Разработка детали "Стакан"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Машиностроение является базовой отраслью для развития всех отраслей промышленного производства.

От качества выпускаемых машин зависит рост экономических показателей развития государства, которые определяются производительностью труда. Поэтому в настоящее время основное внимание в машиностроении, наряду обеспечением качества выпускаемой продукции уделяется решению вопросов повышения производительности труда за счет сокращения времени на изготовление детали, использования современного технологического оборудования, совершенствованию технологических процессов производств.

Большое внимание уделяется совершенствованию организации производства, инженерингу на основе оптимизации стоимостных показателей, внедрению принципов системной интеграции в процесс создания машин, приборов, приспособлений.

В условиях рыночной экономики отечественное машиностроение нуждается в новых подходах к проектированию машин, технологических процессов, базирующихся на системных принципах и анализе технических и экономических аспектов разрабатываемого объекта.

Эффективность разработки технологических процессов зависит от уровня технологической среды предприятия, под которым понимается оптимальная совокупность высоких технологий, прогрессивного технологического оборудования, инструмента, оснастки.

Состояние технологической среды во многом определяет уровень развития машиностроения. Поэтому проектирование участка механической обработки детали «Фланец» в дипломном проекте необходимо выполнить с учетом использования эффективных методов, предлагаемых современным машиностроением, на основе функционально-стоимостного анализа, опирающегося на технико-экономические расчеты, цель которых выявление наиболее экономичного способа изготовления.

Важным резервом снижения себестоимости изготовления детали является сокращение расхода металла, времени обработки, затрат на электроэнергию и других расходов.

Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП) обеспечивает системный подход к оптимизации выбора методов и средств производства, создает условия для максимального сокращения сроков подготовки к быстрейшему освоению новой техники, совершенствованию технологии и организации производства. Перед запуском в производство изделие должно быть отработано на технологичность, определены основные задачи проекта по совершенствованию конструкции технологической оснастки и инструмента, оптимизации режимов резания, автоматизации и механизации инженерно-технических и управленческих работ.

1. Разработка технологического процесса изготовления детали

1.1 Служебное назначение детали

Машина 711А08 - машина литья под давлением, позволяет получать отливки сложной конфигурации высокого качества методом быстрого впрыска в форму жидкого металла под большим давлением. Процесс работы машины состоит в основном из запрессовки металла в форму, кристаллизации и удаления отливки из формы.

Основными узлами машины являются:

1. Станина

2. Механизм прессования

3. Механизм запирания

4. Ограждение

5. Система смазки

6. Установка насосная

7. Агрегат впрыска

8. Установка аккумуляторная

9. Электрооборудование

Заданная деталь, «Стакан» 711А08.30.164, является составной частью гидроцилиндра, который в свою очередь входит в механизм запирания.

Механизм запирания состоит из гидравлического цилиндра, рычажной системы и двух плит: подвижной и неподвижной. Подвижная плита перемещается по колоннам и опирается на клиновые башмаки, которые разгружают колонны от значительной части веса подвижной плиты и формы.

В подвижную плиту встроен гидровыталкиватель. Выталкивание изделия осуществляется четырьмя выталкивателями, которые можно переставлять при настройке на изделие.

Возможно выталкивание изделия центральными толкателями. Для этого в шток гидровыталкивателя вворачивается специальная насадка.

Для настройки на толщину формы установлен механизм подналадки, который состоит из электродвигателя, редуктора, системы зубчатых колес. При вращении электродвигателя происходит смещение узла по колоннам в прямом и обратном направлениях.

Работа механизма запирания происходит следующим образом. При подаче рабочей жидкости в поршневую полость цилиндра поршень, закрепленный на штоке, перемещает крестовину. В результате этого распрямляется рычажная система. После соприкосновения подвижной и неподвижной частей форы и подъема давления в гидроцилиндре до рабочего значения рычаги выпрямляются полностью. В этот момент происходит совместная деформация системы рычаги колонны.

Усилие запирания прямо пропорционально этой деформации.

Основные технические характеристики машины литья под давлением мод. 711А08 приведены в таблице 1.1.1.

Таблица 1.1.1 Основные технические характеристики машины литья под давлением модели 711А08

№	Название технической характеристики	Единица измерения	Значение
1	Усилие запирания пресс-формы	кН	1600
2	Масса заливаемой порции металла	кг	2,8
3	Усилие прессования	кН	180±9
4	Усилие гидровыталкивателя	кН	120
5	Ход гидровыталкивателя	мм	180
6	Ход подвижной плиты	мм.	380+7,6
7	Габаритные размеры машины длина ширина высота	мм.	5350 1510 2050

1.2 Тип производства и форма организации производственного процесса

Оценку годовой программы выпуска производим (согласно рекомендациям [8].) на основе приведенной или условной программы и номекулатуры выпускаемых изделий.

