Эскиз узла, в состав которого входит рассматриваемая деталь, представлен на рис.1.1. Назначение детали следующее: она является корпусом приспособления «патрон загрузки», который служит для установки детали «шестерня 5-ой передачи» в патрон внутришлифовального станка. В корпус (1) устанавливаются подшипники (2), которые являются опорой для детали «оправка» (3). Между подшипниками установлены две распорные втулки (4, 5). Для защиты подшипников от попадания в них стружки и других предметов, в отверстии корпуса установлена манжета (6). Приспособление крепится корпусом к плите рабочего стола станка с помощью шести резьбовых отверстий.

Рис. 1.1

1.2 Конструкция детали и ее назначение

Рассмотрим два варианта получения заготовки данной корпусной детали: из проката и штамповкой на горизонтально-ковочной машине (ГКМ). На рис. 1.4 и 1.5 представлены эскизы заготовок по обоим вариантам.

Рис. 1.4Рис. 1.5

Данные для расчета стоимости заготовки по вариантам представлены в табл.1.5.

Таблица 1.5Показатели для расчета стоимости заготовки по вариантам

Стоимость заготовки по первому варианту (из проката)

Стоимость заготовки по второму варианту (штамповка на ГКМ)

где - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, марки материала, массы и объема производства заготовок соответственно. , , , , .

Расчет экономического эффекта по методу получения заготовок

Подставив из выражений ?????? значения и получим следующее:

По приведенным выше расчетам видно, что заготовка из проката по себестоимости дороже. Также к существенным недостаткам первого метода получения заготовок можно отнести:

значительный расход металла (83% металла заготовки при обработке переходит в стружку).

существенное увеличение длительности технологического процесса.

более интенсивный износ режущего инструмента, механизмов и узлов станков и роботов

снижение точности позиционирования заготовок роботами.

Все это позволяет сделать выбор метода получения заготовок в пользу второго варианта, то есть путем штамповки на ГКМ.

1.5.2 Промежуточные припуски и межоперационные размеры

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Определение припуска возможно двумя способами: по соответствующим таблицам или расчетно-аналитическим методом. Последний, в свою очередь делится на метод индивидуального получения размеров (МИПР) и метод автоматического получения размеров (МАПР). Воспользуемся методом автоматического получения размеров. Минимальный, номинальный и максимальный припуски при этом методе рассчитывают следующим образом.

Минимальный припуск: при последовательной обработке противолежащих поверхностей (односторонний припуск)

при обработке наружных и внутренних поверхностей (двусторонний припуск)

где-высота микронеровностей профиля на предшествующем переходе;

-глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;

-суммарные отклонения расположения поверхности на предшествующем переходе;

-погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Номинальный припуск на обработку поверхностей:

наружных

внутренних

где, , , - нижние отклонения размеров соответственно на предшествующем и выполняемом переходах;

, ,, - верхние отклонения размеров соответственно на предшествующем и выполняемом переходах.

Максимальный припуск на обработку поверхностей:

наружных

внутренних

где и -допуски размеров на предшествующем переходе;

и -допуски размеров на выполняемом переходе.

Обработка детали осуществляется в самоцентрирующемся трехкулачковом патроне с гидро- либо пневмоприводом и в центрах (при шлифовании внешних поверхностей), масса заготовки 2,06 кг, метод получения - штамповка на ГКМ, в связи с этим, при расчете припусков для данной заготовки учитывались следующие показатели:

осевое смещение заготовки в патроне - 70 мкм;

погрешность установки заготовки в центрах - 100 мкм;

допускаемая удельная кривизна стержня после высадки фланца или утолщения - 16 мкм/мм;

допускаемая неперпендикулярность торца фланца к оси поковки - 0,7 мкм/мм;

допускаемое смещение оси фланца или утолщения относительно оси стержня - 0,25 мм.

коэффициент уточнения пространственных отклонений заготовки и погрешности установки ее в приспособлении:

а)после чернового точения - 0,06;

б)после чистового точения - 0,04;

в)после предварительного шлифования - 0,03;

г)после окончательного шлифования - 0,02.

Расчет припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам для втулки представлен в табл.1.6.

Таблица 1.6 Припуски и предельные размеры по переходам для втулки

1.5.3 Расчет конструктивных элементов заготовки

При конструировании заготовки, учета одного лишь припуска недостаточно, для свободного разъема составляющих частей штампа необходимо предусмотреть штамповочные уклоны. Толщину облоя (1 мм) учитывать не будем, считая заготовку предварительно очищенной. Эскиз для расчета конструктивных элементов поковки представлен на рис.1.6.

Рис. 1.6.

