Разработка технологического процесса изготовления детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Назначение и конструкция детали

Деталь «Корпус 503А-8603512-02» входит в состав гидроцилиндра 503А - 8603510-03 позиция 1 (рисунок 1.1).

Рисунок 1 - Эскиз гидроцилиндра 503А-8603510-03

Гидроцилиндр 503А-8603510-03 предназначен для подъёма кузова автомобилей серии МАЗ-5551. Крепится гидроцилиндр на автомобиле с помощью цапф Б. Вместо транспортной пробки 11 завинчивается штуцер гидросистемы, через который подаётся масло в гидроцилиндр. Происходит выдвижение ступеней I-III - кузов поднимается. Опускание кузова и, соответственно, складывание гидроцилиндра происходит под действием собственного веса кузова автомобиля.

Корпус предназначен для направления движения и ограничения крайних положений второй ступени гидроцилиндра. В конструкции корпуса присутствуют приваренные цапфы, с помощью которых корпус крепится к кузову, и бонка, к которой присоединяется штуцер гидросистемы.

Рисунок 2 - Основные поверхности детали

Исполнительными поверхностями (поверхности, с помощью которых деталь выполняет свою функцию в узле) являются:

12, 13, 14, 15 - внутренние цилиндрические поверхности - служат направляющими для движения 2 ступени цилиндра.

Основными конструкторскими базами (поверхности, точки, линии, определяющие положение данной детали в узле) являются:

4, 6 - поверхности отверстий под цапфы.

Вспомогательными конструкторскими базами (поверхности, линии или точки, определяющие положение других деталей относительно данной) являются:

3 - отверстие в стенке корпуса - определяет положение бонки под штуцер гидросистемы;

8 и 10 - резьбовая и торцевая поверхности - определяют положение днища;

12, 13, 14, 15 - внутренние цилиндрические поверхности - определяют положение 2 ступени цилиндра;

11, 16, 17, 18 - поверхности канавок - определяют положение уплотнителей.

Остальные поверхности являются свободными.

Материал детали - конструкционная сталь 35 (среднеуглеродистая сталь). Этот материал применяется для изготовления самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения. Заменители - стали 30, 40, 35Г.

Таблица 1 - Химический состав стали 35

С, %	Si, %	Mn, %	S	P	Cr	Ni	Cu
			не более, %
0,32…0,4	0,17…0,37	0,5…0,8	0,04	0,035	0,25	0,25	0,25

Таблица 2 - Механические свойства стали 35

ут, МПа	ув, МПа	д, %	ш, %	KCV, Дж/см2	HB, МПа
320	540	20	45	50	207

2. Анализ технических условий изготовления детали

В ходе этого анализа необходимо установить, в какой мере состав и численные показатели технических условий, указанных на чертеже детали, соответствуют её назначению и условиям работы.

Исходя из назначения и условий работы детали наиболее важными и ответственными поверхностями являются внутренние диаметры для хождения полуколец и для установки направляющих и уплотнений.

Внутренний диаметр для хождения полуколец 127 выполняется по 10 квалитету точности с параметром шероховатости Ra1,25, внутренние диаметры для установки направляющих и уплотнений 130 и 132 выполняется по 10 квалитету точности с параметром шероховатости Ra12,5 и допуском на биение относительно диаметра для хождения полуколец 127 равным 0,08 мм и 0,06 мм соответственно.

3. Анализ технологичности конструкции

деталь технический корпус

Анализ технологичности проводится с целью выявления элементов конструкции, которые вызовут затруднения при изготовлении изделия (необходимость сложной заготовки, дорогостоящих методов обработки и оборудования, сложной и дорогой оснастки, больших затрат времени и т.д.).

Конструкция сборочной единицы усложнена имеющимися на ней приваренными цапфами и бонкой.

Большинство поверхностей легко доступны для режущего инструмента. В основном используется стандартный режущий инструмент, однако имеются поверхности, для обработки которых необходимо использовать специнструмент (внутренние диаметры для установки направляющих и уплотнений). Обработка возможна на станках нормальной точности. Необходимо применение специальных приспособлений, так как есть поверхности, получить которые очень сложно. Материал хорошо обрабатывается резанием, т.к. коэффициент обрабатываемости стали 35 равен 1,0. Контроль поверхностей детали не составляет большого труда, однако есть поверхности, контроль которых требуют применения специальных приспособлений. Канавки для выхода инструмента отсутствуют. Отсутствует большая разностенность и незамкнутость контуров.

Вывод: конструкция детали является средней технологичности.

4. Определение типа производства

Исходя из таблицы ориентировочного определения типа производства по годовому объёму выпуска (N=10000 шт./год) и массе (m=18,8 кг) определим, что производство деталей среднесерийное. После разработки технологического процесса механической обработки изделия, а так же основного оборудования, тип производства подлежит уточнению по коэффициенту закрепления операций.

5. Выбор метода получения заготовки

Метод получения заготовки, ее качество и точность определяет объем механической обработки, который в свою очередь устанавливает количество рабочих ходов (операций) технологического процесса.

