Коэффициент гидравлического трения: л_i= 64/ 1667,3 = 0,0047.

Потери давления ДР_lна вязкое трение:

ДP_Т = (890 · 5,5· 10^-4)/2· 0,0384· [0,3 /(0,014· (1,54· 10^-4)²)] = 0,0047 МПа.

Результаты расчетов для всех участков сводим в таблице 3 и таблице 4.

Таблица 3-Потери давления по длине труб для прямого хода

Участок по схеме	Линия	Qmax, м3/с	dТi, м	Li, м	fТi, м2	ui, м/с	Rei	лi	?pТi, МПа
3-4	Напорная	0,00055	0,014	0,3	0,000154	3,57	1667,3	0,0384	0,0047
5-6		0,00055	0,014	0,3	0,000154	3,57	1667,3	0,0384	0,0047
7-8		0,0005	0,022	4,2	0,000380	1,32	964,6	0,0664	0,0098
								Итого	0,0191
9-10	Сливная	0,00038	0,017	4,6	0,000227	1,67	948,7	0,0675	0,0228
11-12		0,00049	0,022	0,4	0,000380	1,29	945,3	0,0677	0,0009
								Итого	0,0237



Таблица 4-Потери давления по длине труб для обратного хода

Участок по схеме	Линия	Qmax, м3/с	dТi, м	Li, м	fТi, м2	ui, м/с	Rei	лi	?pТi, МПа
3-4	Напорная	0,00055	0,014	0,3	0,000154	3,57	1667,3	0,0384	0,0047
5-6		0,00055	0,014	0,3	0,000154	3,57	1667,3	0,0384	0,0047
9-10		0,00038	0,022	4,2	0,000380	1,00	733,1	0,0873	0,0074
								Итого	0,0168
7-8	Сливная	0,0005	0,017	4,6	0,000227	2,20	1248,3	0,0513	0,0300
11-12		0,00067	0,022	0,4	0,000380	1,76	1292,5	0,0495	0,0012
								Итого	0,0312

3.5.2 Местные потери давления

Местные потери (Д Р_м) складываются из потерь в различных местных сопротивлениях (Д Р_i) и определяются по формуле (46):

Д Р_м= (с · Q²)/2 · ? о_j· (1/f_ст), МПа,(46)

гдео_j-коэффициент j-го местного сопротивления;

f_ст- площадь внутреннего сечения трубопровода перед j-тым сопротивлением, м²;

Коэффициент о_j - определяем по справочнику.

Пример расчета местного сопротивления участка 5-6сопротивление - тройник с расходящимися потоками о = 0,3;

· площадь сечения трубопрводаfст = 1,54 · 10^-4 м²;

· расход жидкости Q = 5,5 · 10^-4м3/с.

Д Р_м= (890 · (5,5 · 10^-4)²)/2 · 0,3· (1 /1,54 · 10^-4) = 1,7 · 10^-3 МПа.

Остальные рассчитанные местные потери приведены в таблице 5 и таблице 6.



Таблица 5-Местные потери давления для прямого хода

Линия	Участок	Qmax, м3/с	fстi, м2	Вид местного сопротивления	Параметр местного сопротивления	Количество местного сопротивления	о	Дрмi МПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Напорная	3-4	0,000550	0,000113	Резкое сужение Ф14/Ф12 (Ф)	d0/d=0,86	1	0,30	0,0032
	5-6	0,000550	0,000113	Резкое расширение Ф12/Ф14 (Ф)	d0/d=0,86	1	0,50	0,0053
	5-6	0,000550	0,000154	Тройник Ф14		1	0,10	0,0006
	5-6	0,000550	0,000079	Резкое сужение Ф14/Ф10 (Вход в плиту)	d0/d=0,71	1	0,35	0,0076
	6-7	0,000500	0,000079	Тройник Ф10		2	0,30	0,0108
	7-8	0,000500	0,000079	Резкое расширение Ф10/Ф22 (Выход из плиты)	d0/d=0,45	1	1,60	0,0289
		0,000500	0,000380	Колено Ф22	90 град	2	1,20	0,0018
	7-8	0,000500	0,000380	Вход в емкость		1	2,00	0,0015
	Итого	0,0597
Сливная	9-10	0,000380	0,000227	Колено Ф17	90 град	2	1,20	0,0030
	9-10	0,000380	0,000079	Резкое сужение Ф17/Ф10 (Вход в плиту)	d0/d=0,59	1	0,42	0,0044
	10-11	0,000380	0,000079	Колено Ф10	90 град	2	1,20	0,0250
	10-11	0,000490	0,000079	Тройник Ф10		2	0,90	0,0312
	11-12	0,000490	0,000079	Резкое расширение Ф10/Ф22 (Выход из плиты)	d0/d=0,45	1	1,60	0,0277
	Итого	0,0913

