Проектирование и расчет вала-шестерни

kv - общий поправочный коэффициент на изменённые условия обработки.

Величины Cv q, m, x, y, u, p приведены в табл.11.

Средние значения периода стойкости торцевых фрез при диаметре фрезы следующие

Таблица 1.11.4

Диаметр фрезы (мм)	40...50	65...125	160...200	250...315	400...650
Стойкость (мин)	120	180	240	300	800

Значения коэффициента Cv и показателей степени определяем по таблице 11. Для чернового и чистового фрезерования конструкционной углеродистой стали с ув ? 750 МПа с применением твёрдосплавных пластин:

Cv = 332, q = 0,2; m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; p = 0.

Принимаем Т = 180 мин, п. 2.4 таблица 1.11.4.

Общий поправочный коэффициент

Kv = Kv Kпv Kиv Kv

К находим по таблице 12 для обработки стали. Расчётная формула К = Кг (750/в)nv. По таблице 13 находим для обработки стали углеродистой с ув > 550 МПа для материала инструмента из твёрдого сплава Кг = 1, nv = 1. Тогда К1,2 = 1 (750/800)1,0 = 0,938.

Kv находим по таблице 2.2.4. - 2 для чернового фрезерования при = 45о Kv1 = 1,1; Kпv находим по таблице 14 для обработки при черновом фрезеровании - поковки Kпv1 = 0,8,

Kиv находим по таблице 15 для обработки стали конструкционной фрезой с пластинками из твёрдого сплава Т5К10 при черновом фрезеровании Kиv1 = 0,65, с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 при чистовом фрезеровании Kиv2 = 1.

Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен

Kv1 = 0,938 1,1 0,8 0,65 = 0,535.

Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен

Kv2 = 0,938 1,0 1,0 1,0 = 0,938.

Скорость резания при черновом фрезеровании равна

2. Расчетное число оборотов фрезы определяем по формуле:

3.Мощность резания при фрезеровании определяется по формуле

где Мкр - крутящий момент на шпинделе, Нм, n - число оборотов фрезы, мин-1.

Крутящий момент на шпинделе станка определяется по формуле:

где Рz - главная составляющая (касательная) силы резания, Н; D - диаметр фрезы, мм.

Главная составляющая силы резания Pz при фрезеровании определяется по формуле

где Cp - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия;

Значение коэффициента Ср и показателей степеней x, y, u, q, w находим по таблице 16: Ср = 825; x = 1,0; y = 0,75; u = 1,1; q = 1,3; w = 0,2.

Kp - общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение коэффициентов, отражающих состояние отдельных параметров, влияющих на величину силы резания,

Kр = Kр Kvр Kр Kv,

- Kр - коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки (табл.17);

- Kvр - коэффициент, учитывающий скорость резания (табл.18);

- Kр - коэффициент, учитывающий величину переднего угла (табл.19) ;

- Kр - коэффициент, учитывающий величину угла в плане (табл.19).

Кр определяем по таблице 17 для обработки конструкционных углеродистых и легированных сталей Кр = ( в/750 )np, показатель степени np = 0,3 , тогда Кр = ( 800/750 )0,3 = 1,02.

Kvр определяем по таблице 18 для черновой обработки при скорости резания до 100 м/мин при отрицательных значениях переднего угла Kvр1 = 1, для чистовой обработки при скорости резания до 600 м/мин Kvр2 = 0,71.

Kр и Kр определяем по таблице 19. При = -5о Kр = 1,20 и при = 45о Kр1 = 1,06, при = 60о Kр2 = 1,0.

Величина общего поправочного коэффициента составит

Кр1 = 1,02 1 1,20 1,06 = 1,297; Кр2 = 1,02 0,71 1,20 1,0 = 0,869

4.Главная составляющая силы резания при фрезеровании составит:

5. Крутящий момент на шпинделе станка определится по формуле:

6. Мощность резания при фрезеровании определяется по формуле



7. Определяем основное время:

Таблица 1.11.5.

поверхность	t,мм	Vм/мин	nоб/мин	ПодачаS	Cила(Н)	Мощн.кВт	Lр.хмм	toмин
Шестерня	12	92	294	0,32	40510	61	53	0,056
Шлицы	4,2	95	303	0,32	43190	48,8	60	0,03

Расчет режимов резания при шлифовании

1. Исходя из условий обработки выбираем шлифовальный круг - 24А16-25С1К.

2. По паспортным данным станка выбираем размеры шлифовального круга ; ; .

3. Определяем частоту вращения шлифовального круга

.

4. Рассчитываем частоту вращения заготовки

,

.

5. По справочным таблицам определяем глубину шлифования .

6. По справочным таблицам определяем продольную подачу

.

7. Определяем скорость продольного хода стола

,

.

