

H;

Проверяем условие равновесия ?F_x=0

R_x1 - F_t1+ R_x2=500-1000+500=0;

Условие выполняется.

2. Строим эпюры M_x

а) ?М_xk=0



- R_y1Чz+M_x=0;

При Z=0, M_x=0

При Z=a, M_x= R_y1Чa=-218.5Ч102=-22287 HЧмм

б) ?М_xk=0

- R_y1Чz-F_r1Ч(z-a)+ M_x=0;

При Z=2a,

M_x= R_y1Ч2a+ F_r1Ч(2a-a)=-218.5Ч2Ч102+437Ч102=0

Cтроим эпюры M_y

а) ?М_yk=0

- R_x1Чz-M_y=0;

При Z=0, M_y=0

При Z=a, M_x= R_x1Чa=500Ч102=61200 HЧмм

Cтроим эпюры M_kp

H

3. Определяем суммарные реакции в подшипниках

H;

H;

4. Определяем минимальный диаметр вала из расчета на чистое кручение без учета влияния изгиба.

мм

где =15 Мпа - пониженные допускаемые напряжения кручения.

Принимаем диаметр вала под подшипник d_min=50 мм. Выбираем диаметр вала под подшипник d_п=70 мм

Составляем эскизную компоновку вала изображенного на рисунке 2.9

Рисунок 2.9. Эскизная компоновка вала

5. Выбираем подшипники радиальные роликовые двурядные. Проверяем грузоподъемность подшипников по нагруженной опоре. Определяем эскизную нагрузку.

P_э=(xЧVЧP_r1+YF_a) ЧK_уЧK_T;

где V=1 - коэффициент вращения колец

K_у=1 - коэффициент нагружения,

K_T=1 - коэффициент температуры,

F_a=0

X=1 - коэффициент радиального нагружения

Y=0 - коэффициент осевого нагружения.

Р_э=(1Ч1Ч639+0Ч0) Ч1Ч1=639 Н;

6. Определяем долговечность подшипника в миллионах оборотов.



млн. оборотов

где С=13300 Н - динамическая грузоподъемность подшипника,

р=3 - показатель степени для шарикоподшипника

7. Определяем долговечность подшипника в часах

часов

где n=1000 об/мин - частота вращения вала.

Расчетная долговечность равная

часов

2.4 Выбор и расчет шпонок

Для крепления на валу деталей, передающих вращение, применяют призматические шпонки. Размеры сечений шпонок, пазов и длины шпонок выбираем по ГОСТ 23360-78.

Материал шпонок - сталь 45 нормализованная.

Напряжение смятия и условие прочности определяются по формуле:

МПа, (2.8)

где Т_К - момент на валу, Н·м;

d - диаметр вала в месте установки шпонки, мм;

h - высота шпонки, мм;

l_p - рабочая длина шпонки, мм;

= 100…120 МПа.

Длины шпонки определяем по формулам:

l=l_k - (5…10), (2.9)

l_p=l - b мм, (2.10)

где l_k - длина концевого участка вала или ступицы колеса,

b - ширина шпонки.

Диаметр вала под зубчатое колесо d=70 мм.

Для упрощения обработки принимаем на одном валу шпонки с одинаковым сечением.

Из ГОСТ 23360-78 назначаем шпонку сечением 20x12

Длина ступицы колеса l_k - 85 мм, по формуле (2.9):

l=85 - (5…10)=76 мм.

По формуле (2.10):

l=76-20=56 мм.

Проверяем выбранную шпонку по напряжению смятия по формуле (2.8):

.

Окончательно принимаем: Шпонка 20x12x76 ГОСТ 23360-78.

Диаметр вала под нож d=80 мм.

Из ГОСТ 23360-78 назначаем шпонку сечением .

Длина концевого участка вала l_k=88 мм

По формуле (2.10):

l=88-18=70 мм.

Проверяем выбранную шпонку по напряжению смятия по формуле (2.8):

.

Окончательно принимаем: Шпонка 22x14x88 ГОСТ 23360-78.