1 Номенклатура выпускаемых предприятием изделий:

1. Машина для литья под давлением мод. 711АО7

2. Машина для литья под давлением мод. 711АО8

3. Машина для литья под давлением мод. 711ИО9

4. Машина для литья под давлением мод. 711И12

2 Годовая программа выпуска в натуральных единицах (штук)

1. Машина для литья под давлением мод. 711АО7 - 400

2. Машина для литья под давлением мод. 711АО8 - 200

3. Машина для литья под давлением мод. 711ИО9 - 500

4. Машина для литья под давлением мод. 711И12 - 600

3 Режим работы предприятия (сменность) - двухсменный, F_д=4015

4 Наименование деталей, изготавливаемых на участке механической обработки и годовая программа их выпуска:

Стакан №1 - 400 шт.

Стакан №2 - 200 шт.

Стакан №3 - 500 шт.

Стакан №4 - 600 шт.

5 Перечень технологического оборудования участка и его общее количество:

1. Токарный многошпиндельный полуавтомат мод. 1Б284- 2 шт.

2. Агрегатно - фрезерный - 1 шт.

3. Агрегатно - сверлильный - 1 шт.

6 Стоимость технологического оборудования участка (руб.)

балансовая

7 Производственная площадь участка

8 Стоимость производственной площади участка

9 Численность работников участка

10 Средняя заработная плата с доплатами по категориям работников участка

11 Средний разряд работ на участке: четвертый

12 Норма амортизационных отчислений (в процентах) 15%

13 Норма расхода материала по массе: кг/на деталь

14 Стоимость материала за единицу массы: руб./кг

15 Средняя производственная трудоемкость изготовления детали-представителя: мин.

В качестве детали-представителя рассматриваем деталь Стакан №2

№11А08.30.164.

Расчет приведенной программы выполняется с помощью коэффициента приведения К_П, который учитывает изменения К_М по массе, К_сер серийности и К_сл сложности механической обработки.

К_П=К_мК_серК_сл. (1.2.1)

Основные параметры детали, входящие в группу, приводятся в таблице 1.2.1

Таблица 1.2.1 Расчет приведенной программы

Наименование детали	Заданная программа	Приведенная программа
	Годовое количество (шт.)	Масса одной детали	Число оригинальных поверхностей	Коэффициент приведения	Количество деталей на год
				По массе	По серийности	По сложности	Общий
Стакан №1	400	16,1	15	1	0,90	1	0,9	360
Стакан №2	200	16,1	15	1	1	1	1,0	200
Стакан №3	500	31,5	25	1,56	0,87	1,29	1,75	875
Стакан №4	600	25,8	22	1,37	0,85	1,21	1,41	846
	1700							2281

Коэффициент приведения по массе:

(1.2.2)

где - масса - детали в группе,

- масса детали, принята в качестве представителя.

Коэффициент приведения по сложности К_сл:

, (1.2.3)

где - число поверхностей, подлежащих обработке в - детали группы,

- число поверхностей, подлежащих обработке в детали-представителе

Коэффициент приведения по серийности , определяется по соотношению

(1.2.4)

где - годовой выпуск детали-представителя,

- годовой выпуск - детали группы

Коэффициент приведения по каждой детали составит:

К_П=К_мК_серК_сл

Общая приведённая программа выпуска составит:

Тип производства устанавливаем укрупнено по таблице 2.1 [8] с учетом приведенной программы и массы детали.

Для детали массой до 50 кг и программы выпуска от 1000 шт. до 5000 шт. тип производства - крупносерийное.

Более точно тип производства определим по коэффициенту закрепления операции (ГОСТ 14004-83)

(1.2.5)

где П₀ - число всех операций, выполняемых в процессе обработки детали (включая переходы) П₀=25

С - число рабочих мест (С=4)

Согласно ГОСТ 14.004-83, если коэффициент закрепления операции соответствует условию 1<К_зо<10, т.е. 1<6<10 производство относится к крупносерийному. В связи с этим и разрабатывается технологический процесс изготовления детали Стакан с использованием специальных станков и механизированных приспособлений, специальных режущих инструментов.

1.3 Отработка конструкции детали на технологичность

Стакан в процессе работы несет основную нагрузку, которая возникает при подаче во внутреннюю полость цилиндра запирания.

Стакан изготавливается из стали 45 - рекомендуемой для деталей, подвергаемых значительным силовым нагрузкам.

Сталь 45 ГОСТ 1050 имеет следующие механические характеристики:

- предел текучести - 360 МПа

- временное сопротивление разрыву - 610 МПа

- относительное удлинение - 16%

- твердость НВ220

Эта сталь рекомендуется для изготовления средненагруженных деталей, работающих при небольших скоростях и средних удельных давлениях. Обрабатываемость хорошая (К_V=1,0), обрабатываемость давлением удовлетворительная.

При анализе чертежа установлено:

1. Чертеж содержит необходимое количество проекций, разрезов, сечений, поясняющих конструктивные особенности детали.

2. Все размеры, приводимые на чертеж, имеют указание о точности их выполнения.

