Разработка технологических процессов на механическую обработку вала первичного

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Аннотация

В дипломном проекте разработан технологический процесс на механическую обработку детали «Вал первичный» с годовой программой выпуска 800 комплектов в год.

Дана характеристика конструктивной и технологической особенности детали.

Произведен выбор метода получения заготовки, последовательность обработки, технологическое оборудование, обеспечивающие минимальную трудоемкость и себестоимость изготавливаемой детали при достижении заданного качества.

Исходя из этого, рассчитаны припуски и режимы резания с нормированием операций для условий серийного производства.

Разработана конструкция приспособления для обработки детали.

Дан анализ экологического состояния предприятия и мероприятий по охране труда.

Проанализирована при помощи экономических расчетов реальность и актуальность внедрения данных технологий на базовом предприятии.

Содержание

АННОТАЦИЯ

Введение

1. Исходная информация для разработки дипломного проекта

2. Общие положения

2.1 Служебное назначение объекта производства

2.2 Определение типа производства

3. Технологический процесс сборки изделия

3.1 Служебное назначение изделия

3.2 Анализ технологичности конструкции изделия

3.3 Разработка технологического процесса сборки

3.4 Разработка схемы сборки. Выбор вида и формы организации сборки

4. Технологический процесс изготовления выбранной детали

4.1 Служебное назначение детали

4. 2 Анализ технологичности конструкции детали

4. 3 Выбор и обоснование метода получения заготовки. Предварительная технико-экономическая оценка выбора заготовки по минимуму приведённых затрат

4. 4 Выбор и обоснование методов обработки поверхностей деталей

4. 5 Выбор и обоснование технологических баз. Предварительная разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

4. 6 Предварительный выбор оборудования

4. 7 Размерный анализ различных вариантов технологического процесса

4. 8 Расчёт припусков

4. 9 Разработка технологических операций и операционной технологии. Выбор оборудования

4. 10 Расчёт режимов резания

4. 11 Нормирование операций технологического процесса. Расчёт загрузки оборудования

4. 12 Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ

5. Расчёт и проектирование специальной технологической оснастки

5.1 Расчёт и проектирование специального приспособления

6. Охрана труда и техника безопасности

7. Технико-экономическое обоснование проекта

Заключение

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

Ведущее место в росте экономики любой страны принадлежит отраслям машиностроения. Одной из главной является станкостроение, потому, что от уровня его развития зависит развитие всей машиностроительной промышленности.

Под технологией машиностроения следует понимать научную дисциплину, изучающую преимущественно процессы механической обработки деталей и сборки машин, попутно затрагивающую вопросы выбора заготовок и методы их изготовления.

Проектирование технологических процессов изготовления деталей машин имеет цель установить наиболее рациональное и экономный способ обработки, при этом обработка деталей на металлорежущих станках должна обеспечивать выполнение требований, предъявляемых к точности и чистоте обрабатываемых поверхностей, правильности контуров, форм и т. д.

Таким образом, спроектированный технологический процесс механической обработки деталей должен, при его осуществлении обеспечивает выполнение требований, обуславливающих нормальную работу собранной машины.

Для металлорежущего оборудования, выпускаемого в настоящее время, характерно быстрое расширение сферы применения ЧПУ с использованием микро процессорной техники. Особое значение приобретает создание гибких производственных модулей, благодаря которым, без участия оператора, можно управлять технологическими процессами.

На данном этапе развития машиностроения при проектировании технологических процессов стремятся к возможно полной механизации и автоматизации, применению малоотходных способов получения заготовок механической обработки без снятия слоя металла, уменьшению трудоемкости изготовления деталей.

Вал, является распространенной и достаточно ответственной деталью машин и механизмов. Высокие требования, предъявляемые по изготовлению валов: по точности, по прочности и по эксплуатационным данным требует серьезной комплексной проработки на всех стадиях процесса производства.

Экономия материала достигается применением эффективного метода получения заготовки, такого как: штамповка на ГКМ.

На основании этого принципа был разработан данный технологический процесс.

1. ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

Базовая информация включает:

— Годовая программа выпуска продукции вал первичный

— Сборочный чертёж вал первичный;

— Технические требования и нормы точности, предъявляемые к валу;

— Квалитет точности и шероховатость поверхностей.

Исходная информация для разработки курсового проекта делиться на три вида: базовую, руководящую и справочную.

На чертеже должны указаны материал и его твердость; конфигурация и габаритные размеры вала; требования к точности обработки каждой поверхности (точности выполняемых размеров, взаимному расположению поверхностей и параметры шероховатости);

Руководящая информация включает данные, содержащиеся в:

— техническом задании на разработку технологического процесса;

— стандартах всех категорий на технологические процессы и методы управления ими, оборудование и оснастку;

— документации на единичные технологические процессы изготовления аналогичных деталей;

— документации на технологические процессы;

Справочная информация включает данные, содержащиеся в:

— технологической документации производства;

— описаниях методов обработки;

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. 1 Служебное назначение объекта производства

Назначение коробки передач — изменять силу тяги, скорость и направление движения. У двигателей с уменьшением частоты вращения коленчатого вала крутящий момент незначительно возрастает, достигает максимального значения и при дальнейшем снижении частоты вращения также уменьшается. Однако при движении на подъемах, по плохим дорогам, при трогании с места и быстром разгоне необходимо увеличение крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам. Для этой цели и служит коробка передач, в которую входит также передача, позволяющая двигаться задним ходом. Кроме того, коробка передач обеспечивает разъединение двигателя с трансмиссией.

Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом.

Чтобы привести вал во вращательное движение, на поверхность насаживается шкив, который должен быть соединен с электродвигателем. Он фиксируется контрольной шайбой со стороны паза, чтобы не было самооткручивания.

«Вал первичный» предназначена для передачи крутящего момента на блок зубчатых колес, и воспринимающая изгибающие нагрузки. Эта деталь может применяться в механических передачах, различных узлах машин для поддерживания вращающихся элементов передач — шкивов, звездочек, зубчатых и червячных передачах.