2.5 Расчет напряженно-деформированного состояния вала

Эффективным средством исследования деталей функционирования является метод имитационного моделирования, позволяющие изучить закономерности поведения нескольких активных элементов в предположении их взаимодействия.

Расчет напряженно - деформированного состояния вала выполнен с помощью программы ANSYS. Проектируемая деталь - рабочий вал.

Порядок выполнения:

- построение модели вала,

- построение сетки конечных элементов,

- проектирование области перемещения,

- проектирование области напряжений.

Крутящие момент равен М =1 кН•м, тяговое усилие F_t =13000 H, радиальное усилие F_r1 =4850 H, усилие резания F_r2 =4500 H. Из расчета следует, что вал выдерживает нагрузки, максимальное напряжение - 47 МПа.



3. Технологическая часть

3.1 Описание конструкции и назначения детали

Деталь - вал рабочий - представляет собой тело вращения длиной 417 мм. Деталь образуется наружной цилиндрической поверхностью и двумя торцевыми поверхностями. Для установки вала с одной стороны расположена посадочная поверхность под подшипники качения Ш длиной 80 мм. Для посадки на вал ходовых колес предусмотрены посадочные поверхности Ш длиной 191 мм и Ш длиной 88 мм с выполненными шпоночными пазами (ширина паза , длина - 76 мм и ширина паза , длина - 90 мм).

На торцевой поверхности вала выполнено 2 отверстия , служит для крепления торцевой шайбы.

Материал для изготовления вала - сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Химические и механические свойства стали 40Х приведем в виде таблицы 3.1 и 3.2. [11]

Таблица 3.1. Химический состав стали 40Х

Марка стали	Содержание элементов, ? (остальное Fe)
	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu
40Х	0,37-0,45	0,17-0,37	0,5-0,8	?0,03	?0,03	0,8-1,1	?0,25	?0,2

Таблица 3.2. Механические свойства стали 40Х

Марка стали
	МПа	?
40Х	950	750	10	45



3.2 Технологический контроль чертежа детали

Конструкторский чертеж содержит необходимую информацию для технологического проектирования. Это подтверждается тем что:

1) Изображение детали адекватно (однозначно, воспроизводимо);

2) указаны все размеры;

3) на все размеры имеются допуски, указанные по действующему стандарту;

4) на все поверхности указаны требования по шероховатости с использованием параметров Ra;

5) имеются технические условия на изготовление детали

3.3 Анализ технологичности конструкции детали

При анализе технологичности конструкции детали выявлено следующее:

1) Деталь может быть обработана с помощью высокопроизводительных методов, в том числе с помощью станков с ЧПУ;

2) размеры детали могут быть проконтролированы непосредственно, с помощью стандартных измерительных средств;

3) обработка может производиться при высоких режимах резанья стандартным режущим инструментом при помощи стандартных приспособлений и вспомогательных инструментов;

4) поверхностей труднодоступных для обработки деталь не имеет;

Вывод: деталь достаточно технологична.



3.4 Выбор методов изготовления и формы заготовки

Для более рационального изготовления и экономически выгодного выбора способа изготовления заготовки произведем сравнительный анализ двух вариантов ее изготовления.

Вариант 1 - заготовка из круглого проката представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. Заготовка из круглого проката

Определим массу заготовки по формуле:

кг, (3.1)

где с - удельный вес стали (с =7,8 );

V_заг - объем заготовки (V_заг =2753,1).

m_заг =7,8 2753,1=21,5 кг.

Основным показателем, характеризующим экономичность выбранного метода изготовления заготовок, является коэффициент использования материала, который определяется по формуле [5]:

(3.2)



где - масса детали по рабочему чертежу ( кг);

- расход материала на одну деталь с учетом технологических потерь, кг.

.

Вариант 2 - заготовка, полученная методом ковки представлена рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Заготовка, полученная методом ковки

Определим массу заготовки аналогично первому варианту:

,

кг.