Ниже представлены выражения для расчета конструктивных элементов поковки

штамповочный уклон в минутах

при допускается принимать значение штамповочного уклона равным нулю;

внутренние уклоны в минутах

при допускается принимать значение внутреннего уклона равным нулю;

радиусы закруглений

,

Полученные значения уклонов округляются до ближайшего большего из следующего ряда: 10', 20', 30', 40', 50', 1, 110', 120', 130', 140', 150', 2.

Подставляя в выражения …………значения геометрических параметров заготовки, с учетом указанных допущений, получим

, , мм, мм, мм, мм.

Однако с учетом величин припусков примем значение внешнего уклона . Примем значение диаметра отверстия заготовки под размеры 47,2 и 47H6 одинаковыми и равными .

1.6 Технологический процесс обработки втулки

Разработка операций спроектированного технологического процесса представлена в табл.1.4.

Таблица 1.4 Операции спроектированного технологического процесса

1.6.2 Основное технологическое оборудование

Процесс выбора основного технологического оборудования не имеет жестко определенных критериев. В значительной мере его результат зависит от номенклатуры уже имеющихся на производстве металлорежущих станков. Однако нашей задачей является разработка высокопроизводительного, гибкого производственного комплекса, что подразумевает подбор оборудования с учетом требований со стороны технологического процесса, типа производства и актуальности создаваемого производства. Так же следует учесть то, что станки различного типа должны будут работать согласованно, в едином автоматизированном технологическом комплексе, что устанавливает дополнительные требования к конструкции и возможностям станков.

Основные показатели учитывавшиеся при выборе основного технологического оборудования:

метод обработки, форма обрабатываемой поверхности;

точность, шероховатость поверхности;

габаритные размеры детали, ее масса;

припуск на обработку;

мощность оборудования;

наличие системы ЧПУ;

наличие достаточного количества позиций в инструментальной головке;

автоматизация вспомогательных процессов (уборка стружки, управление зажимом заготовки и т. д.);

возможность обслуживания оборудования промышленными роботами.

С учетом вышеизложенного наиболее предпочтительным мы посчитали использование следующих металлорежущих станков:

1716ПФ3 на токарной операции;

2Р135Ф2 на сверлильной операции;

на внутришлифовальной операции;

на круглошлифовальной операции.

Токарный патронно-центровальный полуавтомат с ЧПУ модели 1716ПФ3.

Назначение: предназначен для высокопроизводительной обработки деталей типа тел вращения из конструкционных сталей, чугуна, цветных и легких сплавов и других материалов. Применяется в серийном производстве.

Конструктивные особенности: Станина представляет собой замкнутую динамическую жесткую конструкцию, обладающую большой прочностью на изгиб и кручение. Закаленные до высокой твердости чугунные направляющие обеспечивают длительное сохранение геометрической точности.

Наклонное расположение станины за осью центров обеспечивает свободный сход стружки и доступ в зону резания.

Большая мощность и быстродействие приводов подачи и главного движения, высокая частота вращения шпинделя в сочетании с жесткой конструкцией станка обеспечивают высокопроизводительную обработку с использованием современных режущих материалов.

Применение антифрикционных материалов для облицовки продольных и поперечных направляющих, поверхностей клиньев и планок, в сочетании с импульсной их смазкой обеспечивает высокую плавность и стабильность перемещения суппорта.

Автоматизация всех вспомогательных перемещений на станке (уборка стружки, управление зажимом заготовки, перемещение пиноли, перемещение и закрепление задней бабки, перемещение ограждения).

Шпиндель полуавтомата в зависимости от исполнения базируется на подшипниках высокой точности (роликовых конических или шариковых радиально-упорных типа «дуплекс» и «триплекс»). Это позволяет получить высокую точность формы отработанных деталей.

Полуавтомат имеет 12-позиционную инструментальную головку с диском для быстросменных блоков токарного инструмента.

Зона резания закрыта ограждением каркасного типа, исключающим проникновение стружки и СОЖ за ограждение.

Компоновка полуавтомата допускает стыковку с любыми типами роботов.

В зависимости от исполнения полуавтомат может оснащаться УЧПУ и электроприводами как отечественного, так и импортного производства.

Цикл обработки станка - полуавтоматический.

Класс точности полуавтомата - П по ГОСТ 8 - 82Е.

Климатическое исполнение УХЛ4 по ГОСТ 15150-69

Основные данные по станку 1716ПФ3 представлены в табл.1.7.

Таблица 1.7 Основные характеристики станка модели 1716ПФ3

Вертикально-сверлильный станок с револьверной головкой, крестовым столом и ЧПУ модели 2Р135Ф2.