Таблица 6-Местные потери давления для обратного хода

Линия	Участок	Qmax, м3/с	fстi, м2	Вид местного сопротивления	Параметр местного сопротивления	Количество местного сопротивления	о	Дрмi МПа
Напорная	3-4	0,000550	0,000113	Резкое сужение Ф14/Ф12 (Ф)	d0/d=0,86	1	0,30	0,0032
	5-6	0,000550	0,000113	Резкое расширение Ф12/Ф14 (Ф)	d0/d=0,86	1	0,50	0,0053
	5-6	0,000550	0,000154	Тройник Ф14		1	0,10	0,0006
	5-6	0,000550	0,000079	Резкое сужение Ф14/Ф10 (Вход в плиту)	d0/d=0,71	1	0,35	0,0076
	6-10	0,000500	0,000079	Тройник Ф10		2	0,30	0,0108
	9-10	0,000380	0,000079	Резкое расширение Ф10/Ф17 (Выход из плиты)	d0/d=0,59	1	1,40	0,0146
	9-10	0,000380	0,000227	Колено Ф17	90 град	2	1,20	0,0030
	9-10	0,000380	0,000227	Вход в емкость		1	2,00	0,0025
	Итого	0,0475
Сливная	7-8	0,000500	0,000380	Колено Ф22	90 град	2	1,20	0,0018
	7-8	0,000550	0,000079	Резкое сужение Ф22Ф10 (Вход в плиту)	d0/d=0,45	1	0,55	0,0120
	8-11	0,000500	0,000079	Колено Ф10	90 град	2	1,20	0,0433
	8-11	0,000670	0,000079	Тройник Ф10		2	0,90	0,0583

3.6 Проверка насосной установки

Общие суммарные потери давления приведены в таблице 7.

Таблица 7-Общие суммарные потери давления в гидросистеме

Этап цикла	Линии	PГА, МПа	PТ, МПа	Pм, МПа	p, МПа
Прямой ход	Напорная Сливная	0,6164 0,2462	0,0191 0,0237	0,0597 0,0913	0,6952 0,3612
Обратный ход	Напорная Сливная	0,6164 0,3667	0,0168 0,0312	0,0475 0,1672	0,6807 0,5651

Должно быть соблюдено условие по формуле (47):

Р_н ? Р_р + p_, МПа,(47)



Где Р_р - рабочее давление (10 МПа);

Р_н - давление создаваемое насосом (16 МПа).

Максимальные потери давления происходят при прямом ходе:p = 0,6963 МПа.

16>10 + 0,6952 = 10,6952 МПа.

Выбранная насосная установка соответствует заданию.



4 РАЗРАБОТКА ПРИВОДА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СОРТОПРАВИЛЬНОЙ МАШИНЫ

4.1 Технические характеристики машины

Машина сортоправильная 9Ч500 передвижная предназначается для правки сортового проката в холодном состоянии из низколегированных и углеродистых сталей, поступающего со стана 350.

Технические характеристики машины:

· Выправляемый сортамент: номер профиля

-сталь угловая равнобокая № 4/7,5;

- сталь угловая неравнобокая № 5,6/3,6/10/6,3;

- швеллер № 5Ч10.

· Материал проката: стали углеродистые конструкционные по ГОСТ 1050-74 и низколегированные по ГОСТ 19281-73.

· предел текучести материала проката ? 45 кг/мм²;

· исходная кривизна проката не более 15мм/ пог.м.;

· кривизна проката после правки не более 3 мм/ пог.м.;

· рабочие ролики: количество неприводных 5шт; приводных - 4 шт; средний диаметр 460 мм; длина бочки 390 мм;

· наибольший ход верхних роликов 170 мм;

· шаг между осями роликов 500 мм;

· рольганг: диаметр ролика 260 мм, длина бочки ролика 800 мм,количество роликов 3 шт, шаг роликов 1300 мм;

· настройка роликов вертикальная - от электродвигателя, горизонтальная- ручная от маховика;

· ход машины 1950 мм;

· скорость правки 2/8 м/сек;

· скорость рольганга 2/6 м/сек;

· скорость передвижения машины 36 мм/сек;

· производительность машины при годовом фонде времени 7 000 час и средней производительности стана 400000 т/год.

4.2 Обоснование выбора конструкции

Основными факторами, определяющими выбор типоразмера и конструкции машины сортоправильной 9Ч500 передвижной, явились геометрические размеры сечений и материалы выправляемого проката, обеспечение необходимого качества правки, удобство при перевалке правильных роликов и безопасность в обслуживании.

Компоновка узлов машины отвечает компоновочным решениям участка отделки проката стана 350.

4.3 Описание конструкции

Рабочая клеть машины состоит из станины верхней и нижней сварно-литой конструкции нижние четыре вала машины собраны в станине нижней, а верхние пять валов в валковых обоймах собраны с верхней станиной.

На верхние и нижние валы насажены правильные ролики.

Нижние валы машины - приводные, верхние - неприводные.

Верхние правильные ролики имеют возможность перемещаться в вертикальной плоскости.

Вертикальное перемещение верхних роликов необходимо для настройки машины на определенный размер и сортамент выправляемого проката.

Перемещение каждого верхнего ролика осуществляется индивидуальным механизмом настройки, собранным в станине верхней.

Привод механизмов - от мотор-редукторов.

Все правильные ролики вместе с валами имеют возможность в горизонтальной плоскости перемещаться, имеют осевую регулировку.

Осевая регулировка необходима для настройки соосности калибров правильных роликов.

Осевая регулировка осуществляется вручную маховиком механизма осевой регулировки.

Все механизмы осевой регулировки расположены со стороны привода машины.

Привод машины осуществляется от 2-х электродвигателей постоянного тока через комбинированный редуктор.

Вращение нижним правильным роликам передается зубчатыми муфтами с промежуточным валом.

Проводка регулируемая - предназначена для направления выправляемого проката в калибры правильных роликов, поступающего с транспортного рольганга холодильника.

Представляет собой сварную конструкцию, состоящую из стойки, направляющих боковин с фиксирующим болтами и крышки. Устанавливается проводка регулируемая на станину нижнюю со стороны задачи выправляемого проката в машину.

