Технологический процесс ремонта редуктора путевого крана с подробной разработкой технологии изготовления приводного вала

Технологический процесс ремонта редуктора путевого крана с подробной разработкой технологии изготовления приводного вала

6 Выбор режущего инструментаПри выборе режущего инструмента принимаются во внимание следующие параметры:Исходя из типа, модели станка, расположения обрабатываемых поверхностей, выбираем режущий инструмент.исходя из марки обрабатываемого материала, его состояния и состояния поверхности, выбираем марку инструментального материала.Исходя из формы обрабатываемой поверхности, назначаем геометрические параметры режущей части.Исходя из размеров обрабатываемой поверхности, выбираем конструкцию инструмента, его типоразмер и назначаем период стойкости.При выборе режущего инструмента следует руководствоваться следующими правилами: Выбор инструментального материала определяется требованиями максимальной стойкостью, минимальной стоимостью. Следует отдавать предпочтение стандартным и нормализованным инструментам. Специальный следует проектировать в серийном и среднесерийном производстве, выполнив предварительный сравнительный экономический анализ.При проектировании специального режущего инструмента следует руководствоваться рекомендациями по совершенствованию режущего инструмента.Исходя из выше перечисленных пунктов, для: 1. Токарных операций принимаем режущий инструмент:- резец со сменными пластинами с углом в плане φ=90° по ГОСТ 29132-91 для токарной контурной обработки;- резец канавочный со сменными пластинами по ГОСТ 20874-75 для обработки канавок;- резец со сменными пластинами по ГОСТ 26613-85 для обработки фасок.2. Фрезерных операций принимаем режущий инструмент:- торцевая фреза по ГОСТ 9304-69 для обработки торцев вала;- шпоночная фреза по ГОСТ 9140-78 для обработки шпоночных пазов;3. Сверлильной операции принимаем режущий инструмент:- сверло центровочное по ГОСТ 14952-75 для обработки отверстий центровочных вала.4. Шлифовальной операции принимаем инструмент:- круг шлифовальный 24А40СМ2К по ГОСТ 2590-88 для шлифовки шеек вала.1.7 Выбор измерительного инструментаИзмерительный инструмент - это техническое устройство, которое используется для измерения различных параметров изделия и имеющие нормированные метрологические свойства. При выборе измерительного инструмента учитываются формы контроля (сплошной или выборочный) масштаб производства, конструктивные характеристики детали, качество её изготовления.В соответствии с основными размерами детали вал:- максимальный измеряемый диаметр - 42 мм - минимальный измеряемый диаметр - 30 мм- максимальный линейный размер - 250мм- минимальный линейный размер - 10 ммВ качестве основного измерительного инструмента выбираем: штангенциркуль.Штангенциркуль Ш Ц-1 по ГОСТ 166 - 80 с ценой делений 0,1 мм.Штангенциркуль - широко-используемый точный измерительный прибор. При измерении он предоставляет более точную информацию, чем линейка, так как он надежно обхватывает измеряемую поверхность и показывает размер с точностью до 0,1 мм.Для измерения диаметра отверстий шпоночного паза выбираем нутромеры индикаторные по ГОСТ 868-82.Нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров относительным методом. Механизм нутромера представляет собой сочетание клиновой (рычажной) передачи с отсчетным устройством. Для совмещения линии измерения с диаметральной плоскостью нутромер снабжен центрирующим мостиком. Настройка нутромера на требуемый размер может производиться как по аттестованным кольцам, так и по блокам концевых мер длины с боковинами. Измерительные наконечники армированы твердым сплавом.Технические характеристики нутромеров представлены в таблице.Таблица 8 - Технические характеристики нутромеров НИ-50М, НИ-18Тип/параметры, ммНИ-50МНИ-18Диапазон измерений5018Цена деления0,01Допускаемая погрешность± 0,012Глубина измерения1501301.8 Расчет режимов резания1) Расчет режимов резания на следующий вид обработки - чистовое точение, .