Анализ базового варианта технологического процесса

При осевом перемещении муфты кулачки  получают радиальное перемещение и зажимают или освобождают заготовку. Передаточное отношение перемещений клинового механизма 1 : 3,7. Форма клинового сопряжения позволяет легко вынимать и заменять кулачки. Для этого в муфте 6 предусмотрено шестигранное отверстие b для ключа; при повороте муфты против часовой стрелки на угол 15⁰ кулачки выводят из зацепления и вынимают. В рабочем положении муфта удерживается штифтом 9, который одновременно служит упором, ограничивающим поворот муфты при смене кулачков. Пружинящие штифты 8 удерживают кулачки от выпадания, когда они выведены из зацепления с муфтой. Втулка 7 предохраняет патрон от проникновения в него грязи и стружки. Одновременно ее конусное отверстие С используется для установки направляющих втулок,   упоров   и   т. п.

К достоинствам клинового патрона  следует отнести:

1) компактность и жесткость, так  как механизм патрона состоит  всего из четырех подвижных частей (скользящей муфты и кулачков);  

2) износоустойчивость,  так как соединение муфты с кулачками происходит по поверхностям с равномерно распределенным давлением, а возможность быстрого съема кулачков способствует   хорошей   их   чистке   и   смазке.

Недостатки  патронов с тягой через шпиндель следующие:

1) тяга, даже пустотелая, исключает (ограничивает) возможности обработки деталей с хвостовиками или из прутков;

2) вращающиеся цилиндры, помещенные па конце шпинделя, нуждаются в точной балансировке, нагружают радиальные подшипники и требуют ограждений;

3) невращающиеся цилиндры, если они применяются, нагружают упорные подшипники шпинделя и ускоряют их износ;

4) присоединение патрона к тяге требует затрат времени.

 

Силовой расчет приспособления

 

 

 

Рисунок 7.2 – схема закрепления (слева) и схема механизма.

 

Суммарное радиальное усилие определяем из условия, что момент резания с учетом коэффициента запаса К уравновешивается моментом трения (см. [2] ).

 

М_Р∙К=W₁∙

∙f₁,              (7.1)

где W₁ – усилие зажима, Н

М_Р – момент резания, Н∙м;

D – обрабатываемый диаметр, м;

К – коэффициент  запаса (К=1,3…1,6);

f₁ – коэффициент трения между кулачками и обрабатываемой поверхностью,

f₁=0,8…1;

М_Р=P_Z∙

,      (7.2)

где P_Z – тангенциальная (окружная) сила резания, P_Z=2600 Н;

Т.о подставив  формулу 8.2 в формулу 8.1 получим:

P_Z∙

∙К=W₁∙ ∙f₁,

Сократив  обе части выражения на D/2 и выразив W₁, окончательно получим:

W₁=

,

W₁=

Определяем  необходимое усилие на штоке цилиндра Q.

Согласно [2] передаточное отношение сил W/Q при угле скоса клина α=15⁰ равно W/Q = 2,08.

Следовательно, Q= W/2,08=4875/2,08=2344 Н.

 

Расчет диаметра цилиндра.

D = 1,13 ∙ ,

где p – давление воздуха, МПа (расчетное p=0,5МПа);

η – механический КПД пневмоцилиндра, η = 0,85…0,95

 

D = 1,13 ∙ ,

Принимаем стандартное  значение D=100мм.

 

Точностной расчет приспособления

 

Для расчета  точности изготовления приспособления можно воспользоваться уравнением представленным в [2]:

,   

                        

где δ – допуск обрабатываемого размера, δ =0,04 мм

 k – коэффициент, учитывающий возможное отступление от нормального распределения отдельных составляющих: k=1,2;

ε_б – погрешности установки детали в приспособлении, ε_б =0;

ε_з – погрешности, возникающие в результате деформации заготовки и приспособления при закреплении, можно принять, что ε_з = 0 при постоянной силе закрепления заготовок и одинаковом качестве их базовых поверхностей.

