По конструкции долбяки делятся на дисковые, чашечные и хвостовые. Для нарезание прямозубых колес применяются прямозубые долбяки, для косозубых и шевронных - косозубые. Применяются долбяки для нарезания зубьев на блочных колесах и на колесах с буртами, колес внутреннего зацепления, шевронных колес с непрерывным зубом без канавки для выхода инструмента, точных зубчатых реек методом огибания.
В соответствии с ГОСТ 9323-79 изготавливаются долбяки следующих типов:
1) дисковые прямозубые классов точности АА, А и В;
2) дисковые косозубые классов точности А и В с номинальными углами наклона зубьев 15 и 23;
3) чашечные прямозубые классов точности АА, А и В с номинальными делительными диаметрами 80, 100 и 125 мм, а также классов точности Аи В с номинальными делительным диаметром 50 мм;
4) хвостовые прямозубые классов точности А и В;
5) хвостовые косозубые классов точности В с номинальными углами наклона зубьев 15 и 23.
Долбяки класса точности АА предназначены для нарезания колес 6-й степени точности, а классов А и В - соответственно для колес 7-й и 8-й степеней точности.
Рекомендации по выбору основных конструктивных элементов чистовых долбяков приведены в табл. 10.40-10.44. 10.7.2 . Расчет дисковых долбяков для нарезания колес-внешнего зацепления.
Расчет дисковбых долбяков для нарезания колес внешнего зацепления производится в указанной ниже последовательности.
1. Выбирают конструкцию долбяка и материал режущей части с учетом конструкции инструмента и физико-механических свойств обрабатываемого материала. Выбирают класс точности долбяка.
2. Число зубьев долбяка z0 с учетом принятого номинального делительного диаметра долбяка d0ном/m0. Оно округляется до целого числа согласно рекомендациям ГОСТ 9323-79 (см. табл. 10.40, 10.42).
3. Уточняют делительный диаметр долбяка d0=z0m0.
4. Для чистовых долбяков передний угол yб=5, для черновых yб=10…15.
5. Задний угол бб на вершине рекомендуется принимать равным 6. Известно, однако, что увеличение бб до 9…12 приводит к повышению периода стойкости долбяка в 1,3-1,5 раза. Долбяки с углами б=-15 и бб=9 применяются при черновом нарезании.
6. В настоящее время интенсивно долбяки с покрытием TiAlN (алюмо-нитрид титана). Это позволяет производить обработку при 1500-2500 двойных ходов долбяка в минуту, производительность повышается в 2-2,5 раза по сравнению с долбяками без покрытий.
Исходные данные для проектирования:
Угол зацепления: б=20
Модуль: m=4,5 мм
Делительный диаметр долбяка :d0=130.5
Число зубьев долбяка :z =29
Для чистового долбяка принимаем: передний угол: 5
Задний угол на вершине: 6.
Фактический угол профиля долбяка б0 определяется по формуле:
tgб0=
Боковой задний угол в сечении по делительному цилиндру:
Задний угол бп на боковых сторонах зубьев в нормальном сечении к профилю
tgбn=tgбб•sinб0= tg6•sin20=0,0362
Основной диаметр долбяка.
Определение размеров зубьев долбяка в исходном сечении
Величина утолщения зубьев долбяка для образования бокового зазора при чистовой обработке нарезаемых колес
Толщина зуба долбяка по делительной окружности:
S0=
Рис. 8.1. Геометрические параметры долбяка
Высота ножки зуба
ha0=ha1,2+c=m+c=6.83+1,35=8,18
c=0,3•m=0,3•4,5=1,35
где ha1,2-высота головки зуба нарезаемых шестерни и колеса.
Минимально допустимая по условию механической прочности толщина зуба нового долбяка на наружном диаметре
Sa0==1,062
Толщина зуба долбяка на наружном диаметре в исходном сечении
Sa01=da01(+invб-invбa0)
cosбa0=33°20ґ21ґґ
inv20°=0,014904
inv33°20ґ21ґґ=0,076341
Sa01=144,1(+0,014904 -0,076341)=0,6598
Величина исходного расстояния, обеспечивающая заданную толщину зуба на вершине
Принимаем по ГОСТ 9323-79 а=4,5мм.
Проверка долбяка с выбранным исходным расстоянием на отсутствие интерференции.
p1 - радиус кривизны активного профиля зуба шестерни в нижней начальной контактной точке при внешнем зацеплении её с колесом;
l1 - радиус кривизны эвольвентного профиля зуба шестерни в точке начала переходной кривой при нарезании её с долбяком;
Если p1 > l1, интерференция отсутствует.
где r b2-радиус основной окружности колеса.
Угол профиля зуба долбяка в точке на окружности выступов:
cosбб0 =*cosб = ()* cos 20 = 0,83543
бб0 = 3320?21??.