Принимая неизбежные технологические потери (угар, облом, и т.д.) равными 10 ? определим расход материала на одну деталь по формуле [5]:

кг, (3.3)

кг.

Определим коэффициент использования материала:

.

Заготовка из проката более выгодна (), чем заготовка, полученная методом ковки (). К тому же заготовка из сортового проката выгодна экономически - 1 кг сортового проката обходиться в 7,25 руб., а цена 1 кг заготовки, полученной методом ковки 27,5 руб.

Объем механической обработки для заготовки из проката также меньше, в связи с тем, что Ш 90 можно не обрабатывать. Для поковки Ш90 придется полностью протачивать.

Вывод: для дальнейшего проектирования выбираем заготовку из проката.

3.5 Выбор маршрута обработки

Для получения на детали поверхностей, предусмотренных чертежом, выбираем следующий маршрут обработки [6]:

1. Расточная операция (получение установочных баз);

2. Токарная операция черновая (основная формообразующая операция);

3. Токарная операция чистовая (предварительное получение точности и качества поверхностей);

4. Фрезерная операция (вспомогательная формообразующая операция);

5. Термическая обработка (получение необходимых механических свойств);

6. Круглошлифовальная операция (окончательное получение необходимой точности и качества поверхностей).

Маршрут с детальным содержанием переходов дан в таблице 3.3.



Таблица 3.3. Технологический процесс изготовления детали из заготовки

Операции	Установки	Переход	Наименование операций и переходов	Оборудование	Приспособления
005		1	Заготовительная Отрезать заготовку в размере 437 мм
010	А Б В	1 2 3 4 5 6 7 8 9	Расточная Установить на призмах по черной базе Фрезеровать торец чисто Сверлить центровое отверстие Сверлить отверстия М10 Снять фаски в отверстиях М10 Нарезать резьбу М10 в отверстиях Повернуть стол стакана на Фрезеровать торец, выдерживая размер 417 мм Сверлить центровое отверстие Снять деталь со станка	Расточной станок с ЧПУ 2Н636ГФ1	Призмы с пневмоприводом
015	А Б	1 2 3 4 5 6	Токарная Установить в центрах с базой на центровые отверстия Точить поверхность Ш70 на длину 80, фаски 2х45є Точить поверхность Ш80 на длину 88, фаски 3х45є Точить поверхность Ш90 на длину 16, фаски 1,5х45є Переустановить деталь в центрах с поворотом на Точить поверхность Ш50 на длину 10, фаски 1,5х45є	Токарный центровой полуавтомат с ЧПУ 16К40РФ3 (мах. Ш400, L=2800) Мощность 40кВт	Патрон трехкулачковый Центра гладкие
	В	7 8	Точить поверхность Ш64 на длину 32, фаски 1,5х45є Точить поверхность Ш70 на длину 191, фаски 1,5х45є Снять деталь со станка
020	А Б	1 2 3 4	Фрезерная Установить в специальное приспособление по наружной поверхности Фрезеровать шпоночный паз Фрезеровать шпоночный паз Снять деталь со станка	Фрезерный станок 6А59 Размеры стола (ширина - 1000 мм, длина - 2500 мм) Мощность 20кВт	Специальное приспособление

3.6 Выбор типа формы организации производства

Тип производства согласно ГОСТ 3.1108-78 характеризуется коэффициентом закрепления операции за одним рабочим местом. [11]

Коэффициент закрепления операции определяем по формуле [6]:

(3.4)

где Q - число различных операций;

- число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Количество станков, необходимых для каждой операции определяем по формуле [6]:

, шт., (3.5)

где - годовая программа выпуска;

- действительный годовой фонд времени, (2000 ч);

- нормативный коэффициент загрузки оборудования, (0,8);

- среднее штучное время одной операции, мин.

По приближенным формулам определяем основное технологическое время на каждом переходе:

1. Расточная операция - 5,8 мин;

2. Токарная операция (черновая) - 10,56 мин;

3. Фрезерная операция - 3,5 мин;

4. Термообработка - не нормируется;

5. Круглошлифовальная операция - 17,43 мин.