2. 2 Определение типа производства

Определяем тип производства, в зависимости от габаритов, массы (веса) и размера годовой программы выпуска изделий, из этих данных необходимо установить тип производства:

Единичное — определяется выпуском деталей (продукции) в малом количестве.

Серийное — производство характеризуется ограниченным выпуском продукции, но большими сериями. Серийное производство подразделяется на крупносерийное и мелкосерийное.

Крупносерийное — относительно постоянный выпуск продукции большими сериями, либо изготовлением изделий, производство которых часто повторяется. По характеру ближе остальных к массовому. При выборе технологического оборудования специального и специализированного, дорогостоящего приспособления или вспомогательного приспособления и инструмента необходимо производить расчёт затрат и сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения.

Мелкосерийное — широкая номенклатура, большой размер серии, редкая периодичность выпуска. По характеру близко к единичному.

Массовое — характеризуется выпуском одной и той же продукции как правило длительное время (годами).

Согласно массе детали 10 (кг), и годовой программе 800 шт. в год, тип производства — серийное.

Таблица 1 — Определение типа производства

Масса детали,

кг.

Тип производства

Единичное

Мелко-

серийное

Серийное

Крупно-

серийное

Массовое

< 1,0

< 10

10 — 2000

1500 — 100 000

75 000 — 200 000

200 000

1,0 — 2,5

< 10

10 — 1000

1000 — 5000

50 000 — 100 000

100 000

2,5 — 5,0

< 10

10 — 500

500 — 35 000

35 000 — 75 000

75 000

5,0 — 10

< 10

10 — 300

300 — 25 000

25 000 — 50 000

50 000

> 10

< 10

10 — 200

200 — 10 000

10 000 — 25 000

25 000

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ

Сборка является одним из заключительных этапов изготовления машины, в котором проявляются результаты всей предшествующей работы, проделанной конструкторами и технологами по созданию машины. Качество машины и трудоемкость сборки во многом зависит от того, как понято конструктором и воплощено в конструкции служебное назначение машины, как установлены нормы точности, насколько удачно выбраны методы достижения требуемой точности машины и как эти методы реализуются в технологии изготовления машины. Технологические процессы изготовления деталей часто оказываются подчиненными технологии сборки машины. Поэтому вначале разрабатывается технология сборки. Этому должны предшествовать изучение служебного назначения машины и анализ соответствия ему технических требований и норм точности.

3.1 Анализ соответствия технических требований и норм точности служебному назначению изделия

Технические требования и нормы точности вытекают из служебного назначения машины и являются результатом преобразования качественных и количественных показателей служебного назначения машины в показатели размерных связей ее исполнительных поверхностей. Рассмотрим установление связей между показателями служебного назначения и техническими требованиями коробки передач.

Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. При монтаже напрессовку подшипников производить безударным способом.

Фиксатор должен четко фиксировать муфту синхронизатора. Осевое перемещение втулок не допускается. Трущиеся поверхности смазать.

Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом.

Сорта масла для смазывания элементов коробки передач участвующих в работе можно обосновать тем, что для нормальной безотказной работы коробки передач и обеспечения хорошего смазывания подшипников и трущихся поверхностей предпочтительно использовать индустриальное масло И — 12А ГОСТ 20 799– — 75.

Обеспечение требуемых допусков перекоса, параллельности и соостности валов в требуемых пределах, очень важно для правильной и долгосрочной работы коробки передач. Так как валы коробки передач являются базовыми деталями отдельных его узлов, то при их изготовлении должно учитываться то, что на поверхностях вала не допускаются трещины, плены, забоины, вмятины, закаты, волосовины и расслоение металла иначе велика вероятность возникновения дисбаланса.

Проведённый анализ говорит о том, что требования, предъявляемые к конструкции и силовым параметрам коробки передач полностью соответствуют условиям работы для которых она предназначена.

3.2 Анализ технологичности конструкции изделия

Конструкция сборочной единицы, в нашем случае вал первичный в сборе является технологичной, если она соответствует требованиям изготовления, эксплуатации и ремонта наиболее производительными и экономичными способами при заданных условиях производства. Степень этого соответствия выясняем путём анализа технологичности конструкции вала первичного в сборе, которую целесообразно проводить следующим образом, оценив следующие параметры.

— Оценка размеров, массы сборочной единицы. Оценка принципиальной возможность собираемости.

Исходя из того что масса вала первичного в сборе 38 кг и тип производства — серийный N = 800 шт. /год, сборку всех узлов и самого вала первичного в целом целесообразно производить стационарно (конструкция технологична).

— Оценка необходимости одновременного ориентирования, присоединения и закрепления большого количества деталей в процессе сборки.

В процессе сборки вала первичного имеется необходимость одновременного ориентирования промежуточных элементов зацепления — роликов во впадинах зубчато-роликового колеса при помощи хомута для последующей установки. Последующая сборка осуществляется с последовательным присоединением отдельных деталей и узлов, что исключает необходимость применения для этого механизированных систем (конструкция технологична).

— Оценка возможности уменьшения количества деталей в сборочной единице.

Уменьшение количества деталей в сборочной единице, путём объединения нескольких простых деталей в одну более сложную не имеет необходимости, так как это приведёт к усложнению конструкции деталей, у которых имеется эта возможность, а так же к повышению неудобства общей сборки вала первичного при данных условиях серийности производства (конструкция технологична).

— Оценка наличия труднодоступных, неудобных мест для сборки, регулировки, измерения.

Конструкция вала первичного обеспечивает минимальное количество труднодоступных мест для сборки, а так же не требует использования специального инструмента (конструкция технологична).

— Оценка наличия и обоснования специальных требований к сборочной единице (по массе, шуму, вибрации,).

В целях обеспечения промышленной применимости данного вала первичного в сборе, его конструкция требует проведения испытаний и технологического контроля чтобы исключить превышение требований по шуму и вибрации.

Исходя из выше перечисленных пунктов соответствия данной сборочной единицы всем нормам технологичности, делаем вывод о том, что конструкция рассматриваемого вала первичного в сборе является технологичной.