В базовом варианте в качестве заготовки используется горячекатаный трубный прокат повышенной точности. Этот вид заготовки подходит для принятого типа производства.

Коэффициент использования материала:

, (1)

где m_дет - масса готовой детали, кг;

m_заг - масса заготовки, кг. (массы заготовок определяем с помощью системы КОМПАС-3D 5.11 путем построения твердотельной модели заготовки).

Так как КИМ₁>0,6, то данная заготовка приемлема для среднесерийного типа производства.

Стоимость базовой заготовки можно определить по следующей формуле:

, (2)

где S_М - стоимость материала, руб.;

S_ЗО - стоимость заготовительных операций, руб.

Стоимость материала S_М:

(3)

где S_Б - базовая стоимость проката за 1т, руб. в соответствии с ценами прайса ООО «СЕКТОР» РФ;

Q - масса одной штучной заготовки с учетом потерь на концевые обрезки, толщину резцов и некратность, кг;

q - масса детали, кг;

S_ОТХ - стоимость 1т стружки, руб.

Прокат поступает на заготовительные операции длиной 2,2 м (масса 84,7 кг). После резки получаем 4 заготовки. Масса одной штучной заготовки с учетом потерь на концевые обрезки, толщину резцов и некратность будет 21,175 кг.

Для трубного проката (труба):

В качестве альтернативной замены трубного поката можно использовать заготовки получаемые центробежным литьем, т.к. деталь имеет форму вращения. Данный вид заготовки приемлим для среднесерийного типа производства.

Коэффициент использования материала:

Стоимость альтернативной заготовки можно определить по следующей формуле:

, (4)

где S_i - базовая стоимость одной тонны заготовок, руб.;

к_т - коэффициент, зависящий от класса точности;

к_с - коэффициент, зависящий от группы сложности;

к_в - коэффициент, зависящий от массы;

к_м - коэффициент, зависящий от марки материала;

к_п - коэффициент, зависящий от объема производства;

Q - масса заготовки, кг;

q - масса детали, кг;

S_отх - стоимость одной тонны отходов, руб.

Сравнивая два вышеприведенных варианта заготовки по стоимости материала и коэффициенту использования материал (S_заг1<S_заг2, КИМ₁<КИМ₂) можно сделать вывод, что более выгодным является первый вариант заготовки, т.к. КИМ почти одинаков, а стоимость заготовки из трубного проката ниже чем заготовок, полученных центробежным литьем, на 12%.

6. Анализ базового варианта технологического процесса изготовления детали

Критический анализ базового техпроцесса изготовления заданного изделия проводится с целью выявления его недостатков, что позволит разработать более эффективный техпроцесс в соответствии с новыми данными.

Таблица 3 - Анализ базового техпроцесса обработки детали «Корпус 503А-8603512-02»

№ оп.	Наименование и краткое содержание операции	Тип оборудования	Приспособление	Режущий инструмент	Измерительный инструмент
005	Токарная. Подрезать торец в размер с двух сторон. Точить фаски -	1К62 -	Патрон 7102-0072 ГОСТ 24351-80; центр вращающийся ГОСТ 8742-75 -	Резец левый 03215-02 Т15К6 -	Штангенциркуль ШЦ II-250-630-0.1 ГОСТ 166-89 +
010	Токарная. Обточить 144 +	ЕМ473 -	Центр передний ГОСТ 13214-79; центр вращающийся ГОСТ 8742-75 -	Резец сборный 2109-7987 Т15К6 +	Скоба 144-0.16 +
015	Сверлильная. Цековать отверстия 62 с двух сторон +	2Н150 +	Кондуктор 9673-1640 +	Зенковка торцовая 62.26 9348-996 +	Контрольное приспособление +
030	Токарная. Зенкеровать отверстие насквозь, зенкеровать ступенчатое отверстие	1М63НФ101 -	Приспособление 9075-3875 -	Зенкер 9346-735; зенкер двухступенчатый 9346-788 Т14К8 +	Нутромер НИ 100-160 ГОСТ 868-82; штангенциркуль ШЦ I-125-0.1 ГОСТ 166-89; контрольное приспособление 9801-3639 +
035	Токарная. Раскатать отверстие 127	1М63НФ101 -	Приспособление 9675-3875 +-	Раскатка 1412-4032; ролик 1181-0014 +	Нутромер НИ 100-160; профилометр «Тэмисэор-4» +
040	Сверлильная. Сверлить отв., снять фаску, нарезать резьбу.	2Н135 -	Кондуктор 9671-10715 +	Сверло 22.75 ГОСТ 10903-77; развертка коническая 2973-0036; зенковка ГОСТ 14953-80; метчик КГ3/4» +	Пробка резьбовая КГ3/4» 8258-4006, 8259-4006; штангенциркуль ШЦ I-125-0.1 ГОСТ 166-89; пробка конусная 05544-6 +

В базовом техпроцессе каждый метод обработки резанием соответствует требуемой форме, качеству, точности и положению получаемой поверхности.

Состав методов обработки каждой поверхности соответствует требуемому коэффициенту уточнения параметров точности заготовки до уровня точности детали.

