Разработка проекта участка по изготовлению, сборке и испытанию гидроцилиндров

разработка проекта участка по изготовлению, сборке и испытанию гидроцилиндров.

Введение

гидроцилиндр изготовление сборка испытание Рост парка строительно-дорожных машин и подъемно-транспортного оборудования позволил значительно увеличить энерговооруженность работающих. Имеющаяся сейчас в хозяйствах техника позволяет производить все работы в сжатые сроки и в полном объеме, существенно поднять уровень механизации трудоемких работ. Новая сложная техника требует квалифицированного и специализированного обслуживания.

Одним из основных узлов строительно-дорожных машин является гидроцилиндр. Естественно, что сборка гидроцилиндра, проведение испытаний играют важную роль для обеспечения всех нуждающихся строительно-дорожных машин данным узлом. Что обеспечит нормальную работу строительно-дорожной техники.

Выполняемая по технологическому процессу сборка гидроцилиндров, проведение испытаний представляет собой трудоемкий процесс с использованием ручного труда, с плохой механизацией. Это происходит на большинстве машиностроительных предприятиях. Например, сборка гидроцилиндров производится вручную с помощью молотков и кувалд, а, следовательно, качество сборки является очень низким. В некоторых случаях режимы работы нарушаются, испытания производятся недостаточно квалифицированно.

Исходя из этого, задачей дипломного проекта является разработка проекта участка не только по изготовлению гидроцилиндров, но и по сборке и испытанию гидроцилиндров. Главная цель — это сокращение времени на слесарно-сборочные работы, механизация процесса с использованием установки для промывки, стенда для сборки/разборки и испытания гидроцилиндров, а, следовательно, сокращение численности работающих, снижение трудоемкости выполняемых при сборке и разборке работ.

По разработанному технологическому процессу предусмотрено использование гидравлического стенда для испытания и сборки гидроцилиндров.

Качественное выполнение сборочных работ в соответствии с технологическим процессом и испытание гидроцилиндров, своевременное выявление и устранение неполадок позволяет, в конечном счете, повысить надежность и долговечность узлов.

1. Технологическая часть.

1.1 Проектирование участка по изготовлению и испытанию гидроцилиндра подъёма стрелы автокрана КС-45 517.

При проектировании механосборочного производства решаются в определенной последовательности, следующие основные вопросы: определение количества основного (технологического) оборудования; выбор состава производственных участков; определение состава и количества оборудования на участке; определение алгоритма работы оборудования на участке; разработка требований к условиям работы оборудования; составление заданий на проектирование нестандартного оборудования; компоновка производственных участков; планировка основного оборудования; предварительное определение числа работающих; расчет производственной площади; проектирование складской системы; проектирование транспортной системы; проектирование системы инструментообеспечения; проектирование системы ремонтного и технического обслуживания; проектирование системы контроля качества изделий; проектирование системы охраны труда; проектирование системы управления и подготовки производства; уточнение компоновки цеха; уточнение планировки оборудования; уточнение состава и количества работающих; определение общей площади цеха и его габаритов; определение технико-экономических показателей; выбор оптимального варианта проекта.

Обязательным условием такой последовательности проектирования механосборочных участков является наличие уже разработанного технологического процесса изготовления изделий.

На основании исходных данных, которые определены из условий работы механосборочного производства и разработанных технологических процессов изготовления изделий, проектируют основные и вспомогательные системы, а затем производят пространственную увязку всего оборудования, формируя тем самым механосборочное производство изделий. Проектирование каждой вспомогательной системы осуществляется в той же последовательности, что и основной системы. Каждый вариант проекта получают после однократного прохождения последовательности проектирования. Широкое распространение получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически. При многократном прохождении последовательности проектирования, делают несколько вариантов, работающих агрегатных станков и станков-автоматов. Недостаток — узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.

1.1.1 Расчет годовой производственной программы Годовую производственную программу участка определяем по формуле:

где:

Nгодовая программа ремонта, шт.

tтрудоемкость одного капитального ремонта, чел/час.

чел/час.

1.1.2 Распределение год. производ. программы по отдалениям распределяю по формуле.

.

где:

— годовая трудоёмкость работ отделения, чел/час.

К — процент от общей трудоемкости, приходящейся на данное отделение, %.

;

;

;

;

.

Трудоёмкость работ находим, суммируя трудоёмкости отделений. Расчёты свожу в табл.1.

Таб.1.

1.1.3 Расчет численности работающих Все работающие в зависимости от выполнения функций делятся на следующие категории: рабочие (основные и вспомогательные); инженерно-технический персонал; служащие (счетно-конторский персонал); младший обслуживающий персонал.

Определим списочное число основных рабочих по отделениям завода.

Средний действительный годовой фонд времени рабочего равен 1850 час. Списочное число основных рабочих в цехе определяем, суммируя число основных рабочих по соответствующим отделениям. Списочное число основных рабочих необходимо знать для определения годового фонда заработной платы, для расчета площади гардероба и т. д.

Число рабочих определяем исходя из действительного годового фонда времени рабочего Фд.г.= 1848 час.

Номинальный годовой фонд времени определяется без учета затрат времени на отпуск рабочего и отсутствия рабочего по уважительным причинам (болезни и т. д.). Явочное число основных рабочих необходимо для определения площадей отделений участка, для расчета потребности в питьевой воде, туалетах и т. д.

Заготовительное отделение:

Определяем списочное число основных рабочих:

;

Определяем явочное число основных рабочих:

.

Слесарно-станочное отделение:

Определяем списочное число основных рабочих:

;

Определяем явочное число основных рабочих:

;

Сварочно-сборочное отделение:

Определяем списочное число основных рабочих:

Определяем явочное число основных рабочих:

Малярное отделение:

Определяем списочное число основных рабочих:

Определяем явочное число основных рабочих:

Испытательное отделение:

Определяем списочное число основных рабочих:

Определяем явочное число основных рабочих:

— общее спис. кол-во раб.

— общее явочное кол-во раб.

Кроме основных рабочих имеются вспомогательные рабочие.

Определим их количество:

ОГМ порядка 20% этих рабочих:

ИТР — инженерно-технические работники, 13% от числа основных рабочих СКП — складско-конторский персонал, 12% от числа основных рабочих МОП — младший обслуживающий персонал, 3% от числа основных рабочих.