3.3 Разработка технологического процесса сборки

Таблица 2 — Технологический маршрут сборки

№ операции

Содержание перехода

1.

На вал 1 установить стакан 17

2.

Напрессовываем на вал 1 подшипник 20 безударным способом так, чтобы подшипник встал в стакан 17.

3.

На втулку 4 насаживаем зубчатое колесо 3, предварительно запрессовав в него 2 подшипника 7. Между подшипниками 7 устанавливается кольцо 2.

На втулку 4 одевается втулка 10. Далее устанавливается синхронизатор 9.

На втулку 4 одевается втулка 10.

На втулку 4 насаживаем зубчатое колесо 19. Запрессовываем в зубчатое колесо 19 2подшипника 7 между которыми устанавливается кольцо 2.

4.

На вал 1 установить кольцо 8.

5.

На втулку 4 насаживаем зубчатое колесо 3, предварительно запрессовав в него 2 подшипника 7. Между подшипниками 7 устанавливается кольцо 2.

На втулку 4 одевается втулка 10. Далее устанавливается синхронизатор 9.

На втулку 4 одевается втулка 10.

На втулку 4 насаживаем зубчатое колесо 19. Запрессовываем в зубчатое колесо 19 2подшипника 7 между которыми устанавливается кольцо 2.

7.

На вал 1 установить кольцо 12.

8.

Напрессовываем на вал 1 подшипник 21 безударным способом так, чтобы подшипник встал в стакан 13 и устанавливается стопорное кольцо 14.

9.

На вал 1 одевается шайба 15 и затягивается гайка 16 (Мкр = 300 + 5Н/м). Концы лепестков шайбы 15 отогнуть.

3.4 Разработка схемы сборки. Выбор вида и формы организации сборки

В данном случае применяем стационарный вид сборки, так как сборка вала первичного и его составных частей осуществляется на одной позиции, к которым подаются детали.

Метод сборки применяем ручной.

Рисунок 1 — Общая схема сборки вала первичного

Рисунок 2 — Схема сборки узла 1

Рисунок 3 — Схема сборки узла 2

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

4.1 Служебное назначение детали

Деталь «Первичный вал» — является составной частью коробки передач.

Деталь представляет собой вал со шлицевыми, зубчатыми и резьбовыми поверхностями, помимо этого с одного из торцов детали имеются глухие отверстия. Первичный вал служит для переключения скоростей в коробке передач и передачи вращения непосредственно на другие исполнительные органы узла (в данном случае через шестерни которые находится в зацеплении с вторичным валом). Наружными посадочными поверхностями вал устанавливается в корпус коробки передач через подшипники качения, которые в свою очередь запрессовываются непосредственно в посадочные гнезда данного узла.

Шпоночные пазы служат для крепления.

Для изготовления данной детали выбираем углеродистую качественную конструкционную сталь марки Сталь 45 ГОСТ 1050–88.

Таблица 3 — Химический состав стали 45 по ГОСТу 1050 — 88. ([9], стр. 102)

Марка стали

Массовая доля элементов

Углерода

Кремния

Марганца

Хрома не более

Никель

Другие элементы

45

0,42 — 0,50%

0,17 — 0,37%

0,50 — 0,80%

0,25%

-

-

Механические свойства стали 45 ГОСТ 1050– — 88 ([9], стр. 106).

Таблица 4

дт

кг/мм2

дср

кг/мм2

дв

%

Ш

%

бн

кг/мм2

НВ не более

Не более

Горячекатаная

Отожженная

36

61

16

40

5

241

197

Эта сталь применяется при изготовлении деталей, работающих при больших скоростях, средних и высоких давлениях, при наличии ударных нагрузок. Также эта сталь удовлетворяет требованиям высокой поверхностной прочности и износоустойчивости.

Обладает следующими механическими свойствами: ударная вязкость

бн = 59 кг см/см2, относительное удлинение ш = 45%, Твердость по Бринеллю Н В 187ч229.

4.2 Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность конструкции детали рассматривается как совокупность свойств конструкции детали, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Объект производства анализируется по пяти признакам: обрабатываемости материала (Кто), рациональности формы детали с точки зрения механической обработки (КТф), наличию у детали поверхностей, которые удобно использовать в качестве технологических баз (Ктб), соответствие точности размеров и шероховатости поверхностей, принятых за измерительные базы (Ктш).

Анализ технических требований, условий и норм точности на изготовление детали.

Достоинства:

1. Деталь является телом вращения и не имеет труднодоступных мест и поверхностей для обработки;

2. Перепады диаметров в большинстве поверхностей малы, что позволяет получить заготовку близкую к форме готовой детали;

3. Симметрична относительно оси;

4. Деталь позволяет вести обработку нескольких поверхностей за один установ (на многорезцовых станках и станках с ЧПУ);

5. Конструкция детали обеспечивает свободный подвод и отвод инструмента и СОЖ в зону резания и из нее, и отвод стружки;

6. Деталь имеет надежные установочные базы, т. е. соблюдается принцип постоянства и совмещения баз;

7. Конструкция детали достаточно жесткая;

8. Допуски на размеры точных поверхностей не усложняют технологию производства.

Недостатки:

1. Деталь имеет глухие отверстия и резьбовые поверхности;

Вывод: Данная конструкция детали является технологичной, т.к. удовлетворяет большинству технологических требований.

При выборе методов обработки поверхностей следует учитывать, что они должны обеспечивать:

— Заданную точность обработки.

— Заданную высоту микронеровностей обрабатываемых поверхностей.

— Необходимую производительность обработки.

Принимая во внимание вышеперечисленные факторы, выберем методы обработки основных поверхностей.

Таблица 5

№ Поверхности

Виды обработки

1

Фрезеровать, сверлить, токарная.

2

Токарная черновая, токарная чистовая, горизонтально фрезерная, резьбонарезная,.

3

Токарная чистовая.

4

Токарная черновая, токарная чистовая, шлицефрезерная, шлифовальная.

5

Токарная чистовая.

6

Токарная чистовая.

