Сливные трубы: участок 16-19; Q_max=4,82 л/мин=8,04·10^-5, м ³/с;

, м.

Ближайшее большее стандартное значение:

Dу_ст=8,8, мм,

Для этих участков выбираем трубопроводы:100,6 ГОСТ 8734-75.

Соединение с развальцовкой:2 - 10 - К 1/4" ОСТ 2 Г 93-4-78.

Сливные трубы: участок 22-23;Q_max.=5,4л/мин=0,9·10^-4, м ³/с;

, м.

Ближайшее большее стандартное значение:

Dу_ст=6, мм,

Для этих участков выбираем трубопроводы:80,6 ГОСТ 8734-75.

2.3.5 Разработка конструкции гидравлического блока управления

В гидравлический блок управления входят следующие аппараты:

– реверсивный распределитель РР (ВЕ 6.44.31.В 220 - 50 Н.Д. ГОСТ 24679 -81);

– обратный клапан КО (МКОВ-16/3Ф 2УХЛ 4 ТУ 2-053-1738-85) встраиваемый.

На основе компоновки производится сборочный чертеж гидравлического блока управления. Учитывая сложность конструкции корпуса, отверстия пронумеровываются (обозначаются) и их размеры указываются в таблице 2.3.

Таблица 2.3 ? Параметры отверстий корпуса гидравлического блока управления

N отверстия	Диаметр отверстий	резьба	Глубина сверления	Номера соединяемых отверстий
P	6	K ј'	17	Pр
A	6	K ј'	28	Aр
B	6	K ј'	27	Bр
T	6	K ј'	23	Tр
Pр	6	-	39	P
Aр	6	-	9	A
Bр	6	-	9	B
Tр	6	-	9	T

2.3.6 Определение потерь давления в аппаратах и трубопроводах

В аппаратах:

Потери давленияр _ГА(2.63):

, (2.63)

где р_о - давление настройки или открывания аппарата;

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

Q_тах - расход жидкости через аппарат на этом этапе цикла.

Величина р_О для обратных клапанов выбираетсяпо справочнику, а для редукционных, переливных и напорных клапанов находится при расчете насосной установкии гидравлического двигателя. Для фильтров, дросселейи распределителей, р_О=0.

Коэффициенты А и В (2.64 - 2.65):



, (2.64)

(2.65)

где Q _ном - номинальный расход аппарата;

р_ном - потери давления в аппарате при номинальном расходе.

Величина р_ном для стандартныхгидравлическихаппаратовопределяется в справочнике.

Pacчет делаем для режимабыстрогоподвода.

Ф: Q_ном.=40л/мин=6,7·10^-4, м ³/с,

, МПа·с/м ³,

, МПа

КО: Q_ном.=40 л/мин = 6,67·10^-4, м ³/с,

, МПа·с/м ³,

, МПа·с²/м⁶,

, МПа,

РР: Q_ном=16л/мин = 2,67·10^-4,м ³/с,

, МПа·с/м³,

, МПа·с²/м⁶,

0,003922, МПа,

РР: Q_ном=16л/мин = 2,67·10^-4,м ³/с,

, МПа·с/м ³,

, МПа·с²/м⁶,

0,002548, МПа

Д ? дроссель: Q_ном.=10 л/мин=1,6710^-4, м ³/с,

, МПа·с/м ³,

, Мпас²/м⁶,

, МПа.

Потери давления сводим в таблице 2.4.

Таблица 2.4 ? Потери давления в гидравлических аппаратах

Наименование и модель аппарата	Ро (МПа)	А (МПа·с/м3)	В (МПа·с2/м6)	Этап цикла	Qmax (м3/с)	Рг а (МПа)
Фильтр щелевой 10-80-1	0	5,22	7796,837	О	9•10-5	0,00029
Обратный клапан КО	0,15	75	112387,5	О	8,04•10-5	0,156756
Распределитель РР В 6	0	37,5	140274,1	О	8,04•10-5	0,003922
Распределитель РР В 6	0	37,5	140274,1	О	3,13•10-5	0,002548
Дроссель Д	0	748,5	4482053,856	О	3,13•10-5	0,027819

Напорная линия: Р_ГА =0,161148 МПа.

Сливная линия: Р_ГА =0,030367 МПа.

Сумма потерь в гидравлических аппаратах: Р_ГА =0,191515 МПа.

Потери давления в трубопроводах.

Потери давления по длине.

Потери давления по длине обусловлены вязкостью жидкости при ее течении в трубопроводе. Разделяют два режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный, переход из одного режима в другой свершается при критическом числе Рейнольдса (Re_кр).

Для каждого трубопровода находится Re (2.66):

Re=U·dст/, (2.66)

где U - фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе;

- кинематический коэффициент вязкости жидкости.

Затем сравниваем это число с Re_кр:

если Re<Re_кр, то режим течения ламинарный.

Re_кр=2300 - для гладких круглых труб, для рукавов Re_кр=1600.

Потери давления Р_е на вязкое трение (2.67):

(2.67)

где с - плотность рабочей жидкости;

л_i - коэффициент гидравлического трения на i-м участке;

n_i - число участков.