Назначение: станок предназначен для сверления, зенкования, зенкерования, развертывания и нарезания резьбы в деталях из черных и цветных металлов. Наличие в станке револьверной головки для автоматической смены инструмента, крестового стола с программным управлением позволяет осуществлять координатную обработку деталей типа крышек, фланцев, панелей и других деталей без предварительной разметки и без применения кондукторов. Применяется в мелкосерийном и серийном производстве.

Конструктивные особенности: Устройство числового программного управления позволяет полностью автоматизировать цикл обработки с достижением высокой точности взаимного расположения обрабатываемых отверстий.

Блок индикации позволяет проверить визуально правильность отработки перемещения любого рабочего органа станка.

Шариковые винтовые пары, примененные в крестовом столе, сохраняют высокую точность рабочих перемещений стола в течении всего срока службы станка. Двенадцатискоростная автоматическая коробка скоростей в совокупности с восемнадцатиступенчатым приводом подач дает возможность программирования оптимальных режимов обработки.

Наличие девяти коррекций инструмента позволяют откорректировать программу при износе или переточке инструмента.

Станок можно встраивать в автоматическую линию.

Класс точности станка Н.

Основные данные по станку 2Р135Ф2 представлены в табл.1.8.

Таблица 1.8 Основные характеристики станка модели 2Р135Ф2

1.6.3 Операционная технология

Токарная операция

Разработка операционной технологии подразумевает проектирование траекторий движения инструментов при обработке изделия, причем как на рабочих ходах так и холостых и быстрых ходах.

Эскизы переходов токарной операции представлены на рис.1.7-1.12

Рис. 1.7

Рис. 1.8

Рис. 1.9

Рис. 1.10

Рис. 1.11

Рис. 1.12

Следует отметить, что длины подвода, врезания и перебега рекомендуется принимать из диапазона 610 мм, не зависимо от глубины резания. Также необходимо учитывать габариты рабочего пространства станка, его схема представлена на рис.1.13, и координаты и вершины инструмента, указанные на рис.1.14.

Рис 1.13

Рис. 1.14

Рассмотрим каждый переход.

Первый переход выполняемый на токарной операции представлен на рис.1.7. Используемый инструмент - резец проходной упорный ГОСТ 21151-75. Значения координат вершины резца: и . Структура циклограммы данного перехода:

быстрые хода: 0-1, 3-4, 5-6, 6-7, 9-10, 13-14;

холостые хода: 2-3, 8-9, 11-12;

рабочие хода: 1-2, 4-5, 7-8, 10-11, 12-13.

Второй переход представлен на рис.1.8. Используемый инструмент - резец расточной упорный ГОСТ 20874-75. Значения координат вершины резца: и . Структура циклограммы данного перехода:

быстрые хода: 0-1, 3-4, 4-5, 5-6, 10-11;

холостые хода: 2-3, 7-8, 8-9;

рабочие хода: 1-2, 6-7, 9-10.

Третий переход представлен на рис.1.9. Используемый инструмент - резец проходной упорный ГОСТ 21151-75. Значения координат вершины резца: и . Структура циклограммы данного перехода:

быстрые хода: 0-1, 2-3, 3-4, 7-8;

холостые хода: 5-6;

рабочие хода: 1-2, 4-5, 6-7.

Четвертый переход представлен на рис.1.10. Используемый инструмент - резец проходной упорный ГОСТ 21151-75. Значения координат вершины резца: и . Структура циклограммы данного перехода:

быстрые хода: 0-1, 8-9, 9-10, 17-18;

холостые хода: 2-3, 3-4, 11-12;

рабочие хода: 1-2, 4-5, 5-6, 6-7, 7-8, 10-11, 12-13, 13-14, 14-15, 15-16, 16-17.

Пятый переход представлен на рис.1.11. Используемый инструмент - резец расточной упорный ГОСТ 20874-75. Значения координат вершины резца: и . Структура циклограммы данного перехода:

быстрые хода: 0-1, 5-6, 6-7, 7-8, 12-13, 13-14;

холостые хода: 4-5, 11-12;

рабочие хода: 1-2, 2-3, 3-4, 8-9, 9-10, 10-11.

Шестой переход представлен на рис.1.12. Используемый инструмент - резец проходной упорный ГОСТ 21151-75. Значения координат вершины резца: и . Структура циклограммы данного перехода:

быстрые хода: 0-1, 5-6, 6-7, 11-12;

холостые хода: 1-2, 3-4, 4-5, 7-8, 9-10, 10-11;

рабочие хода: 2-3, 8-9.

Данные по определению длины участков траектории движения режущего инструмента на токарной операции сведены в табл.1.9.

Таблица 1.9 Длина участков траектории движения инструмента на токарной операции

Сверлильная операция

Эскизы переходов сверлильной ...