Среднее время - 9,3 мин.

Принимая средний коэффициент загрузки оборудования:

Определим средний коэффициент закрепления операции:

, (3.6)

.

Полученный коэффициент закрепления операции соответствует мелкосерийному производству (так как ).

3.7 Расчет припуска на обработку

Так как вал у нас ступенчатый, расчет припуска будем производить по ступени с наиболее точным диаметром (Ш).

Исходная заготовка - горячекатаный прокат обычной точности Ш90 мм по ГОСТ 2290-74.

Технологический маршрут обработки поверхности Ш:

1. Токарная (черновая обработка);

2. Токарная (чистовая обработка);

3. Шлифование.

Расчет припусков на обработку вала будем вести по методике [6].

Минимальный припуск на черновую обработку вала определяем по формуле [12]:

, мкм, (3.7)

где - высота микронеровностей поверхности оставшихся при выполнении предшествующего технологического перехода ( мкм);

- глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при выполнении предшествующего технологического перехода ( мкм);

- суммарные отклонения расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм;

- величина погрешности установки при выполняемом технологическом переходе, мкм.

, мкм, (3.8)

где - допуск на диаметр базовой поверхности заготовки, используемый при центровке, мм [5].

мкм.

Суммарные отклонения расположения определяем по формуле [5]:

, мкм, (3.9)

где с_ом - величина отклонения расположения (местная или общая), мкм;

с_ц - величина отклонения расположения заготовки при центровке, мкм.

Величину отклонения расположения определяем по формуле [5]:



, мкм, (3.10)

где - величина удельного отклонения расположения, мкм/мм [5];

- расстояние от сечения, для которого определяют величину отклонения до места крепления заготовки, мм.

мкм (3.11)

мкм.

Величину отклонения расположения при центровке определяем по формуле [5]

, мм, (3.12)

где - допуск на диаметр базовой поверхности заготовки, использованный при центровке (мм) [5].

мм,

мкм,

мкм.

Максимальный припуск на черновую обработку определяем по формуле [5]:

, мкм (3.13)



где - допуск на размер на предшествующем переходе ( мкм);

- допуск на размер на выполняемом переходе ( мкм).

мкм.

Величину оставшегося суммарного расположения заготовки после выполнения черновой обработки поверхности определяем по формуле [6]:

, мкм, (3.14)

где - коэффициент уточнения () [6].

мкм.

Величина погрешности установки при чистовой обработке поверхности заготовки равна:

, мкм, (3.15)

мкм.

Промежуточные расчетные размеры по обрабатываемой поверхности определим по формулам [6]:

, мм, (3.16)

, мм, (3.17)

где - минимальный промежуточный размер, мм;

- минимальный размер поверхности по операциям (переходам), мм;

- минимальный предельный припуск на операцию, мм;

- максимальный промежуточный размер, мм;

- максимальный предельный размер поверхности по операциям (переходам), мм;

- максимальный предельный припуск на операцию, мм.

По максимальным размерам заготовки выбираем диаметр круглого поката для заготовки вала. Диаметр проката в нашем случае составит 90 мм

Для наглядности и простоты определения промежуточных припусков составляем таблицу 3.4.

Таблица 3.4. Расчет припусков на обработку поверхности Ш

Технологический переход обработки поверхности	Точность обработки поверхности	Допуск на размер , мм	, мкм	, мкм	, мкм	, мкм	Промежуточ-ные размеры	Промежуточ-ные припуски
							мм	мм	мм	мм
Заготовка (прокат)		1,8					89,646	87,847	4,532	2,768
Токарная (черновая)	h12	0,35	200	300	541	450	85,789	85,44	3,857	2,407
Токарная (чистовая)	f9	0,089	60	60	32,5	27	85,202	85,115	0,587	0,325
Шлифование	s7	0,035	6	12	-	-	85,092	85,079	0,088	0,036

3.8 Выбор оборудования и универсальных приспособлений

1 Расточная операция.