Межосевое расстояние в станочном зацеплении:
бw01 =
Коэффициент смещения:
x0= x0max= == 0,1051
x1=0
Окружная толщина зуба по делительному цилиндру:
Высота головки зуба долбяка:
ha0=ha0+a•tgбa=5,85+4,5•tg6=6,83
21. Высота ножки зуба долбяка:
hf0 = hf0 - a • tgбa= 5,81 - 4,5 • tg6° = 5,337
22. Диаметр вершин зубьев долбяка:
da0= d0+2ha0=130.5+2•5,85=142,2
Диаметр впадин зубьев долбяка:
df0? = d0- 2h?f0 = 130.5 - 2*6,24 = 118.02 мм;
df0 = d0- 2hf0 = 130.5 - 2 • 5,81 = 118,88
Наибольшая допустимая величина стачивания долбяка.
B ограничивается прочностью зуба сточенного долбяка и отсутствием подрезания зубьев нарезаемых им колёс:
B=B-e,
где e - длина зуба окончательно сточенного долбяка; B - длина зуба нового долбяка (принимаем по ГОСТ 9323-79).
Проверка на подрезание ножки зуба шестерни и колеса. Подрезание ножки зуба отсутствует, если выполняются условия: l1 0 (для шестерни) и l2 0 (для колеса). Расчёт ведём по выше приведённым формулам для l1 и l2.
x0=
Подрезание отсутствует.
Проверка на отсутствие срезания головки зуба окончательно сточенным долбяком.
Срезание отсутствует.
Основные элементы конструкции долбяка выбираем по ГОСТ 9323-79 или из конструктивных соображений. По ГОСТ 9323-79 определяем допуски на все элементы долбяка и технические требования к его изготовлению.
9. Проектирование средств механизации (автоматизации)
Автоматизация технологического процесса осуществляется с целью повышения производительности труда и сокращения числа рабочих, снижения себестоимости и повышения качества изделий. На Рис. 9.1 представлена схема винтового стружкоуборочного конвейера.
Рис. 9.1. Схема винтового стружкоуборочного конвейера
Данный вид конвейера состоит из привода (редуктор и электродвигатель), вращающего винт (рабочий орган машины), приводного вала с укрепленными на нем витками транспортирующего винта, желоба с полуцилиндрическим днищем, загрузочного и разгрузочного устройства. Через отверстия в крышке желоба подается насыпной груз и скользит вдоль желоба при вращении винта. Совместному вращению груза с винтом препятствует сила тяжести груза и трение его о желоб. Через отверстия в днище, снабженные затворами осуществляется разгрузка желоба. Винт шнека выполняют одно, двух или трехзаходным, с правым или левым направлением спирали. Поверхность винта шнека бывает лопастной, фасонной, ленточной, сплошной (применяют при перемещении порошкового насыпного, сухого мелкозернистого груза, не склонного к слеживанию). При перемещении слеживающихся грузов применяют винты шнека с лопастной, фасонной,ленточной поверхностью. Вал винта шнека состоит из отдельных секций и может быть трубчатым (скрепляются между собой с помощью вставляемых по концам коротких соединительных валиков, имеют меньшую массу) или сплошным. Вал винта шнека лежит в концевых (укрепляют в торцовых стенках желоба) и промежуточных (подвешиваются сверху на укрепленных на желобе поперечных планках) подшипниках. Один из концевых подшипников делают упорным и устанавливают обычно со стороны, в которую перемещается груз. Промежуточные подшипники имеют малые диаметр и длину, а также надежное уплотнение во избежание загрязнения частицами груза.
С учётом современных требований по повышению производительности и рациональному использованию ресурсов возможно объединение систем транспортирования стружки с другими системами цеха с целью их автоматизации.
Для выбора межцехового транспорта определим грузопоток из заготовительного цеха на участок:
Q =* Ni,
где m - число наименований деталей, поступающих из заготовительного цеха, m= 1;
Gi - масса заготовок;
Ni - годовая программа выпуска.
Q= 5,5•95000 = 522500 кг
Межоперационный грузопоток q определим по формуле:
q =* Ni,
где n - число наименований деталей, перевозимых на одном конвейере или другими видами транспорта;
qi - масса деталей, транспортируемых на участок механического цеха, для всех операций, кроме первой и второй, для которых необходимо принимать массу заготовок.
q= 2,8•95000 = 266000 кг.
Масса грузопотока стружки Qc, образующейся на участке за 1 ч. при обработке детали:
где m - число наименований обрабатываемых деталей на участке; Gi - масса заготовки; qi - масса детали; Ni - годовая программа выпуска деталей; Fд - годовой фонд времени работы оборудования.
Qc= (5,5 - 2,8)•95000 / 3938 =65,1 кг/ч.
10. Выбор транспортных средств
Эффективность производственного процесса во многом зависит от способа реализации транспортирования, поскольку транспортные операции являются непосредственным выражением связей между отдельными этапами технологического процесса. Транспортная система должна своевременно и в требуемой последовательности обеспечить выполнение всех запросов технологического оборудования, накопителей и слада в необходимых заготовках, полуфабрикатах и готовых изделиях.