7

Токарная черновая, токарная чистовая, шлицефрезерная

8

Токарная черновая, токарная чистовая, шлицефрезерная, горизонтально фрезерная, шлифовальная.

4.3 Выбор и обоснование метода получения заготовки. Предварительная технико-экономическая оценка выбора заготовки по минимуму приведённых затрат

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией деталей, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления.

Выбрать заготовку значить установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления.

Для рационального выбора заготовки необходимо одновременно учитывать все вышеперечисленные исходные данные, так как между ними существует тесная взаимосвязь.

Окончательное решение можно принять только после экономического комплексного расчёта себестоимости заготовки и механической обработки в целом.

Определяем массу детали и заготовки:

V = рr2 · H; V = (р (D2 — d2) · H) / 4

V1=3,14 · 22,52 · 90 = 143 066,2 мм;

V2=3,14 · 27,52 · 107,5 = 255 272,2 мм;

V3=3,14 · 32,52 · 280 = 928 655 мм;

V4=(3,14(652 — 422) · 65,5) / 4 = 126 538,46 мм;

V5=(3,14(552 — 422) · 52,5) / 4 = 51 969 мм;

V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5

V=143 066,2 + 255 272,2 + 928 655 + 126 538,46 + 51 969=1305500,91 мм

m дV · г (кг)

г = 8,0 н/см3

m д=1 305 500,91·8=10 014 007,28 см3 или 10кг

m з=1,37 · m д = 1,37 · 10=13,7 кг.

Заготовка штамповка на ГКМ

Область применения этого метода серийное и массовое производство.

Штамповка на кривошипных прессах в 2…3 раза производительнее по сравнению с штамповкой на молотах, припуски и допуски уменьшаются на

20−35% расход материала снижается на 10−15%. Заготовки для деталей типа стержня с утолщением, колец, втулок, деталей со сквозными· и глухими отверстиями, целесообразно получать на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ).

Себестоимость заготовки из штамповки:

Ѕз = [(Ci / 1000) · mз · Кт · Кс · Кв · Км · Кп ] - (mз — mд) · Ѕотд / 1000 ([10], стр. 31),

где Ci — базовая стоимость одной тонны заготовок, руб. ;

Кт, Кс, Кв, Км, Кп — коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала, и объёма производства;

mз — масса заготовки, кг;

mд — масса детали, кг;

Ѕотд — цена одной тонны отходов в руб.

Ѕз = [(1500 / 1000) · 13,7 · 1 · 1 · 0,8 · 1 · 1] - (13,7 — 10) · 23 / 1000 = 1,5589*, р/шт

*- по ценам 1985 года.

Прокат может применяться в качестве заготовки для непосредственного изготовления деталей либо в качестве исходной заготовки при пластическом формообразовании.

Специальный прокат применяется в условиях массового или крупно серийного производства, что в значительной степени снижает припуски и объём механической обработки.

Ѕз = М + ?Со. з ([10], стр. 32),

где М — затраты на материал заготовки, руб. ;

о. з -технологическая себестоимость операции правки, колибрования прутков, разрезка их на штучные заготовки.

о. з = (Сп. з · Т шк. ) / (60 · 100) ([10], стр. 32),

где Сп. з — приведённые затраты на рабочем месте коп/час;

Тшк — штучное или штучно — калькуляционное время выполнения заготовительной операции

Со. з = (250 · 240. ) / (60 · 100) = 10

М = [mз · Ѕ - (mз — mд)] · Ѕотд / 1000 ([10], стр. 33),

где mз — масса заготовки, кг;

mд — масса детали, кг;

Ѕ - цена 1 кг материла заготовки отходов, руб. ;

Ѕотд — цена 1тонны отходов, руб.

М = [13,7 · 150 — (13,7 — 10)] · 23 / 1000 = 47,18

Ѕзаг2 = 47,18 + 10 = 57,18

Эз = (Ѕзаг2 — Ѕзаг1) · N ([10], стр. 33)

Эз = (Ѕзаг2 — Ѕзаг1) · 800 = (57,18 — 1,55) · 800 = 44 504

При сравнении себестоимости изготовления заготовки было выявлено два вида получения заготовок: 1) штамповка; 2) прокат.

В связи с проведёнными расчётами видно, что целесообразней и значительно дешевле принять получения заготовки на ГКМ.

Технические требования на заготовку:

1. Неуказанные закругления R2;

2. Смещение по линии разъема не более 0,8 мм;

3. Заусенец не более 0,5 мм;

4. Внешние дефекты (забоины, вмятины) глубиной не более 0,5 мм;

5. Кривизна стержня не более 0,8 мм;

6. Очистка поверхности производится механическим способом

7. Нормализовать Н В 170… 217 МПа

4.4 Выбор методов обработки поверхностей деталей

Таблица 6

повер.

Размер, мм

Шероховатость

Операция

Первый вариант

Второй вариант

1

Ш18+0,84

Rz = 40

Центровальная

Однократное сверление

3

Ш55,5 -0,08

Rz = 40

Токарная

1) Черновое точение

2) Чистовое точение

5

10+0,35

Rz = 80

Горизонтально — фрезерная

1) Черновое фрезерование

2) Чистовое фрезерование

6

Ш46,6−0,34

Rz = 20

Шлицефрезерная

4

Ш55 +0,03

Rz = 20

Шлифовальная

Шлифование

2

Ш30+0,2

Rz = 20

Резьбофрезерная

4.5 Выбор и обоснование технологических баз. Предварительная разработка маршрутного технологического процесса изготовления детали

В технологическом отношении детали, имеющие несколько основных и вспомогательных поверхностей обработки, должны быть изготовлены с минимальными затратами времени, с использованием прогрессивных методов изготовления заготовок, с правильным выбором баз, соблюдая принцип единства и совмещения баз.

При построении маршрута обработки следует соблюдать принцип постоянства баз; на всех основных технологических операциях использовать в качестве технологических баз одни и те же поверхности заготовки.