1.1.4 Расчёт и подбор оборудования Трудоёмкость станочно-слесарных работ 50%, сборочно-сварочных 20%, заготовительных 5% молярный 10% и испытательный 15%. Оборудование расставляю по типам станков: токарные, сверлильные, фрезерные, хонинговальные и другие отделочные.

Определим годовую трудоемкость слесарных работ:

— чел/час Определим годовую трудоемкость станочных работ:

чел/час Число станков определим по формуле:

.

где:

— номинальный годовой фонд времени работы станка, чел/час.

— коэффициент использования времени.

— коэффициент загрузки.

Общее число станков распределяю по типам станков, свожу в таб.2.

Таб.2.

Вертикально-фрезерный станок 6Т10.

Станок предназначен для фрезерования деталей небольших размеров различной конфигурации из стали, чугуна, цветных металлов и пластмасс быстрорежущими и твердосплавными торцовыми, концевыми, фасонными и специальными фрезами.

Станок имеет автоматические циклы продольного перемещения стола поворота и поворота фрезерной головки в продольной плоскости стола.

Техническая характеристика Размеры рабочей поверхности стола.

(ширина Х длина), мм 200 Х 800.

Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм 50 — 390.

Перемещение стола, мм:

Продольное 500.

Поперечное 200.

Перемещение шпинделя с гильзой 60.

Количество скоростей шпинделя 12.

Число оборотов шпинделя в минуту 50 — 2240.

Мощность электродвигателей, кВт Привода главного движения 3.

Привода подач 0,8.

Привода насоса охлаждения 0,125.

Габариты станка (длинаХширинаХвысота), мм 1570Х1380Х1725.

Вес станка, кг 1450.

Токарный станок для обработки сферических поверхностей 2А63.

Станок предназначен для обработки внутренних и наружных поверхностей. Каретка станка жесткой конструкции снабжена поворотным столом, в котором закреплен длинный и короткий брус в зависимости от радиуса обрабатываемой сферы. На брусе закреплён обточной и расточной суппорт. В зависимости от радиуса обрабатываемой сферы каретку перемещают по направляющим станины. Это перемещение производится механически, от рейки и реечного зубчатого колеса или вручную. Поворотный стол фиксируется на каретке специальным фиксатором в положении, позволяющем производить точную обработку торцов. Станок имеет два суппорта.

Техническая характеристика Наибольший диаметр изделия, обрабатываемого над брусом, мм 365.

Радиус сферы, мм 130−800.

Диаметр отверстия шпинделя, мм 38.

Конус отверстия шпинделя передней бабки Морзе № 5.

Количество скоростей шпинделя 22.

Число оборотов шпинделя в минуту 12,5 — 1600.

Количество круговых подач 12.

Круговая подача шпинделя 0,012 — 0,43.

Количество электродвигателей на станке 2.

Электродвигатель трёхфазного тока привода главного движения:

Мощность, кВт 7.

Число оборотов в минуту 1440.

Частота тока 50.

Габарит станка, мм 2810Х1350Х1370.

Вес станка, кг 3100.

Токарно-винторезный универсальный станок 1М63.

Станок предназначен для выполнения различных токарных и винторезных работ на деталях из черных и цветных металлов, в том числе точения конусов и нарезания метрической, модульной, дюймовой и питчевой резьбы. Жесткая конструкция станка, высокие числа оборотов шпинделя и сравнительно большая мощность электродвигателей дают возможность использовать станок как скоростной с применением резцов из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Цельнолитая станина жесткой конструкции с направляющими для каретки и задней бабки расположена на трёх тумбах. На задней стенке левой тумбы расположен электродвигатель привода главного движения, в правой тумбе находится бак с эмульсией и насос охлаждения, назначение средней тумбы — увеличение жесткости станины. К левой части станины крепится коробка скоростей. Вращение от электродвигателя передается ремнями далее шестеренчатый механизм — шпинделю и коробке подач. Скорость шпинделя изменяется передвижением шестерен. Двумя рукоятками, выведенными на переднюю стенку коробки, можно набрать требуемую скорость скорость вращения шпинделя. В коробку скоростей вмонтировано устройство для нарезания правой и левой резьбы.

Техническая характеристика Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм Над станиной 630.

Над суппортом 350.

Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм.

1400 — 2800.

Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм 65.

Шаг нарезания резьбы, мм 1 — 192.

Наибольшее перемещение суппорта, мм Продольное 1120 — 2520.

Поперечное 400.

Расстояние до опорной поверхности резца до линии центров, мм 35.

Наибольшее расстояние от оси центров до кромки резцедержателя, мм 320.

Диаметр отверстия шпинделя, мм 70.

Конус отверстия шпинделя, мм 80.

Номинальный диаметр переднего фланца, мм 215.

Количество скоростей шпинделя 22.

Число оборотов шпинделя в минуту 10−1250.

Мощность электродвигателя трёхфазного тока, кВт 13.

Габарит станка 3550Х1690Х1420.

Вес станка, кг 3800.

Радиально-сверлильный станок 2М58.

Станок предназначен для обработки отверстий в крупных деталях. На нем можно производить сверление в сплошном материале, рассверливание, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы метчиками, растачивание отверстий, подрезание торцов, вытачивание кольцевых канавок, вырезание круглых пластин из листового материала. Широкие диапазоны скоростей вращения и механических подач шпинделя позволяют применять наиболее рациональные режимы резания и лучше использовать режущий инструмент. Благодаря высокой мощности привода станка, прочности его силовых узлов и жесткости конструкции отверстия сверлят в стали средней твёрдости на наиболее рациональных режимах. Сосредоточение всех органов управления станком на сверлильной головке, наличие механизма предварительного набора скоростей вращения и подач шпинделя и гидрозажима колонны, сблокированного с зажимом сверлильной головки, автоматизация зажима рукава на наружной колонне и механизация перемещения сверлильной головки по рукаву обеспечивают максимальное сокращение вспомогательного времени при работе на станке Техническая характеристика Наибольший диаметр сверления в стали, мм 100.

Диамерт круга, описываемого при вращении рукава его концом, мм 8500.