Выбираем станок расточной марки 2Н636ГФ1 таблица 3.5. Для установки заготовок на стол станка используем призмы опорные по ГОСТ 12195-66.



Таблица 3.5. Технические характеристики станка 2Н636ГФ1

	Параметры	Значение
1.	Диаметр шпинделя, мм	125
2.	Размер стола, (ширина Ч длина), мм
3.	Частота вращения шпинделя, об/мин	6,3-1000
4.	Пределы рабочих подач, мм/мин	1-1000
5.	Мощность электродвигателя главного движения, кВт	19

В связи с тем, что обрабатываемый вал имеет большую длину и установить такой вал вертикально на сверлильном станке сложно, одновременно с фрезерованием торцов и обработкой центровых отверстий, производим обработку крепежных отверстий и нарезку в них резьбы М10. Обработка производиться с поворотом стола на . Такое построение технологического процесса позволит ускорить общий цикл обработки за счет сокращения одной операции. [11]

2 Токарная операция

Выбираем токарный станок 16К40РФ3 с ЧПУ таблица 3.6.

Таблица 3.6. Технические характеристики станка 16К40РФ3

	Параметры	Значение
1.	Диаметр обрабатываемой детали наибольший, мм	400
2.	Расстояние между центрами, мм	2800
3.	Частота вращения шпинделя, об/мин	7,1-750
4.	Шаг нарезаемой резьбы, мм	1-120
5.	Мощность электродвигателя главного движения, кВт	40

В качестве приспособлений применяем патрон токарный трехкулачковый и центр задний вращающийся по ГОСТ 8742-75. обработка производиться за две установки с поворотом на .

3 Фрезерная операция

Выбираем фрезерный станок 6А59 таблица 3.7. Для установки заготовок на стол станка используем призмы опорные по ГОСТ 12195-66. [10]

Таблица 3.7. Технические характеристики станка 6А59

	Параметры	Значение
1.	Расстояние от торца шпинделя до поверхности стола, мм	50-1000
2.	Размер стола, (ширина Ч длина), мм
3.	Частота вращения шпинделя, об/мин	25-1250
4.	Пределы рабочих подач, мм/мин	бесступенчатые
5.	Мощность электродвигателя главного движения, кВт	20

4 Круглошлифовальная операция

Выбираем Круглошлифовальный станок 3164А таблица 3.8. В качестве приспособлений применяем патрон токарный поводковый и центр задний вращающийся по ГОСТ 8742-75. [10]

Таблица 3.8. Технические характеристики станка 3164А.

	Параметры	Значение
1.	Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм	400
2.	Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм	3000
3.	Частота вращения шпинделя, об/мин	910
4.	Диаметр шлифовального круга, мм	900

3.9 Выбор режущих инструментов

Выбор режущих инструментов производиться в зависимости от конфигурации обрабатываемой поверхности, вида обработки, необходимой производительности и стойкости инструмента. На выбор инструмента также оказывает влияние тип станка, необходимые точность обработки и шероховатость поверхности, его характеристика указана в таблице 3.9. [15]



Таблица 3.9. Характеристики инструмента

№ опер.	Наименование операции	Наименование инструмента	Материал режущей части	Конструктивные элементы
1	Расточная	Торцовая насадная фреза со вставными твердосплавными ножами (ГОСТ 9473-71) Сверло центровочное (ГОСТ 14952-77) Спиральное сверло с коническим хвостовиком 2301-0400 (ГОСТ 22735-77) Зенковка 10Ч90 (ГОСТ 14853-80) Метчик машинно-ручной М10Ч1,75 (ГОСТ 3266-81).	Т15К6 Р6М5 Р6М5 Р6М5 ХВГ	; ; мм; мм. мм. мм; ; . мм; . ;
2	Токарная	Резец проходной упорный правый 2103-0009 (ГОСТ 18879-73).	Т5К10	; ; ; сечение державки 32Ч20
3	Фрезерная	Фреза концевая шпоночная Ш22 (ГОСТ 6396-88) Фреза концевая шпоночная Ш16 (ГОСТ 6396-88)	ВК-6 ВК-6	; ; ;
4	Круглошлифовальная	Круг шлифовальный (ГОСТ 19202-80)	Электрокорунд марки 5А с зернистостью 50, твердостью СМ2	ПН 400Ч50Ч127, 15А, 50, СМ2, 10К, мм; мм; мм.