При разработке технологического маршрута используем типовые Т. П. На первоначальной операции 015 базами служат: наружные диаметры 61,4 и 71,4 установленные на призмах. Эти поверхности служат условными черновыми базами. Выполнение в 005 операции — центрование торца на диаметр 6,3 на в размер 15 ±0,3 служат базами для следующих операций. В этом случае соблюдается принцип постоянства баз, а принцип единства нарушается.

Исходя из материала, конфигурации, требуемой точности и чистоты обработки, а также программы и выбранного типа производства принимаем следующую последовательность обработки.

Таблица 7 — Маршрут обработки

№ опер.

Наименование операции

Базовые поверхности

005

Центровальная

010

Токарно-гидрокопировальная

015

Токарная с ЧПУ

035

Горизонтально-фрезерная

030

Шлицефрезерная

040

Слесарная

045

Промывка

055

Термическая обработка

060

Операционный контроль

070

Круглошлифовальная

095

Резьбофрезерная

100

Промывка

110

Приёмочный контроль

4.6 Предварительный выбор оборудования

Выбор технологического оборудования для проектируемого процесса производится уже после того, как каждая операция предварительно разработана.

Выбор технологического оборудования при изготовлении данной детали по составленному технологическому процессу будем вести исходя из типа производства (п. 3 настоящей пояснительной записки), конфигурация детали, сложности выполнения операций.

Необходимо также учитывать расчетные режимы обработки поверхностей детали и их возможность получения на выбранном оборудовании.

Следует стремиться к уменьшению доли вспомогательного времени и при возможности сокращать основное, применяя например, многоинсрументальную обработку. Использование принципа концентрации операций, т. е. сосредоточения возможно большего числа однотипных видов обработки на одном рабочем месте, также ведет к повышению производительности.

Выбор оборудования производится в соответствии с намеченным планом операции механической обработки, исходя из габаритных размеров обрабатываемой детали.

Выбранный станок должен обеспечивать выполнение технических требований, предъявляемых точностей изготовления деталей.

Мощность, жесткость и кинематические возможности должны позволять вести обработку на оптимальных режимах с наименьшей затратой времени и себестоимости.

В данном случае мы имеем дело с среднесерийном производством, что в совокупности с простой конфигурацией детали позволяет широко использовать полуавтоматы и универсальные станки.

Центровое отверстие выполняется на центровальном станке 2912.

При обтачивании наружных поверхностей по контуру используются токарно-гидрокопировальный станок ЕМ-400, токарный станок 16К20 с ЧПУ, токарно-винторезный станок 16К20. Для выполнения остальных операций (фрезерование, шлифование, резьбонарезание) используются универсальные станки моделей 6М82Г, 5350, 3А151 и т. д.

Ниже приведены технические характеристики выбранных станков.

Таблица 8 — Техническая характеристика станка мод. 6М82Г

Расстояние от оси или торца шпинделя до стола, мм

30−450

Расстояние от вертикальных направляющих до середины стола, мм

220−480

Расстояние от оси шпинделя до хобота, мм

155

Размеры рабочего стола, мм

1250Ч320

Наибольшее перемещение, мм

продольное

700

поперечное

240

вертикальное

420

Число ступеней подач

18

Подача стола, мм/мин

продольная

25−1250

поперечная

25−1250

вертикальная

8,3−416,6

Диаметр отверстия шпинделя, мм

29

Конус Морзе шпинделя

№ 3

Размер оправок для инструмента, мм

32; 40

Количество скоростей шпинделя

18

Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту

31,5−1600

Мощность электродвигателя, кВт

главного движения

7,5

подачи стола

1,5

Габариты станка, мм

2100Ч2440

Категория ремонтной сложности

23

Таблица 9 — Техническая характеристика станка мод. 5350

Наибольший обрабатываемый диаметр, мм

500

Высота центров, мм

250

Расстояние между центрами, мм

750

Наибольший нарезаемый модуль, мм

6

Наибольший диаметр фрезы, мм

150

Расстояние между осями шпинделя, изделия и фрезы, мм

40−140

Наибольшая длина фрезерования, мм

675

Число нарезаемых зубьев

4−20

Пределы чисел оборотов шпинделя фрезы в минуту

80−250

Количество ступеней чисел оборотов шпинделя фрезы

6

Пределы подач, мм/об

0,63−5

Число ступеней подач

10

Диаметр отверстия шпинделя, мм

106

Диаметр оправки фрезы, мм

27; 32; 40

Скорость обратного хода каретки, мм/мин

1,92

Мощность электродвигателя привода червячной фрезы, кВт

7,5

Габариты станка, мм

длина

2330

ширина

1500

Категория ремонтной сложности

15

Таблица 10 — Техническая характеристика станка мод. 3А151

Наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм

диаметр

200

длина

750

Конус Морзе передней бабки

№ 4

Диаметр шлифовального круга, мм

450; 600

Число оборотов шпинделя шлифовальной бабки в минуту

1080; 1240

Скорость перемещения стола (регулирование бесступенчатое), мм/мин

0,1−6

Угол поворота стола, град

+3; -10

Наибольшее поперечное перемещение шлифовальной бабки, мм

200

Поперечная подача шлифовальной бабки на один ход стола, мм/мин

регулировка бесступенчатая

Пределы чисел оборотов поводкового патрона в минуту

63−400

Мощность электродвигателя, кВт

7,5

Габариты станка, мм

3100Ч2100

Категория ремонтной сложности

38

Оценка возможности использования режущего инструмента для детали «Вал первичный» рассмотрен в таблице 10.

Таблица 11 — Оценка возможности использования режущего инструмента

№ операции

Наименование инструмента

Кт.с.