Для гладких цилиндрических трубопроводов коэффициент л_i определяется по формулам:

- при ламинарном режиме (2.68):

л_i=64/Re_{i .} (2.68)

- при турбулентном режиме (2.69):

л_i=0,3164/(Re_i)^0,25. (2.69)

где Re_i- число Рейнольдса. на i-м участке.

Рacчет для peжима быстpoго пoдвода.

Участок 1-4:

F_1-4=р(d_ст)²/4=р(0,006)²/4=2,8·10^-5, м ³,

U_1-4=Q/f_1-4=0,9·10^-4/2,8·10^-5=3,21, м/с,

Re_1-4=U_1-4·d_ст/г=3,21·0,006/19·10^-6=1013,7.

Peжимтeченияламинapный.

л_1-4=64/Re_1-3=64/1013,7=0,0631,

, Па.

Для остальных участков трубопроводапроизводим аналогичный расчет. Результаты приводим в таблице 2.5.

Местные потери давления.

Местные потери давления складываются из потерь в различных местных сопротивлениях и определяются по формуле (2.70):

, (2.70)

где ж_j - коэффициент j-го местного сопротивления;

n_м - число местных сопротивлений;

fст_j - площадь внутреннего сечения трубопровода перед j-м сопротивлением.

Коэффициент жj находим по справочнику.

Делаем расчет для режима быстрого подвода. Участок 1-4:

- изгиб трубы R/do=6 ж=0.18;

- вход в емкость ж=2;

- вход в трубу R/do=0,12 ж=0,1;

ж_1-4= 0,18+2+0,1=2,28,

Для остальных участков трубопровода производим аналогичный расчет. Результаты приводим в таблице 2.6.

Таблица 2.5 ? Пoтеридaвления по длинe

Этап цикла	Линия	Qmax [м 3/с]	Учас-ток	dст; [м]	fст; [м 2]	U [м/с]	Rei	лi	Li [м]	Рi [МПа]	Ре [МПа]
Быстрый подвод	Н	0,9•10-4	1-4	0,0068	2,8•10-5	3,21	1013,7	0,0631	0,8	0,038246	РН=0,088513	РIУ=0,154931
	Н	0,8•10-4	4-5	0,0068	2,8•10-5	2,86	903,2	0,071	0,9	0,038253
	Н-С	8,04•10-5	12-13	0,0088	5,03•10-5	1,6	673,7	0,095	0,9	0,012014
	Н-С	3,134•10-5	10-11	0,0068	2,8•10-5	1,12	353,7	0,18	1,3	0,021498	РС=0,066418
	С	8,04•10-5	16-19	0,0088	5,03•10-5	1,6	673,7	0,095	0,5	0,006674

Таблица 2.6 ? Местные потери давления

Этап цикла	Линия	Qmax [м 3/с]	Учас-ток	fст, [м 2]	Вид местного сопротив-ния	Кол-во	жi	Ужi	Рмj [МПа]	Рм, [МПа]
Быстрый подвод	Н	0,9•10-4	1-4	2,8•10-5	вход в емкость	1	2	2,28	0,010364	РмН =0,013593	РМ =0,027229
					Вход в трубу	1	0,1
					резкое расширение 6,8мм/21,5мм	1	0,6
					Тройник 2-10 ОСТ 2 Г 93-24-78	1	0,3	0,66
	Н	0,8•10-4	4-5	2,8•10-5	резкое сужение 21,5мм/6,8мм	1	0,18	0,46	0,001800?
	Н-С	8,04•10-5	10-11	5,03•10-5	изгиб трубы	1	0,18	0,7	0,001429	РмС =0,013636
	Н-С	3,134•10-5	12-13	2,8•10-5	Резкое расширение 6,8мм/8мм	1	0,6	2,0	0,003207
	С	8,04•10-5	16-19	5,03•10-5	расширение 8мм/8,8мм	1	0,6	2,28	0,008801

Результаты суммы потерь давления сводим в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 - Сумма потерь давления

Линия	Этап цикла	Рга [МПа]	Рl [МПа]	Рм [МПа]	Р [МПа]
Н	БП	0,161148	0,088513	0,013593	0,263254
С	БП	0,030367	0,066418	0,013636	0,110421

По полученным данным производим расчет насосной установки по давлению:

2.4 Расчет и проектирование блок-импеллера

2.4.1 Описание и принцип работы блок-импеллера флотационной машины

Блок-импеллер флотационной машины - это специальное механическое устройство для осуществления аэрации суспензии. Он состоит из полого вала, верхняя часть которого проходит через корпус с двумя подшипниками. Вверху на валу закреплен шкив, через который при помощи клиноременной передачи от электродвигателя приводятся во вращение вал, а вместе с ним импеллер. При подаче суспензии (пульпы) и вращении импеллера через полый вал за счет центробежных сил и создания разрежения засасывается воздух, необходимый для аэрации. Вокруг импеллера к дну камеры флотомашины приварены лопасти статора, которые направляют суспензию так, чтобы вокруг импеллера не образовывались сильные вихревые потоки (статор гасит вихри). Блок-импеллер представляет собой единый узел, закрепленный на раме, и может быть при необходимости быстро заменен запасным, что упрощает проведение ремонта и уменьшает простой машины. При ударе воздуха о пластинки статора в мелких вихревых потоках суспензии происходит его диспергирование. Пузырьки воздуха, всплывая на поверхность, минерализуются частицами флотируемого материала. Минерализованная пена снимается пеноснимателями.