3.10 Выбор средств измерения и контроля размеров

Средства измерения и контроля выбираются в зависимости от выбранных организационно-технических схем контроля, точности и качества обрабатываемых деталей, типа производства [5].

Исходные данные для выбора средств измерения и контроля размеров:

- форма контролируемой поверхности;

- тип контролируемого размера;

- точность контролируемого размера;

- тип производства.

Средства измерения и контроля и их основные метрологические характеристики приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10. Характеристики средств измерения

Контролируемая поверхность	Наименование и модель	Метрологические характеристики
Линейные размеры	Штангенциркуль ШЦ-3 0-500 ГОСТ 166-73	Диапазон измерений 0-500 мм Цена деления 0,05 мм
Ступени вала: Ш50; Ш70h6; Ш80k6; Ш90.	Микрометр	Диапазон измерений 50-100 мм Цена деления 0,005 мм
Глубина шпоночного паза	Нутромер индикаторный НИ 105	Предел измерений 18-50 мм Цена деления 0,002 мм
Радиальное биение ступеней вала	Головка измерительная Индикаторная настройка	Предел измерений 10-250 мм Цена деления 0,1 мкм

3.11 Выбор режимов резания

При выборе режимов резания учитывают характер обработки, тип инструмента, материал его режущей части, материал заготовки. Сначала определяют глубину резания, затем по рекомендациям назначают подачу, рассчитывают скорость резания (от глубины резания и подачи) по формуле:

, м/с. (3.18)

Затем определяется число оборотов заготовки или инструмента и корректируется по паспорту станка.

Для шлифовальной операции скорость вращения шлифовального круга определяется по формуле:



, м/с, (3.19)

где - диаметр круга, мм;

- частота вращения круга, мин.

Выбранные режимы резания сводим в таблицу 3.11. Режимы резания при шлифовании - в таблицу 3.12.

Таблица 3.11. Режимы резания

Операция (переход)	t, мм	S, мм/об	n, мин	V, м/мин
1. Расточная операция / Расточной станок 2Н636ГФ1	1	2	3	4
Установка А
Фрезеровать торец как чисто	2,5	мм/зуб	400	125,6
Сверлить центровое отверстие	-	0,15	800	12,56
Сверлить отверстия М10	-	0,2	600	18,84
Снять фаски в отверстиях М10	2	0,2	150	6,59
Нарезать резьбу М10 в отверстиях		1,25	50	3,14
Б. Повернуть стол станка на 180
Фрезеровать торец, выдерживая размер 417 мм	2,5	мм/зуб	400	125,6
Сверлить центровое отверстие	-	0,15	800	12,56
2. Токарная операция / Токарный станок с ЧПУ 16К40РФ3	t, мм	S, мм/об	n, мин	V, м/мин
Точить поверхность ф70 на длину 80, фаски 2х45є	9,75	0,45	500	127,17
Точить поверхность ф80 на длину 88, фаски 3х45є	7,25	0,45	500	120,89
Точить поверхность ф90 на длину 16, фаски 2х45є	4,75	0,45	500	128,74
Б. Переустановить деталь в центрах с поворотом на 180
Точить поверхность ф50 на длину 10, фаски 1,5х45є	2,25	0,45	500	136,59
Точить поверхность ф64 на длину 32, фаски 2х45є	7,25	0,45	500	120,89
Точить поверхность ф 70 на длину 191, фаски 2х45є	9,75	0,45	500	113,04
Точить канавки	1	0,2	400	113,04
Нарезать резьбу М64	-	0,2	100	3,14
3. Фрезерная операция / Фрезерный станок 6А59	t, мм	S, мм/об	n, мин	V, м/мин
Фрезеровать шпоночный паз	9,25	мм/зуб	550	37,99
Фрезеровать шпоночный паз	9,25	мм/зуб	550	37,99

Таблица 3.12. Режимы резания при шлифовании

4. Круглошлифовальная операция / Круглошлифовальный станок 3М194	, мин	, м/мин	, мин	, м/сек	, мм/об
Шлифовать поверхности	80	21,35	1300	35	25

3.12 Нормирование времени операции

Определим основное время для каждой операции [6].