Параметры детали: ; ; .Заготовка: Сталь 40Х.Выбранный режущий инструмент: резец со сменными пластинами Т14К8, ; ; ; .1. Определяем глубину резания ,.2. По глубине резания, типу обработки и шероховатости из справочных данных выбираем подачу: обработка чистовая, , при выбираем из таблицы .3. Определяем скорость резания, где- коэффициент, учитывающий условия обработки;,, – показатели степени; Т=60 мин – период стойкости инструмента;t – глубина резания;S – подача; - обобщенный поправочный коэффициент; - коэффициент, учитывающий материал заготовки; - коэффициент, учитывающий поверхность заготовки; - коэффициент, учитывающий материал инструмента; - коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца; - коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца;;где Кт = 1 – коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости.тогда .4. Определяем частоту вращения заготовки,.5. Округляем частоту вращения по справочным данным станка в меньшую сторону, . Уточняем действительную скорость резания, .6. Находим силу резания, гдепостоянная и показатели степени ; ; ;- поправочный коэффициент, представляющий собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания;;; ; ; ; ,;тогда .7. Определяем мощность резания;.8. Проверяем достаточна ли мощность станка для проведения данной операции;; ;.9. Определяем время обработки, гдеi – число проходов;.2) Расчет режимов резания на следующий вид обработки - чистовое шлифование, Ra = 0,8.Параметры детали: ; ; .Заготовка: Сталь 40Х.Модель станка: 3М131.1. Исходя из условий обработки ранее был выбран шлифовальный круг – 24А40СМ2К.2. По паспортным данным станка выбираем размеры шлифовального круга; ; .3. Определяем частоту вращения шлифовального круга.4. По паспортным данным станка корректируем значение в меньшую сторону .5. По справочным данным находим скорость вращения заготовки.6. Рассчитываем частоту вращения заготовки,.7. По справочным таблицам определяем глубину шлифования.8. По справочным таблицам определяем продольную подачу .9. Определяем скорость продольного хода стола,.10. Определяем мощность резания,, , , , ,.11. Проверяем достаточна ли мощность станка для проведения данной операции, , ; .12. Определяем время обработки,.На остальные операции режимы резания назначаем по рекомендациям справочной литературы. Результаты заносим в табл.9.Таблица 9 - Назначенные режимы резания.ОперацияОборудованиеПереходt, ммS,мм/обV, м/минn, об/мин010Фрезерно-центровальный полуавтомат МР-77Фрезерование торцев1,50,262521254Сверление центровых отверстий1,50,0927,31125015Ст. мод. 16К20Ф3Точение черновое шейки Ø 420,6150,42032000Точение черновое шейки Ø 351,230,42032000Точение чистовое шейки Ø 420,1450,422912000Точение чистовое шейки Ø 350,1450,422912000020Ст. мод. 16К20Ф3Точение черновое шейки Ø 300,560,42032000Точение черновое шейки Ø 351,230,42032000Точение чистовое шейки Ø 300,140,42116,42000Точение чистовое шейки Ø 350,1450,422912000025Ст. мод. ДФ-91Фрезерование шпоночного паза0,30,1(мм/зуб)553150030Ст. мод. ДФ-91Фрезерование шпоночного паза0,30,1(мм/зуб)553150035Ст. мод. 3М131, шлифовальный круг – 24А40СМ2К, ; Шлифование черновое шейки Ø 350,01Sпрод=18,9Vкр = 35Vзаг = 25382Шлифование чистовое шейки Ø 350,005Sпрод=18,9Vкр = 35Vзаг = 303821.9 Расчет технических норм времениТехнические нормы времени в условиях серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом. 1) Расчет нормы штучного времени для чистового точения поверхности Ø42, L=80мм. Штучное время для крупносерийного производства при точении рассчитывается по формуле: ,где = 0,05 мин - основное время;- время на установку и снятие детали, мин;- время на закрепление и открепление детали, мин;- время на приемы управления станком, мин;- время на измерение детали, мин;=1,5 - поправочный коэффициент для вспомогательного времени в крупносерийном производстве;- время на обслуживание рабочего места и отдых, мин.