8. Определяем мощность резания

,

, , , , ,

.

9. Проверяем достаточна ли мощность станка для проведения данной операции

, , ;

.

10. Определяем время обработки

,

.

Таблица 1.11.6.

поверхность	t, мм	V м/мин	n об/мин	Подача S	Мощн. кВт	Lр.х мм	to мин
Ш75k6	0.1	28	150	0.3	5	25	0.176
Ш85q6	0.1	25	132		4.7	60	0.481
Ш86q6	0.1	24.5	130		4.67	42	0.342
Ш60k6	0.1	35	185		5.58	30	0.172

12. Разработка технологических наладок

12.1 Методы наладки

Предполагаемая точность обработки заготовки на современных станках с числовым программным управлением (ЧПУ) может быть обеспечена двумя методами методом автоматического получения размеров на станках с заранее установленными и заложенными в программе наладочными размерами.

Метод автоматического получения размеров предусматривает предварительное регулирование станка для получения размера автоматически, вне зависимости от уровня квалификации рабочего.

В результате размерного анализа была установлена возможность использования метода автоматического получения размеров на станках предварительно регулируемых. Главная проблема регулирования заключается в совпадении систем координат детали, устройства, режущего инструмента и станка.

12.2 Разчет наладочных размеров

Исходя из выбранного метода наладки, надо отметить, что наладка инструментов будет производиться вне станка на универсальных измерительных приспособлениях.

Определение наладочных размеров производится по следующей формуле:

Ан=(Аmax+Amin)/2 +2*(D1+D2+D3) - для внутренних диаметральных поверхностей;

Ан=(Аmax+Amin)/2 -2*(D1+D2+D3) - для наружных диаметральных поверхностей;

Ан=(Аmax+Amin)/2 ±(D1+D2+D3) - для внутренних/наружных линейных размеров;

где Аmax и Аmin - максимальный и минимальный размеры соответственно, мм;

D1 - погрешность станка;

D2 = Rz, - шероховатость поверхности на данной операции;

D3 - зазоры в подшипниках;

D1=Py/j;

J -жесткость станка, J=10000Н/мкм;

Py-cила резания;

Рассчитаем наладочный размер для получения размера Ш75k6 (чистовое точение):

Аmax=75+0,021=75.021 мм;

Аmin=75+0.002=75.002 мм;

Рy=800Н;

D1 =800/10000=0,08mm=80 мкм - погрешность станка;

D2 =Ra*4=2.5*4=10мкм;

D3 =0.003 мм - зазоры в подшипниках шпиндельного узла станка.

Рассчитаем наладочный размер:

Ан=(Аmax+Amin)/2-2(D1+D2+D3)=

=(75.021+75.002)/2+2(0,08+0,01+0,003) =74.825;

Допуск на наладочный размер выбираю из справочника /4/, стр 70-71/:

Tн=ТА·(1/3-1/6)=0,019·1/3?0,006 мм;

Ан=74,825 (±0,003);

Рассчитаем наладочный размер для получения размера Ш85q6 (чистовое точение):

Аmax=85-0.015=84.985 мм;

Аmin=85-0,038=84.962 мм;

Рy=800Н;

D1 =800/10000=0,08 мкм - погрешность станка;

D2 =Ra*4=2.5*4=10 мкм;

D3 =0.003 мм - зазоры в подшипниках шпиндельного узла станка.

Рассчитаем наладочный размер:

Ан=(Аmax+Amin)/2+2(D1+D2+D3)=

=(84.985+84.962)/2+2(0,08+0,01+0,003) =84.787;

Допуск на наладочный размер выбираю из справочника /4/, стр 70-71/:

Tн=ТА·(1/3-1/6)=0,023·1/3?0,008 мм;

Ан=84.787 (±0,004);

13. Програмирование станков с ЧПУ

%:1001

N05 G21 G40

N10 T0101

N15 M03

N20 G01 X135 Z0 M8

N25 X0 F0.5

N30 Z2

N35 G00 X124

N40 G01 Z-204.5 F0.5

N45 X135

N50 G00 Z2

N55 X112

N60 G01 Z-29 F0.5

N65 X130

N70 G00 Z2

N75 X102

N80 G01 Z-29 F0.5

N85 X112

N90 G00 Z2

N95 X92

N100 G01 Z-29 F0.5

N105 X112

N110 G00 Z2

N115 X82

N120 G01 Z-29 F0.5

N125 X92

N130 G00 Z2

N135 X82

N140 G01 Z-29 F0.5

N145 X92

N150 G00 Z2

N155 X72

N160 G01 Z-29 F0.5

N165 X82

N170 G00 Z2

N175 X62

N180 G01 Z-29 F0.5

N185 X135

N190 G00 X300 Z200

N195 M06

N200 T0202.