3. Имеются сведения о качестве обрабатываемых поверхностей

4. Технические требования на чертеже представлены в виде установочных обозначений.

5. Размеры легко читаются и позволяют определить их взаимосвязь

6. Определенную трудность при обработке создает получение

- шести глухих резьбовых отверстий М16х20

В качестве количественных показателей технологичности используют числовые значения коэффициентов:

- точности К_т;

- шероховатости К_т;

- унификации К_уэ

Расчет этих коэффициентов приводится из заданной точности и конфигурации обрабатываемых поверхностей (рисунок 1.3.1).

Для определения коэффициентов К_т; К_т; К_уэ определяют среднеарифметические значения величин квалитетов точности, шероховатости.

Коэффициент точности

(1.3.1)

где Т_ср - средний квалитет точности, Т_ср=9,83

К_таб=0,82, т.е. К_т> К_таб; (0,9 > 0,82)



Рисунок 1.3.1. Схема нумерации поверхностей детали «Стакан»

Коэффициент шероховатости

, (1.3.2)

где Ш_ср - средняя шероховатость элементов детали: Ш_ср =3,18 мкм

Деталь технологична по коэффициенту шероховатости, так как (0,31< 0,4,) Коэффициент унификации конструктивных элементов

(1.3.3)

где Q_уэ - число унифицированных элементов Q_уэ =15

Q_э - общее количество обрабатываемых поверхностей. Q_э =18

Деталь технологична по коэффициенту унификации, так выполняется условие К_уэ > К_табл. (0,83> 0,8)

Согласно расчета коэффициентов К_т, К_ш и К_уэ, деталь является технологичной.

Все поверхности можно обработать на металлорежущих станках стандартным режущим инструментом.

Как видно из рисунка 1.3.1 в корпусе следует обработать 18 поверхностей. Размеры обработки, точность и качество поверхностей представлены в таблице 1.3.1.

Таблица 1.3.1 Сводная ведомость количественной оценки технологичности детали «Стакан»

№ поверхности	Номинал размера	Квалитет точности	Шероховатость Ra, мкм	Унификация поверхности
1	2	3	4	5
1	60	Н14	6,3	+
2	80	Н8	1,6	+
3	Фаска 7х150	Н8	1,6	+
4	140	f 9	1.6	+
5	Конус 116х150	h14	6,3	+
6	170	h14	6,3	+
7	95	h14	1,6	+
8	20	Н14	1,6	+
9	220	h14	6,3	+
10	М16	7Н	3,2	-
11	7	Н9	1,6	-
12	7	Н9	1,6	-
13	138	Н10	1,6	+
14	5	Н13	3,2	+
15	8	Н13	3,2	+
16	12	Н13	3,2	+
17	14	Н10	3,2	+
18	49	Н10	3,2	+
?		Тср=11,6	Шср.=3,18	Qэ =18

1.4 Анализ технических требований к детали

По конструкции деталь «Стакан» относится к деталям типа «Втулка»

Конструкторскими базами детали являются наружный диаметр Ш 140 f9 R_a = 2,5 мкм. база Г и поверхность внутреннего диаметра Ш80Н8 () база Б. Относительно этих баз задаются геометрическая точность наружных, внутренних и торцевых поверхностей.

Рис. 1.4.1 Технические требования к детали «Стакан»

Как видно из рисунка 1.4.1 имеются следующие технические требования:

ТТ1 - допуск радиального биения внутреннего диаметра Ш80Н8 относительно наружной поверхности Ш140f9 не более 0.05 мм.Этим техническим условием обеспечивается соосность поверхности Ш80Н8, предназначенной для установки в него нажимного кольца, тем самым устраняет перекос нажимного кольца при сборке относительно конструкторской базы Г, т.е. устраняет перекос штока в стакане.

ТТ2 - Допуск торцевого биения Ш 170 относительно поверхности Ш140f9 не более 0,05 мм, т.е. обеспечивается плотность прилегания торца фланца стакана к торцу гидроцилиндра, тем самым устраняется перекос стакана в гидроцилиндре.

ТТ3 - Допуск торцевого биения Ш 170 относительно поверхности Ш140f9 не более 0,05 мм, т.е. обеспечивается плотность прилегания фланца нажимного кольца к торцу стакана, тем самым устраняется перекос фланца нажимного кольца с штоком цилиндра запирания.

ТТ4 - Допуск радиального биения внутреннего диаметра канавки Ш 130,8 относительно наружной поверхности Ш140f9 не более 0.05 мм, тем самым обеспечивается равномерная деформация резиновового, что обеспечивает надежную работу уплотнительного узла.

ТТ5 - Позиционный допуск осей 6^и отверстий М16-7Н обеспечивает крепление фланца нажимного кольца к стакану с помощью 6^и болтов.