Аэрация суспензии - один из основных факторов, определяющих работу флотационных машин. Она должна обеспечивать оптимальную скорость всплывания достаточного количества пузырьков определенной крупности. При оптимальной аэрации суспензии достигаются наибольшая скорость флотации, высокие качественные показатели обогащения и, в некоторой степени, уменьшение расхода реагентов.

2.4.2 Расчет клиноременной передачи

Исходные данные:

Мощность двигателя Р_НОМ = 20, кВт

Частота вращения выходного вала электродвигателя N_НОМ=1000, об/мин.

Передаточное число клиноременной передачи: u=2,25.

Выбор ременной передачи ведется в зависимости от условий эксплуатации. Сечения ремня выбирается в зависимости от номинальной мощности электродвигателя и его частоты вращения. Выбрали клиновой ремень нормального сечения, тип Б по ГОСТ 1284-80.

Угловая скорость выходного вала электродвигателя, с^-1 (2.71):

. (2.71)

Вращающий момент на валу электродвигателя, Нм (2.72):

. (2.72)



Минимальный диаметр ведущего шкива клиноременной передачи принимаем в зависимости от вращающего момента - d₁ = 180мм.

Диаметр ведомого шкива, мм (2.73):

, (2.73)

где

Следовательно, , принимаем d₂ = 400, мм.

Фактическое передаточное число и отклонение от заданного (2.74):

, (2.74)

.

Ориентировочное межосевое расстояние, мм (2.75):

, (2.75)

где h = 10,5 мм высота сечения клинового ремня, следовательно,

.

Расчетная длина ремня, мм (2.76):

, (2.76)

Значение длины ремня округляем до стандартного - l=2000, мм.

Уточненное значение межосевого расстояния, мм (2.77):

, (2.77)

Угол обхвата ремнем ведущего шкива, градусы (2.78):

(2.78)

Скорость ремня, м/с (2.79):

. (2.79)

Частота пробега ремней, с^-1(2.80):

,, (2.80)

где допускаемая частота пробегов ремня.

Следовательно,, гарантирует срок службы ремня 1000…3000 часов.

Допускаемая мощность, передаваемая одним ремнем, кВт (2.81):

, (2.81)

где - допускаемая приведенная мощность, передаваемая одним клиновым ремнем нормального сечения,

С_р = 1 - коэффициент динамичности нагрузки,

С_б = 0,92 - коэффициент обхвата б₁ на меньшем шкиве,

С_l = 0,95 - коэффициент влияния отношения,

С_Z = 0,95 - коэффициент числа ремней.

Следовательно,

Количество клиновых ремней (2.82):

. (2.82)

Сила натяжения одного клинового ремня, Н (2.83):

(2.83)

Окружная сила, передаваемая комплектом клиновых ремней, Н (2.84):

(2.84)

Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей, Н:

ведущая ветвь (2.85):



(2.85)

ведомая ветвь (2.86):

(2.86)

Сила давления ремней на вал, Н (2.87):

(2.87)

Прочность ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви _max, Н/мм²(2.88):

, (2.88)

где А = 138 мм ² площадь сечения;

Е_И = 80…100 Н/мм ² - модуль продольной упругости при изгибе для прорезиненных ремней;

с = 1250…1400 кг/м ³- плотность материала ремня;

- допускаемое напряжение растяжения для клиновых ремней.

Следовательно,

Передача работоспособна.

2.4.3 Определение параметров приводного вала

Вращающий момент на приводном валу, Нм (2.90):

(2.90)

Ступень приводного вала под ведомый шкив клиноременной передачи, мм (2.91):

, (2.91)

где - допускаемые напряжения кручения

Следовательно,

Ступень под уплотнение крышки и подшипник, мм (2.92):

(2.92)

где r = 5 мм.

Следовательно,

Диаметр вала под подшипник округляем до стандартного посадочного размера d₂ =100мм. Диаметры остальных ступеней, их длины принимаем конструктивно, в соответствие с условиями компоновки.



2.4.4 Подбор и проверочный расчет подшипников

В соответствие с посадочным диаметром d₂ = 100мм и нагрузками, действующими на вал, в качестве опор выбираем роликовые конические подшипники № 7520 ГОСТ 27365-87. d = 100мм, D = 180мм, T = 49мм, C=250кН, C₀ =236кН, е=0,36, Y=1,6. Все подшипники установлены враспор, помещены в корпус и зафиксированы крышками. Крышки подшипниковых узлов закреплены винтами А.М 12-6g*20.48 ГОСТ 1491-80. На рисунке 2.7 показаны силовые нагрузки на подшипники.

Рисунок 2.7 - Силовые нагрузки на подшипники

F_ОП =3614,4 Н

Окружная сила, Н (2.93):

, (2.93)

где d₂ = 400 мм;

Т_ПР = 414 Нм.

Определяем радиальные нагрузки в подшипниках, Н:

,

,

,

.

Проверка:

-F_H+R₁+R₂+F_ОП = 0,

-2070+3522+2162,4-3614,4=0.