Расстояние от оси шпинделя до образующей колонны, мм 500 — 3150.

Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности 500 — 2500.

Наибольшее перемещение, мм Сверлильной головки по рукаву горизонтальное 2600.

Рукава по колонне вертикальное 1500.

Угол поворота рукава вокруг колонны, град 360.

Диаметр стакана шпинделя, мм 125.

Количество ступеней шпинделя 22.

Число оборотов шпинделя в минуту 10 — 1250.

Количество ступеней механических подач шпинделя 18.

Наибольшее усилие подачи шпинделя, кгс 5000.

Мощность электродвигателя сверлильной головки, кВт 13.

Габарит станка 4850Х1730Х4910.

Вес станка, кг 18 000.

Специальный вертикально-хонинговальный станок ОС — 7470А Станок предназначен для хонингования отверстий в цилиндрах абразивными или алмазными брусками. Обрабатываемая деталь устанавливается ниже уровня пола. Хонингование осуществляется по полуавтоматическому циклу с косвенным контролем величины снимаемого припуска с помощью устройства цифровой индикации. Станок оснащен гидравлическим устройством дозированной подачи разжима хонбрусков головки.

Техническая характеристика Размеры зеркала стола, мм 1600Х800.

Наибольший наружный диаметр обрабатываемой детали, мм 340.

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм 3000.

Диаметр обрабатываемого отверстия, мм 50 — 250.

Наибольший ход хонинговальной головки, мм 3300.

Частота вращения шпинделя.

(предусмотрен реверс), об/мин 40 — 400.

Число скоростей шпинделя 11.

Скорость возвратно-поступательного перемещения хоннголовки, м/мин 3 — 20.

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 17.

Габаритные размеры, мм 2075Х2620Х5080.

Масса, мм 20 000.

Цена 80 000.

Специальный горизонтально-расточной станок РТ — 403.

Станок предназначен для растачивания отверстий в трубах пластинами. Растачивание производится вращением детали приводной вертлюжной бабкой. Подача СОЖ производится в двух точках: к стеблю или к задней центровой стойке, с удалением стружки через отверстие детали в кожух Техническая характеристика Наружный диаметр обрабатываемых деталей, мм 25 — 500.

Длина обрабатываемой детали, мм 3000 — 8000.

Частота вращения шпинделя, об/мин 4 — 125.

Число ступеней вращения шпинделя бабки изделия 16.

Пределы рабочих подач, мм/мин 0,5 — 80.

Скорость быстрого перемещения бабки стебля, мм/мин 0.

Производительность насоса СОЖ, л/мин 300.

Мощность привода бабки, кВт 50.

Габаритные размеры: мм 19 000Х3000Х1950.

Масса, кг 32 000.

Цена 125 000.

Токарно-винторезный станок РТ — 650.

Станок предназначен для чистовой обработки труб и нарезание резьбы. Оснащен двумя роликовыми и одним кольцевым люнетом с диапазоном зажимаемых деталей 80 — 300 мм. Суппорта оснащены дифференциальными копирными линейками для обточки пологих конусов.

Техническая характеристика Наибольший диаметр обрабатываемых деталей, мм 900.

Наибольшая длина обрабатываемой детали, мм 16 000.

Частота вращения шпинделя, об/мин 1,6−200.

Количество суппортов 3.

Пределы подач, мм/мин.

Продольных 0,1−652.

Поперечных 0,26−1600.

Количество суппортов 12.

Пределы шагов нарезания резьбы, мм до 96.

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 55.

Габаритные размеры, мм 22 200Х2400Х2070.

Масса, кг 90 000.

Цена 300 000.

Определим количество сварочных аппаратов:

Т.к режим работы сварочного полуавтомата: 60/40, то количество аппаратов оставляем равным 2.

где Тсв — трудоёмкость сварочных работ.

Определим количество слесарных плит:

Помимо этого необходимо установить на заготовительном участке:

— стенды для сборки и испытания гидроцилиндров 2шт;

— пневматические гайковёрты 4 шт.;

— верстаки 7 шт.;

1.1.5 Расчёт площадей Площади отдельных отделений:

.

где:

Fi — площадь отделения;

fi — удельная площадь, приходящаяся на одного рабочего отделения;

F_ЗАГ = 15*2=30 ;

F_С-С = 30*16=480 ;

F_СВ-СБ = 10*6 =60 ;

Fм = 15*3= 45 ;

F исп = 30*5= 150 ;

F_Ц =;

На основании вычерчивания планировки получили общую площадь производственного помещения, равную 765 .

Определим площади бытовых помещений:

— Гардеробы:

Рассчитываем исходя из списочного числа рабочих. Площадь на одного рабочего 0,8 .

Fг =32*0,8 = 25,6 .

— Умывальные:

Рассчитываются по числу рабочих в смене, 1 кран на 10 человек,.

на 1 кран 0,5 .

Fум =32*0,5/10=1,5 .

— Душевые: Рассчитываем исходя из списочного числа рабочих, одна кабина на 5 человек. Площадь на одну кабину 2 .

Fдуш =32*2/5= 12,8;

— Туалеты: Рассчитываем исходя из списочного числа рабочих, один унитаз на 15 человек. Площадь на один унитаз 3 .

Fт =32*3/15=6,4.

Определим площади административных помещений. Удельная площадь на 1 человека 5 .

FИТР: 4*5 = 20 ;

FМОП: 1*5 = 5 ;

FОГМ: 6*5 = 30 ;

Fвсп.раб.: 11*5 = 55 .

1.1.6 Расчёт расхода воды, сжатого воздуха, электроэнергии и тепла Вода Годовой расход воды для приготовления СОЖ при обрабатывании на металлорежущих станках:

.

где:

— годовой расход воды на 1 станок q=0,6 л/ч.

— общее количество станков.

Питьевая вода 25 литров на человека в год:

Для душевых 45 литров на человека в смену:

Общее потребное количество воды в год, не считая воды на пожаротушение:

Сжатый воздух Используется для пневмоприспособлений и для очистки станков от стружки.

Считается, что сжатый воздух используется на ½ станков.

Силовая электроэнергия Суммируем мощности всех станков:

N=3*3+7*2+13*3+17*4+50*1+55*3+13*2=357кВт.