Производительность методов обработки в целом соответствует кпупносерийному производству. На каждой из операций задействовано не более одного станка, что свидетельствует о том, что принятые в техпроцессе методы достаточно производительны, о рациональном выборе оборудования и режимов резания.

Во всех случаях при выдерживании диаметральных размеров соблюдается принцип единства баз. При выдерживании некоторых линейных размеров принцип единства баз не соблюдается. Это объясняется тем, что большинство линейных размеров получаются по настройке инструментов.

В качестве черновых технологических баз на первых операциях используется торец трубы и наружная цилиндрическая поверхность. Такой комплект технологических баз позволяет подготовить чистовые базы для последующей механической обработки.

Технологический маршрут базового техпроцесса в целом соответствует принципу постепенного формирования точности отдельных поверхностей и их взаимного расположения, а также соответствует хронологическому порядку подготовки технологических баз и принципу первоочередного выполнения переходов, на которых снимаются наибольшие припуски и напуски.

Стоимость, технические характеристики оборудования соответствуют габаритам и сложности заготовки, требуемой точности обработки, типу производства, кроме применяемых на операциях 010, 055 токарно-винторезных станков и на операции 040, вертикально-сверлильного станка, не свойственных среднесерийному типу производства.

Станочные приспособления соответствуют данному типу производства. В базовом техпроцессе в основном применяются неразборные специальные и специализированные наладочные приспособления.

Конструкция режущих и вспомогательных инструментов в целом соответствует массовому типу производства. В базовом техпроцессе в основном применяется специальный инструмент, а также многоинструментальные наладки, что даёт возможность сократить набор формообразующих движений и за один рабочий ход обработать максимальное количество поверхностей. Благодаря применению специального вспомогательного инструмента сокращается время на смену и подналадку режущего инструмента.

Средства контроля также соответствуют типу производства. В базовом техпроцессе применяются специальные средства контроля, что позволяет сократить время контроля. Точность контрольных приспособлений соответствует точности контролируемых размеров.

Возможные пути улучшения базового техпроцесса:

- вместо токарной операции 005 ввести центровально-подрезную операцию, которая позволяет сократить количество установов;

- объединить токарные операции 030 (зенкерование насквозь), 035 и 045 в одну токарную с ЧПУ;

- объединить токарные операции 030 (зенкерование ступенчатой части отверстия) и 055 в одну токарную с ЧПУ;

- заменить вертикально-сверлильный станок 2Н135 на операции 055 на сверлильный с ЧПУ 2Р135Ф2.

7. Выбор методов обработки

Выбор и обоснование методов обработки проведем для наиболее ответственных поверхностей. Обоснование выбора методов обработки будем производить на основе требуемых величин уточнения К_у, рассчитанных по допускам линейных размеров соответствующих поверхностей.

При выборе методов обработки будем пользоваться справочными таблицами экономической точности обработки, в которых содержатся сведения о технических возможностях различных методов обработки.

Выберем методы для обработки наружной цилиндрической поверхности 144^+0.16 (IT10):

- черновое точение (IT12);

- чистовое точение (IT10).

Требуемый коэффициент уточнения:

, (5)

где К_у - требуемая величина уточнения;

_заг - допуск размера, формы или расположения поверхностей заготовки;

_дет - допуск размера, формы или расположения поверхностей детали.

Расчетная величина уточнения по выбранному маршруту обработки:

, (6)

где К₁, К₂…К_n - величины уточнения по каждому переходу или операции при обработке рассматриваемой поверхности. Точность на черновом переходе обработки сталей обычно повышается на 1…3 квалитета размерной точности. Точность на каждом чистовом и отделочном переходе при обработке сталей повышается на 1…2 квалитета точности. Единая система допусков и посадок ЕСДП построена так, что для одного интервала номинальных размеров допуски в соседних квалитетах отличаются в 1,6 раз. Поэтому расчетные величины уточнений для сталей будут равны:

К = 1,6…1,6³ = 1,6…4,1 - для черновой обработке;

К = 1,6…1,6² = 1,6…2,56 - для чистовой обработки.

Так как соблюдается условие К_{у. расч.} ? К_у значит, требуемая точность будет обеспечиваться выбранными методами обработки.

Выбранные методы сведем в таблицу 4.

Таблица 4 - Выбор методов обработки

Поверхности	Квалитет	Ra, мм	Тип обработки
Поверхность 144-0.16	10	20	1. Черновое точение 2. Чистовое точение
Отверстие 127+0.16	10	1,25	1. Зенкерование 2. Раскатка
Отверстие 130+0.16	10	5	Зенкерование
Отверстие 132+0.16	10	5	Зенкерование
Отверстие с резьбой КГ3/4»	6	10	1. Сверление 2. Развертывание 3. Нарезание резьбы метчиком
Поверхность М140Ч1.5-6g	6	10	1. Точение черновое 2. Точение чистовое 3. Нарезание резьбы резцом
Канавки 137+0.53; 133+1.0; 131+1.0; 132+0.26	11 14 11	10	Растачивание

8. Выбор технологических баз

Выбор баз для механической обработки производим с учётом достижения требуемой точности взаимного расположения поверхностей детали, по линейным и угловым размерам, обеспечения доступа инструментов к обрабатываемым поверхностям.