Таблица 1.4.1 Служебное назначение и точностные параметры конструктивных элементов детали

Номер кода поверхности	Номинал размера, мм	Квалитет точности, размер допуска, мм	Шероховатость Ra, мкм	Служебное назначение поверхности детали	Заключение о соответствии качества поверхности ее служебному назначению
1	Ш65	Н14	6,3	Поверхность 1 выполнена в виде отверстия через которого проходит шток.	Соответствует служебному назначению
2	Ш80	Н8	1,6	Этим техническим условием обеспечивается соосность поверхности Ш80Н8, предназначенной для установки в него нажимного кольца, тем самым устраняет перекос нажимного кольца при сборке относительно конструкторской базы Г, т.е. устраняет перекос штока в стакане.	Соответствует служебному назначению
3	7х150	Н14	1.6	Направляющая фаска обеспечивает плавность сборки уплотнения.	Соответствует служебному назначению
4	140	f 9	1.6	Поверхность 4 выполнена в виде цилиндра по квалитету точности f 9 и предназначена для сопряжения с гидроцилиндром.	Соответствует служебному назначению
5	116х150	h14	6.3	Коническая поверхно-сть предназначена для направления стакана в гидроцилиндр при сборке.	Заданные параметры соответствуют назначению поверхности.
6	Ш170	H14	6.3	Поверхность 6 выпол-нена в виде цилиндра.	Заданные параметры соответствуют назначению поверхности.
8	20	h14	6,3	Поверхность 8 выпол-нена в виде буртика.	Заданные параметры соответствуют назначению поверхности.
9	220	h14	6,3	Поверхность 9 выполнена в виде линейного размера.	Заданные параметры соответствуют назначению поверхности.
10	Ш14	Н10	3,2	Поверхность 10 выпол-нена в виде отверстия и предназначена для нарезания в нём резьбы.	Соответствует служебному назначению
11, 12	7	Н13	1,6	Поверхности 11, 12 и 13 выполнены в виде цилиндрических канна-вок и предназначены для установки в них уплотнительных колец.	Соответствует служебному назначению
13	138	Н10	1,6
14	5	Н14	6,3	Поверхность 14 выпол-нена в виде плоскости	Соответствует служебному назначению

1.5 Обоснование выбора технологического процесса получения заготовки и проектирования ее конструкции

Рассмотрим два варианта получения заготовки.

Расчет заготовки из проката

1. Исходные данные

Прокат Ш 180: l = 225 мм. Норма расхода 44,34 кг.

2. Коэффициент использования материала

(1.5.1)

где - масса детали, кг

- масса заготовки, кг

3. Стоимость заготовки [1], стр. 30

(1.5.2)

где S - цена 1 кг материала заготовки. руб. (S = 2,4 руб./кг)

S_отх - цена 1 тонны отходов, руб. (S_отх = 500 руб./т)

Q - норма расхода материала, кг

q - масса детали, кг

Расчет заготовки штамповкой

1. Исходные данные

Масса детали - 16,1 кг.

Расчет проводим по ГОСТ 7805-89

Штамповочное оборудование - ГКМ

Нагрев заготовки индукционный

Класс точности - Т4 (прил. 1)

Группа стали М2 (табл. 2)

2. Масса поковки расчетная

(1.5.3)

где К_р - расчетный коэффициент (К_р = 1,5)

- масса детали, кг

3. Степень сложности С2 (прил. 2)

4. Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская) (табл. 1)

5. Исходный индекс - 15 (табл. 2)

6. Основные припуски на размеры (табл. 3), мм

- 2,9 диаметр 170 мм и чистота поверхности 6,3

- 2,5 диаметр 140 мм и чистота поверхности 2,5

- 2,3 диаметр 80 мм и чистота поверхности 1,6

- 1,9 диаметр 65 мм и чистота поверхности 12,5

- 2,0 толщина 20 мм и чистота поверхности 1,6

- 1,9 глубина 49 мм и чистота поверхности 1,6

- 2,5 длина 116 мм. и чистота поверхности 6,3

- 2,7 длина 220 мм. и чистота поверхности 6,3

7. Дополнительные припуски, учитывающие:

- смещение по поверхности разъема штампа - 0,3 мм (таб. 4)

- отклонение от плоскости - 0,4 мм (таб. 5)

8. Штамповочные уклоны:

- на наружной поверхности - не более 5⁰

- на внутренней поверхности - не более 7⁰ (таб. 18)

9. Размеры поковки, мм

диаметр 170+(2,9+0,3)·2=176,4 Принимаем 177 мм

диаметр 140+(2,5+0,3)·2=145,6 Принимаем 146 мм

диаметр 80 - (2,3+0,3)·2=74,8 Принимаем 74 мм

диаметр 80+(2,3+0,3)·2=85,2 Принимаем 85 мм

диаметр 65 - (1,9+0,3)·2=60,6 Принимаем 60 мм

толщина 20+2,0+0,3+0,4=22,7 Принимаем 23 мм

глубина 49 - (1,9+0,3+0,4)=46,4 Принимаем 46 мм

длина 116+(2,5+0,3+0,4)=119,2 Принимаем 120 мм

длина 220+(2,7+0,3+0,4)=223,4 Принимаем 225 мм

10. Минимальный радиус закругления наружных углов - 3 мм (табл. 7).