Транспорт является неразрывной частью производственного процесса, непосредственно влияющей на длительность его цикла. Особенности машиностроительного производства оказывают влияние на выбор межцехового и внутрицехового транспорта, на основании проведенных расчетов в качестве межцехового транспорта принимаем электрокар.
В качестве межоперационного транспорта на участке принимаем подвесной конвейер.
Для уборки стружки, образующейся на участке, выбираем винтовой стружкоуборочный конвейер с последующим вывозом за пределы цеха колесным транспортом.
В качестве средства механизации транспортирования заготовок на участке производства детали шестерня рассмотрим конструкцию и принцип работы подвесного конвейера.
Основными элементами подвесного конвейера являются привод-натяжка, рабочие каретки, служащие для установки на них перемещаемых деталей, опорные колонны, поворотные устройства.
Работает рассматриваемый конвейер следующим образом: первоначально производят натяг трассы и путём подмены сменных колёс в приводе-натяжке устанавливают требуемую скорость движения конвейера, в нашем случае его скорость составляет 2,64 м/мин, затем заготовки вручную устанавливаются на каретки и последовательно транспортируются от одного станка к другому в соответствии с технологическим процессом, каретки жестко связаны с приводной цепью, охватывающей всю длину конвейера (в нашем случае L = 60000 мм), приводимой в движение электрическим двигателем через редуктор, расположенный над конвейером, на соответствующих операциях обработки снятие и установку обрабатываемых деталей рабочий осуществляет также вручную, после прохождения всех стадий обработки обработанные детали складируются в специальную тару и увозятся для консервации и упаковки.
Необходимая мощность электродвигателя привода конвейера (кВт).
где Кс - коэффициент неучтенных сопротивлений, Кс=1,1;
Ft - окружное усилие на приводной звездочке, Н;
Vmax - максимальная скорость конвейера.
Окружное усилие на звездочке определяется:
Ft = (Fmax-F min) * щп;
где щ - коэффициент учитывающий сопротивление на приводной звездочке, щ=1,02
Предварительно значение максимального натяжения цепи конвейера можно определить по формуле:
Fmax = Fmin* щс + (щГ * qГ * +щХ * qx * )* (1 + Км * щс) * g; H,
где Fmin - минимальное натяжение цепи, Fmin=500 H; щГ и щХ ? коэффициенты сопротивления движению на прямолинейных участках загруженной и холостой ветвей конвейера, щГ = щХ =0,1; , ? длина соответственно горизонтальных проекций загруженной и холостой ветви конвейера, м; Км? коэффициент концентрации местных сопротивлений, Км=0,4. Погонная масса холостой ветви (кг/м):
qx= mn / T + mk / tk + qц ;
загруженной ветви (кг/м):
qг=qx + mг / T;
где mn, mk, mГ - соответственно масса подвески, каретки и груза, (кг);
Т- шаг подвесок, м;
tk- шаг кареток, м;
qц ? погонная масса тягового органа, кг/м.
qx=10,1 / 1,2 + 9,2 / 0,6 + 46,8=71 кг ;
qг=71 + 7,4 / 1,2=77 кг.
Максимальное натяжение цепи конвейера:
F max = 500 * 1,16 + (1,015 * 77 * 96,9 +1,015 * 71 * 43,44) * (1 + 0,3 * 1,16) * 9,8 = 137180 Н.
Окружное усилие на звездочке:
Ft = (137180 - 500) * 1,02 = 139413 Н;
Необходимая мощность электродвигателя привода конвейера (кВт).
11. Технико-организационная часть
Для обеспечения бесперебойной работы основного производства на заводе и в цеху создано ряд вспомогательных служб.
Снабжение участка режущим, измерительным и вспомогательным инструментом.
От полного и своевременного обеспечения рабочих мест качественным инструментом зависит ритмичная работа оборудования, качество выпускаемой продукции, рост производительности труда.
Задачами инструментального хозяйства являются:
- полное и своевременное обеспечение рабочих мест нужным и качественным инструментом;
- устранение простоев из-за несвоевременного обеспечения инструментом;
- освобождение основных рабочих мест от работы по заточке и работе инструмента;
- организация работ по восстановлению и ремонту инструмента.
В инструментальное хозяйство завода входит: инструментальный цех, центральный инструментальный склад (ЦИС), центральный абразивный склад (ЦАС). Общее руководство всем инструментальным хозяйством завода осуществляет инструментальный отдел.
При построении системы инструментообеспечения производственных участков за основу принята система централизованного обеспечения технологического оборудования комплектами заранее настроенных инструментов в соответствии с производственной программой выпуска. В комплекты, для определенного вида оборудования, входят режущие вспомогательные и измерительные инструменты.