1

2

3

005

Сверло Т15К6 ГОСТ 14 952–75

1,0

010

Резец Т5К10 ГОСТ 18 868–73

1,0

015

Резец Т5К10 ГОСТ 18 868–73

1,0

020

Резец Т15К6 ГОСТ 18 878–73

0,85

025

Фреза Т15К6 ГОСТ 1092–69

1,0

030

Фреза Р6М5 ГОСТ 17 026–71

1,0

035

Фреза Р6М5 ГОСТ 17 026–71

1,0

070

Круг шлифовальный 25А

ГОСТ 2424–83

1,0

085

Фреза гребенчатая Р6М5

ГОСТ 1336–77

1,0

090

Фреза гребенчатая Р6М5

ГОСТ 1336–77

1,0

?10

?9,85

Оценка возможности использования режущего инструмента определяем по формуле (7):

4.7 Размерный анализ различных вариантов технологического процесса

Список размерных цепей

81 — 80 — 100 — 81.

82 — 81 — 100 — 82.

10 — 11 — 100 — 10.

31 — 32 — 11 — 100 — 10 — 31.

61 — 62 — 11 — 100 — 10 — 61.

32 — 33 — 82 — 100 — 11 — 32.

62 — 63 — 82 — 100 — 11 — 62.

63 — 64 — 71 — 63.

51 — 52 — 64 — 71 — 63 — 82 — 100 — 11 — 32 — 51.

83 — 82 — 63 — 71 — 64 — 83.

41 — 64 — 71 — 63 — 41.

83 — 100 — 82 — 63 — 71 — 64 — 83.

83 — 91 — 82 — 63 — 71 — 64 — 83.

33 — 100 — 82 — 33.

Размерная информация:

Количество звеньев 43

Список звеньев размерной цепи.

Звено представляется в виде:

(номер группы) (1-я точка) (2-я точка) (параметры)

Параметры зависят от номера группы, для звеньев групп

2,3 — (мин. размер) (макс. размер)

6-й — (верхнее отклонение) (нижнее отклонение)

8,9-й — (номинальный размер) (верхнее отклонение) (нижнее отклонение)

6 10 100 2. 0

6 80 100 1.2 — 1. 2

6 10 31 2. 0

6 10 61 3. 0

2 81 80 0.5 4

6 81 100 0.5 — 0. 5

2 82 81 0.5 4

6 82 100 0. 74 0

6 82 91 0.3 — 0. 3

2 10 11 0.5 5

2 31 32 0.5 8

6 11 32 0. 125 — 0. 125

2 61 62 0.5 8

6 11 62 0.2 — 0. 2

8 11 100 630 0 — 0. 9

2 32 33 0.5 0

6 33 82 0 — 0. 25

2 62 63 0.5 5

6 63 82 0 — 0. 215

6 63 71 0.2 0

6 41 63 0. 25 0

6 32 51 0. 75 -. 075

8 11 21 10 0. 55 — 0. 55

8 82 91 32 0.3 — 0. 3

2 63 64 0.1 5

8 64 71 49 0.2 0

2 51 52 0.1 8

8 52 64 13 0.8 — 0. 8

2 83 82 0.1 5

8 64 83 422.5 0 — 0. 36

3 41 64 52 52. 39

3 83 100 31. 35 32. 65

3 83 100 57.5 58. 24

3 33 100 594. 25 595

9 39 109 595 0 — 0. 75

9 19 109 630 0 — 0. 9

9 19 29 10 0. 55 — 0. 55

9 69 89 422.5 0 — 0. 36

9 49 69 52 0. 39 0

9 89 109 57.5 0. 74 0

9 59 69 13 0.8 — 0. 8

9 69 79 49 0.2 0

9 89 99 32 0. 65 — 0. 65

4. 8 Расчёт припусков

Общим припуском на обработку называется слой металла, удаляемый с поверхности исходной заготовки в процессе механической обработки с целью получения годной детали.

Операционный припуск — это слой материала, удаляемый с заготовки при выполнении одной технологической операции.

Операционный припуск равняется сумме промежуточных припусков, то есть припусков на отдельные переходы, входящие в операцию.

Из применяемых в машиностроении заготовок (проката, отливок, штамповок) в качестве заготовки для данного вала учитывая, что материал делали — сталь 45 ГОСТ 1050– — 88 и типа производства массового; применяем заготовку — штамповку.

Данный тип заготовки получают на горизонтально ковочных машинах (ГКМ).

Такой вид заготовок наиболее применяем для получения требуемой детали.

Штамповка — потому, что допуски маленькие и отход металла будет минимальный.

Производим расчет припуска для самой точной поверхности детали Ш 55 согласно маршруту обработки.

Определение дефектного слоя:

Суммарные отклонения расположения штамповкой заготовки при обработки в патроне для наружной поверхности:

= см2 + кор2, мкм. ([11], стр. 56)

где — коробления — погрешность штампованных заготовок на прессах;

см — погрешность по смещению на штампах.

Погрешность закрепления е ([11], табл. 3. 26, стр. 68). е = 110 мкм.

Точность и качество поверхностей штампованных заготовок после механической обработки выбираем ([11], табл. 3. 25, стр. 67).

Величину удельного отклонения расположения Дy выбирают по ([11], табл. № 3. 22, стр. 64):

Дy = 0,2 мм.

Расстояние LК от сечения, для которого определяется кривизна, до места опоры при установки в центрах определяется из соотношения

Lк= 107,5, мм,

где L — общая длина заготовки в мм, где L = 395 мм.

Величина отклонения расположения заготовки в центровки.

сц = 0,25 · д2заг + 1 мкм. ([11], стр. 57)

где дзаг — допуск на диаметр базовой поверхности мм. дзаг = 1,7 мм.

сц = 0,25 · 1,72 + 1 = 0,37 мм. со.м. = 2 Дy · LК, мкм. ([11], стр. 58)

где — Дy — величина удельного отклонения расположения равная 0,2.

со.м. = 2 · 0,2 · 107,5 = 43 мкм.

Суммарное отклонение расположения, ([11], стр. 68). Отклонение на черновую обработку по следующей формуле:

Pо = со.м. 2 + сц2, мкм. ([11], стр. 58)

Pо = 432 + 3702 = 372 мкм.

Погрешность установки при базировании в центрах заготовки выбирается ([11], табл. 3. 26, стр. 82).

еy = 110 мкм.

Минимальный припуск на черновую обработку:

2Zmin = 2 (RZ + T + с2 + еy2), мкм. ([11], стр. 58)

2Zmin = 2 (160 + 200 + 3722 + 2002) = 1564 мкм.