Направляющие ролики предназначены для направления выправленного проката на транспортный рольганг позади машины.

Представляют собой два вертикальных неприводных ролика, установленные в рамах.

Рамы при помощи ходовых винтов перемещаются по направляющим траверзы.

Устанавливаются направляющие ролики на станину нижнюю со стороны выхода проката из калибров правильных роликов машины.

Рольганг предназначен для сортировки сортового проката при нерабочем положении, т.е. выведенной из линии рабочей клети машины.

Состоит из трех роликов, установленных на общей плите, с индивидуальным приводом непосредственно от электродвигателей.

Механизм передвижения машины предназначен для обеспечения возвратно-поступательного перемещения рабочей клети, привода, проводки и рольганга по рельсам.

Рельсы закреплены на фундаменте посредством опор, фундаментных болтов и рельсовых зажимов.

Установка рельсов и их регулировка на фундаменте при монтаже осуществляется при помощи прокладок и упоров.

Механизм передвижения состоит из плиты, электродвигателя, цилиндрического редуктора, передающего крутящий момент на передачу винт-гайка, которая обеспечивает возвратно-поступательное перемещение машины.

Разводка трубопроводов густой смазки предназначена для подачи смазки к подшипниковым узлам и поверхностям трения от ручного насоса НРГ, установленного на станине нижней машины сортоправильной.

Смазка редукторов привода машины, привода механизма перемещения - жидкая заливная.

Смазка редукторов механизма вертикального перемещения, подшипниковых опор рольганга, роликов направляющих - густая закладная.

4.4 Расчет привода механизма передвижения

Исходные данные:

1 вес движущихся частей машины Q = 80 000 кг;

2 скорость передвижения V = 0,1015 м/с;

3 общее количество ходовых колес 4 шт;

4 диаметр ходового колеса 620 мм;

5 тип колес - двухребордные с цилиндрическим профилем;

6 тип заземления - винт-гайка;

7 тип редуктора цилиндрический одноступенчатый AN31001 А₁-R_с 1605,6;

8 режим работы механизма передвижения - реверсивный;

9 передаточное отношение редуктора - 56.

Определение сопротивлений передвижению машины.

Полное статическое сопротивление передвижению по формуле (48), (49), (50):

W = k_p · W_т+ W_у.к.+ W_в, кг,(48)

Где W_т - сопротивление трения без учета трения реборд и торцов ступиц; k_р - коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от трения реборд и торцов ступиц ходовых колес о головки рельсов;

W_{у.к .}- сопротивление от уклона путей;

W_в - сопротивление от действия ветровой нагрузки,

W_в= 0 - ветровая нагрузка отсутствует.

Принимаем k_р= 2,0 согласно:

W_т= Q · [(f · d+2 · м)/ Д], кг,(49)

Где f - коэффициент трения в подшипниках, f = 0,02;

d - средний диаметр подшипника, d = 210 мм;

м - коэффициент трения качения колеса по рельсу с выпуклой головкой,м=0,8.

W_т= 80000 · [(0,02 · 210+2 · 0,8)/ 620] = 749 кг.

W_у.к.= б · Q, кг,(50)

ГД б - уклон путей, б= 0,002.

W_у.к.= 0,002 · 80000 = 160 кг,

W = 2 · 749 + 160 = 1658 кг.



Усилие необходимое для передвижения машины по формуле (51):

Р ? n₀ · W, кг,(51)

Где n₀ - коэффициент запаса, n₀=1,25.

Р ? 1,25 · 1658 = 2073 кг.

Момент сил статического сопротивления на винте по формуле (52):

М = W · (d_do/ 2), кг/м,(52)

гдеd_do- делительный диаметр винта.

М = 2073 · (0,14/ 2) = 145 кг/м.

Требуемая частота вращения тихоходного вала редуктора по формуле (53):

n = (V + 60 + 1000)/ (d_do/ р), об/мин,(53)

n = (0,1016 + 60 + 1000)/ (140/ 3,14) = 13,75 об/мин.

Требуемая мощность на тихоходном валу редуктора определяем по формуле (54):

N = (M · n)/ 975, кВт,(54)

N = (145 · 13,75)/ 975 = 2,45 кВт.

Радиальная консольная нагрузка на конце тихоходного вала редуктораопределяется по формуле (55):

P_z= P · tg 20⁰,кг,(55)

P_z= 2073 ·tg 20⁰ = 755 кг.



Принимаем суммарный КПД передачи: з = 0,7.

Требуемая мощность двигателя привода механизмапередвижения определяем по формуле (56):

N_дв= N/ з,кВт,(56)

N_дв= 2,45/ 0,7 = 3,5 кВт.

Выбираем электродвигатель ОМК 6/8, N_дв= 3,5 кВт, число оборотов двигателя n = 770 об/мин.

4.5 Расчет шпоночного соединения

Соединение между валом и правильным роликом осуществляется за счет призматической шпонки (ГОСТ 8789-75).

Подбираем стандартную шпонку 25Ч14Ч250.

[у_см] = 100…150 МПа,

где[у_см] - допускаемое напряжение в неподвижных шпоночных соединениях при стальной ступице.

Так как при работе присутствуют толчки, то допускаемое напряжение снижаем на ?, то есть, принимаем:

[у_см] = 70…100 МПа,

у_см = (4 + Т_к+ 10³)/ (d_B+ k + l_p), МПа,(57)

где Т_к - крутящий момент на валу;

d_B - диаметр вала в сечении, d_B= 210 мм;

k - выступ шпонки от шпоночного паза, k = 6 мм;

l_p - длина шпонки, l_p = 250 мм.