Сначала производим выбор чистовых баз.

1. При зенковании двух поверхностей под цапфы требуется выдержать линейные размеры, при этом используется следующий комплект чистовых баз (рисунок 1.3): точки 1,2,3,4 располагаются на центральной оси детали, точка 5 располагаются на левом торце детали, при этом соблюдается принцип единства баз для получаемых линейных размеров. Эту схему базирования можно осуществить устанавливая заготовку в равномерно-сходящиеся призмы по наружной цилиндрической поверхности и левому торцу, используя специальное приспособление.



Рисунок 3 - Схема базирования при зенковании поверхностей под цапфы

2. При зенкеровании, раскатке сквозного отверстия и при точении цилиндрической поверхности под резьбу и нарезании резьбы базирование осуществляется по левому торцу детали (точка 5) с помощью упора и по наружному цилиндру (точки 1,2,3,4) с помощью патрона. Такая схема базирования позволяет совместить измерительную и технологическую базы для диаметральных размеров, выдерживаемых на данной операции. Для продольных размеров, получаемых на данной операции, принцип единства баз не соблюдается.

Рисунок 4 - При зенкеровании, раскатке сквозного отверстия и при точении цилиндрической поверхности под резьбу и нарезании резьбы М140

3. При зенкеровании внутреннего ступенчатого отверстия и растачивании канавок базирование осуществляется по правому торцу детали (точка 5) с помощью откидного упора и по внутреннему сквозному отверстию (точки 1,2,3,4) и поддерживается люнетом (точка 6). Такая схема базирования позволяет совместить измерительную и технологическую базы всех размеров, выдерживаемых на данной операции. Осуществить эту схему базирования можно с помощью специального токарного приспособления.

Рисунок 5 - Схема базирования при зенкеровании, раскатке внутреннего ступенчатого отверстия и растачивании канавок

4. При обработке отверстий КГ3/4» базирование осуществляется по левому торцу детали (точка 5) с помощью упора и по наружному цилиндру (точки 1,2,3,4) с помощью нижней призмы и прижима. Такая схема базирования позволяет совместить измерительную и технологическую базы для линейных размеров, выдерживаемых на данной операции. Осуществить эту схему базирования можно с помощью специального сверлильного приспособления, которое будет спроектировано в конструкторской части проекта.



Рисунок 6 - Схема базирования при обработке отверстий КГ3/4»

Произведем выбор черновых баз.

Схемы базирования будут выглядеть следующим образом (рисунок 7). Такая схема базирования может быть реализована при помощи приспособления на основе равномерно сходящихся призм и откидного упора при центровании и трехкулачкового токарного патрона закрепляющего деталь по внутреннему отверстию при обтачивании по наружной поверхности. Такая схема базирования позволяет совместить измерительную и технологическую базы для выдерживаемых радиальных и продольных размеров.

Рисунок 7 - Схема базирования при обработке торцев и наружного цилиндра детали

9. Разработка технологического маршрута обработки детали

Запишем технологические переходы обработки детали в хронологическом порядке учитывая следующие требования:

- каждый последующий переход должен уменьшить погрешность обрабатываемой поверхности и улучшить ее качество;

- в первую очередь должны обрабатываться те поверхности, которые будут использоваться в качестве технологических баз на последующих переходах;

- не рекомендуется совмещение черновой и чистовой обработки немерным инструментом на одном и том же станке;

- обработка легкоповреждаемых поверхностей должна выполнятся в конце техпроцесса.

Составим порядок переходов обработки детали «Корпус 503А-8603512-02»:

1. Подрезка торцев, центровка с одновременной обработкой короткого участка внутренней цилиндрической поверхности;

2. Черновое точение наружной цилиндрической поверхности заготовки;

3. Чистовое точение наружной цилиндрической поверхности заготовки;

4. Цекование верхнего отверстия под цапфу;

5. Цекование нижнего отверстия под цапфу;

6. Сварка

7. Зенкерование внутренней цилиндрической поверхности насквозь;

8. Раскатка внутреннюю цилиндрическую поверхность после зенкерования насквозь;

9. Нарезание резьбы М140х1,5;

10. Зенкерование ступенчатого отверстия;

11. Растачивание одной канавки;

12. Растачивание второй канавки;

13. Растачивание третьей канавки;

14. Растачивание четвертой канавки;

15. Растачивание фаски;

16. Сверление отверстия под КГ3/4»;

17. Развертывание отверстия под КГ3/4»;

18. Цекование фаски;

19. Нарезание резьбы КГ3/4»;

Предварительно выберем оборудование:

- для подрезки торцев и центровки выбираем центровально-подрезной;

- для точения заготовки по наружной цилиндрической поверхности выбираем токарно-винторезный станок;

- для зенкерования насквозь, раскатки внутреннего отверстия и нарезания резьбы выбираем токарный станок с ЧПУ;

- для зенкерования ступенчатого отверстия, растачивания канавок выбираем токарный станок с ЧПУ;

- для обработки отверстия КГ3/4» - вертикально-сверлильный станок с ЧПУ;

По общим признакам (одинаковое оборудование, схемы базирования, режущий инструмент и др.) объединим переходы в операции. Выделим следующие операции:

1. Операция 005 - центровально-подрезная (переходы 1).