11. Допускаемые отклонения размеров, мм (табл. 8).

; ; ;

12. Неуказанные допуски радиусов закругления - 1,0 мм (табл. 17)

13. Допускаемая величина остаточного облоя - 1.0 мм (табл. 10)

14. Допускаемое отклонение от плоскостности - 0,8 мм (табл. 13)

15. Допускаемое отклонение от концентричности пробитого отверстия

относительно внешнего контура поковки - 1,0 мм (табл. 12)

16. Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа - 0,8 мм (табл. 9)

17. Допускаемая величина высоты заусенца на поковке по контуру не должна превышать 7 мм (табл. 11).

18. Объем поковки V_п, мм³:

Изготовление штампованной заготовки ведется из трубы Dхd=100х60 мм.

Следовательно: длина исходной заготовки под штамповку L, мм.

L=мм. Т.е. L=

20. Масса поковки

(1.5.4)

где - плотность металла, кг/мм³ ()

21. Коэффициент использования материала, К_им

22. Себестоимость заготовки [1], стр. 31

(1.5.5)

где С_i - стоимость одной тонны заготовки, С_i =3,0 руб./т

Q, q - масса заготовки и детали, кг

- коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема выпуска.

Согласно [1] стр. 37

S_отх - стоимость одной тонны отходов, S_отх = 500 руб./т



Рисунок 1.5.1 Эскиз заготовки

Таблица 1.5.1 Сравнение методов получения заготовки

Наименование показателя	Вариант I	Вариант II
Вид заготовки	прокат	Штамповка в закрытых штампах
Класс точности	Обычной точности	Т3
Степень сложности	-	С2
Масса заготовки, кг	42,3	25,4
Коэффициент использования заготовки, Ким	0,44	0,73
Стоимость 1 тонны заготовки Сi--руб./т.	2400	3500
Стоимость 1 тонны отходов Sотх., руб./т.	500	500
Себестоимость заготовки, руб.	73,8	56,26

1.6 Обоснование выбора технологических баз

Конструкторскими базами детали являются поверхности Б и Г от этих поверхностей проставлены технические требования по взаимному расположению поверхностей.

Данные поверхности достаточно развиты и могут быть использованы в качестве технологических баз на большинстве операций технологического процесса.

На первой операции (установ 1) заготовку устанавливают в оправку с разжимными кулачками, с упором в торец. Внутренний Ш75 является направляющей базой и снимает две степени свободы. Торец является установочным и снимает три степени свободы.

Установ 1 Установ 2

Рисунок 1.6.1 Схема базирования детали на операции 005

Во втором установе деталь устанавливается в трехкулачковый патрон (самоцентрирующийся) по цилиндрической поверхности Ш80 мм с упором в торец. Цилиндрическая поверхность снимает 2-е степени свободы и является направляющей базой. Упор в торец установочной и снимает 3-и степени свободы.

На операции 010 базирование аналогично базированию на операции 005.

При фрезеровании двух пазов деталь базируется по наружной цилиндрической поверхности 4 с упором в торец поверхности 8 аналогично базированию детали во втором установе операции 005

При сверлении шести отверстии деталь базируется по внутреннему диаметру поверхности 2 торцу поверхности 8 и пазу поверхность 15.



Рисунок 1.6.2 Схема базирования детали на операции 020

Следовательно, на протяжении всего технологического процесса выполняются принципы единства и постоянства баз, этим мы можем обеспечить выполнение технических требований.

1.7 Выбор методов и обоснование количества переходов обработки поверхностей заготовки

Методы обработки поверхностей назначаются согласно рекомендациям [5] с учетом точности и качества поверхности. При назначении вида обработки и технологических переходов учитывались следующие общие принятые рекомендации:

- каждый последующий черновой переход увеличивает точность размера

обработки на 2-3 квалитета;

- каждый чистовой проход увеличивает точность размера на 1-2 квалитета.

Методы обработки поверхностей Стакана приведены в таблице 1.7.1.

Таблица 1.7.1 Методы обработки поверхностей детали «Стакан»

№поверхности	Номинальный размер, мм	Квалитет точности	Шероховатьсть, Ra	Метод обработки поверхности	Квалитет	Шероховатость	Глубина дефектного слоя, мкм	Технологический допуск
1	Ш65	Н14	6,3	Растачивание черновое	14	6,3	100	0,74
2	Ш80	Н8	1,6	Растачивание черновое-получистовое - чистовое	14 10 8	6,3 3,2 1,6	100 50 25	0,74 0,14 0,046
3	7х150	Н14	1.6	Растачивание черновое получистовое - чистовое	14 14 14	6,3 3,2 1,6	100 50 25	0,22 0,22 0,22
4	140	f 9	1.6	Точение - черновое - получистовое - чистовое	14 12 9	6,3 3,2 1,6	100 50 25	1,0 0,4 0,1
5	116х150	h14	6.3	Точение черновое	14	6,3	100	0,87

1.8 Расчет припусков, межпереходных размеров и допусков

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.

Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков. ГОСТы и таблицы позволяют назначить припуски, независимо от технологического процесса обработки летали, условий его осуществления и поэтому в общем случае являются завышенными, содержат резервы снижения расхода материала, инструмента и трудоемкости изготовления детали.

Расчетно-аналитический метод определения припусков на обработку (РАМОП) базируется на анализе факторов, влияющих на припуски предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса обработки поверхности. Значение припуска определяется методом дифференцированного расчета по элементам, составляющих припуск. РАМОП предусматривает расчет по всем последовательно выполняемым технологическим переходам обработки данной поверхности детали (промежуточный припуск), их суммирование для определения общего припуска на обработку поверхности и расчет промежуточных размеров, определяющих положение поверхности и размеров заготовки.

Расчетной величиной является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе. Промежуточные размеры, определяющие положение обрабатываемой поверхности. И размеры заготовки рассчитывают с использование минимального припуска.

Применение РАМОП сокращает в среднем расход металла в стружку по сравнению с табличными значениями. Создает единую систему определения

припусков на обработку и размеров детали.

Определение припуска на механическую обработку расчетно-аналитическим методом произведем для цилиндрической поверхности стакана Ш140f9 мм

Исходные данные:

Деталь: Стакан

Заготовка: Штамповка на ГКМ

Класс точности - Т4

Рассчитать аналитически припуск на наружную цилиндрическую поверхность Ш140f9

Технологический маршрут обработки поверхности Ш140f9 состоит из переходов:

- точение черновое)

- точение получистовое

- точение чистовое

Точение производится в оправке с упором в торец. Так как установка ведется в оправке, то погрешность установки в радиальном направлении равна нулю, что имеет значение для рассчитываемого размера.

Расчет отклонений расположения поверхностей.

Заготовка суммарное отклонение

Таблица 1.8.1 Расчет припусков на Ш140f9

Технологические переходы обработки	Элементы припуска, мкм	Минимальный припуск, 2Zmin	Расчетный диаметр, мм	Допуск, д, мкм	Минимальный диаметр, dmin	Максимальный диаметр, dmax	Предельные припуски, мкм
	RZ	T	с
Заготовка	200	250	1950	-	145,347	3600	145,347	148,947	-	-
Точение черновое	50	50	117	2?2400	140,547	1000	140,547	140,947	4800	8000
Точение получистовое	25	25	78	2?217	140,113	400	140,113	140,213	434	734
Точение чистовое	5	5	39	2?128	139,857	100	139,857	139,957	256	256

где - смещение оси, мкм (=0,5)

; ;

Допуски на поверхности, используемые на токарной операции в качестве базовых, определяем по ГОСТ 7505-74 для штамповок нормальной точности, для группы стали М2, степень сложности С2.

д₃=3,5 мм

Р_у=мм.

Остаточные пространственные отклонения:

после чернового точения ;

после получистового точения

после чистового точения

Расчет минимальных значений припусков производим по формуле [2]

Минимальный припуск

- под точение черновое

- под точение получистовое

- под точение чистовое

Расчетные размеры, мм

;

Наименьшие предельные размеры, мм

; ;

Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру

Предельные значения припусков

а) максимальных

б) минимальных:

Производим проверку правильности выполненных расчетов

Следовательно, припуски рассчитаны верно.

Припуски на остальные поверхности назначаем табличным методом и заносим в таблицу 1.8.2.

Таблица 1.8.2 Межоперационные припуски, технологические допуски и размеры обрабатываемой детали

№ поверхности	Требуемые параметры	Метод обработки поверхности	Получаемый размер, мм	Припуск, мм	Квалитет точности размера	Шероховатость поверхности Ra, мкм	Поле допуска, мм
	Номинальный размер, мм	Квалитет	Шероховатость Ra, мкм
1	Ш65	Н14	6,3	Заготовка	60	5,0			4,5
				Растачивание черновое	65	2х2,5	14	6,3	0,74
2	Ш80	Н8	1,6	Заготовка	74	6,0			3,3
				Растачивание черновое	77	2х1,5	14	6,3	0,74
				получистовое	79	2х1	10	3,2	0,14
				чистовое	80	2х0,5	8	1,6	0,046
3	7х150	Н14	1.6	Заготовка		7,0	1	2	3
				Растачивание черновое	5	1х5	14	6,3	0,22
				получистовое	6,5	1х1,5	14	3,2	0,22
				чистовое	7	1х0,5	14	1,6	0,22
4	140	f 9	1.6	Заготовка	146	6,0			3,6
				Точение черновое	141,2	2х2,4	14	6,3	1,0
				получистовое	140,46	2х0,37	12	3,2	0,4
				чистовое	140	2х0,23	9	1,6	0,1
6	Ш170	H14	6.3	Заготовка	177	7,0			4,6
				Точение черновое	170	2х3,5	14	6,3	1,0
8	20	h14	6,3	Заготовка	26	6,0			3,6
				Точение черновое	20	2х3,0	14	6,3	0,33
9	220	h14	6,3	Заготовка	225	3,0			4,3
				Точение черновое	220	3,0	4	6,3	1,15
10	М16	7Н	3,2	Заготовка	-
				Сверление	14	2х7,0	9	6,3
				Зенковоние	2х450	1х2,0	14	3,2
				Нарезание резьбы	М16		7Н	3,2
11 12	7	Н13	1,6	Заготовка		7,0
				Растачивание черновое	5,0	5,0	14	6,3	0,36
				получистовое	6,5	1,5	13	3,2	0,22
				чистовое	7,0	0,5	13	1,6	0,22