у_см = (4 + 3750 + 10³)/ (210 + 6 + 250) = 47,6 МПа;

у_см = 47,6 МПа < [у_см] = 70…100 МПа, условие выполнено.

Рассчитываем соединение на срез по формуле (58):

[ф_ср] = 60…90 МПа.

где [ф_ср] - допускаемое напряжение в неподвижных шпоночных соединениях.

Из-за условий работы снижаем допустимое напряжение на ?.

[ф_ср] = 40…60 МПа;

[ф_ср] = (4 + Т)/ (d_B+ в + l_p), МПа,(58)

Где в - ширина шпонки, в = 25 мм.

[ф_ср] = (4 + 3750 + 10³)/ (210 + 250 + 25) = 11,4 МПа.

[ф_ср] = 11,4 МПа < [ф_ср] = 40…60 МПа, условие выполнено.



5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЖНЕГО ВАЛА

5.1 Описание конструкции и назначение детали

Деталь-вал представляющий собой деталь типа «тело вращения». Она предназначается для передачи крутящего момента на правильный ролик через промвал от комбинированного редуктора.

Шпоночные пазы выполнены для передачи крутящего момента. Для крепления зубчатой муфты,правильного ролика, подшипников выполнены фаски и ступени.

Габаритные размеры вала:

длина -2470 мм

наибольший диаметр d = 250 мм.

Вал изготовлен из стали 40ХН ГОСТ 4543-74.

5.2 Технологический контроль чертежа детали

Рабочий чертеж обрабатываемой детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, проекции и сечении, объясняют ее конфигурацию и способ получения заготовки.

Вал приготавливается из квадратной заготовки, прошедшей обработку ковкой в подкладных штампах.

На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, допускаемые отклонения от правильных геометрических форм, а также взаимного положения поверхностей.

Поверхности детали имеют общую шероховатость R=80 (кроме усадных).

Проведенный технологический контроль чертежа детали выявил основные поверхности и соответствия точности размеров и шероховатости служебному назначению.

5.3 Анализ технологичности конструкции детали

Заготовка детали-поковка в данном случае из стали 40ХН. Размеры и форма детали, механические и физико-химические свойства позволяют выполнить заготовку способом ковки.

Приходится использовать при обработке нестандартные приспособления оборудование для крепления детали, так как деталь-вал имеет большие габаритные размеры.

5.4 Выбор способа изготовления заготовки

Выбрать заготовку - этоопределить способ ее получения, допуски на неточность изготовления, произвести расчеты размеров и наметить припуски на обработку каждой поверхности.

В данном случае для изготовления вала сортоправильной машины потребуется квадратная заготовка.

Предварительно выполненную свободной ковкой заготовку, с помощью кузнечного инструмента, помещают в подкладной штамп, где она принимает форму, которая более близка к форме готовой детали.

Для изготовления заготовки будем рассматривать следующие способы:

- свободная ковка;

- прокат.

Составим и оценим два варианта изготовления вала по себестоимости и определим более приемлемый вариантприведен в таблице 5 и эскизе заготовок на рисунке 9.

Общие исходные данные:

- готовая программа 50 шт.

- масса детали 484 кг;

- материал детали сталь 40ХН ГОСТ 4543-74;

Результаты данных для расчета стоимости заготовки сводим в таблицу8.

Таблица 8-Данные для расчета стоимости заготовки

Наименование показателей	1 вариант	2 вариант
Вид заготовки	Прокат	Поковка
Масса заготовки, кг	1026	532
Стоимость 1 т заготовки, принятых за базу Сm, руб.	11690	17535
Стоимость 1 т 1 стружки Sотх, руб.	1200	1200

Прокат Поковка

Рисунок 9-Эскизы заготовок

5.4.1 Заготовка из проката

Припуск на торцевые поверхности - 4 мм.

Припуск на наружный диаметр - 10 мм.

250 + 10 = 260 мм;

2470 + 2·4 = 2478 мм.

Стоимость заготовки, полученной методом проката, определяем по формуле (59):



S_заг=Q•C_m/900, руб., (59)

где- масса заготовки, кг;

- стоимость 1 тонны заготовок, принятых на базу, руб.

S_заг=1026•11690\900=13326,6 руб.

5.4.2 Заготовка поковка

Припуск на торцевые поверхности - 16 ± 0,5 мм.

Припуск на наружный диаметр - 16 ± 0,1 мм.

Так как заготовка при ковке имеет сложную форму, то для начала разобьем ее на простые формы и сосчитаем их массу по формуле (60).

170 + 16 ± 0,1 = 186 ±0,1 мм;

210 + 16 ± 0,1 = 226 ±0,1 мм;

250 + 16 ± 0,1 = 266 ±0,1 мм;

220 + 16 ± 0,1 = 236 ±0,1 мм;

170 + 16 ± 0,1 = 186 ±0,1 мм;

110 + 16 ± 0,1 = 126 ±0,1 мм;

75 + 10 ± 0,1 = 85 ±0,1 мм;

205 мм;

315мм;

126мм;

997мм;

134мм;

599мм;

110мм.



m_ков=с•р/4•D²•Н_ков•10^-6, кг,(60)

m_ков1 =7,8 3,14159/4 · 186² · 205 · 10^-6 = 43,4 кг;

m_ков2=7,8 3,14159/4 · 226² · 315 · 10^-6 = 88,56 кг;

m_ков3 =7,8 3,14159/4 · 266² · 126 · 10^-6 = 44,6 кг;

m_ков4 =7,8 3,14159/4 · 236² · 997 · 10^-6 = 250 кг;

m_ков5 =7,8 3,14159/4 · 186² · 134 · 10^-6 = 28,4 кг;

m_ков6 =7,8 3,14159/4 · 126² · 599 · 10^-6 = 58,25 кг;

m_ков7 =7,8 3,14159/4 · 85² · 110 · 10^-6 = 4,87 кг.