 

 ε_уст – погрешности установки приспособления на станке:

DТ/D_,

где DТ – торцевое биение опорной поверхности приспособления, DТ = 0,02мм;

D – диаметр центрирующего пояска, D = 250мм;

0,02/250=0,012_,

ε_п – погрешность установки и смещения режущего и вспомогательного инструмента на станке, вызываемого неточностью изготовления направляющих элементов приспособления, ε_п = 0 т.к. отсутствуют направляющие элементы приспособления;

ε_изн – погрешности, возникающие в результате износа деталей приспособления, ε_изн= 0,02мм;

Δ_у – погрешности обработки, возникающие в результате упругих деформаций технологической системы станок – приспособление – инструмент – заготовка под влиянием сил резания;

Δ_и -   погрешности обработки, вызываемые размерным износом инструмента;    

Δ_н – погрешности настройки станка;

ΣΔ_ф – погрешности, возникающие в результате геометрической неточности станка;

Δ_т – погрешности, возникающие в результате температурных деформаций отдельных звеньев технологической системы.

Если аналитическим  методом составляющие  Δ_у, Δ_и, Δ_н, ΣΔ_ф, Δ_т  расчитать затруднительно, суммарную величину этих погрешностей Δ_об определяют. Приравнивая их к некоторой части средней экономической точности обработки ω. Тогда:

,

где k₂ – коэффициент, который рекомендуется принимать равным 0,6-0,8 (принимаем 0,8);

ω – значение погрешности обработки исходя из экономической точности для данного  метода, ω = 0,039.

При этих допущениях уравнение примет вид:

Так как 40 мкм 10мкм, то точность приспособления удовлетворяет условиям обработки.

 

 

8 Проектирование режущего  инструмента

Раскатка  многороликовая регулируемая для глухих отв. диаметром  100…150 мм

Сущность  процесса: раскатка осуществляется роликами и шариками, оказывающими давление на поверхность обрабатываемой детали. При определённом (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.

Многороликовые  раскатки с упругим элементом  применяются для обработки отверстий больших диаметров. При высоких требованиях к шероховатости обработанной поверхности применяют ролики с рабочим профилем в виде тора и ролики с цилиндрическим пояском.

Производительность  процесса раскатывания  определяется радиусом 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 создать большие рабочие усилия. От значения допустимого рабочего усилия зависят параметры ролика.

Ролики изготовляют  из сталей: легированных ШХ15, ХВГ, 9Х, 5ХНМ, углеродистых инструментальных У10А, У12А, быстрорежущих Р6М5, Р9, твёрдого сплава ВК8. Твёрдость рабочей поверхности роликов из сталей HRC 62…65.

При ППД практически  достигаются параметры шероховатости  Rа=0,2…0,8 мкм. Степень уменьшения шероховатости поверхности зависит от материала, рабочего усилия или натяга, подачи, исходной шероховатости, конструкции инструмента и т. д.

Обкатывание и раскатывание следует производить  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 обычно 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. [25]

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

Где D – диаметр упрочняемой поверхности детали, D=110 мм.

В большинстве  случаев раскатки стандартизованы. Параметры многороликовых раскаток, и режимы обработки отверстий  в деталях из чугуна представлены согласно [25] в таблице № 9.1

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица № 8.1

Параметры	Значения
Задний  угол	0020/-0030/
Диаметр ролика, мм.	12-14
Профильный  радиус, мм.	3-3,5
Шероховатость Rа, мкм
Исходной  поверхности	1,6-3,2
Обработанной  поверхности	0,01-0,2
Режимы обработки
Наибольшее  радиальное усилие раскатывания, Н	350-400
Осевая  подача, мм/об	0,22-0,55

 

 

 

9 Средства автоматизации (механизации)

Скребковый  конвейер представляет собой транспортирующую машину, в которой груз перемещается при помощи движущихся скребков по неподвижному желобу или трубе.

Скребковые  конвейеры с высокими скребками  применяют для горизонтального  и наклонного перемещения грузов. Такой конвейер имеет стационарный открытый желоб, одну или две вертикально  замкнутые цепи, связанные с приводными и натяжными звездочками. Скребки, закрепленные на цепях, обеспечивают перемещение грузов.

Длина таких конвейеров обычно не превышает 60м., угол подъема до 40⁰. Подача грузов в желоб конвейера может осуществляться в любом месте по его длине, разгрузка производится через отверстия в дне желоба, перекрывающиеся шиберным задвижками. Транспортирование груза может осуществляться по нижней, верхней или одновременно по нижней и верхней ветвям в разные стороны. Конвейер приводится  в движение электрическим двигателем через редуктор. Основные параметры нормализованных скребковых конвейеров с прямоугольными скребками по типажу, разработанные ВНИИПТмашем приведены в таблице 6.16 [15].