1.9 Разработка двух маршрутов технологических процессов

Технологический маршрут обработки заготовки устанавливает последовательность выполнения технологических операций. Построения технологического маршрута обработки определяется конструкторской особенностью формы детали и требованиями, предъявляемыми к точности ее баз. Выбор маршрута зависит от типа производства и применяемого оборудования. Варианты маршрутов обработки могут отличаться: последовательностью обработки поверхностей, оборудованием, станочными приспособлениями и режущим инструментом. Сопоставление двух вариантов маршрутной технологии изготовления детали «Стакан» приведены в таблицах 1.9.1 и 1.9.2. Нумерация поверхностей дана на рисунке 1.3.1

Таблица 1.9.1 Технологическая схема изготовления детали «Стакан» (Вариант 1)

№ операции	Наименование операции	Оборудование, модель станка	Эскиз обработки	Установочные баы	Материал режущей части инструмента, вид инструмента	Приспосбление
005	Токарно-автоматная	1Б284	Установ-1	7,2	Т5К10; Токарные резцы Тшт=3,32 мин.	3-х кулачковый патрон
			Установ-2	4, 8

1.10 Расчет размерных технологических цепей

Размерная схема представляет собой специальный технологический документ, в котором графически представляются размерные параметры детали на каждой технологической операции и иллюстрируются изменения каждого размерного параметра по мере выполнения технологического процесса.

Построение размерной схемы осуществляется в следующей последовательности.

Составляется подробный маршрут обработки

1. В каждой операции маршрута указываются базы, размерные линии, допуски на размеры и допуски расположения.

2. В верхней части листа, посредине, вычерчивается преобразованный чертеж заготовки.

3. На первую горизонтальную линию схемы выносим вертикальные линии и соответственно нумеруем.

4. Обозначаем координатные точки, существующие на заготовке.

5. На нулевой операции наносим все размерные связи на координатные точки заготовки, при этом число размеров должно быть на единицу меньше числа поверхностей, которые этими размерами связаны.

6. С помощью условных обозначений на размерную схему наносим размеры, выдерживаемые на каждой операции, снимаемые припуски, сведения о которых берутся из маршрута обработки.

7. Далее заполнение размерной схемы технологического процесса ведут последовательно от нулевой до последней операции. Одну от другой операции отделяем горизонтальными линиями, а все вертикальные - это поверхности, существующие на заготовке, их опускают вниз до горизонтали первой операции, далее опускают до второй операции и т.д. до последней операции технологического процесса.

8. В нижней части размерной схемы помещаем все размеры детали и ее преобразованный чертеж.

1.11 Анализ точности обработки

Проведем анализ точности обработки наружной цилиндрической поверхности Ш140F9. Маршрут обработки поверхности: черновое точение, получистовое, чистовое точение. Так как заданная точность достигается на последнем переходе, то расчет будем вести для него.

Анализ точности с полным учетом всех факторов невозможен, поэтому при выборе расчетной схемы модели обосновывают возможностью учета факторов, которые наиболее заметно влияют на рассматриваемый параметр точности обработки.

Де, мкм (1.11.1)

к₁= к₂= к₃= к₄= к₅= к₆=173 [13, стр. 24]

Коэффициент относительного рассеяния выходного параметра

к - коэффициент относительного рассеяния выходного параметра

Для заданной гарантированной надежности

Р_r=0,95 принимаем 2/к=1,366

Ду, мкм - погрешность обработки, возникающая в результате смещения элементов технологической системы под действием сил;

Д_м, мкм - погрешность наладки технологической системы на размер;

Д_u, мкм - погрешность обработки, вызываемая размерным износом инструмента;

?_Дст, - суммарная погрешность станка с учетом износа станка в период эксплуатации;

?_Дт, мкм - суммарная погрешность, возникающая в результате температурных деформаций технологической системы.