2. Операция 010 - токарная с ЧПУ (переход 2-3).

3. Операция 015 - вертикально-сверлильная (переход 4-5).

3. Операция 020 - сварка (переход 6).

4. Операция 025 - токарная с ЧПУ (переход 7-9).

5. Операция 030 - токарная с ЧПУ (переход 10-15).

6. Операция 035 - сверлильная с ЧПУ (переход 16-19).

7. Операция 040 - слесарная.

8. Операция 045 - контрольная.

10. Разработка технологических операций

На этом этапе окончательно определяется состав и порядок выполнения переходов в пределах каждой технологической операции, производится выбор моделей оборудования, станочных приспособлений, режущих и измерительных инструментов.

Состав вертикально-сверлильной операции 015:

1. Установить и закрепить деталь в кондукторе.

2. Зенковать одну поверхность под цапфу.

3. Переустановить деталь.

4. Зенковать вторую поверхность под цапфу.

5. Снять деталь.

Произведем выбор приспособлений, режущего и измерительного инструмента, СОЖ для вертикально-сверлильной операции 015, на которой производится обработка отверстия под установку цапф.

Для установки и закрепления детали на данной операции используется специальное сверлильное приспособление - кондуктор.

Зенкование осуществляется зенковкой 9348-446, материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5.

В качестве СОЖ используется Эмульсол ЭМ-1, в основном применяющийся при лезвийной обработке сталей.

Выберем измерительный инструмент. После зенкования отверстие контролируется штангенглубиномером ШГ-160 ГОСТ 162-90.

В качестве станочного оборудования выбираем вертикально-сверлильный станок 2Н150.

Состав сверлильной операции с ЧПУ 030:

1. Установить и закрепить деталь в кондукторе.

2. Сверлить отверстие КГ3/4».

3. Развернуть отверстие КГ3/4».

4. Зенковать фаску в отверстии КГ3/4».

5. Нарезать резьбу КГ3/4».

6. Снять деталь.

7. Контролировать размеры.

Произведем выбор приспособлений, режущего и измерительного инструмента, СОЖ для сверлильной операции с ЧПУ 030, на которой производится обработка отверстия КГ3/4».

Для установки и закрепления детали на данной операции используется специальное сверлильное приспособление - кондуктор, которое будет спроектировано в конструкторской части проекта.

Сверление осуществляется сверлом 2301-0077 Ш22,75 ГОСТ 10903-77, материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5. Развертывание осуществляется разверткой конической 2373-0036, материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5. Зенкование осуществляется зенковкой 2353-0136 ГОСТ 14953-80, материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5. Нарезание резьбы осуществляется метчиком КГ3/4» 2680-4055.

В качестве СОЖ используется Эмульсол ЭМ-1, в основном применяющийся при лезвийной обработке сталей.

Выберем измерительный инструмент. После развертывания отверстие контролируется пробкой конусной 05544-6, после резьбонарезания - пробкой резьбовой КГ3/4» 8258-4006; 8259-4006.

В качестве станочного оборудования выбираем сверлильный станок с ЧПУ 2Р135Ф2.

Разработку остальных технологических операций производим аналогично и результаты сводим в операционные карты (см. приложение).

Все применяемое оборудование и его характеристики сведем в таблицу 5.

Таблица 5 - Ведомость станочного оборудования

Наименование станка	Модель станка	Габаритные размеры	Категория ремонтной сложности
Центровально-подрезной	2А911	2790Ч2300Ч1670	26
Токарный станок с ЧПУ	16К20Ф3С32	3360Ч1710Ч1750	35
Вертикально-сверлильный станок	2Н150	1355Ч890Ч2930	11
Вертикально-сверлильный станок с ЧПУ	2Р135Ф2	2680Ч3320Ч3190	36

11. Расчет припусков на механическую обработку двух поверхностей аналитическим методом

Рассчитаем припуски и межоперационные размеры для переходов на обработку отверстия корпуса 127Н10 (^+0.16) мм.

Исходные данные: заготовка - прокат труба 148Ч12 из стали 35, масса заготовки 20,6 кг.

Деталь базируется в приспособлении по торцу и наружной поверхности.

Пользуясь рабочим чертежом детали, выберем технологический маршрут обработки отверстия 127Н10 и определим R_z и h для заготовки по переходам:

1-й переход - однократное зенкерование, квалитет 12, R_z = 20 мкм, h = 4 мкм;

2- й переход - раскатка, квалитет 10, R_z = 5 мкм, h = 5 мкм.

Пространственное отклонение формы поверхности заготовки с_з:

= , (7)

где с_к - отклонение, учитывающее коробление заготовки, мкм;

с_экс - отклонение, учитывающее несоосность отверстия по отношению к наружному контуру заготовки, мкм.

