Технология изготовления детали "вал"

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение конструкторско-технологического кода детали, расчет массы детали

Определим конструкторско-технологический код детали. Задана деталь с конструкторским кодом 401442, по таблицам технологического классификатора конструкторский код дополним основными признаками технологической классификации.

наибольший наружный диаметр - 70 мм (код 8);

длина - 135 мм (код 6);

наименьший диаметр центрального отверстия - 6 мм (код 3);

группа материала - сталь 40 (код 03).

Дополнительные параметры технологической классификации:

вид исходной заготовки - пруток круглый горячекатанный (код 31)

квалитет точности размеров наружных поверхностей (наивысший) - 7 (код 2);

квалитет точности размеров внутренних поверхностей (наивысший) - 12 (код 5);

характеристика элементов зубчатого зацепления - без элементов зубчатого зацепления (код 0);

характеристика термической обработки - без термической обработки (код 0);

характеристика массы - масса 2,6 кг (код Б).

Таким образом, полный конструкторско-технологический код детали: 401442.86303.312500Б.

Рисунок 1.1.1 - Деталь «Вал»

Деталь «Вал» (рисунок 1.1.1) изготовлена из стали 40 ГОСТ 1050-88, плотность которой составляет 7,85 г /см³.

Расчет массы детали будем производить по справочнику П.М. Поливанов, Е. П. Поливанова «Таблицы для подсчета массы деталей и материалов». Для этого разделим деталь на простейшие геометрические тела (цилиндры) и найдем их массу без отверстий, массу отверстий определим отдельно (рисунок 1.1.2). Общую массу детали определим как разность элементов детали без пустот с вычетом массы отверстий.

Размещено на http://www.allbest.ru/

d = 70 мм; l=15 мм; m=0,4532 кг

d = 50 мм; l=5 мм; m=0,077 кг

d = 60 мм; l=55 мм; m=1,2207 кг

d = 49 мм; l=5 мм; m=0,074 кг

d = 50 мм; l=40 мм; m=0,6165 кг

d = 39 мм; l=8 мм; m=0,075 кг

d = 45 мм; l=20 мм; m=0,1498 кг

Всего масса детали без отверстий 2, 6662 кг

Определим «массу» отверстий:

d = 10 мм; l=35 мм; m=0,0216 кг

d = 10 мм; l=25 мм; m=0,0154 кг

d = 10 мм; l=50мм; m=0,0308 кг

Общая масса отверстий: 0,02116+0,0154+0,0308=0,0678

Масса детали 2, 6662 - 0,0678= 2, 5882 кг.

1.2 Определение конструкторско-технологического кода детали

Определим конструкторско-технологический код детали. Задана деталь с конструкторским кодом 401442, по таблицам технологического классификатора конструкторский код дополним основными признаками технологической классификации.

наибольший наружный диаметр - 70 мм (код 8);

длина - 135 мм (код 6);

наименьший диаметр центрального отверстия - 6 мм (код 3);

группа материала - сталь 40 (код 03).

Дополнительные параметры технологической классификации:

вид исходной заготовки - пруток круглый горячекатанный (код 31)

квалитет точности размеров наружных поверхностей (наивысший) - 7 (код 2);

квалитет точности размеров внутренних поверхностей (наивысший) - 12 (код 5);

характеристика элементов зубчатого зацепления - без элементов зубчатого зацепления (код 0);

характеристика термической обработки - без термической обработки (код 0);

характеристика массы - масса 2,6 кг (код Б).

Таким образом, полный конструкторско-технологический код детали: 401442.86303.312500Б



2. Разработка содержания технологической операции

2.1 Выбор метода обработки поверхности

Определим последовательность обработки отверстия диаметром 10Н12 с шероховатостью Ra=3,2…6,3 мкм по таблицам экономической точности. Обработка будет достигаться сверлением за один проход.