Таким образом, общая масса ковки будет равна:

m_ков=m_ков1+m_ков2+m_ков3+m_ков4+m_ков5+m_ков6+m_ков7, кг,

m_ков = 43,4 + 88,56 + 44,6 + 250 + 28,4 + 58,25 + 4,87 = 517 кг.

Но при ковке образуется окалина, которая составляет 3% от массы годной заготовки. Она прибавляется к массе ковки. Поэтому масса заготовки будет равна:

5.4.3 Выбор заготовки

Из двух вариантов процесса изготовления вала отдадим предпочтение второму вариант, так как стоимость заготовки методом поковки дешевле, чем методом проката и кованая заготовка по весу незначительно больше массы готовой детали. Таким образом, кованая заготовка легче обрабатывается, чем прокат. Для изготовления детали вал вид заготовки- ковка.

5.5 Расчет припусков на обработку

Расчет промежуточных предельных размеров иприпусков производим на обработку наружной поверхности вала d=110 мм.

Технологический маршрут обработки поверхности состоит из точения и шлифования.

Найдем суммарное значение пространственных отклонений определяется по формуле (61), (62):

P₃ = v(р_ст² + р_кр²+ р_ц²)(61)

р_кор= Дk · Д;

Дk = 0, 7 мкм; Д = 110 мм;

р_кр = 0,7 · 110 = 77 мкм;

р_ст= д_в= 800 мкм;

Р_ц = v (д₃/2)² + 0,252²,мм,(62)

д₃=3 мм;

Р_ц = v (3/2)² + 0,252²=1,52 мм;

P₃ = v (0,82² + 0,077²+ 1,52²) = 1,72 мм.

Остаточное пространственное отклонение:

Черновое точение определяется по формуле (63):

р ₁ = 0,06 · р ₃, мкм,(63)

р ₁ = 0,06 · 1720 = 103,2 мкм.

чистовое точениеопределяется по формуле (64):

р₂ = 0,04 · р₃, мкм,(64)

р₂ = 0,04 · 1720 = 68,8 мкм.

предварительное шлифованиеопределяется по формуле (65):

р₃ = 0,02 · р_3, мкм,(65)



р₃ = 0,02 · 1720 = 34,4 мкм.

Рассчитаем минимальные значения припусков определяем по формуле (66):

2z_min = 2 · (R_zi-1 + T_i-1 + h_i-1), мкм, (66)

Минимальный припуск:

Для чернового точения:

2z_min1 = 2 · (500 + 500 + 1720) = 2 · 2720, мкм.

Для чистового точения:

2z_min2 = 2 · (50 + 50 + 103,2) = 2 · 203,2, мкм.

Для предварительного шлифования:

2z_min3 = 2 · (30 + 30 + 68,8) = 2 · 128,8, мкм.

для чистового шлифования:

2z_min3 = 42 · (10 + 20 + 34,4) = 2 · 64,4, мкм.

Расчетный размер d_p:

d_p3 = l10,01 + 0,128 = 110,1388 мм ? 110,14 мм;

d_p2 = l10,14 + 0,257 = 110,397 мм ? 110,40 мм;

d_pl= l10,40 + 0,406 = 110,80мм;



d_p= l10,80 + 5,44 = 116,25 мм.

Определяем наименьшие предельные размеры для каждого технологического перехода.

Вычисляем наибольшие предельные размеры прибавляя допуск к округленному наименьшему предельному размеру:

d_max4=l10,01+0,02=110,03 мм;

d_max3=110,14+0,03=110,07 мм;

d_maх2=110,40+0,12=110,52 мм;

d_max1=110,80+0,4=111,2 мм;

d_max3 = 116,25 + 3,0 = 119,3 мм.

Предельные значения припусков z^пp_max определяем как разность наибольших предельных размеров и z^пp_min - как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

2 z^пp_max4 = 110,17-110,03=0,14 мм=140 мкм;

2 z^пp_max3 = 110,52-110,17=0,35 мм=350 мкм;

2 z^пp_max2 = 111,2 - 110,52=0,68 мм=680 мкм;

2z^пp_maxl= 119,3-111,2=8,1 мм=8100мкм;

2z^пp_min4= 110,14-110,01=0,13 мм=130мкм;

2 z^пp_min3= 110,40-110,14=0,26мм=260 мкм;

2 z^пp_min2= 110,80-110,40=0,40 мм=400 мкм;

2 z^пp_minl= 116,25-110,81=5,44 мм=5440 мкм.

Общие припуски z_0min и z_0max рассчитываем, суммируя промежуточные припуски:



z_0min = 130+260+400+5440=6230 мкм;

z_0max = 140+350+680+8100=9270 мкм.

Номинальный припуск определяем с учетом несимметричного расположения поля допуска заготовки по формуле (67):

Z_0ном= Z_0min +Нз - Н_д, мкм, (67)

гдеz_0min =6240 мкм;

Н₃=700 мкм;

Н_д=20 мкм;

z_0ном =6240+700 - 20=6920 мкм ? 6,92 мм;

d_3ном =l10,01+6,92=116,93 ? 117 мм.