с_к = Д_кl, lL/2, (8)

где Д_к - удельная кривизна заготовки, мкм/мм;

l - длина обрабатываемой поверхности, мм.

Д_к = 2,5 мкм/мм; с_к = 0,0025266,5 = 665 мкм; с_экс = 500 мкм.

с_з = = 832 мкм.

Остаточное пространственное отклонение по переходам определяем по формуле:

с_ост = с_зк_у, (9)

где к_у - коэффициент уточнения формы.

После зенкерования с₁ = 0,04с_з = 0,04832 = 33,28 мкм;

После раскатки с₂ = 0,03с_з = 0,03832 = 24,96 мкм.

Погрешность установки детали на выполняемом переходе е_у определим по формуле:

е_у = , (10)

где е_б - погрешность базирования.

В нашем случае е_б = 0, так как имеет место совмещение технологической и измерительной баз.

Погрешность закрепления корпуса в приспособлении е_з = 200 мкм.

Расчёт минимальных значений межоперационных припусков производим по формуле:

2z_min = 2 (R_{z i-1} + h_i-1 + ) (11)

Тогда минимальный припуск по переходам будет следующим:

1-й переход: 2z_1min = 2 (200 + 300 +) = 21356 мкм.

2-й переход: 2z_2min = 2 (20 + 4 + ) = 257 мкм.

Вычислим расчётный размер:

2-й переход (раскатка): D_p2 = 127,16 - 0,114 = 127,046 мм;

1-й переход (зенкеровка): D_pз = 127,046 - 2,712 = 124,334 мм.

Допуски на размер назначаем и заносим в таблицу 1.5.

Рассчитаем минимальные диаметры отверстий:

2-й переход: D_2min = 127,16 - 0,16 = 127 мм;

1-й переход: D_1min = 127 - 0,4 = 126,6 мм;

Заготовка: D_зmin = 124,3 - 2,2 = 122,1 мм.

Минимальные значения припусков z_min^пр находим как разность наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения z_max^пр как разность наименьших предельных размеров:

2-й переход: = 127,16 - 127 = 0,16 мм;

= 127 - 126,6 = 0,4 мм;

1-й переход: = 127 - 124,3 = 2,7 мм;

= 126,6 - 122,1 = 4,5 мм.

Предельные значения общих припусков , определим, суммируя промежуточные припуски:

= 110 + 2750 = 2860 мкм = 2,86 мм;

= 110 + 4790 = 4900 мкм = 4,9 мм.

Таблица 6 - Аналитический расчёт припусков

Технологические переходы обработки отверстия 127Н10	Элементы припуска, мкм	Расчётный припуск 2zmin, мкм	Расчётный размер Dp, мм	Допуск на размер д, мм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мм
	Rz	h	с	е				Dmin	Dmax
Заготовка	200	300	832	-	-	124,334	2200	122,1	124,3	-	-
1-й переход	20	4	33,28	0	21332	127,046	400	126,6	127,05	2,75	4,79
2-й переход	5	5	24,96	0	257	127,16	160	127	127,16	0,11	0,11
Общий припуск	2,86	4,9

Общий номинальный припуск вычисляется по формуле:

= + В_з + В_д, (12)

где В_з и В_д - соответственно верхнее отклонение допуска заготовки и детали.

= 2,86 + 1,1 - 0,16 = 3,8 мм.

Следовательно, номинальный диаметр отверстия заготовки будет равен:

D_зном = D_ном - (13)

D_зном = 127 - 3,8 = 123,2 мм

Производим проверку правильности выполнения расчётов по формуле:

 - = - , (14)

- = - , (15)

Получаем:

2-й переход: 110 - 110 = 160 - 160 0 = 0;

1-й переход: 4500 - 2700 = 2200 - 160 1800 = 1800.

Общий припуск: 4900 - 2860 = 2200 - 160 2040 = 2040.

Значит расчёты межоперационных припусков произведены правильно. Все расчёты сведены в таблицу 6.

На основании данных таблицы строим схему графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия 127Н10.

Рисунок 8 - Расположение полей припусков и допусков на отверстие 127Н10

Рассчитаем припуски и межоперационные размеры для переходов на обработку поверхности 144h10 (_-0.16) корпуса.

Обработка корпуса в центрах.

Составим технологический маршрут получения поверхности 144h10 с указанием R_z и h по переходам:

2-й переход - чистовое обтачивание, квалитет 10, R_z = 32 мкм, h = 30 мкм;

1-й переход - черновое обтачивание, квалитет 12, R_z = 50 мкм, h = 50 мкм;

Заготовка - R_z = 200 мкм, h = 300 мкм.

Значение пространственных отклонений формы для заготовки данного вида с_з определяем по формуле:

= , (16)

где с_к - коробление (кривизна) заготовки.

с_к = Д_кl, lL/2, (17)

где Д_к - удельная кривизна заготовки, мкм/мм;

l - длина обрабатываемой поверхности, мм.

Д_к = 1 мкм/мм; с_к = 0,001266,5 = 266,5 мкм

с_ц - погрешность центрирования, определяем по формуле:

, (18)

где - допуск на наружный базирующий диаметр при центрировании, =2,2 мм.