1. Погрешность обработки Ду, возникающая в результате смещения элементов технологической системы под действием силы. Так как для окончательной обработки поверхности Ш140F9 применяется продольный суппорт, то перепад сил оказывает незначительные действия на точность обработки детали.

Ду=0

2. Погрешность наладки технологической системы на размер Дм, мкм

Дм=10 мкм [12, т. 24, с. 70]

3. Погрешность обработки, вызываемая размерным износом инструмента, Дu

Дu= (1.11.2) [12]

, м

L - полная длина пути резания для партии деталей, м

l_g=86 мм - длина обрабатываемой поверхности;

S=0,3 мм/об - подача;

N=100 шт. - партия заготовок, обрабатываемых в период между подналадками станка

D=140 мм - диаметр обрабатываемой поверхности

L=

u₀=5 мкм/км - относительный размерный износ резца [13]

Дu=

3. Суммарная погрешность станка, ?_Дст, мкм

В станкостроении принято назначать характеристики точности не более 0,7 от соответствующих величин по ГОСТам от нормы точности.

По ГОСТ 6820-86 (на полуавтоматы токарные многошпиндельные вертикальные патронные) допуска круглости равны 16 мкм для станков класса точности П [12, т2.3 стр. 55] ?_Дст=0,7·16=11,2 мкм

4. Суммарная погрешность, возникающая в результате температурных деформаций технологической системы, ?_Дт, мкм

5. Полную погрешность обработки, связанную с температурными деформациями, обычно определить не удается. Для операции с жесткими допусками при обработке лезвийным инструментом приблизительно принимают:

?_Дт, мкм=0,1Де, мкм (24) [13, стр76]

Де= (1.11.3)

Де=1,366

Де²=4368,2+0,056 Де²;

Де==68 мкм.

Допуск на поверхность Ш140F9 д=100 мкм

д>Де, следовательно точность обработки соблюдается.

1.12 Выбор технологического оборудования и инструмента

При выборе технологического оборудования для каждой операций учитываем следующие основные факторы; годовую программу выпуска деталей, тип производства, размеры деталей, размеры и расположение обрабатываемых поверхностей, требования точности, шероховатости и экономичности обработки, требования наиболее использования станков по мощности, степени его загрузки и его стоимости. Сводная ведомость применяемого оборудования приводится в таблице 1.12.1.

Станки комплектуются специальными патронами и приспособлениями, обеспечивающими точность базирования, жесткость и надежность крепления заготовки, доступ режущего инструмента в зону обработки.

Режущие инструменты назначены с учетом профиля обрабатываемой поверхности и ее габаритных размеров, метода и вида обработки. Для черновой обработки используется твердый сплав Т5К10, хорошо противостоящий ударам при обработке черновых поверхностей заготовки. Для чистовой обработки применяется твердый сплав марки Т15К6, обеспечивающий размерную стойкость инструмента.

Сводная ведомость применяемых инструментов приводится в таблице 1.12.2.

Таблица 1.12.1 Сводная ведомость технологического оборудования, применяемого при изготовлении «Стакана»

№ операции	Наименование станка	Модель станка	Dmax, мм	Lmax, мм	Количество суппортов	Предел час-тот вращения шпинделя	Пределы подач	Установленная мощность
005 010	Токарный многошпиндельный вертикальный полуавтомат	1Б284	360	350	6	20ч224	0,08ч5,1	30
015	Агрегатно - фрезерный 3-х-позиционный станок	Спец	20	-	3	800	-	4
020	Агрегатно-сверлильный 4-х позиционный станок	Спец.	25		2			5,5

Таблица 1.12.2 Сводная ведомость режущих инструментов, применяемых при обработке детали «Стакан»

Наименование режущего инструмента	ГОСТ	Материал режущей части
1	2	3
1. Резец проходной упорный	18879-73	Т5К10, Т15К6
2. Резец подрезной	18880-73	Т5К10, Т15К6
3. Резец расточной	9795-84	Т5К10, Т15К6
4. Резец фасочный	18881-73	Т5К10, Т15К6
5. Резец проходной	20875-85	Т5К10, Т15К6
6. Резец проходной	21066-75	Т5К10, Т15К6
7. Резец расточной	20874-75	Т5К10, Т15К6
8. Сверло Ш14	10903-77	Р6М5
9. Фреза концевая с цилиндрическим хвостовиком Ш8 и Ш12; Z=4;	17025-71	Р6М5
14. Метчик М16	3266-81	Р6М5
15. Зенкер Ш65 мм.	12489-71	Р6М5

1.13 Расчет и оптимизация режимов резания

Операция 015 Агрегатно-фрезерная

1. Условия обработки:

- фрезеровать два паза концевой фрезой Ш8 мм. поочерёдно.

2. Исходные данные:

Ширина фрезерования: В=8 мм.

Глубина фрезерования: l=4 мм.

Квалитет точности обработки: Н14

Шероховатость поверхности; R_а=6,3 мкм.

Материал детали: Сталь 45 ГОСТ 105...