.

где:

Кс = 0,7 — 0,8 — коэффициент спроса.

Электроэнергия на освещение.

.

где: qэо — удельная мощность, расходуемая на освещение,.

qэо = 13 — 20 Вт/м². F — площадь помещения, м².

Т — годовое количество часов искусственного освещения. При работе в одну смену Т=400 часов.

1.1.7 Часовой расход тепла на отопление.

.

где: Х0 = 0,75 — 0,76 — отопительная характеристика;

V — объём отделения;

t НАР = +5⁰С — среднегодовая температура наружного воздуха;

t ВН = + 15 °C — температура в помещении;

= 0,75 * 765*6*(15−5)=34 425ккал/час.

1.2 Технология изготовления задней крышки гидроцилиндра.

1.2.1 Назначение и описание детали Будем проектировать технологию изготовления задней крышки гидроцилиндра. Заготовка для крышки будет поступать на производство в виде чугунной отливки. Отдается предпочтение отливке ввиду сложной формы крышки. К большинству поверхностям не предъявлены жесткие требования, что в свою очередь технологично.

Крышка закрывает рабочую полость гидроцилиндра, входя в него уступом, место между крышкой и гидроцилиндром уплотняется резиновым кольцом. В крышке проделано отверстие для подвода рабочей жидкости в полость гидроцилиндра. Отверстие исполнено резьбовым конусное. Также в крышке посередине проделано отверстие под бронзовую втулку, по которой скользит шток гидроцилиндра, между штоком и крышкой установлена воротниковая манжета. Закрывает уплотнение — фланец, закрепленный на четырех винтах. Задняя крышка стягивается с передней четырьмя штифтами, для чего в крышке проделано четыре резьбовых отверстия. Для прикрепления гидроцилиндра к машине имеются четыре отверстия.

1.2.2 Определение типа производства Определим годовую программу запуска детали:

.

где:

= 90 шт. — число изготавливаемых гидроцилиндров;

= 1 — число деталей в гидроцилиндре;

= 1,06 — коэффициент, учитывающий неизбежный брак;

= 1 — вероятность того, что деталь будет изготавливаться вновь.

шт.

Определим количество деталей в партии:

.

где:

= 260 — число рабочих дней в году;

= 5 — 10 — число дней, на которые изготавливаем запас.

шт.

Определим условный такт выпуска:

.

где:

= 1850 ч. — действительный годовой фонд времени оборудования для одной смены.

ч/шт.

Так как такт большой и число деталей в партии маленькое, то предварительно делаем вывод, что наше производство мелко серийное.

1.2.3 Оптимизация вида заготовки Оптимизированной считаем заготовку деталь, из которой имеет наименьшую стоимость. Сравниваем два возможных варианта заготовки: пруток — отливка. Для отыскания минимума достаточно сравнить усеченные стоимости деталей по обоим вариантам.

C₁ = C_пр + С_{доп.мех.обр}.

С₂ = С_отл.

Вычислим стоимость заготовки из прутка:

С_пр = Q_пр•S_пр — (Q_пр — q)•S_стр.

Определим объем прутка:

V_пр = •D²_пр•L_пр/4 = 3,14•30²•6/4= 4239 см³.

Получим вес прутка умножив его объем на удельный вес (удельный вес стали =7,0 г/см³) :

Q_пр = V_пр = 4239•7,0 = 30 кг.

Определим объем детали:

V_д = 3,14(8,0²•3,2+9,0²•15+8,0²•10+7,0²•7,1)/4=2413 см³.

Определим вес детали:

q = V_дет = 2413•7,0 = 17 кг.

Определим вес стружки полученной в процессе обработки:

Q_cтр= Q_пр — q =30 — 17 =13 кг.

Найдем стоимость заготовки из прутка:

С_пр = Q_прS_пр — (Q_пр — q) S_стр = 30•2,1-(30 — 17)•0,35 = 58,5 руб.

Вычислим стоимость заготовки из отливки:

С_отл.=Q_отл.S_отлК_тК_сК_вК_мК_п — (Q_отл — q) S_стр.

Определим объем отливки (к диаметрам прибавляем по 0,4−1,0 см, к торцам по 0,2−0,5 см):

V_д = (D_i²•L_i)/4= 3,14(8,5²•3,7+9,5²•15+8,5²•10+7,5²•7,6)/4=3058 см³.

Определим вес отливки:

Q_отл= V_отл=3058•7,0=21,5 кг Найдем стоимость заготовки из отливки:

С_отл.=Q_отл.S_отлК_тК_сК_вК_мК_п — (Q_отл — q) S_стр=.

=21,5 7,0•1•0,7•0,74•1•0,76-(21,5−17)•0,35= 57,7 руб.

где:

К_т=1; К_с=0,7; К_в=0,74; К_м=1; К_п=0,76;

Определим стоимость дополнительной механической обработки:

С_{доп.мех.обр}=С_{ст.часа}•Т_шт.к.

Определим основное время для чернового обтачивания:

t_o= 0,00017d*L, мин.

t_o1=0,17•140•15=0,36 мин.

t_o2=0,17•160•15=0,41 мин.

t_o3=0,17•55•40=0,38 мин.

t_o4=0,17•65•20=0,22 мин.

t_o= t_oi=1,4 мин.

Определим норму времени:

Т_шт.к.= •t_o=1,4•2,7=3,8 мин.=0,06 ч.

где:

— коэффициент веса;

= 2,14 для токарной операции .

Вычисляем стоимость дополнительной механической обработки:

С_{доп.мех.обр}=С_{ст.часа}•Т_шт.к=72•0,06=4,4 руб.

Сравниваем усеченные стоимости:

C₁ = C_пр + С_{доп.мех.обр}=58,5+4,4=62,9 руб.

С₂ = С_отл=57,7 руб.

C₁>С₂.

Поскольку форма детали сложная, то рациональней заготовку брать литую.

Вывод: в качестве заготовки принимаем отливку.

1.2.4 Проектирование маршрута обработки Распишем виды обработки необходимые для достижения заданной точности отдельных поверхностей.

Наибольшую точность имеют:

Диаметр 85, =25 мкм.