Производим проверку правильности выполненных расчетов:

2 z^пp_max4 - 2 z^пp_min4 =140 - 130=10 мкм;

д₃- д₄=30 - 20=10мкм;

2 z^пp_max3 - 2 z^пp_min3 =350 - 260=90 мкм;

д ₂-д ₃=120 - 30=90 мкм;

2 z^пp_max2 - 2 z^пp_min2 =680-400=280 мкм;

д,-д₂=400 - 120=280 мкм;

2 z^пp_max1 - 2 z^пp_minl =8100-5440=2660 мкм;

д₃-д,=3000 - 340=2660 мкм.

5.6 Выбор плана обработки детали

Производим разбивку с нумерацией обрабатываемых поверхностей детали. Для изготовления данной детали назначаем следующие операции: установы, переходы и заносим их в таблицу9.

Таблица 9-Последовательности обработки детали

№ п/п	Наименование операции	Описание выполняемых работ
1	Фрезерно-центровальная	Подрезать торцы 1, 2. Сверлить центра.
2	Токарная
2.1.	Установ 1	Точить поверхность 3, 4, 5
2.2.	Установ 2	Точить поверхность 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 Нарезать резьбу пов.7, 11
3	Фрезерная
3.1.	Установ 1	Фрезеровать поверхность 14
3.2.	Установ 2	Фрезеровать поверхность 15
3.3.	Установ 3	Фрезеровать шпоночные пазы 16, 17, 18, 19, 20
4	Сверлильная
4.1.	Установ 1	Сверлить отверстие, нарезать резьбу поверхность 21
4.2.	Установ 2	Сверлить отверстие, нарезать резьбу поверхность 22 Сверлить отверстие 23
5	Долбежная	Долбить поверхность 23
6	Шлифовальная	Шлифовать поверхности 4, 6, 9, 10

5.7 Выбор оборудования и типовых универсальных приспособлений

Для обработки данной детали выбираем:

Нафрезерно-центровальную операцию выбираем горизонтально-расточной станок модификации2620Г.

Техническая характеристика:

Габариты рабочего стола 3000Ч3000мм;

Габариты станка 5700Ч2100мм;

Мощность электродвигателя 20 кВт;

Частота вращения шпинделя 12,5ч1600мин^-1.

На токарную операцию выбираем токарный станок РТ-658:

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки 500 мм;

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки 3600 мм;

Мощность электродвигателя 15 кВт.

На фрезерную операцию выбираем фрезерный станок 6Г608.

Техническая характеристика:

Размеры рабочей поверхности 630Ч2500мм;

Наибольшая масса обрабатываемой заготовки4500кг;

Частота вращения шпинделя160-1250 об/мин;

Мощность электродвигателя 3 Ч 15кВт;

На сверлильную операцию выбираем сверлильный станок 2532Л-АС41:

Техническая характеристика:

Наибольшее усилие подачи 9000Н;

Частота вращения шпинделя 20-2000мин^-1;

Подача шпинделя 0,5-12мм/об;

Мощность электродвигателя 5 кВт.

На долбежную операцию выбираем долбежный станок 7М430.

Техническая характеристика:

Радиальная подача0,03ч0,625 мм;

Наибольший диаметр долбика 100мм;

Мощность электродвигателя3,2 кВт.

На шлифовальную операцию выбираем кругло-шлифовальный станок ЗМ194.

Техническая характеристика:

Наибольший обрабатываемый диаметр560 мм;

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки 4100мм;

Наибольшая длина шлифования 3800мм;

Наибольший размер шлифовального круга750 мм;

Мощность электродвигателя25 кВт.

Приспособления для механической обработкисводим в таблицу10.

Таблица 10-Приспособления для механической обработки

Операция	Приспособления
Фрезерно-центровальная	Тиски станочные винтовые для круглых профилей ГОСТ 21168-75
Токарная	Патрон самоцентрующийсятрехкулачковый ГОСТ 2675-80
Фрезерная	Тиски станочные винтовые для круглых профилей ГОСТ 21168-75
Сверлильная	Скольчатый кондуктор
Долбежная	Тиски станочные винтовые для круглых профилей ГОСТ 21168-75
Шлифовальная	Патрон самоцентрующийсятрехкулачковый ГОСТ 2675-802675-80

5.8Выбор типа и формы организации производства

Тип производства - согласно ГОСТ 3.1108-78характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей оборудования:

Коэффициент закрепления операций определяется по формуле (68):

K₃₀=Q/P_м,(68)

гдеQ - число различных операций;

Р_м - число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Определяем количество станков, необходимых для каждой операции по формуле (69):

m_p=(N· t_шт)/60 · F_d · з,(69)

гдеN - годовая программа выпуска, шт (примем 50 штук в год);

F_d - действительный годовой объем времени, час; примем 2014 час;

з - нормативный коэффициент загрузки оборудования (примем 0,8).

Фрезерно-центровальная операция:

m_p=(50 · 1,3)/(60 · 2014 · 0,8)= 0,0006; принимаем 1 станок Р=1.

Токарная операция:

m_р=(50 · 535,2)/(60 · 2014 · 0,8)= 0,277; принимаем 1 станок Р=1.

Фрезерная операция:

m_р=(50 · 6,5)/(60 · 2014 · 0,8)= 0,0034; принимаем 1 станок Р=1.