2.2 Выбор оборудования, режущего и вспомогательного инструмента

Согласно заданию, необходимо обработать одно отверстие Н12 в данном случае нет необходимости перемещать, либо кондуктор, либо шпиндель над кондуктором. Поэтому обработка будет вестись на вертикально-сверлильном станке, модель 2Н118. Данный станок позволяет обрабатывать отверстия диаметром до 18 мм, имеет механическую подачу шпинделя, что позволит выполнить годовую программу выпуска 16 000, заданную заданием.

Для обработки отверстия диаметром 10Н12 на цилиндрической поверхности выберем спиральное сверло 2301-0028 ГОСТ 10903-77 с конусом Морзе №1.

Операция выполняется одним инструментом, хвостовик которого (конус Морзе №1) не соответствует хвостовику станка (конус Морзе №2), следовательно, необходим вспомогательный инструмент, в качестве которого будем использовать переходную втулку 6100-0141 ГОСТ 13598-85.

2.3 Разработка теоретической схемы базирования

Из рассмотрения чертежа детали следует, что точность диаметрального размера Н12 обеспечивается режущим инструментом (сверло), точность положения оси отверстия А относительно торца Б (размер 40 мм) - базированием заготовки и точностью положения направляющих элементов для режущего инструмента относительно установочных элементов приспособления.

При установке заготовки в приспособлении по наружным цилиндрическим поверхностям в качестве основных опор применяют призмы, эквивалентные четырем опорным точкам. Оставшихся двух степеней свободы - перемещение детали вдоль оси у (вдоль призмы) и вращение детали вокруг оси - она лишается с помощью двух одноточечных опор. Для этого необходимо в точке 5 поставить упор.

Для уменьшения зажимных элементов целесообразно зажимать заготовку по цилиндрической поверхности В одной съемной планкой с нажимным винтом.

Рисунок 2.3.1 - Схема базирования

2.4 Назначение режимов резания

Назначение режимов резания будем вести по «Справочнику технолога-машиностроителя», том 2 под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.

Для сверления отверстия 10,00 назначаем следующие параметры.

Глубина резания t=0,5D=0,5•10=5,0 мм

Подача по табл.25, с. 277 s=0,15 мм/об,

для вертикально-сверлильного станка модели 2Н118 по паспорту станка число подач равно шести: 0,1; 0,14; 0,20; 0,28; 0,40; 0,56 мм/об. Принимаем наименьшее ближайшее значение s=0,14 мм/об.

Скорость резания определим по следующей формуле:

где для сверления C_v =7; m=0,2; q= 0,4; y=0,5 (табл. 28);

Т=25 (табл. 30);

К_v=K_MvK_ИvK_tv;

K_Mv - коэффициент на обрабатываемый материал;

K_Mv==0,72;

K_Иv - коэффициент на инструментальный материал, K_Иv =1;

K_tv - коэффициент учитывающий глубину сверления, K_tv=0,7;

К_v=0,72•1•0,7=0,5.

Таким образом, скорость резания:

м/мин

Крутящий момент и осевую силу определим по следующим формулам:

М_кр=10C_MD^qs^yK_p;

М_кр=10•0,0345•10²•0,14^0,8•0,76=5,4 Н•м.

P_o=10C_pD^qs^yK_p;

P_o =10•68•10¹•0,14^0,7•0,76=1308 Н.

Мощность резания:

N_e=

где n== мин^-1.

Для вертикально-сверлильного станка модели 2Н118 следующий ряд чисел частот вращения шпинделя (по паспорту станка): 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1420; 2000; 2800. Принимаем ближайшее наименьшее к расчетному значению n=355 мин^-1. Тогда мощность резания:

N_e==0,2 кВт,

что не превышает допустимую мощность станка N=1,5 кВт, следовательно, выбранный станок подходит для данной операции по мощности резания и допустимой осевой силе (Р_ст=5600 Н).

Расчет длины рабочего хода:

L_р.х. = L_рез +у + L_доп,

где L_рез - длина резания; y - длина подвода, врезания и перебега инструмента; L_доп - дополнительная длина хода связанная с конфигурацией детали или особенностями наладки.

L_р.х. = 20+2+2=24 мм.

Рисунок 2.4.1 - Схема к расчету длины рабочего хода

Основное время:

T₀===0,48 мин.

2.5 Нормирование технологической операции

Нормирование технологической операции производится путем расчета штучного времени:

T_шт=Т_о+Т_в+Т_тех+Т_орг+Т_отд,

где Т_о - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_тех - время технического обслуживания, мин;

Т_орг - время организационного обслуживания, мин;

Т_отд - время на отдых.

Нормирование вспомогательных технологических переходов представлено в таблице:

Содержание технологических переходов	Тв,мин
1. Взять деталь, установить в приспособлении на призмы, снять деталь и отложить (масса детали до 3 кг):	0,053
2. Закрепить и открепить деталь рукояткой винтового зажима с пятой вручную	0,36
3 Закрепить и открепить деталь двумя винтовыми зажимами с помощью гаечного ключа	0,09•2
4. Включить станок кнопкой	0,01
6. Переместить шпиндель в вертикальном направлении	-
7. Включить подачу рукояткой	0,02
8. Выключить вращение шпинделя рукояткой	0,02
9. Сверлить отверстие	-
10. Выключить подачу рукояткой	0,02
11. Вывести сверло из отверстия на 40 мм.	0,01
12. Выключить станок кнопкой	0,01
13. Очистить от стружки щеткой	0,05
Итого:	0,733

Оперативное время:

Т_оп= Т_о+Т_в=0,48+0,733=1,21 мин.

Время на организационное обслуживание:

Т_оо= Т_оп/100=1,21/100=0,012 мин.

Время перерывов на отдых и личные надобности устанавливается в процентах от оперативного времени:

Т_отд= Т_оп•6/100=1,21•6/100=0,073 мин.

Таким образом штучное время:

Т_шт= Т_оп+ Т_оо+Т_отд=1,21+0,012+0,073=1,30 мин.

Уточним тип производства, для этого нужно сравнить штучное время с тактом выпуска. Определим такт выпуска:

t_в= ==15,1 мин/шт,

где F_д - годовой фонд времени, при двухсменной работе, ч;

N - программа выпуска, штук.

Штучное время не превышает такт выпуска, поэтому для заданной годовой программы достаточно одного станка.

Размер партии

n=.

Принимаем периодичность запуска детали а=24 дня, тогда n==96 деталей.

Определим штучно-калькуляционное время:

Т_шт-к=Т_п.з/n+T_шт=5/95+1,3=1,35 мин, где Т_п.з=5 мин.

Расчетное количество станков: = = 0,089

Фактический коэффициент загрузки оборудования:

=0,089

Следовательно, станки должны быть дозагружены до значения 0,8.

Число операций на этих рабочих местах определится как

О===8,99.

Коэффициент закрепления операций:

К_з.о.=, что соответствует коэффициенту закрепления для крупносерийного производства.



3. Разработка конструкции станочного приспособления

На основе ранее составленной схемы базирования в точках, которыми деталь должна опираться на установочные элементы, вычерчиваем выбранные по ГОСТ установочные и опорные элементы - в данном случае две призмы и две постоянные опоры. Поскольку деталь представляет собой ступенчатый вал, базирование осуществляется по цилиндрическим поверхностям, которые имеют разный диаметр, поэтому нами было использовано две призмы разных размеров. Для того чтобы избежать перекоса детали в приспособлении под призму меньшей высоты была подложена подкладка. Разработку конструкции приспособления выполняем эскизно на миллиметровке параллельно с расчетами.

В качестве зажимного устройства используется откидной прихват изготовленный на основе стандартного, в котором установлены два зажимных винта с шестигранной головкой и сферическим опорным торцем посредствам резьбовых втулок под углом к обрабатываемой детали. А так же с другого торца детали установлена пята, которая с помощью зажимного винта с рукояткой не дает детали перемещаться в горизонтальном направлении.

Далее была подобрана сменная кондукторная втулка потому, что одна кондукторная втулка рассчитана на обработку 15000 деталей (происходит износ внутреннего отверстия втулки), а затем ее следует заменять. Сменная втулка устанавливается в кондукторную плиту посредством промежуточной втулки и винта в откидной прихват.

Для кондукторов, устанавливаемых на столах сверлильных станков, нет необходимости применение элементов, обеспечивающих точную координацию при перемещении стола, так как стол неподвижен. Для вертикально-сверлильного станка при установке приспособления на стол необходимо лишь совместить ось инструмента с осью кондукторной втулки. В нашем случае совмещение осей инструментов и кондукторных втулок обеспечивается перемещающимся в горизонтальном направлении шпинделем. Так как обрабатываемое отверстие мало, то приспособление рабочий может удержать руками за ручки, поэтому дополнительное крепление приспособления к столу станка не требуется.

Важным условие работоспособности приспособления является возможность легкого удаления из зоны установки детали. Особенно тщательно следует очищать поверхности установочных элементов, поэтому к ним должен быть обеспечен свободный доступ. В разработанном приспособлении такая возможность предусмотрена. Опорные призмы, на которые устанавливается обрабатываемая деталь, легко доступны для очистки от стружки, например, щеткой.

Остальные элементы конструкции приспособления ясны из чертежа общего вида.



4. Расчет станочного приспособления на точность

На основании вышеизложенного принимаем предложенную конструкцию одноместного кондуктора, незакрепленного жестко на столе вертикально-сверлильного станка со постоянной кондукторной втулкой с ручным закреплением детали.

При расчете точности необходимо определить погрешности изготовления и сборки элементов приспособления в зависимости от параметров, заданных на чертеже детали, а именно:

ѕ допуск на размер 40 мм от торца до оси отверстия мм (по ГОСТ 25670-83 этот допуск согласно составит 0,3).

Для выполнения точностных расчетов составим схему (рисунок 4.1), на которой покажем элементы, определяющие положение и направление движения сверла - кондукторная втулка.

Определим допустимую погрешность изготовления кондуктора, обеспечивающую получение размера 40±0,3 мм по формуле:

где - допуск на размер заданный в детали, мм;

- сумма зазоров, мм;

- сумма эксцентриситетов, мм.

Рисунок 4.1 - Схема к расчету точности

Построим поля допусков для определения максимального зазора (S1) между кондукторной втулкой и инструментом (рисунок 4.2), определяется исходя из величин полей допусков на данные элементы, так для отверстия втулки поле допуска Ш10,5F7 мм, а для режущего инструмента (сверла) поле допуска Ш10h7 мм (ГОСТ 13779 - 77).

Рисунок 4.2 - Схема полей допусков для определения зазора S1

Таким образом, S1 =0,034+0,015=0,049 мм

Построим поля допусков для определения максимального зазора (S2) между сменной и промежуточной втулками (рисунок 4.3), определяется исходя из величин полей допусков на данные элементы, так как отверстия сменной втулки D=16g6 мм, а для промежуточной - d=16H7 мм.

Рисунок 4.3 - Схема полей допусков для определения зазора S2

S2 =0,01+0,008=0,018 мм

Сумма зазоров для данного случая определится по формуле

.

По ГОСТ 18435-73 радиальное биение поверхности d относительно D для втулок с полем допуска g6 определяется по 4 степени точности ГОСТ 24643-81. вал обработка резание станочный

Допустимые эксцентриситеты сменной (Ш10,5 мм) и промежуточной (Ш16 мм) втулок: е₁=0.005 мм; е₂ =0.005 мм.

Сумма эксцентриситетов определится по формуле

= е₁ + е₂ =0.005+0.005=0,01 мм.

Тогда допустимая погрешность изготовления кондуктора, обеспечивающая получение размера 40±0,3 мм будет равна:

= [0,6-(0,058+0,01)]=0,532 мм.



Данный допуск свидетельствует о том, что разработанный кондуктор обеспечивает необходимую точность обработки отверстий.

Округляем допуск до ближайшего меньшего значения из ряда ±0,02; ±0,05; ±0,1. Следовательно, допуск на расстояние, которое необходимо указать на чертеже составит ±0,1 мм.



5. Расчет усилия зажима

Для обеспечения надёжного закрепления детали при обработке необходимо, чтобы с помощью зажимных элементов и устройств базовые поверхности детали были прижаты к опорным элементам.

Найдем величину сил зажима из условия, что заготовка сохраняет неподвижное положение под действием сил зажима, резания и реакции опор во время обработки (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Схема к расчету усилия зажима

Крутящий момент и осевая сила были рассчитаны в разделе 2.4 Назначение режимов резания. Так, крутящий момент М_кр=5,4 Н•м, осевая сила Р₀=1308 Н.

Зажим осуществляется двумя винтами с шестигранной головкой со сферическим опорным торцем, расположенными под углом 30 градусов к оси обрабатываемого отверстия.

Направим ось у вертикально вниз и спроецируем на нее действующие силы, уравнение сил тогда будет выглядеть следующим образом:



W

2Wcos30є =P₀

Таким образом сила зажима определится как

W=Н.

Согласно литературе [1] винтовым механизмом с резьбой М8 и шагом резьбы 1,25, со сферическим опорным торцем сила зажима равна 320 кгс, что в ньютонах составляет:

Q_max=320•9,8=3136 Н, что значительно больше необходимого W=755,2 Н.

Проверим обеспечивает ли надежное закрепление детали винтовой зажим с пятой (рисунок 5.2). Для этого составим уравнение действия сил на заготовку момента резания, сил зажима и реакций опор относительно оси отверстия.

Рисунок 5.2 - Схема к расчету усилия зажима

W= P_z•k_зап, где

P_z=; тогда

W= ;

Расчет крутящего момента был произведен выше М_кр=5,4 Н•м, k_зап - коэффициент запаса равный 2,34.

W==2527,2 Н

Нажимной винт осуществляет усилие зажима равное 3136 Н, что значительно превышает необходимое.



Список литературных источников

1. Антонюк, В.Е.. Конструктору станочных приспособлений: справ. пособие / В.Е Антонюк. - Мн: Беларусь, 1991. - 400 с

2. Анурьев, В.И. Справочник конструктора - машиностроителя. В 3 т. Т.1 / В.И. Анурьев.- М.: Машиностроение, 1980. - 728 с.

3. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - 4-е изд / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред; под ред. А.Ф. Горбацевич. -Мн.: Вышэйшая школа, 1983.-256 с.

4. Жданович, В.В. Оформление документов и курсовых проектов/ В.В. Жданович, А.Ф. Горбацевич. - Мн: УП «Технопринт», 2002. -99 с.: ил. 

5. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 1-08 01 01 «Профессиональное обучение», направление 1-08 01 01 01 «Машиностроение»/А.Ф. Горбацевич, Л.И. Шахрай, В.И. Пилипенко, С.Г. Койда - Минск.: БНТУ, 2007г - 84 с.

6. Поливанов, П.М. Таблицы для подсчета массы деталей и материалов: Справочник. - 10-е изд./ П.М Поливанов, Е.П. Поливанова. - М.: Машиностроение, 1975. -304 с.

7. Режимы резания металлов: Справочник/ Ю.В. Барановскоий; под ред. Ю.В. Барановского. - М.: Машиностроение, 1972. - 407 с.

8. Справочник технолога-машиностроителя. т.1 / А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова; под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1972. - 694 с.

9. Справочник технолога-машиностроителя. т.2 / А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова; под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

10. Станочные приспособления: Справочник/ Б.Н. Вардашкин,и А.А. Шатилов; под ред. Б.Н. Вардашкина и А.А. Шатилова. М.: Машиностроение, 1984, Т. 1. - 522 с., Т.2. - 656 с.

Размещено на Allbest.ru

...