Допуски на механическую обработку:

Растачивание предварительное =1100 мкм.

Зенкерование чистовое =150 мкм.

Хонингование =35 мкм.

Шлифование чистовое =22 мкм.

Шлифование тонкое = 13 мкм Операция 5 — фрезерная Оборудование: Вертикально-фрезерный станок 6Р11.

Приспособление: четырехкулачковый самоцентрирующийся патрон.

Вспомогательный инструмент: тесы.

Режущий инструмент: барабанная фреза ().

Измерительный инструмент: штангенциркуль, шаблон на центровое гнездо.

А Установить — снять.

01 Обработать поверхность.

В Установить — снять.

01 Обработать поверхность.

Операция 10 — токарная Оборудование: станок токарно-винторезный 16К40П.

Приспособление: четырехкулачковый самоцентрирующийся патрон.

Вспомогательный инструмент:

Режущий инструмент: резец проходной (Т15К6), резец проходной упорный (Т15К6).

Измерительный инструмент: штангенциркуль.

Содержание, А Установить — снять.

01 Подрезать торец.

Операция 15- токарная Оборудование: станок токарно-винторезный 16К40П.

Приспособление: четырехкулачковый самоцентрирующийся патрон.

Вспомогательный инструмент:

Режущий инструмент: резец проходной (Т15К6), резец проходной упорный (Т15К6).

Измерительный инструмент: штангенциркуль.

Содержание, А Установить — снять.

01 Подрезать торец.

02 Обработать поверхность.

03 Обточить предварительно 160.

04 Обточить начисто 160.

05 Обточить предварительно 148.

06 Обточить начисто 148.

Операция 20 — токарная Оборудование: станок токарно-винторезный 16К40П.

Приспособление: четырехкулачковый самоцентрирующийся патрон.

Вспомогательный инструмент:

Режущий инструмент: резец упорный (Т15К6).

Измерительный инструмент: штангенциркуль.

Содержание, А Установить — снять.

01 Расточить предварительно 56.

02 Зенкеровать 56.

03 Расточить предварительно 64.

04 Расточить предварительно 70.

Операция 25-хонингование Оборудование: радиально-сверлильный станок 2М57.

Приспособление: четырехкулачковый самоцентрирующийся патрон.

Вспомогательный инструмент:

Режущий инструмент: хон.

Измерительный инструмент: штангенциркуль, пробка-калибр.

Содержание, А Установить — снять.

01 Хонинговать 56.

Операция 30 — сверлильная Оборудование: радиально-сверлильный станок 2М57.

Приспособление: поворотный стол.

Вспомогательный инструмент: кондуктор.

Режущий инструмент: сверло 17.

Измерительный инструмент: штангенциркуль, пробка-калибр.

Содержание, А Установить — снять.

01 Просверлить отверстия 17.

Операция 35 — сверлильная Оборудование: радиально-сверлильный станок 2М57.

Приспособление: поворотный стол.

Вспомогательный инструмент: кондуктор.

Режущий инструмент: сверло 19,35.

Измерительный инструмент: штангенциркуль, пробка-калибр.

Содержание, А Установить — снять.

01 Просверлить отверстия 19,35.

Операция 40-резьбонарезная Оборудование: радиально-сверлильный станок 2М57.

Приспособление: поворотный стол.

Вспомогательный инструмент:

Режущий инструмент: метчик М22.

Измерительный инструмент:

Содержание, А Установить — снять.

01 Нарезать резьбу М22.

Операция 45-сверлильная Оборудование: радиально-сверлильный станок 2М57.

Приспособление: поворотный стол.

Вспомогательный инструмент: кондуктор.

Режущий инструмент: сверло 6.

Измерительный инструмент: штангенциркуль, пробка-калибр.

Содержание, А Установить — снять.

01 Просверлить отверстия 6.

Операция 50-резьбонарезная Оборудование: радиально-сверлильный станок 2М57.

Приспособление: поворотный стол.

Вспомогательный инструмент:

Режущий инструмент: метчик М8.

Измерительный инструмент:

Содержание, А Установить — снять.

01 Нарезать резьбу М8.

Операция 55-сверлильная Оборудование: радиально-сверлильный станок 2М57.

Приспособление: тесы.

Вспомогательный инструмент:

Режущий инструмент: сверло 25.

Измерительный инструмент:

Содержание, А Установить — снять.

01 Просверлить отверстие 25.

Операция 60-сверлильная Оборудование: радиально-сверлильный станок 2М57.

Приспособление: тесы.

Вспомогательный инструмент:

Режущий инструмент: сверло 25, фасонное сверло.

Измерительный инструмент:

Содержание, А Установить — снять.

01 Просверлить отверстие 25.

02 Нарезать коническим метчиком резьбу.

1.2.5 Оптимизация припуска под механическую обработку Припуском называют слой материала, удаляемый в процессе обработки резанием с поверхности заготовки. Оптимальным считается припуск минимальный и достаточный. Он определяется для каждого технологического перехода обработки данной поверхности заготовки.

Оптимизированным считаем припуск минимальный, но достаточный.

Оптимизируем припуски на 56, допуск которого равен =25 мкм. Заготовка — чугунная отливка в постоянные формы. Поскольку заготовка устанавливается в четырехкулачковый патрон, а зенкерование и предварительное растачивание производятся на одной операции 20, то е_б = 0 и е_з = 0. Стадии обработки отверстия: растачивание предварительное, зенкерование чистовое, хонингование.

Оптимальный припуск определяем по формуле:

2z_i=_i-1 + 2•(H_i-1 + T_i-1) + 2_0i-1-l + 2?_yi-1 + 2_yi;

где:

_i-1 — допуск на размер для предшествующего перехода;

H_i-1 — высота микронеровностей, полученная на предшествующем переходе;

T_i-1 — глубина дефектного слоя, полученная на предшествующем переходе;

_0i-1-l — несоосность, полученная на предшествующем переходе;

?_yi-1 — увод оси отверстия, полученный на предшествующем переходе. После сверления принимать 6 мкм на 1 мм длины. В других случаях? у = 0.

_yi — погрешность установки на данном переходе.