Определение эквивалентной динамической нагрузки для каждого подшипника, Н (2.94):

, (2.94)

Базовую долговечность определяем для наиболее нагруженного подшипника (2.95):

(2.95)

где

(2.96)



Так как, обычно в различных приводах желаемая долговечность составляет до 36000 час, соответственно полученное значение можно считать достаточным.

2.4.5 Расчет резьбовых соединений

Расчет производится для крепежных болтов М 20х 80х 66.029 ГОСТ 7787-70, испытывающих напряжение растяжения. Растягивающая сила F = 2128Н. Число болтов на каждой подшипниковой опоре z=2, материал болтов Ст 3. Затяжка неконтролируемая. Болты поставлены с зазором. Предел текучести материала для болтов заданного класса прочности у_Т = 200 Н/мм ². Предполагая, что наружный диаметр будет находиться в пределах от 16 до 30 мм, принимаем коэффициент запаса [s] = 3. Допускаемое напряжение рассчитывается по формуле (2.97):

(2.97)

Принимаем коэффициент трения на стыке деталей f = 0,16; коэффициент запаса по сдвигу К=1,8; число стыков i = 1.

Расчетный диаметр определяется (2.98):

(2.98)

Принимаем резьбу М 20 с шагом р=2,5мм.

Диаметр отверстия под болт D₀ = 21мм.

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологического процесса изготовления червячного вала с использованием станков с ЧПУ

Червячные валы испытывают гораздо больше циклов нагружения, чем червячные колеса. Тело червяка испытывает большие напряжения изгиба и кручения.

Изготовить червячный вал возможно на предприятии.

Техническое задание на проектирование:

Разработать технологический процесс изготовления червячного вала. Конструкторский чертеж прилагается.

Сведения для проектирования:

– модуль осевой m_s = 3,5мм;

– число заходов Z₁ = 1;

– тип червяка - цилиндрический, архимедов;

– направление витка - правое;

– ход винтовой линии - t_в =10,99;

– угол профиля - б = 20°;

– высота витка - h = 7,7мм;

– степень точности по ГОСТ 3675-56 - 7-Х;

– толщина витка - S_n1 = 5,495;

– материал - сталь 40Х.

Конструкция и назначение червячного вала.

Деталь может быть отнесена к деталям типа валов-шестерен, то есть витки червяка выполняются заодно с валом.

Основными конструктивными элементами червяка являются: рабочий участок с нарезанной резьбой, посадочные места под подшипники и выходной конец для соединения с валом электродвигателя посредством муфты.

Червячные валы входят в состав червячных передач, которые предназначаются для передачи крутящего момента между скрещивающимися под углом 90° валами. Червяк, представленный в данной работе, является ведущим звеном в червячном редукторе Ч-100-50-52-1-К-У 3.

Технологический контроль чертежа детали.

Деталь изображена одним главным видом. На главном виде сделан местный разрез на червячной резьбе, что делает наиболее полное представление о детали. Кроме того, на чертеже есть еще один разрез, которые расположены выше главного вида. Этих изображений недостаточно для правильного представления о детали. Следует применить выносные элементы для канавок, центровочных отверстий и для профиля червячной резьбы.

Таблица параметроврасположенав правом верхнем углу. В технических условиях содержится информация, которая не уместилась в таблице; дополнительной информации для технологического проектирования нет.

Анализ технологичности конструкции.

Нетехнологичные элементы конструкции:

– Сложная форма детали, предполагающаябольшой расход материала: ступени, витки резьбы.

– Получение конических поверхностей.

– Получение шпоночного паза на конической ступени.

– Нарезание червячной резьбы.

– Специальные методы обработки.

– Необходимость применения специальных инструментов.

– Необходимость в слесарной обработке.

– Высокая степень точности изготовления червяка и посадочных мест под подшипники.

– Сложность контроля профиля зуба, шпоночного паза.

Технологичные элементы:

– Достаточно недорогой и доступный материал.

– Материал обрабатывается абразивными материалами илезвийным инструментом в закаленном состоянии.

– Токарные, вертикально - фрезерная, круглошлифовальная операции выполняются на типовом оборудовании.

– Применяются универсальные приспособления.

Таким образом, в целом деталь является технологичной и пригодной для обработки силами своего ремонтного участка.

Выбор метода изготовления и формы заготовки.

Заготовокой для червяка выбирают сортовой калиброванный прокат или поковку.

Возможные заготовки представлены на рисунке 3.1: Заготовка 1 - это поковка l=320мм и Ш60мм; заготовка 2 - это сортовой прокат длиной 4000мм и Ш61мм; заготовка 3 - это сортовой прокат Ш61мм с обработанными торцами и центровыми отверстиями длиной 310мм.

Рисунок 3.1 - Варианты заготовок

Экономическое обоснование выбора заготовки (3.1):

(3.1)

где m - масса заготовки;

а - средняя стоимость изготовления;

b-средняя стоимость механической обработки;

k₁, k_2, k_3, k₄ - поправочные коэффициенты.

,

,

,

Наиболее предпочтительна заготовка 3.

Выбор структуры обработки червячного вала.

Червячный вал обрабатывается по типовому плану рисунок 3.2.

Рисунок 3.2 - Структурная схема обработки

Маршрут обработки:

1) Oтжиг.