Максимальный припуск на черновую обработку поверхности детали определяем по формуле:

2Zmax = 2Zmin + дДП — дДВ, мкм. ([11], стр. 58)

где — дДП = 1100 мкм; дДВ = 400 мкм.

2Zmax = 1564 + 1100 — 400 = 2264 мкм.

Величину остаточного суммарного расположения заготовки после выполнения черновой обработки поверхности определяем по формуле:

сост = Кy соз, мкм. ([11], стр. 58)

где — Кy = 0,06 (см. табл. № 3. 19 [11]).

сост = 0,06 · 372=22,33 мкм.

Величина погрешности установки при чистовой обработки поверхности заготовки.

еуч = 0,06 · еy, мкм. ([11], стр. 58)

еуч = 0,06 · 200 = 12 мкм.

При последовательной обработки поверхности детали погрешности установки из — за малости её величины в расчёт не принимаем.

Расчётный минимальный и максимальный припуск на чистовую обработку поверхности детали определяем по формулам:

2Zmin = 2 · (50 + 50 + 22,332 + 122) = 250 мкм.

2Zmax = 2 · (250 + 210 — 33) = 854 мкм.

Расчётный минимальный и максимальный припуск на шлифовальную обработку поверхности составит:

2Zmin = 2 · (5 + 15) = 40 мкм.

2Zmax = 2 · (40 + 33 -15) = 116 мкм.

Промежуточные расчётные размеры по обрабатываемым поверхностям определяем по формуле:

Для чистовой токарной обработки:

Dmin чист = Dчист + 2Zmin шл. , мм. ([11], стр. 58)

Dmin чист = 55,01 + 0,04 = 50,05 мм.

Для черновой токарной обработки:

Dр черн. = Dр чист. + 2Zmin чист, мм. ([11], стр. 58)

Dр черн. = 55,05 + 0,25 =55,295 мм.

Для заготовки:

Dр.з. = Dр черн + 2 Zmin, мм. ([11], стр. 59)

Dр.з. = 55,295 + 1,6 =56,895 мм.

Промежуточные размеры определяют методом прибавления (для валов), вычитания (для отверстий) значения припусков по максимальным и минимальным значениям, начиная действия с размеров детали.

Минимальные промежуточные размеры:

Dчист = Dд + 2 Zmin, мм. ([11], стр. 59)

Dчист =55,01 + 0,05 = 55,05 мм.

D min чист = Dчист + 2 Zmin чист, мм. ([11] стр. 59)

D min чист = 55,05 + 0,25 = 55,30 мм.

D min з = D черн + 2 Zmin черн, мм. ([11] стр. 59)

D min з = 55,30 + 1,6 = 56,9 мм.

Максимальные предельные промежуточные размеры:

Dmax чист = Dmax + 2 Zmax шл, мм. ([11], стр. 59)

Dmax чист = 55,01 + 0,12 = 55,13 мм.

Dmax черн = Dmax + 2 Zmax чист, мм. ([11] стр. 59)

Dmax черн = 55,13 + 0,86 = 55,99 мм.

Dmax з = D max + 2 Zmax черн, мм. ([11] стр. 59)

Dmax з = 55,99 + 2,5 = 58,4 мм.

4.9 Разработка технологических операций и операционной технологии

Окончательный выбор и обоснование оборудования.

Выбор оборудования производится в соответствии с намеченным планом операции механической обработки, исходя из габаритных размеров обрабатываемой детали.

Выбранный станок должен обеспечивать выполнение технических требований, предъявляемых точностей изготовления деталей.

Мощность, жесткость и кинематические возможности должны позволять вести обработку на оптимальных режимах с наименьшей затратой времени и себестоимости.

Таблица 11

Наименование станка

Модель станка

n

min — max

мин.

S

min — max

об/мин.

Zn

Zs

N

кВт

Центровальный

6Р81

50−1600

35−1020

16

16

5,5

Токарно гидро копировальный

1716Ц

100−200

5−1250

-

-

18,5

Горизонтально фрезерный

6Р82Г

31,5−1600

25−12 500

18

18

7,5

Шлице фрезерный

5350А

80−250

0,63−5

14

10

7,5

Кругло шлифовальный

3Т160

55−620

0,05−5

-

-

17

Резьбо фрезерный

5Б63Г

80−630

0,315−10

-

-

3

4. 10 Расчёт режимов резания

1. Глубина резания: t = 3,2 мм.

2. Определяется нормативная подача Sон:

Sон = 0,07 — 0,09 мм/об ([1], карта 41).

Поправочный коэффициент на подачу в зависимости от глубины сверления:

Корректируется нормативная подача при сверлении Sон по паспорту станка

Sон = 0,056 мм/об.

3. Определяется скорость резания Vн:

Нормативная скорость резания Vн:

Поправочный коэффициент на скорость в зависимости от глубины сверления

Кlv = 1.

V = Vн · Кlv = 40 · 1 = 40 м/мин.

4. По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя n:

n = V · 1000 / р · D = 40 · 1000 / 3,14 · 6,3 = 2022 об/мин.

5. Найденное число оборотов корректируется по паспорту станка, подбирается ближайшее значение:

nпр = 710 об/мин.

6. Действительная скорость резания:

Vд = р · D · n / 1000 = 3,14 · 6,3 · 710 / 1000 = 14 м/мин.

7. Из-за малой мощности резания проверку по мощности не производим.

8. Определение основного (машинного) времени:

Тм = Lрх / n · Sо = l + l1 / n · Sо, мин,

где Lрх — длина пути, проходимого инструментом в направлении подачи, мм;

Lрх = l + y + Д, мм,

где l — длина обрабатываемого отверстия;

y — величина врезания, y = 0;

Д — величина перебега, Д = 2 мм;

n — принятое число оборотов инструмента, об/мин;

Sо — принятая подача инструмента, мм/об;

l1 — величина врезания и перебега инструмента, мм.