Время на установку и снятие, закрепление и открепление детали (деталь крепится в центрах):Время на приемы управления:включить и выключить станок кнопкой - 0,01мин; подвести резец к детали - 0,025мин;Время, затраченное на измерение скобой рычажной: Вычисляем вспомогательное время по формуле: ;.Оперативное время: =0,32+0,05=0,37минВремя на обслуживание рабочего места и отдых составляет 6% оперативного времени: Таким образом, штучное время при точении:2) Расчет нормы штучного времени для чистового шлифования поверхности 35 L=39 мм.Штучное время для крупносерийного производства при шлифовании рассчитывается по формуле: , где = 0,28 мин - основное время;- время на техническое обслуживание рабочего места, мин; - время на организационное обслуживание рабочего места, мин;- время перерывов на отдых и личные надобности, мин;Время на установку и снятие, закрепление и открепление детали Время на приемы управления:включить и выключить станок кнопкой - 0,01мин; подвести шлифовальный круг к детали - 0,02мин;Время, затраченное на измерение: Вычисляем вспомогательное время по формуле: Оперативное время: =0,42+0,28=0,7 минВремя на техническое обслуживание: , где =1,7мин - время на одну правку шлифовального круга;Т=60мин - период стойкости;Время на организационное обслуживание составляет 1,7% оперативного времени: Время на обслуживание рабочего места и отдых составляет 4% оперативного времени: Таким образом, штучное время при шлифовании:.Результаты расчетов технических норм времени заносим в табл. 10.Таблица 10 - Технические нормы времениОперацияТ0ТВТопТто+ТооТотдТшт010 Фрезерование торцев0,12----0,18010 Сверление отверстий0,03----0,045015 Черновое точение шейки Ø 350,065----0,088015 Чистовое точение шейки Ø 350,038----0,052015 Черновое точение шейки Ø 370,55----0,75015 Чистовое точение шейки Ø 370,05----0,39015 Чистовое точение шейки Ø 420,67----0,87015 Чистовое точение шейки Ø 420,08----0,26020 Черновое точение шейки Ø 300,04----0,06020 Чистовое точение шейки Ø 300,026----0,035020 Черновое точение шейки Ø 350,065----0,088020 Чистовое точение шейки Ø 350,038---0,052025 Фрезерование шпоночного паза1,44----2,17030 Фрезерование шпоночного паза3,04----4,59035 Шлифование черновое шейки Ø 350,038----0,052035 Шлифование чистовое шейки Ø 350,057----0,0881.10 Сборка редуктораДля данного редуктора предлагается следующая технология сборки. Быстроходный и тихоходный валы редуктора собираются отдельно, а затем устанавливаются в корпус. Затем происходит регулировка зубчатого зацепления. Устанавливается крышка редуктора. Заливается масло. Устанавливаются все уплотнительные элементы и крышки. После сборки редуктор подвергают механическим испытаниям.Общая схема редуктора представлена на рисунке. Рисунок 9. Схема сборки редуктора.Сборка быстроходного вала в сборе (рисунок ). Порядок сборки:1. Запрессовать подшипник поз. 1 в стакан поз. 10.2. Установить вал-шестерню поз. 12 в стакан поз. 10.3. Установить кольцо мазеудерживающее на вал-шестерню поз. 12. 4. Запрессовать второй подшипник поз. 1 в стакан поз. 10.Рисунок 10. Схема сборки вала быстроходного.Сборка вала тихоходного в сборе (рисунок). Порядок сборки:1. Напрессовать шпонку поз. 34 на вал поз. 3.2. Напрессовать колесо зубчатое 5 на вал поз. 33. Установить втулку поз. 13 на вал поз.3.4. Установить кольцо мазеудерживающее поз. 15 на вал поз.3.5. Напрессовать подшипники поз. 30 на вал поз. 3.Рисунок 11. Схема сборки вала тихоходного.Технические требования на сборку редуктора.1.Сопряженные поверхности корпуса и крышек покрыть слоем герметика УТ-34 ГОСТ 24285-802. Необработанные наружные поверхности редуктора покрыть серой грунтовкой ФЛ-03К ГОСТ 9109-81.3. Залить масло: индустриальное И-Г-А-46 ГОСТ 17479.4-87.4. Регулировка зубчатого зацепления производится путём подбора компенсационных прокладок поз. 8.II Конструкторская часть2.1 Приспособление для установки и закрепления детали.