2) Токарная ЧПУ:

– Обтачивать наружный контур предварительно.

– Обтачивать наружный контур окончательно.

– Обтачивать канавку шириной 4мM дo Ш38мм.

– Обтачивать канавку шириной 3мм до Ш10,2мM.

– Точить рeзьбу М 12х 1,25мM.

3) Токарная ЧПУ:

– Обтачивать наружный контур предварительно до Ш41,5мм, Ш43,5мм и Ш26мм пpaвую.

– Точить ступень Ш26мм левую.

– Обтачивать канавку шириной 4мм до Ш38мм.

– Обтачивать наружный контур окончательно.

4) Токарно-винторезная ЧПУ:

– Нарезать червяк с шагом 10,99мм черновым резцом.

– Нарезать червяк с шагом 10,99мм получистовым резцом.

– Нарезать червяк с шагом 10,99мм чистовым резцом.

5) Вертикально-фрезерная:

– Фрезеровать шпоночный паз В=6мм.

6) Слесарная:

– Опилить, маркировать, срезать неполные витки.

7) Термическая:

– Закалить, обработать холодом, двукратный отпуск.

8) Круглошлифовальная:

– Шлифовать посадочные места подшипников и наружный диаметр резьбы.

9) Резьбошлифовальная:

– Шлифовать витки червяка.

10) Контрольная.

Основное технологическое время:

Тoкарная ЧПУ - 8,0 мин.

Токаpная ЧПУ - 6,0 мин.

Токaрно-винтоpезная ЧПУ - 10,0 мин.

Вертикально - фрезерная - 3,0 мин.

Круглошлифовальная - 5,0 мин.

Резьбошлифовальная - 9,0 мин.

Тип производства по загрузке (3.2):

K=, (3.2)

где Т -технологическоесреднее время операции, Т=6,83мин;

N -программа выпускагодовая, N=240шт.;

F_ч -фонд рабочего временигодовой, F_ч =200 час.

K==0,014.

Рacчет пpипуска на oбработку.

Величины допусков на размеры и припусков на обработку заготовок зависят от:

– материала зaготовки;

– размера и конфигурациизаготовки;

– способа получения и вида заготовки;

– требований относительно механическойобработки;

– техническиеусловияотносительноклассашероховатости;

– поверхности, качества и точностиразмеровзаготовки.

Минимальный припуск на диаметр наружной поверхности вращения при токарной обработке (3.3):

Z = 2•(R_z+Т) +, (3.3)

где R_z - параметр шероховатости. Шероховатость поверхности проката R_z 320, соответственно R_z =320 мкм.

Т- глубина дефектного поверхностного слоя, на прокат Т = 500 мкм.

с - сумма значений поверхностных отклонений для расчетной поверхности, с = 400 мкм (по ГОСТ 24643-81).

е - погрешность установки на выполняемом переходе - это сумма погрешностей базирования е_б и закрепления е_з.

Погрешность базирования е_б=0, т.к. измерительная база совмещена с установочной, значит е=е_з, примем е =300 мкм.

Z_ток=2•(320+ 500) +400+300 = 1340, мкм.

Построим схему допусков и припусков рисунок 3.3.



Рисунок 3.3 - Схема допусков и припусков

у_ток =350 мкм;

Z_ток =1340 мкм;

у_заг =9310 мкм.

Рассчитав размеры припусков и допусков, определим размеры заготовки: поковка Ш61+0,5 мм.

Выбор оборудования.

Параметры для выбора металлорежущих станков:

– Вид обработки.

– Расположение и форма обрабатываемойповерхности.

– Размерыдетали.

– Размерыобрабатываемойповeрхности.

– Точностьобработки.

– Тип производства.

В таблице 3.1 приведено выбранное оборудование.

Таблица 3.1 - Оборудование технологическое

№	Операция	Модель станка	Характеристика
1	Токарная	Токарный станок с ЧПУ 16К 20Ф 3С 5	Диаметр обработки детали 400 мм; длина обрабатываемой детали 100 мм; частота вращения шпинделя, 12-1600 мин-1.
2	Фрезерная	Шпоночное-фрезерный станок 6Д 91	Ширина паза 3…20мм; диаметр вала 8…80мм; рабочая поверхность стола 200х 800мм;частота вращения шпинделя 500…4000об/мин; мощность электрического двигателя 2,2кВт
№	Операция	Модель станка	Характеристика
3	Круглошлифовальная,	Круглошлифовальный станок 3Е 12	Размеры используемой заготовки: диаметр - 200 мм; длина - 500 мм; размеры шлифовального круга - 350х 40х 127;частота вращения шпинделя шлифовальной бабки, 1900-2720 мин-1; частота вращения внутришлифовального шпинделя, 16750 мин-1.
4	Резьбошлифовальная	Резьбошлифовальный станок 5897Б

Выбор станочных и инструментальных средств.

Исходные параметры:

– Обработка.

– Базирование.

– Габаритные размеры головки.

– Точность обработки.

– Режущие инструменты, доступ инструмента к поверхности обработки.

– Тип производства.

– Тип силового привода.

– Модель станка.

В таблице 3.2 приведены выбранные средства.