мм;

с_з = = 1161 мкм.

Погрешность установки детали на выполняемом переходе е_у равна нулю (базирование по центровым отверстиям).

Расчёт минимальных значений межоперационных припусков производим по формуле:

2z_min = 2(R_{z i-1} + h_i-1 +),

1-й переход: 2z_min1 =2(200 + 300 +1161)= 21661 мкм;

2-й переход: 2z_min2 =2(50 + 50 +58)= 2158 мкм.

Результаты сведём в таблицу 1.7.

Расчётный размер диаметра корпуса d_р вычислим, начиная с конечного минимального чертёжного размера путем добавления припуска.

2-й переход: d₂ = 142,84 мм.

1-й переход: d₁ = 143,84 + 20,158 = 144,156 мм.

Заготовка: d_загот = 144,156 + 21,661 = 147,478 мм.

Назначаем допуски на переходы и заготовку.

Предельный размер d_min определяем, округляя d_р до большего значения в пределах допуска на данном переходе, а d_max определяем прибавлением к d_min допусков соответствующих переходов:

2-й переход: d_{min 2} = 143,84 мм; d_{max 2} = 143,84 + 0,16 = 144 мм

1-й переход: d_{min 1} = 144,16 мм; d_{max 1} = 144,16 + 0,4 = 144,56 мм.

Заготовка: d_{min заг} = 147,5 мм; d_{max заг} = 147,5 + 2,2 = 149,7 мм.

Максимальные значения припусков находим как разность наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а минимальные значения - как разность наименьших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов:

1-й переход: = 149,7 - 144,56 = 5,14 мм;

= 147,5 - 144,17 = 3,34 мм;

2-й переход: = 144,56 - 144 = 0,56 мм;

= 144,16 - 143,84 = 0,32 мм;

Общий минимальный припуск находим как сумму минимальных промежуточных припусков, а общий максимальный припуск - как сумму максимальных припусков:

= 3,34 + 0,32 = 3,66 мм;

= 5,14 + 0,56 = 5,7 мм.

Общий номинальный припуск 2 вычисляется по формуле:

2 = 2 + Н_з + Н_д, (17)

где Н_з и Н_д - соответственно нижнее отклонение допуска заготовки и готовой детали: Н_з = 1100 мкм, Н_д = 160 мкм

2 = 3660 + 1100 - 160 = 4600 мкм = 4,6 мм.

Зная значение , находим номинальный диаметр заготовки:

d_ном = d_dном + 2 (18)

d_ном = 144 + 3,5 = 147,5 мм.

Производим проверку правильности выполнения расчётов по формуле:

- = - ;

- = - ;

Для рассматриваемого случая имеем:

1-й переход: 4600 - 2560 = 2200 - 160 840 = 840.

Общий припуск: 4600 - 2560 = 2200 - 160 840 = 840.

Следовательно расчёты межоперационных припусков произведены правильно. Все расчёты сведены в таблицу 7.

Таблица 7 - Аналитический расчёт припусков

Технологические переходы обработки отверстия 144h10	Элементы припуска, мкм	Расчётный припуск 2zmin, мкм	Расчётный размер dp, мм	Допуск на размер д, мм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мм
	Rz	h	с	е				dmin	dmax
Заготовка	200	300	1161	0	-	147,478	2200	147,5	149,7	-	-
1-й переход (черновое обтачивание)	50	50	58	0	21661	144,156	400	144,16	144,56	3,34	5,14
2-й переход (чистовое обтачивание)	32	30	50	0	2158	143,84	160	143,84	144	0,32	0,56
Общий припуск	3,66	5,7

На основании данных таблицы строим схему графического расположения припусков и допусков на обработку 144h10.



Рисунок 9 - Расположение полей припусков и допусков на поверхность 144h10

12. Расчёт режимов резания

Расчёт режимов резания на два перехода производится по эмпирическим формулам согласно [2]:

Режимы резания при чистовой проточке поверхности 144_-0.16:

Глубина резания будет составлять t = 0,5 мм.

Подачу выбираем из таблиц согласно [2]: S = 0,5 мм/об.

Материал режущей части - твердый сплав Т15К6.

Скорость резания находим по формуле:

v = , (19)

где Т - период стойкости инструмента, Т = 60 мин;

С_v = 340, х = 0,15, у = 0,45, m = 0,2 - коэффициенты и показатели степени по [2];

К_v = К_мv К_uv К_пи, (20)

где К_uv = 1,0, К_пи = 0,9 - коэффициенты согласно [2],

К_мv = К_r (21)

К_мv = 1 = 1,39,

К_v = 1,39 1 0,9 = 1,25,

отсюда

Определим частоту вращения по формуле:

n = , (22)

Получаем: n = = 579 мин^-1.

Согласно характеристикам выбранного оборудования принимаем частоту вращения шпинделя:

n_ф = 630 мин^-1, тогда v_ф = м/мин.