Определяем припуск под растачивание предварительное, которое удаляет дефекты заготовки:

2z_i=1100 + 2•(200 + 1000) + 2 500 + 0 + 0=4500 мкм, Определяем припуск под зенкерование чистовое — оно убирает дефекты растачивания предварительного:

2z_i=500 + 100 + 2 70 + 0 + 0=740 мкм, Определяем припуск под хонингование — оно удаляет дефекты зенкерования чистового:

2z_i=150 + 60 + 2 50 + 0 + 0=310 мкм.

Расчет припуска на отверстие 56.

Таблица 3.

1.2.6 Оптимизация параметров режима резания Оптимальными являются параметры режима резания, обеспечивающие получение максимальной прибыли на операции в единицу времени, например руб./час.

Оптимизируем параметры режима резания на операции 5.

Переход 01 — фрезеровать поверхность.

Подача на зуб фрезы из материала Р6М5 при черновом фрезеровании S_z = 0,11 мм/зуб.

Оптимальную скорость резания определяем по формуле:

.

где:

— диаметр фрезы;

— ширина фрезерования;

— число зубьев фрез;

— стойкость фрез;

— подача на зуб фрезы;

м/мин.

1.2.7 Нормирование станочной операции Норма времени или штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

T_шт.к. = t_о + t_всп + t_обсл + t_отд + t_п.з./n,.

где:

t_о — основное время; t_всп = 0,3мин. — вспомогательное время;

t_обсл = 0,04мин. — время обслуживания;

t_отд = 6мин. — время на отдых и личные надобности;

t_п.з = 10мин. — подготовительно-заключительное время;

n — размер партии.

Время на обслуживание и время на отдых нормируются в процентах от оперативного времени, оно определяется по формуле:

t_оп = t_о + t_всп.

Определим норму времени на операцию 5.

Найдем основное время по формуле:

.

где:

— длина прохода, мм;

— продольная подача стола станка, мм/мин;

— число проходов, за которое удаляется весь припуск на фрезерование;

— число проходов, за которое плоскость фрезеруется на всю ширину.

Длина прохода складывается из четырех отрезков:

.

где:

— принимаем 1−2 мм;

— берем с чертежа детали;

— принимаем 1−2 мм.

Величину определяем по формуле:

.

где:

— диаметр фрезы, мм;

— ширина фрезы, мм.

мм,.

мм,.

мин,.

t_оп = 0,44 + 0,4 = 0,84 мин.

T_шт.к. = 0,44 + 0,4 + 0,04 + 6 + 10_./30=7,2 мин.

1.3 Обработка поверхностей пластическим деформированием При изготовлении деталей машин применяют поверхностное пластическое деформирование (ППД) — обработку давлением, при которой пластически деформируется только поверхностный слой материала детали (термины и определения по ГОСТ 18 296–72). Различают статическое, ударное, вибрационное и ультразвуковое ППД. В качестве рабочей среды используют жидкость (гидравлическое ППД) или сжатый воздух (пневматическое ППД); в качестве рабочих тел — ролики, шарики, дробь и т. д. ППД может выполняться одновременно несколькими методами обработки (совмещенное ППД) или последовательно также несколькими методами (комбинированное ППД), Цель обработки — образование определенной макрои (или) микрогеометрической формы (поверхностное пластическое формообразование, по ГОСТ 18 970–73 в этом случае применяют термин «формоизменяющая операция»), уменьшение параметра шероховатости поверхности (сглаживание), изменение размеров заготовки до допустимых (калибрующее ППД), изменение структуры материала без его полной рекристаллизации (поверхностный наклеп), создание определенного напряженного состояния (напряженный поверхностный наклеп) и упрочение поверхностным наклепом.

При обработке деталей все перечисленные выше изменения обычно происходят в поверхностном слое. Основные из них определяют метод обработки ППД: накатывание (упрочняющее, сглаживающее, формообразующее, калибрующее), поверхностные дорнование и редуцирование, обработка дробью, дробеабразивная обработка, галтовка, вибрационная ударная обработка, центробежная обработка, обработка механической щеткой, чеканка, выглаживание.

Термины и определения по упрочняющей обработке приведены в ГОСТ 18 295– — 72. В соответствии с ГОСТом упрочнение — это повышение сопротивляемости материала заготовки разрушению или деформации. Различают объемное и поверхностное упрочнения и объемную и поверхностную упрочняющие обработки. Может выполняться совмещенное и комбинированное пластическое деформирование.

Повышение значения заданного параметра сопротивляемости материала заготовки разрушению или остаточной деформации по сравнению с исходным значением в результате упрочняющей обработки оценивается степенью упрочнения. Общие требования к обработке ППД устанавливает ГОСТ 20 299–74. Обработка ППД является эффективным методом получения поверхностей с регулярным микрорельефом. Классификация, параметры и характеристика таких поверхностей даны в ГОСТ 24 773–81.

1.3.1 Сущность процесса и схема обработки Сущность процесса и схемы обработки. Раскатывание осуществляют роликами и шариками, оказывающими давление на поверхность обрабатываемой детали. При определенном (рабочем) усилии в зоне контакта деформирующих элементов и детали интенсивность напряжений превышает предел текучести, в результате чего происходит пластическая деформация микронеровностей, изменяются физико-механические свойства и структура поверхностного слоя (например, увеличивается микротвердость или возникают остаточные напряжения в поверхностном слое). Объемная деформация детали обычно незначительна.

Сочетанием вращательного и поступательного перемещений детали и деформирующих элементов методом раскатывания обрабатывают плоские, цилиндрические, переходные, фасонные поверхности и канавки.

Для разгрузки роликов от силы тяжести раскаток и борштанг на раскатках монтируют деревянные, резиновые, пластмассовые направляющие.

Производительность процесса раскатывания определяется ролика. Ролики с большим радиусом профиля позволяют вести обработку с большой подачей (до 2,5 мм/об), однако в этом случае для получения высокого качества поверхности необходимо создавать большие рабочие усилия. От значения допустимого рабочего усилия зависят параметры ролика.

Ролики изготавливают из сталей: легированных ШХ15, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, углеродистых инструментальных У10А, У12А, быстрорежущих Р6М5, Р9, твердого сплава ВК8. Твердость рабочей поверхности роликов из сталей HRC 62−65. При раскатке практически достигаются параметры шероховатости = 0,2ч0,8 мкм при исходных значениях этих параметров 0,8ч6,3 мкм. Степень уменьшения шероховатости поверхности зависит от материала, рабочего усилия или натяга, подачи, исходной шероховатости, конструкции инструмента и т. д.

Изменение размеров поверхностей изделий при раскатывании в зависимости от исходной поверхности.

Раскатывание следует проводить так, чтобы заданные результаты достигались за один проход. Не следует использовать обратный ход в качестве рабочего хода, так как повторные проходы в противоположных направлениях могут привести к излишнему деформированию поверхностного слоя. Кроме того, рабочий профиль роликов предназначен для работы только в одну сторону.

Скорость не оказывает заметного влияния на результаты обработки и выбирается с учетом требуемой производительности, конструктивных особенностей детали и оборудования. Обычно скорость составляет 30 — 150 м/мин.

Значение усилия раскатывания выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие (Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле:

.

где:

— диаметр упрочняемой поверхности детали.

При упрочняющей обработке необходимо повысить поверхностную твердость детали на 25 — 40%. Глубина наклепанного слоя для крупных деталей должна находиться в пределах.

.

где:

— радиус упрочняемой поверхности детали.

Усилия, обеспечивающее получение наклепанного слоя глубиной, определяют по формуле:

.

где: — предел текучести материала детали;

— поправочный коэффициент, учитывающий кривизну контактирующих поверхностей;

.

где:

— профильный радиус ролика;

— диаметр ролика;

— радиус профиля детали в осевом сечении; для цилиндрической поверхности = ?.

Профильный радиус ролика принимают наименьшим, при этом не должно происходить шелушения обрабатываемой поверхности детали.

Рабочее усилие раскатывания обычно принимают:

.

где:

— усилие, обеспечивающее получение наклепанного слоя глубиной = 0,005.

Подачу при раскатывании назначают не более 0,2 — 0,6 мм/об.

Смазывающе-охлаждающей жидкостью при раскатывании служат машинное масло, смесь машинного масла с керосином (по 50%), сульфофрезол (5%-ная эмульсия).

2. Конструкторская часть.

2.1 Расчёт приводного устройства сборочного стенда.

2.1.1 Срок службы приводного устройства Срок службы (ресурс) L_h, ч, определяется по формуле:

где L — срок службы привода, лет; К_год — коэффициент годового использования, К_сут — коэффициент сменного использования,.

Таким образом, ресурс привода равен:

ч Рабочий ресурс привода принимаем L_h = 2 032 300 ч.

Коэффициент долговечности:

2.1.2 Определение мощности и частоты вращения двигателя Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения — от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

1. Определяем требуемую мощность рабочей машины P_рм, кВт:

кВт где F, кН — тяговая сила; v, м/с, — линейная скорость тягового органа сборочного стенда.

2. Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

где — коэффициенты полезного цилиндрической передачи и подшипников.

Значения КПД передач и подшипников:

3. Определяем требуемую мощность двигателя Р_дв, кВт:

кВт.

4. Определяем номинальную мощность двигателя Р_ном, кВт.

т.о. получаем, что Р_ном = 5,5 кВт.

5. Выбираем тип двигателя.

Выбираем двигатель серии 4А с номинальной мощностью Р_ном = 3 кВт.

Марка двигателя 4АМ100S4У3, синхронная частота вращения 1410 об/мин.,.

Частота вращения при номинальном режиме 1435 об/мин.

2.1.3 Определение передаточного числа привода и его ступеней.

1. Определяем частоту вращения приводного червяка сборочного стенда. п_рм, об/мин:

об/мин где — скорость сборочного органа, м/с.

2. Определяем передаточное число привода Передаточное число привода и определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя п_ном к частоте вращения приводного вала сборочного органа п_рм при номинальной нагрузке:

Проверка:

2.1.4 Определение силовых и кинематических параметров привода Последовательность соединения элементов привода по кинематической схеме: двмтих перчр.о.

Силовые и кинематические параметры привода рассчитывают на валах из требуемой (расчетной) мощности двигателя Р_дв и его номинальной частоты вращения п_ном при установившемся режиме.

Расчетная мощность на валу двигателя:

кВт Расчетная мощность на быстроходном валу:

кВт Расчетная мощность на червяка:

кВт Расчетная мощность на рабочего органа сборочного стенда:

кВт Угловая скорость на валу двигателя:

м/с Угловая скорость на быстроходном валу редуктора:

м/с Угловая скорость червяка сборочного стенда:

м/с.

Угловая скорость на приводном валу рабочего органа стенда:

м/с Частота вращения на валу двигателя:

об/мин Частота вращения на быстроходном валу:

об/мин Частота вращения червяка сборочного стенда:

об/мин Вращающий момент на валу двигателя:

H*м Вращающий момент на быстроходном валу:

Н*м Вращающий момент червяка сборочного стенда:

Н*м Вращающий момент рабочего органа:

Н*м.

Силовые и кинематические параметры привода.

2.1.5 Выбор материалов зубчатых передач Определение допускаемых напряжений.

1. Для закрытой зубчатой цилиндрической передачи а) Выбираю для колес сталь марки 20Х, твердость 350HB.

б) Механические характеристики стали 20Х: для колеса твердость 300…400 НВ, термообработка — улучшение, цементация и закалка, S_пред = 125 мм.

в) Определяем среднюю твердость зубьев колес:

НВ_ср = (300 + 400)/2 = 350.

Определяем допускаемые контактные напряжения для зубьев колес []_Н2 .

а) Рассчитываем коэффициент долговечности K_HL,.

Наработка за весь срок службы:

циклов.

Число циклов перемены напряжений N_HO, соответствующее пределу выносливости, находим интерполированием:

циклов.

б) Определяем допускаемое контактное напряжение []_Н0, соответствующее числу циклов перемены напряжений N_HO:

в) Определяем допускаемое контактное напряжение:

Определяем допускаемые напряжения изгиба для зубьев колес []_F.

а) Рассчитываем коэффициент долговечности K_FL.

Наработка за весь срок службы:

N = 47 069 872 530 циклов Число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости, N_F0=410⁶ для обоих колес.

Так как N₁ > N_FO1 и N₂ > N_F02, то коэффициенты долговечности.

K_FL1 = 1 и K_FL2 = 1.

б) Определяем допускаемое напряжение изгиба, соответствующее числу циклов перемены напряжений N_FO:

в) Определяем допускаемое напряжение изгиба:

Механические характеристики материалов закрытой цилиндрической передачи.

2.1.6 Расчет закрытой цилиндрической зубчатой передачи (косозубой быстроходной) Проектный расчет.

1. Определяем главный параметр — межосевое расстояние a_w, мм:

.

где.

а) К_а — вспомогательный коэффициент. Для косозубых передач К_а = 43;

б) _a — b₂/a_w — коэффициент ширины венца колеса, равный 0,3;

в) и — передаточное число косозубой быстроходной передачи u=1.

г) Т_Б — вращающий момент на быстроходном валу редуктора;32,26 Н*м т.к. быстроходная ступень раздвоенная, то на каждую из них приходится по 16,13 Н*м Д) []_Н — допускаемое контактное напряжение колеса с менее прочным зубом, 514,3 Н/мм²;

е) К_Н — коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. Для.

прирабатывающихся зубьев К_Н = 1.

Полученное значение межосевого расстояния a_w округляем до ближайшего значения из ряда нормальных линейных размеров: a_w = 49 мм.

2. Определяем модуль зацепления т, мм:

где.

а) К_т — вспомогательный коэффициент. Для косозубых передач К_т = 5,8;

б) d₂ = 2a_w — делительный диаметр колеса.

d₂ = 249 = 78 мм;

в) b₂ = _aa_w — ширина венца колеса,.

b₂ = 0,349 = 14,7 мм; принимаем =15мм г) []_F — допускаемое напряжение изгиба материала колеса с менее прочным зубом, Н/мм²;

Полученное значение модуля m округляем в большую сторону до стандартного из ряда чисел: т = 1 мм.

3. Определяем угол наклона зубьев _min для косозубых передач:

4. Определяем суммарное число зубьев шестерни и колеса:

Полученное значение z округляем в меньшую сторону до целого числа:

5. Уточняем действительную величину угла наклона зубьев для косозубых передач: в = arсcos zт/(2a_w) = arсcos 951/98 =14,2.

6. Определяем число зубьев колеса:

7. Определяем фактическое передаточное число u_ф и проверяем его отклонение и от заданного и:

Определяем фактическое межосевое расстояние:

9. Определяем основные геометрические параметры передачи, мм.

Делительный диаметр колес:

Диаметр вершин зубьев колес:

Диаметр впадин зубьев колес:

Ширина венца колес:

округляем до числа из ряда нормальных линейных размеров Проверочный расчет.

10. Проверяем межосевое расстояние:

11. Проверяем пригодность заготовок колес исходя из условий пригодности:

Размер заготовки колеса закрытой передачи:

12. Проверяем контактные напряжения _Н, Н/мм²:

.

где:

а) К — вспомогательный коэффициент. Для косозубых передач К _H = 376.

б) F_t = 2T_Б 10 ³/d =216,1310 ³/76,33=422,64 H — окружная сила в зацеплении;

в) К_H — коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями.

К_H = 1,12 так как v = *d/(210 ³) = 40,4276,33/2000 = 1,54 м/с;

г) K_Hv — коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи. K_Hv = 1,07 так как v = 1,54 м/с;

Перегрузка допустимая.

13. Проверяем напряжения изгиба зубьев колеса _F, Н/мм²:

.

где:

а) т — модуль зацепления, мм; Ь — ширина зубчатого венца колеса, мм;

Ft — окружная сила в зацеплении, Н;

б) К_F — коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями.

К_F = 0,91.

в) К_F — коэффициент неравномерности нагрузки по длине зуба. Для.

прирабатывающихся зубьев колес К_F = 1;

г) K_Fv — коэффициент динамической нагрузки, зависящий от окружной скорости колес и степени точности передачи.

K_Fv;= 1,08;

д) Y_F — коэффициенты формы зуба шестерни и колеса. Для косозубых колес определяются в зависимости от эквивалентного числа зубьев.

z_v = z /cos³ = 80,5 — Y_F = 3,61.

е) Y = 1 — °/140° = 0,903 — коэффициент, учитывающий наклон зуба.

2.1.7 Параметры зубчатой цилиндрической передачи, мм Проектный расчет.

Проверочный расчет.

2.1.8 Нагрузки валов Редукторные валы испытывают два вида деформации — изгиб и кручение. Деформация кручения возникает на валах под действием крутящих моментов, приложенных со стороны двигателя и рабочей машины. Деформация изгиба валов вызывается силами в червячном зацеплении закрытой передачи и консольными силами со стороны открытых передач и муфт.

Силовые.

1. Определение сил в зацеплении быстроходной закрытой цилиндрической косозубой передачи.

Силы:

Окружная:

на колесе.

Радиальная:

на колесе.

Осевая:

на колесе.

2.1.9 Расчет червяка В проектируемом приводе конструируется червячный редуктор с углом профиля в осевом сечении червяка 2=40?. Угол зацепления принят =20?

На рисунке дана схема сил в зацеплении червячной передачи при различных направлениях наклона витка червяка и вращения двигателя. За точку приложения сил принимают точку зацепления в средней плоскости червяка.

Выбор материала. Определение допускаемых напряжений.

Для червяка выбираю сталь 40Х (45HRC).

Материал зубчатого венца червячного колеса:

Исходя из полученного результата — выбираю материал фторопласт.

Допускаемы напряжения:

Допускаемые контактные напряжения:

.

где ;

;

Допускаемые напряжения изгиба:

;

.

где:

Основные параметры передачи:

Принимаем z₂=50, для правильного дальнейшего расчета коэффициента смещения.

Модуль передачи:

Выбираем из стандартного ряда:

Коэффициент диаметра червяка:

Выбираем из стандартного ряда: d=12,5, но поскольку при дальнейших расчетах выяснилось, что |x|>1,0, то принимаем d=16мм;

Коэффициент смещения:

Угол подъема линии витка червяка:

— на делительном цилиндре: g=arctg[z₁/d]=7,12?;