Таблица 3.2 - Инструментальные и станочные средства

№	Название операции	Названиесредства
1	Токарная ЧПУ	Патрон самоцентрирующийтрехкулачковый универсальный
2	Токарно-винторезная ЧПУ	Центр Вращающийся
3	Шпоночно-фрезерная	-
4	Слесарная	Тиски с губкамипризматическими.
5	Кругло-шлифовальная	Центр вращающийся
6	Резьбо-шлифовальная	Центр вращающийся

Выбор режущего инструмента.

Для токарной обработки торцов и наружного диаметра, выбираются резцы проходные с механическим креплением пластинки из твердого сплава Т 15К 6 по ГОСТ 18879-73. Размеры: длина пластины l = 12 мм, b=10мм, s=5мм, державка 25Ч16,

Для нарезания резьбы с шагом 1,25мм - резец резьбовой с пластинкой из сплаваТ 5К 10 и Т 15К 6тип I по ГОСТ 18885-73. Пластинка типа 11 (ГОСТ 25398-82).

Для нарезания канавки 4мм - резец канавочный (отрезной) Т 5К 10по ГОСТ 18884-73.

Для нарезания канавки 3мм - резец канавочный (отрезной) Т 5К 10по ГОСТ 18884-73.

Резец резьбовой с пластинкой из сплаваТ 5К 10 и Т 15К 6 тип IIпо ГОСТ 18885-73 - для нарезания червяка. Пластинка типа 11 (ГОСТ 25398-82).

Для шпоночно-фрезерной операции выбирается фреза из быстрорежущей стали концевая цельная по ГОСТ 17025-71*.

Для наружного шлифования выбирается круг шлифовальный прямого профиля ПП 32Ч5Ч10; 24А 10-П С 2 7 К 5 35м/с А 1кл. по ГОСТ 2424-83 (из белого электрокорунда марки 24А, зернистость 10-П, степень твердости С 2, на керамической связке К 5, структура №7, класс точности А, с рабочей скоростью 35м/с, 1-й класс неуравновешенности).

Для шлифования резьбы выбираетсякруг шлифовальный конического профиля 3П 63Ч10Ч10 24А 8-П С 2 10 К 5 35м/с А 1кл. по ГОСТ 2424-83 (из белого электрокорунда марки 24А, зернистость 8-П, степень твердости С 2, структура №10, на керамической связке К 5, с рабочей скоростью 35м/с, класс точности А, 1-й класс неуравновешенности), с углом б=20є.

В таблице 3.3 приведены режущие инструменты.

Таблица 3.3-Режущие инструменты

Название операция	Используемый инструмент	Материал режущей части	Конструкционные элементы
Токарная -проточить канавки, проточить наружный диаметр, снять фаски	Упорно - проходной черновой Упорно - проходной чистовой Канавочный резец	Т 5К 10 - черновая Т 15К 6 - чистовая	Механическое крепление
Токарная - нарезать червяк, нарезать резьбу с шагом 1,25	Резец резьбовой Резец резьбовой	Т 5К 10 - черновая Т 15К 6 - чистовая	Механическое крепление
Фрезерная - фрезеровать шпоночный паз	Фреза концевая	Р 6М 5	Цельная
Шлифовальная - шлифовать посадочные места под подшипники и наружный диаметр резьбы червяка	Круг шлифовальный	ПП 32Ч5Ч10 24А 10-П С 2 7 К 5 35м/с А 1кл.	Прямой профиль
Шлифовальная - шлифовать червяк	Круг шлифовальный	3П 63Ч10Ч10 24А 8-П С 2 10 К 5 35м/с А 1кл.	Конический профиль

Выбор оборудования контроля и измерения.

Исходные параметры:

– Тип контролируемого параметра и поверхности.

– Масса деталии габаритные размеры.

– Форма и размер контролируемой поверхности.

– Точность контролируемого параметра.

– Тип производства.

Следует учитыватьпри выборе средства измерения (3.4):

(3.4)

где д - допуск.

Выбираем МК-175 с ценой деления 0,01мм и пределами измерений 0ч25мм для контроля наружного диаметра детали.

Контроль конической ступени - угломер.

Для контроля ширины шпоночного паза используем плоскопараллельные концевые меры длины (плитки) по ГОСТ 9038-59.

Для контроля резьбы М 12 с шагом 1,25 - кольцо-калибр (ПР, НЕ).

Для контроля резьбы червяка - инструментальный микроскоп УИМ-21.

Для контроля радиального биения червяка - биениемер 218 (макро-профилограф).

В таблице 3.4 приведено выбранное оборудование для контроля и измерения.

Таблица 3.4 - Оборудование для контроля и измерения

№	Размер или параметр для контроля	Наименование средства измерения	Метрологические характеристики
			Предельная погрешность измерения	Пределы измерения	Цена деления
1	Диаметры от 0мм до 25мм	микрометр МК-175	-	0ч25мм	0,01мм
2	Диаметры от 25мм до 50мм	микрометр МК-175	-	25ч50мм	0,01мм
3	Конусность Д1:20	угломер
4	Шпоночный паз	плоскопараллельные концевые меры длины ГОСТ 9038-59	0,01мм	0ч150мм	-
5	Резьба М 12 с шагом 1,25	кольцо-калибр (ПР, НЕ)	0,15мм	-	-
6	Резьба червяка	Инструментальный микроскоп УИМ-21	0,01мм	0ч180мм	-
7	Радиальное биение червяка	Биениемер 218 (макропрофилограф)	0,001мм	-	-

Определение режимов резания для токарной обработки.