Сверлильная операция:

m_p=(50 · 3,07)/(60 · 2014 · 0,8)= 0,0016; принимаем 1 станок Р=1.

Долбежная операция:

m_р=(50 · 0,5)/(60 · 2014 · 0,8)= 0,0003; принимаем 1 станок Р=1.

Шлифовальная операция:

m_р=(50 · 38,3)/(60 · 2014 · 0,8)= 0,02; принимаем 1 станок Р=1.

Определяем коэффициент загрузки оборудования:

з_з.фр.=0,0006/1=0,0006;

з_з.фр.=0,277/1=0,277;

з_з.фр.=0,0034/1=0,0034;

з_з.фр.=0,0016/1=0,0016;

з_з.фр.=0,0003/1=0,0003;

з_з.фр.=0,02/1=0,02.

Определяем количество операций выполняемых на каждом станке:

Q₁=0,8/0,0006=1333,3;

Q₂=0,8/0,277=2,88;

Q₃=0,8/0,0034=235,3;

Q₄=0,8/0,0016=500;

Q₅=0,8/0,0003=2666,7;

Q₆=0,8/0,02=40;

УQ₁=l333,3+2,88+235,3+500+2666,7+40=4778,2.

Коэффициент закрепления операций:

K₃₀=4778,2/6=796,4.

Полученный коэффициент закрепления операций соответствует мелкосерийному производству. Определяем количество деталей в партии определяется по формуле (70):



n = (N · a)/F,шт, (70)

гдеа - периодичность запуска в днях;

F- число дней в году.

n = (50 · 12)/7254=3 шт.

5.9Выбор режимов резания

Все данные сведем в таблицу11.

Таблица 11-Режимы резания

Наименование перехода	t, мм	S,мм/об	V, м/мин	n, об/мин
1. Подрезка торца, поверхность 1, 2	10	1,6	98,125	250
2. Центровка, поверхность 1, 2	30	0,08	10,99	1400
3. Точение продольное, поверхность 3, 4, 5 черновое чистовое	9 1	1 0,3	110 181	140 210
4. Точение продольное, поверхность 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 черновое чистовое (поверхность 6, 8, 9, 10, 12, 13) нарезание резьбы (поверхность 7, 11)	9 1 3	1 0,3 0,4	110 181 120	160 250 250
5. Фрезерование, поверхность 14 черновое чистовое	8 2	0,8 0,5	28 31,4	100 140
6. Фрезерование, поверхность 15	30	0,8	28	100
7. Фрезерование, поверхность 16, 17, 18, 19, 20	6	0,5	31,4	140
8. Сверление, поверхность 21 сверление Ш 8 сверление Ш 18 нарезание резьбы М20	4 5 2	0,25 0,25 2,5	30 14,1 3,8	630 250 60
9. Сверление, поверхность 22 сверление Ш 8 сверление Ш 18 нарезание резьбы М20 сверление Ш 20 (поверхность 23)	4 5 2 10	0,25 0,25 2,5 0,15	30 14,1 3,8 3,8	630 250 60 60
10. Долбежная, поверхность 23	-	0,5	26	-

5.10Техническое нормирование операций

Одной из составных частей разработки технологического процесса является определение нормы времени на выполнение заданной работы.

На основе технического нормирования определяют производственные мощности, потребность в оборудовании, инструментах и рабочей силе.

Техническое нормирование, основанное на применении высоких режимов оборудования, на рациональных формах организации труда и на использовании передового опыта новаторов производства, способствует высокой производительности труда, снижению себестоимости продукции и рентабельности предприятия.

Техническая норма времени определяется расчетно-аналитическим методом:

Составляющие нормы времени:

? основное время вычисляется как отношение длины рабочей траектории инструмента к скорости его перемещения;

? вспомогательное время - время организационно-технического обслуживания, время перерывов определяется по нормативам и расчетным путем.

Основное время определяется по формуле (71):

Т₀= (L· i)/(n · S), мин,(71)

гдеL- длина прохода инструмента, мм;

I - число проходов;

n - частота вращения заготовки, инструмента, об/мин;

S - подача, мм/об.

Токарная операция.

Поверхность 3:

- черновая обработка:

Т₀= (205 · l)/(140 · 1)= 1,46 мин;

- чистовая обработка:

Т₀= (205 · 1)/(1210 · 0,3)=3,25 мин.

Аналогично проводим расчет Т₀ других переходов и данные заносим в таблицу12.

Таблица 12-Основное время

Операция	Переход	Т0, мин	УT01	УT0
1	2	3	4	5
Фрезерно-центровальная	Поверхность 1, 2: Торцовка Центровка	0,45 0,27	0,72	111,39
Токарная	Поверхность 3, 4, 5: Черновая обработка Чистовая обработка	4,38 9,75	49,63
	Поверхность 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 Черновая обработка Чистовая обработка (поверхность 6, 8, 9, 1, 12, 13) Нарезание резьбы (поверхность 7, 11)	11,5 22,8 1,2
Фрезерная	Поверхность 14	4,09	13,5
	Поверхность 15	2,06
	Поверхность 16, 17, 18, 19, 20	7,36
Сверлильная	Поверхность 21, 22	2,7	17,1
	Поверхность 23	14,4
Долбежная	Поверхность 23	15,6	15,6
Шлифовальная	Поверхность 4, 6, 9, 10	14,84	14,84

Вспомогательное время находим по формуле (72):



Т_в= Т_ус+ Т₃₀+ Т_уп+ Т_из, мин,, (72)

гдеТ_ус - время на установку и снятие детали, мин;

Т₃₀ - время на закрепление и открепление детали, мин;

Т_уп - время на приемы управление, мин; Т_из - время на измерение детали, мин. Все данные заносим в таблицу 13.