Приспособление должно обеспечивать теоретическую схему базирования.Приспособление должно обеспечивать надёжное закрепление заготовки при обработке.Приспособление должно быть быстродействующим.В среднесерийном и серийном производствах зажим заготовки должен осуществляться автоматически.Следует отдавать предпочтение стандартным, нормализованным, универсально- сборным приспособлениям, и только при их отсутствии проектировать специальные приспособления.Исходя из теоретической схемы базирования и формы базовых поверхностей, выбираем вид и форму опорных, зажимных и установочных элементов.Исходя из типа и модели станка, и метода обработки выбираем тип приспособления. Исходя из габаритов заготовки, размеров, базовых поверхностей выбираем типоразмер поверхностей.Исходя из выше перечисленных пунктов, для токарной операции принимаем приспособление – трехкулачковый патрон с пневмоприводом.После расчета силы резания определяем усилие зажима, которое должно быть минимальным и достаточным для обеспечения надежного закрепления. Также произведем расчет силового привода. Описание работы патрона токарного трехкулачкового с пневматическим приводом.Патрон с пневмоприводом служит для механизированного закрепления заготовки или детали на станке. Необходимый диаметр зажима достигается путем перестановки крепящихся болтами накладных кулаков по гребёнке основных на необходимое расстояние. Оптимальные биение и точность фиксации детали в сырых кулачках после их переустановки на нужный диаметр зажима достигаются путем дополнительной их расточки Питание пневмопривода патрона сжатым воздухом осуществляется из пневматической системы завода. Воздух подаваемый к патрону должен проходить очистку посредством масловлагоотделителя.Патрон со встроенным пневматическим приводом имеет встроенный пневмоцилиндр 5 (см. рисунок) и поршень 6. Подача сжатого воздуха осуществляется посредством муфты двустороннего действия 1, которая закреплена неподвижно. Вал муфты соединен с крышкой патрона 2. Через два штуцера муфты поочередно подается сжатый воздух для зажима и разжима заготовки. Уплотнительные кольца 3 обеспечивают герметичность. Ползуны 9 с зажимными кулачками 10 соединены с поршнем 6. При подаче воздуха по каналам 11 и 12 в левую или правую полость цилиндра ползуны 9 перемещаются и производят разжим или зажим заготовки. Рисунок 12. Патрон токарный трехкулачковый с пневматическим приводом 2.1.1 Расчет сил резания 2.1.1.1 Расчет элементов режима обработки: глубина резания, подача, расчетная скорость резанияГде Сv – поправочный коэффициент; Сv =350T – стойкость, Т=60 мин. t = глубина резания, 1,4 мм. m, x, y – показатели степени;m=0,2x=0,15y=0,35Kv=поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резанияКv=Kmv ×Kпv×Киv Где Кmv- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала Кnv- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; Knv=0,9 Kиv- коэффициент, учитывающий материал инструмента; Киv=1,0Kмv=Кг×750σвГде Кг – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; Кг=1,0 σв –предел прочности σв= 980 nv- показатель степени; nv = 1,0Тогда:Кmv=1.0×750980=0.75Тогда:Kv=0.75×1.0×0.9=0.675Тогда:V=350600.2×1.40.15×0.40.35×0.675=78.85мминЧастота вращения шпинделяn=1000×Vπ×DГде V- расчётная скорость резания, м/мин.