Порядок режимов резания для универсальных станков:

– Глубина резания.

– Подача.

– Скорость резания.

Порядок назначения для станков с ЧПУ:

– Скорость резания.

– Частота вращения шпинделя.

– Подача на оборот.

– Минутная подача.

– Количество глубина резания с учетом величины припуска и проходов.

Глубина резания выбиралась с учетом характера резания (чистового или чернового, внутреннего либо наружного, размерными или проходными инструментами).

Выбор подачи произведен с учетом шероховатости поверхности (при получистовой и чистовой обработке) или с учетом силы резания для избежания перегрузки инструмента или привода (при черновой обработке).

Выбор скорости резания произведен с учетом теплостойкости материала режущей части и учетом устойчивой работы инструмента. Предел теплостойкостидля твердосплавных инструментов с учетом устойчивой работы и теплостойкости 800° С обеспечивается скоростью резания 50-100 м/мин. Инструмента, для инструмента из быстрорежущей стали 600° С обеспечивается применением скорости резания 15-20 м/мин.

В отдельных условиях оказываются резьбонарезные инструменты, скорость резания ограничивается функциональной связью с движением подачи и принимается 5 - 10 м/мин.

Режимы резания приведены в таблицах 3.5 - 3.8.



Таблица 3.5 - Режимы резания для токарной операции

Операция	Глубина резания t, мм	Подача S, мм/об	Скорость резания V, мм/мин
Проточить наружный диаметр Ш50 черновая черновая	2 1,5	0,1 0,1	100 150
Проточить наружный диаметр Ш40 черновая чистовая	2 0,5	0,1 0,03	100 150
Проточить н аружный диаметр Ш30 Черновая	2	0,1	100
Проточить коническую п оверхность ?1:20 черновая чистовая	2 0,5	0,1 0,03	100 150
Проточить наружный диаметр Ш12 черновая	2	0,1	100
Проточить канавк у 4мм до Ш38	-	-	100
Проточить канавку 3мм до Ш10,2	-	-	100
Проточить коническую поверхность ?1:20		0,03	150
Точить резьбу с шагом 1,25мм	-	-	25
Точить ступень Ш26мм черновая чистовая	2 0,5	0,1 0,1	100 150
Проточить наружный диаметр Ш42 черновая чистовая	2 0,5	0,1 0,03	100 150
Нарезать червяк черновая получистовая чистовая	0,2 0,05 0,03	10,99 10,99 10,99	25 25 25

Расчет технической нормы времени.

В условиях мелкосерийного производства выполнен расчет норм штучно калькуляционного времени для основных станочных операций.

Норма штучно-калькуляционного времени (3.5):



(3.5)

где t_o- основное (технологическое) время, мин (3.6):

(3.6)

где t_в - вспомогательное время, определяется с учетом продолжительности вспомогательных приемов и холостых ходов, мин;

t_тех - техническое требование, время технического ухода за станком, мин. (3.7):

(3.7)

t_орг - организационное время, мин. (3.8):

(3.8)

t_п - время перерывов, мин;

(3.9)

t_п-з - время на запуск партии, заключительно-подготовительное время, мин. (3.10):

t_п-з=. (3.10)



В таблице 3.9 приведены компоненты нормы времени.

Таблица 3.6 - Режимы резания для вертикально-фрезерной операции

Операция	Глубина резания t,мм	Подача S, мм/зуб	Скорость резания V, м/мин
Фрезерование шпоночного паза B=6мм	-	0,02 мм/зуб	27,9

Таблица 3.7 - Режимы резания для круглошлифовальной операции

Операция	Скорость круга Vк, м/с	Скорость заготовки SK, м/мин	Глубина шлифования t, мм
Шлифование	35	40	0,020

Таблица 3.8 - Режимы резания для резьбошлифовальной операции

Операция	Скорость круга Vк, м/с	Скорость заготовки SK, мм/об	Глубина шлифования t, мм
Шлифование	35	10,99	0,020

Таблица 3.9 - Нормы времени

№ пер	Название операции, перехода	to	tв	tтех	tорг	tп	tп-з	Тшт.к
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5	Токарная ЧПУ Предварительнообт-тьнаружный контур. Окончательно обтачивать наружный контур. Обтачивать канавку шириной 4мм до Ш38мм. Обтачивать канавку шириной 3мм до Ш10,2мм. ТочитьрезьбуМ 12х 1,25мм.	8,0 4,5 1,5 0,5 0,5 1,0	0,33	0,96	1,0	0,2	1,5	11,99
3 3.1 3.2 3.3 3.4	Токарная ЧПУ Предварительно обтачивать наружный контур до Ш41,5мм, Ш43,5мм и Ш26мм правую. Обтачивать ступень Ш26мм левую. Обтачивать канавку шириной 4мм до Ш38мм. Окончательно обтачивать наружный контур.	6,0 3,5 1,0 0,5 1,0	0,33	0,72	0,76	0,15	1,0	8,96
4 4.1 4.2 4.3	Токарно-винторезная ЧПУ Нарезать червяк с шагом 10,99мм черновым резцом; Нарезать червяк с шагом 10,99мм получистовым резцом; Нарезать червяк с шагом 10,99мм чистовым резцом.	10,0 7,0 2,0 1,0	0,33	1,2	1,2	0,2	0,9	13,83
5	Вертикально-фрезерная	3,0	0,33	0,36	0,38	0,08	0,5	4,65
8	Круглошлифовальная	5,0	0,33	0,6	0,62	0,12	0,7	7,37
9	Резьбошлифовальная	9,0	0,33	1,08	1,1	0,2	0,7	12,41



Выбор оборудования для транспортировки.