Расточная операция:

Определяем основное время для фрезерования одного торца по формуле:

, мин, (3.20)

где - длина фрезерования, мм;

- минутная подача, мм/мин.

Длину фрезерования определяем по формуле:

, мм, (3.21)

где l - длина фрезерования, мм;

y - величина врезания, мм;

- перебег фрезы ( мм).

Величину врезания инструмента определим по формуле:



, мм, (3.22)

где - диаметр фрезы, мм;

- ширина фрезерования, мм.

Минутную подачу определяем по формуле:

, мм/мин, (3.23)

где - подача на зуб ( мм/зуб);

- число зубьев фрезы ();

- число оборотов фрезы (мин).

Определяем основное время для сверления центрового отверстия по формуле:

, мин, (3.24)

где L - расчетная длина рабочего хода сверла, мм;

n - частота вращения шпинделя, мин;

S₀ - подача на оборот шпинделя, мм/об.

Расчетную длину рабочего хода сверла определяем по формуле:

, мм, (3.25)

где l - глубина сверления, мм;

l₁ - величина врезания инструмента, мм;

l₂ - величина перебега инструмента, мм.

Токарная операция.

Определяем основное время для каждого перехода по формуле:

, мин, (3.26)

где - число оборотов шпинделя, мин;

- величина подачи, мм/об;

- число проходов.

Фрезерная операция:

Определяем основное время для фрезерования шпоночного паза по формуле:

, мин, (3.27)

где - длина фрезерования, мм;

- минутная подача, мм/мин.

Круглошлифовальная операция:

Определяем основное время для каждого перехода по формуле:

, мин, (3.28)

где L - длина хода стола, мм;

h - припуск на сторону, мм;

n₃ - число оборотов детали в минуту, мин;

S_пр - продольная подача на оборот детали, мм/об;

К - коэффициент, учитывающий время на выхаживание и доводку,

Определим норму штучного времени для каждой операции по формуле:

, мин, (3.29)

где - основное (технологическое) время, мин;

- вспомогательное время, мин;

- время на обслуживание рабочего места, мин;

- время на физические потребности и отдых, мин.

Вспомогательное время определяем по формуле:

, мин, (3.30)

где - время, затрачиваемое на установку и снятие детали, мин;

- время, затрачиваемое на переходы, мин;

- время на установку режимов резания, мин;

- время на контрольные измерения, мин.

Штучно-калькуляционное время определяем по формуле:

, мин, (3.31)

где - подготовительно-заключительное время, мин (принимаем его равным 60 мин);

- количество деталей в партии, шт.

Сводим нормы времени на обработку приводного вала и вносим в таблицу 3.13, технологический процесс изготовления детали в таблицу 3.14.