Таблица 13-Вспомогательное время

Операции	Тус, мин	Т30, мин	Туп, мин	Тиз, мин	Тв, мин	У Тв, мин
Фрезерно-центровальная	2,5	0,9	0,2	1,2	4,8	31,9
Токарная	2	1,2	0,13	0,6	3,93
Фрезерная	1	0,8	0,8	1,8	4,4
Сверлильная	1,8	4,1	0,16	2,6	8,7
Долбежная	2	3,6	0,7	1,3	7,6
Шлифовальная	1,2	0,8	0,1	0,4	2,5

Время на обслуживание рабочего места находим по формуле (73):

Т_Об= Т_тех+ Т_орг, мин,(73)

Где Т_тех - время на ТО рабочего места, мин;

Т_орг - время на организационное обслуживание, мин.

Все данные заносим в таблицу14.

Таблица 14-Время на обслуживание рабочего места

Операции	Ттех, мин	Торг, мин	Тоб, мин	У Тоб
Фрезерно-центровальная	0,06	0,08	0,14	0,69
Токарная	0,07	0,09	0,16
Фрезерная	0,05	0,06	0,11
Сверлильная	0,04	0,02	0,06
Долбежная	0,06	0,03	0,09
Шлифовальная	0,04	0,09	0,13



Время перерывов на отдых и личные надобности:

Фрезерно-центровальная операция:

Т_от=0,02 мин.

Токарная операция:

Т_от=0,04 мин.

Фрезерная операция:

Т_от=0,01 мин.

Сверлильная операция:

Т_от=0,01 мин.

Долбежная операция:

Т_от=0,02 мин.

Шлифовальная операция:

Т_от=0,01 мин.

Общее время:

У Т_от= 0,02+0,04 + 0,01 + 0,01 + 0,02 + 0,01 = 0,11 мин.

Норма штучного времени:

Т_шт= 111,39+31,9+0,69+0,11=144,12 мин.

Все данные заносим в сводную таблицу приложение 1.

5.11 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

Программу для токарного станка с ЧПУ разработаем для одного из переходов изготовления вала.

Используемые инструменты:

Токарный упорно-проходной ГОСТ 18879-73.

2. Токарный подрезной отогнутый резец ГОСТ 18880-73.

3. Резец резьбовой наружный ГОСТ 18885-73.

Управляющая программа представлена в приложении 2.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении выпускной квалификационной работы произведен расчёт привода нижнего вала; разработан гидравлический привод перемещения верхнего вала; модернизирован привод перемещения сортоправильной машины; разработан технологический процесс изготовления нижнего вала; разработан режущий инструмент для механической обработки нижнего вала; выполнен расчет заземляющего устройства сортоправильной машины.

Модернизация сортоправильной машины стана 350 приведет к увеличению производительности и росту объема производства.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Афонькин, М. Г. Производство заготовок в машиностроении /М. Г. Афонькин, M. B.Магницкая. - Л.: Машиностроение, 1987. - 256с.

2.Балабанов, А. Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя / А. Н. Балабанов. - М.: Издательство стандартов, 1992. - 464 с.

3.Горбацевич, А. Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А. Ф. Горбацевич, В. А. Шкред. - Минск: Высшая школа, 1983. - 256 с.

4.Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П. Ф. Дунаев, О.П. Леликов. - М.: Высшая школа, 1985. - 416 с.

5.Единая система технологической подготовки производства / М.: Издательство стан¬дартов. 1975. - 48с.

6.Иванов, М.Н. Детали машин / М.Н. Иванов. - М.: Высшая школа, 1984. -336 с.

7.Колпаков, В. Н. Гидропневмопривод и гидропневмоавтоматика станочного оборудования: методические указания к выполнению курсовой работы / В. Н. Колпаков - Вологда: ВоГТУ, 2008. - 135 с.

8.Металлорежущие станки: альбом общих видов кинематических схем и узлов / А. М. Кучер [и др.]. - Л.: Машиностроение, 1972. - 57 с.

9.Королев А. А.Механическое оборудование прокатных и трубных цехов: учебник для вузов / А. А. Королев. - М.: Металлургия, 1987. - 480 с.

10.Подшипники качения: справочник каталог / В. Н. Нарышкин [и др.]. - М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

11.Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работна металлорежущих станках: в 2 т. -М.: Машиностроение, 1974. - 416 с.

12.Справочник технолога-машиностроителя / В. Н. Гриднев, В. В. Досчатов, В. С. Замалин [и др.]. / под ред. А. Н. Малова. - Т. 2. - М.: Машиностроение, 1972. - 568 с.

13.Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. - М.: Машиностроение, 1985.- 1152 с.

14. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. Т. 1 / под ред. А.Г.Косиловой и Р. К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

15. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. Т. 2 / под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985 - 496 с.

16. Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения. - М.: Издательство стандартов, 1987. - 256 с.

17.Худобин, Л. В. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учеб. пособие для машиностроительных спец. вузов / Л.В. Худобин. - М.: Машиностроение, 1989.

18.ШейнблитА.Е.Курсовое проектирование деталей машин / А.Е. Шейнблит. - Калининград: Янтар. сказ, 2004. - 454 с.

Размещено на Allbest.ru