Тм = 15,5 + 4,5 / 710 · 0,056 = 0,503 мин.

010 Токарно-гидрокопировальная операция

1 проход (копировальный суппорт правый)

1. Глубина резания t1 = 4,5 мм.

2. Определяем длину рабочих ходов суппорта:

Lрх = l + l1, мм,

где l — наибольшая длина обрабатываемой пов-ти одним инструментом, мм;

l1 — величина подвода врезания и перебега инструментов, мм.

Lрх = 142 + 13 = 155 мм.

3. Определяется нормативная подача Sон:

Sон = 0,4 — 0,5 мм/об ([1], карта 1).

По паспорту станка принимается ближайшее значение подачи:

Sон = 0,5 мм/об.

4. Определяется скорость резания Vн:

Нормативная скорость резания Vн:

Vн = 130 м/мин.

Поправочный коэффициент на скорость:

Кnv = 1. Тогда

V = Vн · Кnv = 130 · 1 = 130 м/мин.

5. По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя станка n:

n = V · 1000 / р · D = 130 · 1000 / 3,14 · 69 = 600 об/мин.

6. Найденное число оборотов корректируется по паспорту станка, подбирается ближайшее значение:

nпр = 630 об/мин.

7. Действительная скорость резания:

Vд = р · D · n / 1000 = 3,14 · 69 · 630 / 1000 = 136,5 м/мин.

8. Производится проверка выбранного режима по мощности.

Мощность эл. двигателя станка (с учетом его к.п.д.) должна быть больше суммарной мощности резания, т. е. ?N? Nдв · з.

Суммарная мощность по всем резцам продольного суппорта? N, кВт (N1 = 8,3 кВт, N2 = 8,3 кВт).

Суммарная мощность, потребная на резание — ?N:

?N = ?Nпрод = 8,3 + 8,3 = 16,6 кВт.

Мощность эл. двигателя токарно-гидрокопировального станка Nдв = 28 кВт, з = 0,8, следовательно 16,6 кВт < 28 · 0,8 = 22,4 кВт.

Мощность привода достаточна для выполнения операции на расчетных режимах резания.

9. Определение основного (машинного) времени Тм:

Тм = Lрх / Sопр · nпр, мин,

где Lрх — длина рабочего хода суппорта, мм;

Sопр и nпр — принятые подача и число оборотов шпинделя.

Тм = 155 / 0,5 · 630 = 0,49 мин.

1 проход (копировальный суппорт левый)

1. Глубина резания t1 = 4,5 мм; t2 = 10 мм.

2. Определяем длину рабочих ходов суппорта:

Lрх = l + l1, мм,

где l — наибольшая длина обрабатываемой пов-ти одним инструментом, мм;

l1 — величина подвода врезания и перебега инструментов, мм.

Lрх1 = 49 + 13 = 62 мм;

Lрх2 = 1,8 + 12,2 = 14 мм.

3. Определяется нормативная подача Sон:

Sон1 = 0,4 — 0,5 мм/об ([1], карта 1);

Sон2 = 0,18 — 0,22 мм/об ([1], карта 1).

По паспорту станка принимается ближайшее значение подачи:

Sон1 = 0,5 мм/об;

Sон2 = 0,2 мм/об.

4. Определяется скорость резания Vн:

Нормативная скорость резания Vн:

Vн1 = 130 м/мин;

Vн2 = 156 м/мин.

Поправочный коэффициент на скорость:

Кnv = 1. Тогда

V1 = Vн1 · Кnv = 130 · 1 = 130 м/мин;

V2 = Vн2 · Кnv = 156 · 1 = 156 м/мин;

5. По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя станка n:

n1 = V1 · 1000 / р · D = 130 · 1000 / 3,14 · 69 = 600 об/мин;

n2 = V2 · 1000 / р · D = 156 · 1000 / 3,14 · 79 = 628,8 об/мин.

6. Найденное число оборотов корректируется по паспорту станка, подбирается ближайшее значение:

nпр1 = 630 об/мин;

nпр2 = 630 об/мин.

7. Действительная скорость резания:

Vд1 = р · D · n1 / 1000 = 3,14 · 69 · 630 / 1000 = 136,5 м/мин;

Vд1 = р · D · n2 / 1000 = 3,14 · 79 · 630 / 1000 = 156,3 м/мин.

8. Производится проверка выбранного режима по мощности.

Мощность эл. двигателя станка (с учетом его к.п.д.) должна быть больше суммарной мощности резания, т. е.

?N? Nдв · з.

Суммарная мощность по всем резцам продольного суппорта? N, кВт (N1 = 8,3 кВт, N2 = 8,3 кВт).

Суммарная мощность, потребная на резание — ?N:

?N = ?Nпрод = 8,3 + 8,3 = 16,6 кВт.

Мощность эл. двигателя токарно-гидрокопировального станка Nдв = 28 кВт, з = 0,8, следовательно 16,6 кВт < 28 · 0,8 = 22,4 кВт.

Мощность привода достаточна для выполнения операции на расчетных режимах резания.

9. Определение основного (машинного) времени Тм:

Тм = Lрх / Sопр · nпр, мин,

где Lрх — длина рабочего хода суппорта, мм;

Sопр и nпр — принятые подача и число оборотов шпинделя.

Тм1 = 155 / 0,5 · 630 = 0,49 мин;

Тм2 = 14 / 0,2 · 630 = 0,11 мин.

2 проход (копировальный суппорт правый)

1. Глубина резания t1 = 5 мм.

2. Определяем длину рабочих ходов суппорта:

Lрх = l + l1, мм,

где l — наибольшая длина обрабатываемой пов-ти одним инструментом, мм;

l1 — величина подвода врезания и перебега инструментов, мм.

Lрх = 142 + 13 = 155 мм.

3. Определяется нормативная подача Sон:

Sон = 0,4 — 0,5 мм/об ([1], карта 1).

По паспорту станка принимается ближайшее значение подачи:

Sон = 0,5 мм/об.

4. Определяется скорость резания Vн:

Нормативная скорость резания Vн:

Vн = 119 м/мин.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой