Разработка технологического процесса на деталь втулка

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ исходных данных

1.1 Определение типа производства

Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций (Кзо), определяемый как отношение числа всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца (О) к числу рабочих мест (S) [21]:

(1)

Коэффициент закрепления операций (Кзо) в соответствие с ГОСТ 3.1108 - 74 принимают равным:

- для массового производства до 1;

- для крупносерийного производства свыше 1 до 10 вкл.;

- для среднесерийного производства свыше 10 до 20 вкл.;

- для мелкосерийного производства свыше 20 до 40 вкл.

Т.к. Кзо = 1,2 следовательно, тип производства - крупносерийный. Для данного типа производства характерно: периодическое изготовление партий изделий, деталей или заготовок за определённое время при неизменяемых чертежах, расположение оборудования в последовательности выполнения операций, применением высокопроизводительного оборудования, специальных приспособлений и инструмента, транспортных устройств, для передачи заготовок и деталей вдоль поточной линии, автоматизация и механизация технического контроля. Форма организации производства - поточная линия, когда каждая операция выполняется на закрепленном за ней одном или нескольких рабочих местах.

1.2 Анализ служебного назначения детали

Данная деталь «Втулка подшипника» входит в коробку привода регулятора свободной турбины. Коробка привода регулятора ТС предназначена для привода регулятора частоты вращения ротора ТС, состоящая из двух корпусов, переходника для крепления регулятора частоты вращения ротора СТ, цилиндра и шестерен.

Анализируя эскиз (рис. 1) определяем основные и вспомогательные конструкторские базы и исполнительные поверхности: 6, 7 - основные базы; 2, 3, 4 - вспомогательная база; 10 - исполнительная поверхность.

Рис. 1. Эскиз детали «Втулка подшипника»

Деталь «Втулка подшипника» изготовлена из конструкционной легированной стали 12Х2Н4А-Ш.

Сталь 12Х2Н4А - высококачественная легированная цементуемая сталь, малочувствительна к перегреву при длительной цементации и не склонна к перенасыщению поверхностных слоев углеродом. Применяются для деталей ответственного значения, испытывающих при эксплуатации значительные динамические нагрузки. Эта сталь хорошо сваривается, имеет достаточную прокаливаемость поверхностного слоя. После окончательной термической обработки имеет большую твёрдость.

Химический состав 12Х2Н4А представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Химический состав в % материала 12Х2Н4А

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.09 - 0.15	0.17 - 0.37	0.3 - 0.6	3.25 - 3.65	до 0.025	до 0.025	1.25 - 1.65	до 0.3

1.3 Анализ технических требований к детали

Таблица 1.2 Характеристика поверхностей детали

Номер поверхно-сти	Признаки поверхности
	Тип	Назначение	Точность	Качество поверхности
1	торец	свободная	IT12	Rz 40
2	наружная цилиндрическая	сопрягаемая	IT7	Ra 2,5
3	внутренняя цилиндрическая	свободная	IT12	Rz 40
4	торец	прилегаемая	IT11	Ra 2,5
5	наружная цилиндрическая	свободная	IT12	Rz 40
6	торец	прилегаемая	IT11	Ra 2,5
7	наружная цилиндрическая	сопрягаемая	IT6	Ra 2,5
8	наружная цилиндрическая	свободная	IT12	Rz 40
9	торец	свободная	IT12	Rz 40
10	Внутренняя цилиндрическая	сопрягаемая	IT6	Ra 0,63
11	Внутренняя цилиндрическая	сопрягаемая	IT12	Rz 20
12	Внутренняя цилиндрическая	свободная	IT12	Rz 40
13	Внутренняя цилиндрическая	свободная	IT12	Rz 20
14	Наружная цилиндрическая	сопрягаемая	IT12	Ra 1,25

Таблица 1.3 Технические требования на изготовление детали и схемы контроля

№	Технические требования чертежа	Назначение технических требований	Метод и схема контроля
1	Непараллельность торцов 0,01 мм не более	Требование назначено из условий точности изготовления сборочной единицы.
2	Торцевое биение 0,01 мм не более	Требование назначено из условий точности изготовления сборочной единицы.
3	Торцевое биение 0,013 мм не более
4	Торцевое биение 0,015 мм не более
5	Торцевое биение 0,030 мм не более
6	Радиальное биение 0,02 мм не более	Требование назначено из условий точности изготовления сборочной единицы.
7	Радиальное биение 0,05 мм не более
8	Овальность и конусообразность поверхности А не более 0,004 мм	Требование назначено из условий точности изготовления сборочной единицы.
9	Наличие притуплений острых кромок 0,1-0,4, наличие радиусов	Требование назначено из условий сборки сборочной единицы	Контроль осуществляется внешним осмотром
10	Проверить деталь на отсутствие трещин по карте магнитного контроля	Требование назначено из условий ответственности детали	Контроль осуществляется специальными магнитными приборами

1.4 Анализ технологичности конструкции детали

Таблица 1.4 Анализ технологичности детали

№	Нетехнологичные элементы и свойства детали	Предложения по повышению технологичности детали
1	Наличие нетехнологичных элементов (внешний контр детали несимметричен, наличие шести отверстий Ф 4 мм)	Изменить нетехнологичные элементы нельзя, т.к. это отразится на конструкции детали и ее служебного назначения.
2	Нежесткость детали - приводит к прогибу детали при изготовлении	Желательно применять дополнительную оснастку при обработке детали, уменьшающую ее прогиб
Технологичные элементы и свойства детали
1	Деталь имеет простую форму и геометрию
2	Обрабатываемость материала резанием хорошая
3	Качество и точность детали соответствует технологичным свойствам (min Ra0,63; IT6)
4	Наличие удобных поверхностей для базирования
5	Возможность обеспечения принципа единства баз

После проведения качественной оценке технологичности (табл. 1.4), можно сделать вывод: данная деталь в целом технологична.

1.5 Анализ типового технологического процесса

Таблица 1.5 Типовой технологический процесс

№, наименование операции	Операционный эскиз	Средства технологического оснащения
1010 Заготовительная		Штамповка
1020 Нормализация, отпуск
1040 Токарно - винторезная		Токарный 1К - 62 3-х кулачковый патрон.
1050 Токарно - винторезная		Токарный 1К - 62 3-х кулачковый патрон.
1060 Токарно - винторезная		Токарный 1К - 62 3-х кулачковый патрон
1080 Вертикально - сверлильная		Вертикально - сверлильный 2Н -125 Приспособление
1090Вертикально - сверлильная		Вертикально - сверлильный 2Н -125 Приспособление
1105 Вертикально - сверлильная		Вертикально - сверлильный 2Н -125 Приспособление
1106 Вертикально - сверлильная		Вертикально - сверлильный 2Н -125 Приспособление
1110 Фрезерная		Фрезерный 6М13ГН - 1 Приспособление
1120 Слесарная
1130 Промывка
1140 Слесарная
1150 Контроль
1160 Меднение
1170 Токарно - винторезная		Токарный 1К - 62 3-х кулачковый патрон
1175 Слесарная
1180 Цементация
1185 Кругло - шлифовальная		Кругло - шлифовальный 3Б -151П Оправка
1190 Внутри - шлифовальная		Внутри - шлифовальный 3 А - 227П Оправка
1200 Кругло - шлифовальная		Кругло - шлифовальный 3Б -151П Оправка
1210 Слесарная
1220 Токарно - винторезная		Токарный 1К - 62 Оправка
1230 Токарно - винторезная		Токарный 1К - 62 Оправка
1240 Токарно - винторезная		Токарный 1К - 62 Оправка
1250 Полировальная
1260 Зачистка заусенцев
1270 Маркирование детали
1280 Промывка и сушка
1290 Магнитный контроль
1300 Промывка
1310 Контроль
1315 Слесарная
1320 Промывка
1330 Оксидное фосфотирование
1340Консервация
1350 Сбор стружки

Таблица 1.6 Анализ типового технологического процесса

Анализируемая характеристика	Недостатки исходного технологического процесса
вид заготовки	Штамповка на молоте	Имеет более низкую производительность по сравнению с получением заготовки на прессе.
Наименование и последовательность этапов обработки	Заготовительный Черновой Получистовой Чистовой Отделочный Однократный	Соблюдается последовательность этапов обработки, что позволяет обеспечить данные точность и качество
Перечень основных групп поверхностей, обрабатываемых на каждом этапе	Черновой - поверхности 2, 4, 6, 7, 9 , 10; получистовой - 6, 7, 10; чистовой - 6, 7, 9, 10; отделочный - 2, 4, 6, 7, 10; однократный - 1, 5, 8, 12, 13 (Рис. 1).	Выполнена правильная последовательность этапов.
Распределение переходов по операциям	Соответствует принципу дифференциации	Увеличение количества операций
Основные схемы базирования и применения базы	В основном применяется базирование: в 3-х кулачковом патроне по наружной цилиндрической и торцевой поверхности; в оправке; в специальных приспособлениях.	В данных схемах базирования обеспечивается принцип постоянства и единства баз.
Типы приспособлений, средств механизации и автоматизации	В основном применяется универсальное оборудование, станки с ЧПУ с ручной установкой детали на станок, ручное приспособление.	Для повышения производительности лучше использовать станки автоматы или полуавтоматы; приспособление с механизированными приводами.

1.6 Анализ предлагаемого технологического процесса.

втулка сталь подшипник деталь

Таблица 1.7 План механической обработки

№, наименование операции	Операционный эскиз	Оборудование, приспособление
1010 Заготовительная		Штамповка на КГШП
1020 Нормализация, отпуск
1040 Токарная		Полуавтомат токарный 1П717Ф3 Трехкулачковый патрон.
1050 Токарная		Полуавтомат токарный 1П717Ф3 Трехкулачковый патрон.
1060 Токарная		Полуавтомат токарный 1П717Ф3 Трехкулачковый патрон.
1080 Вертикально - сверлильная		Вертикально-сверлильный PROFI "ZS5030A" Приспособление
1105 Вертикально - сверлильная		Вертикально-сверлильный PROFI "ZS5030A" Приспособление
1110 Фрезерная		Полуавтомат вертикально -фрезерный ЛФ270Ф3 Приспособление
1185 Кругло - шлифовальная		Автомат круглошлифовальный МЕ234СО Оправка
1190 Внутри - шлифовальная		Автомат внутришлифова-льный 3А485В Оправка
1200 Кругло - шлифовальная		Автомат круглошлифова-льный МЕ234СО Оправка
1210 Зачистка заусенцев
1205 УЗО		Ультразвуковое оборудование ИЛ - 4
1250 Полировальная		Полировальная установка
1270 Маркирование детали
1280 Промывка и сушка
1290 Магнитный контроль
1300 Промывка
1310 Контроль
1315 Зачистка заусенцев
1320 Промывка
1330 Оксидное фосфотирование
1340 Консервация
1350 Сбор стружки

Анализ предлагаемого технологического процесса:

Проанализируем типовой технологический процесс (табл. 1.5) и предлагаемый технологический процесс (табл. 1.7):

заменяем штамповку на молоте ТТП на КГШП в ПТП, т.к штамповка на КГШП по сравнению со штамповкой на молотах имеет ряд преимуществ: штамповочные уклоны назначают примерно в два раза меньшими, изготовление поковок с меньшими припусками, допусками и расходом металла, производительность пресса на 30--50% выше, меньше расход энергии, значительно лучше и безопаснее условия труда;

объединяем операции ТТП (1050 и 1240), т.к. цементация заменена на УЗО; применяется одинаковое оборудование, приспособления, схемы базирования, для уменьшения трудоемкости операции.

объединяем операции ТТП (1060 и 1230), т.к. цементация заменена на УЗО; применяется одинаковое оборудование, приспособления, схемы базирования, для уменьшения трудоемкости операции.

объединяем операции ИТП (1080 и 1090), т.к. применяется одинаковое оборудование, приспособления, схемы базирования, для уменьшения трудоемкости операции.

объединяем операции ИТП (1105 и 1106), т.к. применяется одинаковое оборудование, приспособления, схемы базирования, для уменьшения трудоемкости операции.

замена цементации на УЗО, т.к. УЗО имеет ряд преимуществ перед цементацией.

для зачистки заусенцев применяется оборудование HD735, для уменьшения трудоемкости операции. Принцип работы оборудования: при помощи вращающегося магнитного поля, штифты из нержавеющей стали перемещаются с огромной скоростью. Детали, находящиеся вместе со штифтами в одном сосуде с жидкостью, бережно освобождаются от заусенцев и полируются.

Замена универсальных станков на станки автоматы и полуавтоматы.

2. Обоснование технологического процесса

2.1 Аналитический обзор методов

Методы отделочно-упрочняющей обработки деталей машин подразделяются:

- упрочнение с образованием пленки на поверхности;

- с изменением химического состава поверхностного слоя;

- с изменением структуры поверхностного слоя;

- с изменением энергетического запаса поверхностного слоя;

- с изменением микрогеометрии поверхности и наклепом;

- с изменением структуры по всему объему материала.

Упрочнение с созданием пленки на поверхности:

а) осаждение химической реакции (оксидирование, сульфидирование, фосфатирование, нанесение упрочняющего смазочного материала, осаждение из газовой фазы).

б) осаждение из паров (термическое испарение тугоплавких соединений, катодно-ионная бомбардировка, прямое электронно-лучевое испарение, реактивное электронно-лучевое испарение, электронно-химическое испарение).

в) электролитическое осаждение (хромирование, никелирование, электрофорез, никельфосфатирование, борирование, борохромирование, хромофосфатирование).

г) напыление износостойких соединений (плазменное напыление порошковых материалов, детонационное напыление, электродуговое напыление, лазерное напыление, вихревое напыление, индукционное припекание порошковых материалов).

Достоинства:

1. Корозионно стойкие покрытия

2. Нет необходимости в применении инструмента более твердого и прочного, чем обрабатываемый материал;

3. Снижается тяжесть труда работающих;

4. Возможно упрочнение поверхностей в трудно доступных местах

Недостатки:

1. Вредное производство;

2.Требуется отдельный участок;

3. Дорогие расходные материалы (порошки);

4. Дефект выявляется после последующей обработки (скалывание поверхностей)

5. Сложно добиться равномерности толщины наносимого слоя.

Упрочнение с изменением химического состава поверхностного слоя металла:

а) диффузионное насыщение (борирование, цианирование, азотирование, нитроцементация и т.п.)

б) химическое и физико-химическое воздействие (химическая обработка, ионная имплантация, электроискровая обработка и т.д.).

Достоинства:

1. Высокая прочность, большая твердость, износостойкость;

2. Нет необходимости в применении инструмента более твердого и прочного, чем обрабатываемый материал;

3. Снижается тяжесть труда работающих;

Недостатки:

1.Требуется отдельный участок;

2.Сложно добиться равномерности толщины поверхностного слоя.

Упрочнение с изменением структуры поверхностного слоя:

а) физико-термическая обработка (лазерная закалка, плазменная закалка);

б) электрофизическая обработка (электроконтактная, электроэрозионная, магнитная обработка);

в) механическая (упрочнение вибрацией, фрикционно-упрочняющая обработка, дробеструйная, обработка взрывом, термомеханическая, электромеханическая);

г) наплавка легированным элементом (газовым пламенем, электрической дугой, плазмой, лазерным лучом, пучком ионов и т.д.).

Достоинства:

1. Обработка любых материалов без приложения значительных усилий;

2. Снижается тяжесть труда работающих;

3. Высокое качество обработки.

Недостатки:

1. В основном применяется дорогостоящее оборудование.

Упрочнение с изменением энергетического запаса поверхностного слоя:

а) обработка в магнитном поле (термомагнитная обработка, импульсным магнитным полем, магнитным полем);

б) обработка в электрическом поле.

Достоинства:

1. Нет необходимости в применении инструмента более твердого и прочного, чем обрабатываемый материал;

2. Снижается тяжесть труда работающих.

Недостатки:

1.Требуется отдельный участок;

2. Повышенные требования к электро- и пожаробезопасности;

3. Применимо не ковсем материалам.

Упрочнение с изменением микрогеометрии поверхности и наклепом:

а) обработка резанием (точение, шлифование, сверхскоростное резание);

б) пластическое деформирование (накатывание, обкатывание, раскатывание, выглаживание, вибронакатывание, вибровыглаживание, калибрование, центробежно-ударное упрочнение, виброударное и т.д.);

в) комбинированные методы (анодно-механическая, поверхностное легирование с выглаживанием, резание с воздействием ультразвуковых колебаний, магнитно-абразивная обработка и т.д.).

Достоинства:

1. Высокая производительность

2. Высокое качество обработки

3. Простота инструмента

Недостатки:

1.Значительная трудоемкость обработки мелких и тонкостенных деталей

2.Необходимо применение инструмента более твердого и прочного, чем обрабатываемый материал;

3. Невозможность обработки некоторых поверхностей отдельными методами.

2.2 Обоснование проектного решения

Ультразвуковая упрочняюще - чистовая обработка (рис.2) осуществляется путем механического наклепа поверхности изделия (1) твердым инструментом (шариком) (2), колеблющимся с ультразвуковой частотой за счет уплотнения при пластической деформации поверхности (наклепа), твердость поверхностного слоя значительно возрастает при одновременном уменьшении шероховатости поверхности (Рис.3).



Рис. 2. Упрощенная схема ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработки: 1- заготовка; 2 - инструмент (виде шарика); 3 - концентратор колебаний.

Рис. 3.

Основным фактором, определяющим протекание процесса, является ударное (импульсное) воздействие инструмента на поверхность упрочняемой детали.

Достоинства:

- микротвердость поверхности, в зависимости от исходной и вида обрабатываемого металла, возрастает на 30 - 300%;

- шероховатость снижается с 5 до 9 - 14 класса, данное качество поверхности можно получать не только на термически обработанных и сырых сталях, но и на чугунах, на цветных и нержавеющих металлах и сплавах;

- толщина наклепа может быть до 0.1 мм, в отдельных случаях, возможно реализовать режим холодной проковки с толщиной наклепа до 15 - 20 мм;

- предел контактной выносливости повышается на 10 - 20%;

- регулярный микрорельеф повышает свойство удержания обработанной поверхностью масел и смазок;

- регулярный микрорельеф дополнительно снижает износ при возвратно-поступательном характере движения относительно друг друга сопрягаемых деталей;

- повышается коррозионная устойчивость обработанной поверхности.

В результате комплекса перечисленных свойств, детали машин и механизмов, подвергнутые ультразвуковой импульсной упрочняюще-чистовой обработке, имеют большую износостойкость, циклическую прочность, контактную усталостность и т.д.

Недостатками являются повышенная стоимость акустической энергии по сравнению с другими видами энергии; необходимость изготовления специальных установок и аппаратов для генерации ультразвуковых колебаний, их передачи и распределению.

Особенно эффективен этот метод при изготовлении нежестких тонкостенных деталей.

Ультразвуковой инструмент зажимается в резцедержавку токарного станка, основа инструмента - магнитострикционный ультразвуковой преобразователь.

Основные параметры упрочнения для отдельных материалов определяются согласно рекомендуемой литературы [11,31] и приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Режимы и выходные параметры УЗО

Упрочняемые материалы	Р ,Н	А, мкм	Степень упрочнения, %	Параметр шероховатости Ra, мкм
				исходный	достижимый
Сталь 10ХНДП	120	12	25-35	4,60	0,32
Сталь 40ХН	140	13	25-35	3,20	0,24
Сталь 12Х2Н4А-Ш	250	10	40-45	2,5	0,63
Сплав ВТЗ-1	180	13	35-40	0,42	0,26

Таким образом, выбраны параметры обработки:

Упрочняемый материал	S,мм/об	r, мм	tосн, мин	tшт, мин
Сталь 12Х2Н4А-Ш	0,07	2	11,00	16,00

2.3 Описание структуры предлагаемого технологического процесса

Таблица 2.2 Маршрут обработки поверхности

Обозначение поверхности	Данные чертежа	Необходимое число обработок	Последовательность обработки поверхности
	Шероховатость	Квалитеты точности		Шероховатость	Квалитет точности	Методы обработки
1	Rz 40	IT12	1	Rz 40	12	Точение однократ.
2	Ra 2,5	IT7	4	Rz 40 Rz20 Ra 2,5 Ra 2,5	12 9 8 7	Точение черновое Шлифование (3 прохода)
3	Rz 40	IT12	1	Rz 40	12	Сверление
4	Ra 2,5	IT11	2	Rz20 Rа 2,5	12 11	Точение черновое Точение чистовое
5	Rz 40	IT12	1	Rz 40	12	Точение однократ.
6	Ra 2,5	IT11	2	Rz20 Rа 2,5	12 11	Точение черновое Точение чистовое
7	Ra 2,5	IT6	4	Rz 40 Rz 20 Rа 2,5 Rа 2,5	12 9 7 6	Точение черновое Точение получистовое Шлифование (2 прохода)
8	Rz 40	IT12	1	Rz 40	12	Точение однократ.
9	Rz 40	IT12	2	Rz 40	12	Точение черновое Точение чистовое
10	Ra 0,63	IT6	4	Rz 40 Rz 20 Rа 2,5 Rа 0,63	12 9 7 6	Точение черновое Точение получистовое Шлифование чистовое УЗО
11	Rz 20	IT12	1	Ra 1,25	12	Точение однократ.
12	Rz 40	IT12	1	Rz 40	12	Точение однократ.
13	Rz 20	IT12	1	Rz 40	12	Точение однократ.
14	Ra 1,25	IT9	1	Rа 1,25	12	Точение однократ.

2.4 Выбор вида и метода получения заготовки

Определение метода получения заготовки.

Метод получения заготовки в большинстве случаев определяет конструктор. На выбор метода получения поковки влияют следующие факторы: технологические свойства сплава, т.е. способность подвергаться пластической деформации; масса заготовок; требуемая точность и качество поковок; конфигурация поковок; тип производства; себестоимость заготовки и прочие факторы [38].

Штамповка на КГШП по сравнению со штамповкой на паровоздушных молотах имеет ряд преимуществ. Благодаря наличию выталкивателей в штампах КГШП штамповочные уклоны назначают примерно в два раза меньшими, чем на молотах. Постоянство хода ползуна, большая точность его движения в направляющих станин пресса, применение штампов с направляющими колонками обеспечивают изготовление поковок с меньшими, чем на молотах, припусками, допусками и расходом металла. Так как штамповка в каждом ручье выполняется за один ход ползуна, окалина может заштамповаться в поковку, поэтому нагрев заготовок под штамповку на КГШП должен быть малоокислительным, что также уменьшает расход металла на поковку. Широко применяют индукционный нагрев заготовок. Производительность пресса на 30--50% выше, чем молота, на котором каждый переход штамповки осуществляется за несколько ударов. При штамповке на прессе значительно меньше расход энергии, в 2-4 раза выше, чем у молотов, к.п.д., значительно лучше и безопаснее условия труда

В качестве метода получения заготовки принимаем поковку на КГШП, как более простой и дешевый метод [15].

Сравнительная характеристика методов приведена в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Сравнительная характеристика методов получения заготовки

№	Метод изготовления заготовок	Точность размеров (квалитет)	Параметры шероховатости	Припуск	Тип производст-ва	Область применения
1	Штамповка на молоте	IT16	Rz100 и грубее	0,6…6,4	Единичный Мелкосерийный	Для заготовок простой формы
2	Поковка на КГШП	IT15	Rz 40-80	0,1…4,8	Крупно-серийный Массовый	Для заготовок любой формы и размеров

Расчет коэффициента использования материала

Расчет коэффициента использования материала производится по формуле:

, (2)

где - масса готовой детали, кг, Мд=0,208 кг;

- масса заготовки, кг, Мз=0,33 кг.

КИМ = (0,208/0,33) 100% = 63%

Определение исходного индекса, припусков, допусков, штамповочных уклонов и радиусов закругления.

1. Определяем поверхность разъёма (рис.4).

При выборе поверхности разъёма необходимо учитывать положения:

поковка должна свободно удаляться из верхней и нижней частей штампа;

ручьи ориентируются таким образом, чтобы их заполнение осуществлялось за счет осадки, а не выдавливания;

поверхность разъема пересекалась вертикальными образующими поковки.

2. Расчетная масса поковки определяется исходя из ее номинального размера. Ориентировочную величину расчетной массы поковки допускается вычислять по формуле (3):

(3)

где - расчетная масса поковки, кг; - масса детали, кг; - расчетный коэффициент.

= 0,208•1,6=0,333 кг

3. Класс точности поковки устанавливается в зависимости от технологического процесса и оборудования для ее изготовления, а также исходя из предъявляемых требований к точности размеров поковки. Класс точности - Т3.

4. Группа стали определяется в зависимости от среднего массового содержания углерода и легирующих элементов.

Группа стали - М1, т.к. сталь с массовой долей углерода до 0,35% включительно.

5. Степень сложности определяется путем вычисления отношения массы поковки () к массе геометрической фигуры (), в которую вписывается форма поковки (4):

, (4)

Массе геометрической фигуры () определяется по формуле (5):

p, (5)

где = 37 мм - радиус геометрической фигуры, в которую вписывается форма поковки; = 48 мм - высота фигуры, в которую вписывается форма поковки; p = 7800 кг/м3 - плотность материала.

3,14 · 0,0372 · 0,048 · 7800 = 1,6 кг.

0,2.

Степень сложности поковки С3, т.к. 0,2.

6. Исходный индекс 7, который определяется в зависимости от массы, марки стали, степени сложности и класса точности поковки.

7. Наименьшие значения наружных радиусов закругления R зависят от массы и глубины полости ручья. Внутренние радиусы должны быть в 3 - 4 раза больше наружных радиусов.

8. Значение уклонов рекомендуется выбирать из ряда: 1?, 3?, 5?, 7?, 10?.

9. Припуски определяются в зависимости от величины размера, параметра шероховатости и исходного индекса (Табл. 2.4).

Таблица 2.4

Величина размера,мм	Шероховатость	Исходный индекс	Припуск,мм
48	Rz 40	7	1,1
2,5	Ra 2,5		1
Ф 40	Ra 2,5		1,1
Ф 74	Rz 40		1,1
Ф 45	Ra 2,5		1,1
Ф 58	Rz 40		1,1

10. Допуски и допускаемые отклонения размеров поковок назначаются в зависимости от исходного индекса и размера поковки (Табл. 2.5)

Таблица 2.5

Величина размера,мм	Исходный индекс	Допуск
50,2	7	+0,7 -0,3
4,5		+0,6 -0,3
Ф 42,2		+0,7 -0,3
Ф 76,2		+0,7 -0,3
Ф 47,2		+0,7 -0,3
Ф 60,2		+0,7 -0,3
Ф 29		+0,3 -0,6

11. Проектирование углублений.

Диаметр основания определяется по формуле (6):

= 29 мм (6)

Толщина перемычки S = 5 мм, т.к. dS = 0,5 · (d1 + d2) = 59,5 мм, ? 3 мм (рис.4).

Рис.4

2.5 Обоснование выбора баз

Исходя из вида, формы и размеров заготовки, требуемого оборудования, а также заданных технических требований взаимного расположения и формы поверхностей, предъявляемых к детали, в основном применяется базирование:

а) в 3-х кулачковом патроне по наружной цилиндрической и торцевой поверхности;

б) в оправке;

в) в специальных приспособлениях

Базирование осуществляться:

- по наружной цилиндрической поверхности и торцу;

- по внутренней цилиндрической поверхности и торцу;

Данные схемы базирования обеспечивают принцип постоянства и единства баз, а также удобство установки заготовки при обработки.

3. Обоснование технологической операции

3.1 Выбор оборудования, приспособления и инструмента

При выборе модели станка анализируем исходные данные:

Метод обработки

Тип производства

Габаритные размеры детали

Точность и шероховатость

Таблица 3.1 Выбор инструмента для механической обработки.

№ опер	Оборудо-вание	Приспосо-бление	Переход	Применяемый инструмент
			№	содержание
1040 Токарная	Полуавтомат токарный 1П717Ф3	Трехкулачко-вый патрон.	1	Подрезка торца	Токарный подрезной 2100-0017 ГОСТ 18883-73 Т5К10
			2	Проточка Ф	Токарный проходной 2100-0353 ГОСТ 18879 - 73 Т5К10
1050 Токарная	Полуавтомат токарный 1П717Ф3	Трехкулачко-вый патрон.	1	Подрезка торца	Токарный подрезной 2100-0017 ГОСТ 18883-73 Т5К10
			2	Сверлить отв. насквозь	Сверло 2301-4149
			3	Расточить отверстия	Токарный расточной 2141-0004 ГОСТ 18883-73 Т5К10
			4	Проточка наружной цилиндрической поверхности	Токарный проходной 2100-0353 ГОСТ 18879 - 73 Т5К10
			5	Снять фаски	Токарный проходной 2100-0353 ГОСТ 18879 - 73 Т5К10
			6	Расточить канавки	Резец 7К6161-5038
1080 Вертикально - сверлильная	Станок вертикально-сверлильный PROFI "ZS5030A"	Приспособле-ние	1	Сверление 4-х отверстий	Сверло спиральное ГОСТ 10902 Р5М5, O 6,5 мм
			2	Снятие фасок	Зенкер цельный ГОСТ12489 - 71 Т5К10
1105 Вертикально - сверлильная	Станок вертикально-сверлильный PROFI "ZS5030A"		1	Сверление 6-и отверстий	Сверло спиральное ГОСТ 10902 Р5М5, O 4 мм
			2	Снятие фасок	Зенкер цельный ГОСТ12489 - 71 Т5К10
1110 Фрезерная	Полуавтомат Вертикальнофрезерный ЛФ270Ф3	Приспособле-ние	1	Фрезерова-ние контора детали	Фреза концевая 2220-0504 ГОСТ 20536-75 O20 мм
1185 Кругло - шлифовальная	Автомат круглош-лифовальный МЕ234СО	Оправка	1	Шлифование наружной поверхности	Шлифовальный круг 1 150х40х32 25А 25Н СМ2 7К 1А 35 м/с А1кл ГОСТ 2424-83
1190 Внутри - шлифовальная	Автомат внутриш-лифовальный 3А485В	Оправка	1	Шлифование внутренней поверхности	Шлифовальный круг 5 25х16х6 25А 25Н СМ2 7К 1А 35 м/с А1кл ГОСТ2424-83
1200 Кругло - шлифовальная	Автомат круглош-лифовальный МЕ234СО	Оправка	1	Шлифование наружной поверхности	Шлифовальный круг 1 150х40х32 25А 25Н СМ2 7К 1А 35 м/с А1кл ГОСТ 2424-83
1205 УЗО	Ультразву-ковое оборудова-ние ИЛ - 4	Оправка	1

3.2 Расчет режимов обработки

Рассчитываем режимы обработки на операцию сверления 1080 [35].

Глубина резания. При сверлении глубина резания определяется по формуле (7):

 . (7)

При зенкеровании (8):

(8)

Подача. При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу .

Подачи при сверление S = 0,14 мм/об.

Подача при зенкеровании S = 0,1 мм/об.

Скорость резания. Определяется при сверление по формуле (9):

, (9)

где Сv = 7, q = 0,40, y = 0,70, m = 0,20, T=25 мин - период стойкости сверла,

- поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания (10):

, (10)

где - коэффициент на обрабатываемый материал (11):

, (11)

 - коэффициент на инструментальный материал.

- коэффициент, учитывающий глубину сверления.

Определяется при зенкеровании по формуле (12):

(12)

где Сv = 18, q = 0,60, х = 0,2, y = 0,30, ,,,.

Расчетная частота вращения шпинделя. Определяется по формуле (11):

, (13)

где - скорость резания расчетная, - обрабатываемый диаметр.

При сверлении ; при зенкеровании

Принимаем частоту вращения nпасп ближайшую меньшую из технической характеристики станка, т.е. при сверлении nпасп = 400 мин-1; при зенкеровании nпасп = 800 мин-1

По принятой частоте вращения пересчитываем по формуле (12) :

(14)

При сверлении .

При зенкерование

Крутящий момент. При сверлении определяется по формуле (13):

, (15)

где СМ = 0,0345, q = 2, y = 0,8.

Кр - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки (14):

, (16)

т.к. п =0,75 , ?В = 980 МПа.

При зенкеровании определяется по формуле (15):

, (17)

где СМ = 0,09, q = 1, х = 0,9, y = 0,8, .

Осевая сила, Н. При сверлении определяется по формуле:

Р0 = 10Ср DqSyKp = 1339 H;

где Ср=68; q=1,0; y=0,7; Кр=1,2.

При зенкеровании определяется по формуле:

Р0 = 10СрSyKp = 77 H;

где Ср=68; y=0,7; Кр=1,2.

Мощность резания. Определяется по формуле (16):

 . (18)

При сверлении

При зенкерование

3.3 Расчет приспособления на точность

1. Определяем допустимую погрешность установки по формуле (19):

, (19)

где ?Т - допуск технологический на размер выдерживаемый на операции. ?Т = 0,15 мм;

?Ф - погрешность формы. ?Ф = 0.

?У - погрешность выполняемого размера, вызываемая упругими отжатиями элементов технологической системы под влиянием нестабильности сил резания. ?У = 0, т.к. упругие отжатия материала происходят вдоль оси сверла.

?Н - погрешность настройки станка. ?Н = 0.

?И - погрешность, вызываемая износом инструмента. ?И = 0, т.к. очень легко меняется инструмент.

?Т - погрешность, вызываемая тепловыми деформациями технологической системы. ?Т = 0, т.к. требование к точности не велико.

2. Определяем погрешность базирования .

,т.к. технологическая и измерительная базы совпадают.

3. Определяем погрешность закрепления .

, т.к. направления усилия Q перпендикулярно к выполняемому размеру.

4. Определяем допустимую величину погрешности приспособления по формуле (20).

(20)

5. Определяем составляющие допускаемой величины погрешности приспособления.

Погрешность установки приспособления на станке,, т.к. в сверлильных станках нет шпонок и пазов.

Погрешность зазора между установочным элементом и заготовкой, = 0.

Погрешность износа

6. Определяем допускаемую величину погрешности изготовления и сборки приспособления по формуле (21):

(21)

Таким образом у нас выполняется условие:

Силовой расчет приспособления.

1.Составляем уравнение статики:

2. Из уравнения статики определяем Q:

,

где - крутящий момент; а = 126 мм; f = 1,15 - коэффициент трения; к = 1,4 - коэффициент запаса.

3.4 Расчет норм времени

Технически обоснованная норма времени.

Технически обоснованной нормой времени называют время, необходимое для выполнения технической операции в определенных организационно - технических условиях, наиболее благоприятных для данного производства.

Норма штучного времени определяется по формуле (22):

, (22)

где - основное (технологическое) время;

- вспомогательное время;

- время технического обслуживания;

- время организационного обслуживания;

- время перерыва.

Основное (технологическое) время определяется по формуле (23), учитывает изменения состояния продукта производства в процессе механической обработки или сборки:

, (23)

где L - расчетная длина обработка, мм: L = l + lвр + lсх, l - основная длина обработки, lвр - путь врезания, lсх - путь схода; i - число проходов в данном переходе; S - подача за 1 оборот; n - скорость вращения шпинделя.

Вспомогательное время охватывает действия, сопровождающие выполнение основной работы. Оно включает время на установку, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки или узла, управление механизмами оборудования, подвод и отвод рабочего инструмента, а также измерение обрабатываемой заготовки.

Сумма Основного и вспомогательного времени называют оперативным временем .

Время технического обслуживания затрачивается на смену затупившегося инструмента, подналадку оборудования, заправку и регулировку инструмента. Его величину берут в процентах (6%) от оперативного времени.

Время организационного обслуживания рабочего места учитывает затраты времени на подготовку рабочего места к началу работы, уборку рабочего места в конце смены, смазку и чистку станка и др. Его величину берут в процентах (5%) от оперативного времени.

Время перерыва работы отводится на отдых и естественные надобности рабочего. Его величину берут в процентах (2%) от оперативного времени.

Рассчитываем нормы времени для сверленой операции 1080.

1 переход.

Основное (технологическое) время: .

Вспомогательное время [4]: .

Оперативное время: .

Время технического обслуживания: .

Время организационного обслуживания:

Время перерыва работы:

2 переход.

Основное (технологическое) время: .

Вспомогательное время: .

Оперативное время: .

Время технического обслуживания: .

Время организационного обслуживания:

Время перерыва работы:

Подставляем значения в формулу (23):

4. САПР

4.1 Алгоритм автоматизированного выбора метода упрочнения поверхностей детали «Втулка подшипника»

При анализе заводского технологического процесса был рассмотрен ряд технологических решений по улучшению данного технологического процесса с помощью подбора различных, наиболее эффективных методов обработки, а так же возможность объединения различных операций, в результате внедрения нового метода обработки и разработки вспомогательных устройств.

К методам упрочнения поверхностей относятся: ультразвуковая, магнитная обработки, азотирование, выглаживание.

1. Ультразвуковая обработка.

Достоинства:

- обработка различных материалов;

- сравнительно несложная эксплуатация промышленных установок;

- возможность автоматизации и механизации и др.

Недостатки:

- повышенная стоимость акустической энергии по сравнению с другими видами энергии;

- необходимость изготовления специальных установок и аппаратов для генерации ультразвуковых колебаний, их передачи и распределению.

2. Магнитная обработка.

Достоинства:

- обработка деталей любой геометрической формы и габаритных размеров;

- формирование в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений.

Недостатки:

- вредные условия труда;

- необходимость размагничивать деталь.

3. Азотирование

Преимущества:

- обладает устойчивостью против коррозии на воздухе, в пресной воде, в паровоздушной среде, в газовой среде.

Недостатки:

- детали увеличиваются в размерах и могут деформироваться, поэтому азотированные детали подвергают либо полированию, либо шлифованию.

4. Выглаживание

Достоинства:

- высокое качество обработки;

- простота инструмента.

Недостатки:

- значительная трудоемкость обработки мелких и тонкостенных деталей.

Необходимые показатели методов сводим в таблицу 4.1

Таблица 4.1. Таблица ввода данных

	Методы обработки	Точность	Шероховатость Rа	Возможность многостаночного обслуживания
	I	A	B	C
1	Ультразвуковой	8	0,63	0
2	Магнитный	9	2,5	1
3	Азотирование	9	2,5	1
4	Выглаживание	8	1,25	0

Составляем алгоритм автоматизированного выбора данных метода обработки поверхностей втулки подшипника (рис.9).

Рис. 9

Данная схема работает следующим образом:

1. Вводятся параметры таблицы (методы обработки, параметры точности, шероховатости, возможность многостаночного обслуживания, а так же количество рассматриваемых методов). Последовательно вводятся параметры Ik, Ak, Bk, Ck:

где: I - метод обработки

А - параметры точности

В - параметры шероховатости

С - возможность многостаночного обслуживания

2. Вводим k=0, где k обозначает рассматриваемую строку с методом обработки Iк. Если число рассматриваемых методов n - превышает четыре, то это означает, что ни один из рассматриваемых методов не подошел по какому - либо из параметров и программа выдает сообщение, что рассматриваемые методы обработки не удовлетворяют заданным требова...