В данном технологическом процессе скребковый конвейер используется для транспортировки  чугунной стружки в общий магистральный  конвейер.

  Произведем тяговый расчет скребкового конвейера и подберем двигатель.

При тяговом расчете учитывается, что  тяговые элементы и груз перемещаются с различным сопротивлением движению. Общее сопротивление движению загруженной  ветви определяется:

 

F_o=(q∙w_г+ q_ц∙w_ц)∙L_г∙q ± (q+ q_ц)∙Н∙q,

 

где q – погонная масса груза, кг/м,

q_ц – погонная масса цепи, кг/м,

L_г – длина горизонтальной проекции груза, м,

Н – высота подъема груза, м,

w_г ,w_ц – коэффициенты сопротивления движению соотв. груза, цепи.

w_г =0,6…0,7

w_ц = 0,3…0,5

 

q=Q/3,6∙V,

где Q – производительность конвейера, т/час,

V – скорость перемещения груза, м/с.

По данному  техпроцессу расчетное значение Q= 0,187 т/час, поэтому мы принимаем ближайшее большее нормализованное значение по табл. 6,25 [15]

Q= 4,8 т/час.

V=0,08 м/с.( табл. 6,25 [15]).

q=4,8/3,6∙0,08=16,7кг/м

q_ц = k_ц∙q,

где k_ц – эмпирический коэффициент, k_ц=0,6…0,8

q_ц = 0,8∙16,7=13,4 кг/м

 

F_o=(16,7∙0,7+ 13,4∙0,5)∙50∙16,7 ± (16,7+13,4)∙1∙16,7=16000 Н

 

 

 

Необходимая мощность двигателя конвейера, кВт.

,

Принимаем по [15] двигатель 4А100L6У3 номинальной мощностью 2,2 кВт и n=1000 об/мин.

 

 

10 Технико-экономические показатели

Технико-экономические  показатели действующего техпроцесса:

1. Годовая программа - 80000 шт.

2. Число смен работы оборудования - 2 смены.

3. Действительный годовой фонд работы оборудования - 4015 часов.

4. Действительный годовой фонд работы рабочего - 2008 часов.

5. Масса детали – 27 кг.

6. Масса заготовки - 39.4 кг.

7. Коэффициент использования материала - 0.67

8. Технологическая себестоимость детали – 1217730.05 руб.

9. Годовой выпуск продукции по технологической себестоимости - 899820000 руб.

10.Сумма основного времени по операциям - 84 мин.

11 .Сумма штучного времени - 108.28 мин.

12.Количество единиц оборудования - 14 шт.

13.Средний коэффициент использования оборудования – 0.43

14.Количество рабочих - чел. и наладчиков -14/2 чел.

15 .Фонд заработной платы: рабочих - 54310608 руб.

                                                 ИТР       - 13485400 руб.

16. Средняя зарплата рабочего - 3394413 руб.

17. Годовая сумма прибыли – 675000000 руб.

18. Уровень рентабельности – 15 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Таблица 10.1 - Основные технико-экономические показатели проекта

Показатели	Единицы измерения
		Базовый
1.Годовой объем выпуска продукции: 1.1. В натуральном выражении 1.2.В стоимостном выражении	шт млн.руб.	80000 675,05
2.Себестоимость единицы продукции	руб.	258720
3.Полная себестоимость годового  объема произведенной продукции	млн.руб.	5174,4
4.Численность производственных рабочих	чел.	14
5.Выработка на одного производственного  рабочего	млн.руб.	323,4
6.Трудоемкость изготовления продукции	час/шт.	0,1
7.Фонд заработной платы рабочих	млн.руб.	54,3
8.Среднемесячная заработная плата  одного рабочего	млн.руб.	3,3
9.Прибыль от реализации продукции	млн.руб.	0
10.Рентабельность продукции	%	0
11.Величина инвестиций	млн.руб.	-
12.Амортизационные отчисления	млн.руб.	42,0
13.Фондоотдача	руб./руб.	0,72
14. Материалоемкость продукции	руб./руб.	0,15
15.Прибыль, остающаяся в распоряжении  предприятия	млн.руб.	0
16. Период окупаемости инвестиций	лет	-