ТогдаПереход 1: точение = 6 n=1000×78,853,14×35=717Переход 2: точение =8n=1000×78,853,14×42=598Корректировка режимов резания по паспортным данным станка: фактическая частота вращения шпинделя: Переход 1: n= 750мин-1Переход 2: n= 600мин-1Тогда фактическая скорость резания: Переход 1:V=π×D×n1000=3.14×35×7501000=82,43Переход 2:V=π×D×n1000=3.14×42×6001000=79,132.1.1.2 Расчёт усилия резанияГлавная составляющая силы резания:Pz=10×Cp×tx×Sy×Vn×KpГде Cp- поправочный коэффициент Cp=300 x, y, z – показатели степени; x=1.0, y=0.75, n= -0.15 Kp-поправочный коэффициентКр=Кмр×Кφр×Кy×Kλp×KrpКмр-поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материалаКмр=σв750nгде σв - предел прочности n- показатель степени; n = 0,75Тогда:Кмр=9807500,75=1.22Кφр,Кy,Kλp,Krp - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания Кφр=0,94,Кy=0,98,Kλp=1,0,Krp=1,0Тогда: Pz=10×300×1.41.0×0.40.75×82,43-0.15×1.12=1223H 2.2.3 Мощность резанияN=Pz×V1020×60=1223×82.431020×60=1.65кВтКφр,Кy,Kλp,KrpПроверяем, достаточна ли мощность привода станка. У станка 16К20Ф3Nшп=Nд×η=10×0,75=7,5 кВт;1,65<7,5 т.е обработка возможна. 2.1.2 Расчет усилий зажима.В процессе обработки на заготовку воздействует система сил. С одной стороны действует сила резания, которая стремиться вырвать заготовку из кулачков, с другой стороны сила зажима, препятствующая этому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учетом коэффициента запаса определяем необходимое усилие зажима. Схема действия сил резания и сил зажима показана на рис 4.1Рисунок 13. Схема действия сил резания и сил зажима.Сила зажима 3-мя кулачками от тангенциальной составляющей силы резания определяется по формуле.Где, K – коэффициент запаса; Pz – тангенциальная составляющая силы резания, H; d1 - диаметр обрабатываемой поверхности, d1=42 мм; f=0,3 – коэффициент трения на рабочей поверхности кулачка; d2- диаметр зажимаемой поверхности, d2=35 мм.Коэффициент запаса Где К1 – гарантированный коэффициент запаса, К1= 1,5К2 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки, К2 = 1,2К3 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления режущего инструмента, К3 = 1,0К4 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, К4 = 1,0К5 – вероятность отказа силового привода, К5 = 1,0К6 – соответствие теоретической и реальной схемы расположения опорных точек и установочных элементов приспособления, К6 = 1,0К7 – коэффициент, учитывающийся зону контакта заготовки с элементом приспособления, К7=1,0К8 – центробежная сила, К8 =1,0К9 – инерционные силы, К9 = 1,0 Тогда: Если К ≤2,5, принимаем К = 2,5Отсюда: 2.1.3 Расчет зажимного механизмаСилы резания могут вызвать вибрацию детали, которые могут привести к значительным погрешностям обработки и отрицательно действуют на сохранность инструмента, приспособления и станка.Поэтому необходимо надёжное крепление детали в приспособлении с помощью тех или других зажимных устройств.Однако силами зажима можно сместить обрабатываемую деталь в приспособлении, поэтому необходимо выполнить расчет зажимного механизма, в нашем случае - расчет кулачков. Определяем усилие зажима Q, создаваемое силовым приводом и передаваемое через механизм на постоянный кулачек: Тогда:2.1.4 Расчет силового приводаМеханизация приводных устройств к приспособлениям позволяет повысить производительность станков и облегчить труд рабочих при возможности регулирования скорости и потребной силы для выполнения того или иного элемента операции технологического процесса. В настоящее время механизируют, а во многих случаях и автоматизируют, установку и закрепление обрабатываемых деталей, поворот приспособлений в процессе обработки, снятие обработанных деталей со станков, транспортировку их для последующей обработки и др. Для этих целей в среднесерийном и серийном производстве широко используется сжатый воздух, жидкости под давлением, электроэнергия и др. Наиболее часто используется сжатый воздух (пневматика), так как пневматические устройства отличаются быстротой действия, простотой конструкции, легкостью управления, надежностью и стабильностью в работе. Благодаря таким преимуществам в качестве привода принимаем пневмоцилиндр двустороннего действия с рабочим давлением 0,4 МПа.Определим диаметр поршня пневмоцилиндра: Где р – рабочее давлениеή – 0,9 КПД приводаПринимаем по ГОСТ 15608-81 конструктивно большее значение D = 150 мм.2.1.