14. Нормирование операций

Нормирование времени выполнения операций выполняется укрупненным методом по следующему алгоритму /4/ с.603.

Штучное время:

Тшт=t0+tв+tобс+tп;

Где:

t0010 = 1.38 мин. - основное время ( определено в ходе разработки режимов резания);

t0020 = 1.17 мин. - основное время ( определено в ходе разработки режимов резания);

tв= tв.у.+tм.в. - вспомогательное время, включающее время на установку и снятие детали и время на вспомогательные приемы и перемещения.

tобс - время на обслуживание рабочего места.

tп - время на личные потребности.

Для токарной операция-010:

Установка и снятие детали

выгрузки изделия будет состоять из следующих элементов:

открыть дверцу станка t=2 сек.

закрепить готовое изделие t=1сек.

освободить изделие из станочного приспособления t=1сек.

переустановить деталь:5 сек.

зажим/разжим заготовки t=1*2=2сек.

закрепить заготовку в станочном приспособлении t=1сек.

освободить изделие из захватного устройства манипулятора t=1сек.

закрыть дверцу станка t=2 сек.

ИТОГО tв.у=15сек=0.25мин.

Машинно-вспомогательное время состоит из следующих элементов:

смена инструмента:

время смены инструмента «от стружки до стружки» tсм=9сек.

количество циклов смены инструмента в ходе обработки n=9

общее время

tв.о.см= tсм* n=9*9=91сек. =1,35мин.

tв.т=122.5*9/24*1000=0.045мин.

Время на вспомогательные перемещения ( не включенное в время смены инструмента):

При точении и расточке

средняя длина пути вспомогательных движений при точении и расточке (определена в ходе разработки траекторий движения инструментов) lср=490/4=122.5мм.

количество циклов точения n=9.

скорость холостого хода s=24м/мин.

Общее машино-вспомогательное время:

tм.в.= tв.о.см+ tв.т;

tм.в=1,35+0.045=1.395 мин.

Время на обслуживание и личные потребности /1, с.605,табл.12/:

tобс.п. =0.1 t0;

tобс.п. =0.1? 1.38=0.138мин. ;

tв= tв.у.+tм.в=0.25+1.395=1.645 мин

Время на физические потребности исчисляется в процентном отношении от оперативного времени. Процент от оперативного времени при серийном производстве в целях упрощения расчета иногда принимают на техническое и организационное обслуживание суммарный процент от оперативного времени -- 2--4 % в зависимости от типа обслуживаемых станков.

tп=( t0+ tв)·0.02=(1.38+1.645)·0.02=0.06 мин

Штучное время:

Тшт=t0+tв+tобс+tп;

Тшт010=1.38+1.645+0.138+0.06=3.22мин. ;

Для шлифования-020:

Установка и снятие детали

выгрузки изделия будет состоять из следующих элементов:

открыть дверцу станка t=2 сек.

закрепить готовое изделие t=1сек.

закрыть дверцу станка t=2 сек.

освободить изделие из станочного приспособления t=1сек.

зажим/разжим заготовки t=1*2=2сек.

закрепить заготовку в станочном приспособлении t=1сек.

освободить изделие из захватного устройства манипулятора t=1сек.

ИТОГО tв.у=12сек=0.2мин.

Машинно-вспомогательное время состоит из следующих элементов:

количество циклов в ходе обработки n=4

общее время tв.о.см= 0,5мин.

Время на вспомогательные перемещения ( не включенное в время смены инструмента):

При точении и расточке

средняя длина пути вспомогательных движений при шлифовании (определена в ходе разработки траектории движения инструмента) lср=200/4=50мм.

количество циклов шлифования n=4.

скорость холостого хода s=24м/мин.

tв.т=55*4/1*1000=0.22мин.

Общее машино-вспомогательное время:

tм.в.= tв.о.см+ tв.т;

tм.в=0,5+0.22=0,72 мин.

Время на обслуживание и личные потребности /1, с.605,табл.12/:

tобс.п. =0.1 t0;

tобс.п. =0.1? 1.17=0.117мин. ;

tв= tв.у.+tм.в=0.2+0,72=0,92 мин

Время на физические потребности исчисляется в процентном отношении от оперативного времени. Процент от оперативного времени при серийном производстве в целях упрощения расчета иногда принимают на техническое и организационное обслуживание суммарный процент от оперативного времени 3,5--7 % в зависимости от типа обслуживаемых станков.

tп=( t0+ tв)·0.05=(1.17+0,92)·0.05=0.1 мин

Штучное время:

Тшт=t0+tв+tобс+tп;

Тшт020=1.17+0,92+0.117+0.1=2,3мин. ;

Таблица 1.14.