Таблица 3.13. Сводные нормы времени на обработку вала

Операция (переход)	, мин	, мин	, мин	, мин
Заготовка - прокат Ш90 длина 417 мм
1. Расточная операция	5,82	1,95	7,9	9,6
Фрезеровать торец как чисто	0,25
Сверлить центровое отверстие	0,2
Сверлить отверстия М10	1,36
Снять фаски в отверстиях М10	0,26
Нарезать резьбу М10 в отверстиях	0,84
Б. Повернуть стол станка на 180
Фрезеровать торец, выдерживая размер 417 мм	0,25
Сверлить центровое отверстие	0,2
2. Токарная операция	10,56	24,9	35,46	37,5
Точить с припуском на шлифование поверхность ф70	1,9
Точить с припуском на шлифование поверхность ф80	1,45
Точить с припуском на шлифование поверхность ф90	0,48
Б. Переустановить деталь в центрах с поворотом на 180
Точить предварительно поверхность ф 50	0,9
Точить предварительно поверхность ф 64	1,45
Точить предварительно поверхность ф70	1,64
Точить канавки	0,35
Точить фаски	0,28
Нарезать резьбу М64
3. Фрезерная операция	3,52	2,2	5,99	7,7
Фрезеровать шпоночный паз	2,44
Фрезеровать шпоночный паз	1,08
5. Круглошлифовальная операция	17,43	13,9	21,3	28
Шлифовать поверхности	3,24
ИТОГО:	53,72	42,95	70,69	82,9

3.13 Программа для токарного станка с ЧПУ

В разработке технологического процесса изготовления приводного вала предусмотрено выполнение токарной операции на токарном станке 16К40П с ЧПУ. Для выполнения данной операции на токарном станке с ЧПУ необходимо составить управляющую программу. Перемещения инструментов токарного станка с ЧПУ изложена в таблице 3.15. [10]

Программа для токарного станка с ЧПУ:

N001 G27S045M1047101 (подготовительные операции; вкл. главный привод со скоростью 0,45, шпиндель вращается против часовой стрелки; выбран 1-ый инструмент)

N002 G58Z+000000F70000

N003 G58X+000000F70000

N004 G26

N005 G01F10200L31 (вкл. режим линейной интерполяции)

N006 X-01725F10600 (подвод инструмента по оси X)

N007 Z-01700 (подвод инструмента по оси Z)

N008 Z-09800F10225 (обработка поверхности 10 1 проход)

N009 X+00150 (отвод инструмента в точку 4)

N010 Z+09800 (отвод инструмента в точку 5)

N011 X-00600F10600 (переход инструмента в точку 6)

N012 Z-09800F10225 (обработка поверхности 10 2 проход)

N013 X+00250 (переход инструмента в точку 8)

N014 Z-10000 (обработка поверхности 9)

N015 X+00250 (переход инструмента в точку 10)

N016 Z-10400 (обработка поверхности 8)

N017 X+00250 (переход инструмента в точку 12)

N018 Z-08800F10300 (обработка поверхности 7)

N019 X+01650F70000 (отвод инструмента в точку 14)

N020 Z+39000F70000 (перемещение в 15 точку с максимальной скоростью)

N021 G25X+999999F70000 (возврат инструмента в точку 0 станка по координате X)

N022 M105 (остановка привода)

N023 G25Z+999999 (возврат инструмента в точку 0 станка по координате Z)

N024 M002 (конец программы)

Таблица 3.14. Перемещения инструментов токарного станка с ЧПУ

Адрес инстр.	№ участка, траектории, знак и величина перемещения
Т101	1	х - 17,25	2		3		4	x+1,5	5		6	x - 6,0
				z - 17,0		z - 98,0				z+98,0
	7		8	x+2,5	9		10	x+2,5	11		12	x+2,5
		z - 98,0				z - 100,0				z - 104,0
	13		14	x+16,5	15
		z - 88,0				z+390,0



4. Организационно-экономическая часть

4.1 Оценка предельно-необходимых затрат на освоение продуктовой инновации

К затратам на освоение продуктовой инновации отнесем стоимость изготовления модернизированного элемента. К нему относится корпус, который изготавливается на ПАО «Северсталь». Ранее корпус закупался у сторонних фирм за 35000 рублей (согласно бухгалтерской документации ПАО «Северсталь»). В ходе освоения продуктовой инновации не планируется покупка нового оборудования, привлекать новых кадров, будут использованы уже имеющиеся помещения.

4.2 Анализ динамики затрат на производство корпуса

Расчет материальных затрат•

а) Затраты на приобретение основного сырья

Затраты на приобретение основных материалов рассчитываются по формуле:

З_ом= С_ом •m, руб., (4.1)

где - стоимость основных материалов, руб.;