Для транспортировки рекомендуютсяоборудование: специальная тара с индивидуальными ячейками для транспортировки готовых изделий и заготовок и тележка ручная с гидроподъемником. Кран-балка применяется для транспортировки крупных объектов.

Написание управляющей программы для станка с ЧПУ.

Порядок проектирования:

– Определение состава переходов.

– Определение режущих инструментов.

– Определение режимов резания.

– Формирование геометрической информации.

– Формирование текста управляющей программы.

Определение состава переходов на операцию №3, согласно маршруту обработки:

1. Предварительно обтачивать наружный контур до Ш41,5мм.

2. Точить ступень Ш26ммправую.

3. Точить ступень Ш26ммлевую.

4. Точить канавку шириной 4мм до Ш38мм.

5. Предварительно обтачивать наружный контур до Ш43,5мм.

6. Окончательно обтачивать наружный контур до Ш42мм.

7. Окончательно обтачивать наружный контур до Ш40,5мм.

Режущие инструменты:

1. Упорно - проходной резецчерновой, Т 5К 10 (левый).

2. Упорно - проходнойрезецчерновой, Т 5К 10 (правый).

3. Упорно - проходной резец чистовой , Т 15К 6.

4. Резец канавочный Т 5К 10.

В таблице 3.10 приведены режимы резания для операции.



Таблица 3.10 - Режимы резания

№	V,M/мин	n, об/Mин	S000	S0, мM/об	F, мM/мин	t, мм
1	100	710	S046	0,1	71	2х 2+0,25
2	100	1000	S047	0,1	100	2
3	100	1000	S047	0,1	100	2
4	100	1000	S047	-		-
5	100	710	S046	0,1	71	2+1,25
6	150	1000	S047	0,03	30	0,5
7	150	1400	S048	0,03	42	0,5

Определение геометрической информации:

– Начальная точка, координаты: 100;141.

– Направления движения инструментов.

Формирование текста управляющей программы Приложение 1.

3.2 Расчет и конструирование токарного проходного резца с механическим креплением пластинки

Выбор типа резца.

Требуется сконструировать и рассчитать для чернового обтачивания вала токарный проходной резец с механическим креплением пластинки 40Х,D=61мм припуск на обработку h=4мм на длине L=286мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=6,3мкм. Заготовка из сортового проката, д_в=750МПа.

Выбираем резецпо справочнику. Резец - токарный проходной прямой правый. Материал пластины - Т 5К 10; материал корпуса - сталь 50. На рисунке 3.4 приведен эскиз обработки.

Геометрические элементы резца: форма передней поверхности -тип VI криволинейная с отрицательной фаской, радиус лунки R=10мм; ширина радиусной лунки A=4мм; передний угол г=12°; передний угол на упрочняющей фаске г_ф= -5°; главный задний угол б=10°; угол наклона главной режущей кромки л=5°; главный угол в плане ц=60°; вспомогательный угол в плане ц₁=30°, радиус вершины r=2мм. Угол ц, принятый равным 60°, согласуется с черновой обработкой в нежестких условиях, т.к. l/d=6-12.

Рисунок 3.4 - Эскиз обработки

Определениесил и скоростей при резании.

Глубина резания черновая. Припуск снимается за один проход (3.12):

(3.12)

,мм.

Назначаем подачу. Выбираем значение S₀=0,65, мм/об.

По паспорту станка корректируем подачу 16К 20 S₀=0,6,мм/об.

Определяем период стойкости резца Т = 50мин:

Находим скорость резания (3.13):

, м/мин. (3.13)



Находим значение показателей степеней m, x_н, y_н и коэффициента C_н. Для наружного точения, твердого сплава Т 5К 10 и S₀=0,65, мм/об;C_н = 294; x_н =0,18; y_н =0,35; m=0,15.

Примем во внимание поправочные коэффициенты на скорость резания.

K_н - общий поправочный коэффициент, равный произведению поправочных коэффициентов, учитывающих измененные условия обработки. Определяем их значения (3.14):

, (3.14)

где K_Mн - учитывает изменение механических свойств обрабатываемого материала;

По условию д_в =750МПа.

.

K_Пн - учитывает состояние поверхности заготовки, Kn_v = 0,9 (сортовой прокат с необработанной поверхностью);

K_Ин - учитывает изменение материала пластины, K_Ин =1(твердый сплав Т 15К 6);

Kц_н - учитывает изменение главного угла в плане ц, Kц_н =0,9(ц=60°);

Ko_н - учитывает вид обработки,Ko_v =1 (наружное продольное точен...