операция	tо,мин	tв.умин	tм.вмин	tвмин	tобс.п.мин	tпмин	Тшт мин
Токарная с ЧПУ010	1,38	0,25	1,395	1,645	0,138	0,06	3,22
Шлифования-020	1,17	0,2	0,72	0,92	0,117	0,1	2,3

Библиография

1. Мельников Г. Н., Вороненко В. П.

Проектирование механосборочных цехов; Учебник для студентов машиностроит. специальностей вузов/Под ред. А. М. Дальского - М.: Машиностроение, 1990 - 352 с.: ил. - (Технология автоматизированного машиностроения).

2. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А.

Курсовое проектироваие по технологии машиностроения: [Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов]. - 4-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Выш. школа, 1983. - 256 с., ил.

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

4. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 656 с., ил.

5. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. 496 с., ил.

6. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанноеи дополненное. М.: «Машиностроение», 1972.

7. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. В 2- ух ч. Ч. 1. - М.: Машиностроение, 1990. - 206 стр.

8. Высокопроизводительная обработка металлов резанием, М.: Издательство «Полиграфия», 2003. - 301 с.:ил.

9. Оршанский инструментальный завод, каталог режущего инструмента.

10. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное. М., «Машиностроение», 1972.

11. «Общемашиностроительные нормативы времени. Серийное производство»., М. «Машиностроение» 1984г.

12. Романов А.Б. Справочная книга по точности и контролю. - Л.: Лениздат, 1984. - 194 с.

13.ГОСТ 2.307-68 Единая система конструкторской документации.Нанесение размеров и предельных отклонений

14.ГОСТ 2.308-79 Единая система конструкторской документации.Нанесение на чертежах допусков формы и расположения поверхностей

15.ГОСТ 2.310-68 Единая система конструкторской документации.Нанесение на чертежах обозначений покрытий, термической и других видов обработки

16. Справочник технолога-машиностроителя, в 2-х томах. Т.1. /Под ред. А.Г.Косиловой, Р.К. Мещерякова. - 4-е изд. Перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.;

17. Маталин А.А., Дашевский Т.Е., Княжицкий И.И./ Многооперационные станки. - М. : Машиностроение, 1974. - 320 с.

18. Picoє C. , O. Pruteanu, C. Bohosievici є. A. /Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanicг prin aєchiere: Manual de proiectare оn 2 vol., Vol 2 . - Ch. : Universitas, 1992 - 407 p.

19. Picoє С. Pruteanu O., Bohosievici C. є. A. /Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanicг prin aєchiere: Manual de proiectare оn 2 vol., Vol 1. -Ch. : Universitas, 1992 - 640 p.

20. Мельников Г.Н., Вороненко В.П. Проектирование механосборочных цехов. Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Под ред. А.М. Дальского - М. :Машиностроение, 1990. - 352 с.

21.Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «технология машиностроения»

Учебное пособие для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием:».-М.: Машиностроение,1985. -184 с., ил.

22.ГОСТ 14.202-73 Единая система технологической подготовки производства . Правила выбора показателей технологичности конструкции изделий

23.ГОСТ 14.204-73 Единая система технологической подготовки производства . Правила обеспечения технологичности конструкции деталей

24. Технологичность конструкции изделий: Справочник / Т.К. Алферов, Ю.Д. Амиров, П.Н. Волков и др.; Под ред. Ю.Д. Алферов. - М.: Машиностроение, 1985. - 368 с.

25.. Балабанов А. Н. Технологичность конструкций машин. -М.: Машиностроение, 1987 - 336 c.

26. Бабук В. В., Шкред В. А., Кривко Г. П.. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроение. Учеб. Пособие -Мн.: Выш. Шк. 1987 - 255с.

27. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность заготовки и припуски в машиностроении: Справочник технолога. -М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.

28. Афонькин М.Г., Магницкая М. В. Производство заготовок в машиностроении.-Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1987. - 256 с.: ил

29. Мансуров A. M. Технология горячей штамповки: Учеб. пособие для машиностроит. техникумов. - 2-е изд. перераб. и доп. - : Машиностроение, 1971. - 415 с.

30. Охрименко Я. М. Технология кузнечно-штамповочного производства: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976. - 560 с.

31.Специальные способы литья: Справочник / В.А.Ефимов, Г.А.Анисович, В.Н. Бабич и др.; Под общ.ред. В.А.Ефимова - M.: Машиностроение , 1991.-436 с.

32. Технология литейного производства: Специальные виды литья: Учеб. для вузов по специальности «Машины и технология литейного производства», «Литейное производства черных и цветных металлов» / Ю. А Степанов., Г. Ф., Баландин ,Б. А. Рыбкин ;Под ред. Ю. А. Степанова. - М.: Машиностроение, 1987. - 256 с.

35. www.rosstan.ru/ecatalog

Размещено на Allbest.ru

...