Определим силу резания по формуле:

, (23)

где С_р = 300, х = 1,0, у = 0,75, n = -0,15 - показатели степени согласно таблиц [2]:

, (24)

где = 1,0, = 1,0, = 1,0, = 1,0 - коэффициенты согласно таблицам [2];

К_мр = , (25)

где n = 0,75 - показатель степени.

К_мр = = 0,78,

= 0,78

Отсюда = 378 Н = 0,38 кН.

Определим мощность резания по формуле:

, (26)

где N - мощность резания.

= 1,76 кВт.

Определим основное время по формуле:

, (27)

где L = 539 мм - длина рабочего хода,

S_M - минутная подача.

, (28)

Отсюда S_M = 0,6630 = 378 мм/мин;

Тогда = 1,4 мин.

Определим режимы резания при сверлении отверстия

Глубина резания при сверлении равна половине диаметра:

T = 0,5D (29)

T = 0,527,75 = 11,4 мм.

Подачу выбираем максимально допустимую S = 0,43 мм/об.

Материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5.

Скорость резания при сверлении определяем по формуле:

v = , (30)

где С_v - поправочный коэффициент;

D - диаметр обработки, мм;

Т - период стойкости инструмента, мин;

S - подача, мм/об;

q, m, y - показатели степени из таблиц [2];

К_v - коэффициент обрабатываемости

К_v = К_мvК_uvК_lv, (31)

где К_иv = 1,0 - коэффициент, учитывающий инструментальный материал;

К_lv = 1,0 - коэффициент, учитывающий глубину резания;

К_мv - коэффициент, характеризирующий обрабатываемый материал;

К_мv = К_r, (32)

где К_r - коэффициент, характеризирующий группу стали по обрабатываемости;

n_v - показатель степени.

Коэффициенты определены по таблицам 1-24 стр. 261-276 согласно [2]:

С_v = 9,8, q = 0,4, у = 0,5, m = 0,2, отсюда

К_мv = 1 = 1,34, тогда

К_v = 1,3411 = 1,34, отсюда

v = = 30,6 м/мин.

Определим частоту вращения по формуле:

n = , (33)

Получаем: n = = 429 мин^-1.

Согласно характеристикам выбранного оборудования принимаем частоту вращения шпинделя:

n_ф = 430 мин^-1, тогда v_ф = = 30,7 м/мин.

Определим крутящий момент и осевую силу:

, (34)

, (35)

где C_м = 0,0345, С_р = 68, q = 2,0, у = 0,8 - поправочные коэффициенты согласно таблиц [2]:

,

К_мр = , (36)

где n = 0,75 - показатель степени.

К_мр = = 0,78,

= 0,78

Отсюда = 69,64 Нм;

= 6636,6 Н.

Определим мощность резания по формуле:

, (37)

где N_с - мощность резания.

= 3,07 кВт.

Определим величину рабочего хода L по формуле:

L = l + l₁ + l₂, (38)

где L = 15 мм - длина обработки;

l₁ = l₂ = 5,5 мм - длина врезания и перебега, отсюда:

L = 15 + 5,5 + 5,5 = 26 мм.

Определим основное время по формуле:

, (39)

= 0,14 мин.

Таблица 8 - Режимы резания при обработке «Корпус 503А-8603512-02».

№ оп.	Наименование операции или перехода	t, мм	lp.x., мм	T, мин	S, мм/об	n1, мин-1	v, м/мин	S, мм/ мин	Np, кВт	To, мин
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
005	Подрезать торцы в размер 533 и точить 2 фаски 2Ч30°	1	54	60	0,34	250	114,6	85	-	0,6
010	Обточить начерно 145	1,5	539	60	1,3	320	144	416	-	1,3
	Обточить начисто 144	0,5	539	60	0,6	630	285	378	1,76	1,4

13. Определение норм времени технологических операций

Нормирование операций производим согласно [4]:

Расчёт штучного времени для центровально-подрезной операции 005. Основное время Т_о составляет 0,6 мин., производство среднесерийное. Рассчитываем норму штучно-калькуляционного времени по формуле:

, (40)

где Т_шт - штучное время, определяется по формуле:

, (41)

где Т_п-з - подготовительно-заключительное время, мин;

n - количество деталей в настроечной партии, шт.;

Т_о - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_об - время на обслуживание рабочего места, мин;

Т_отд - время перерывов на отдых и личные надобности, мин.

Вспомогательное время определяем по формуле:

, (42)

где Т_у.с. - время на установку и снятие детали, мин;

Т_уп - время на приёмы управления, мин;

Т_из - время на измерение детали, мин.

По таблицам [4]:

Т_у.с = 0,13 мин - при установке детали массой до 20 кг в призмах,

Т_уп = 0,06 мин - при включении / выключении станка рычагом 0,04 мин, при подведении / отведении инструмента 0,02 мин.

Т_из = 0,12 мин - при измерении штангенциркулем.

Отсюда:

мин.

Время на обслуживание рабочего места и отдых составляет 7% (при длине стола до 750 мм) от оперативного времени:

Т_об + Т_отд = 0,07•Т_оп (43)

Т_об + Т_отд = 0,07•0,91 = 0,03 мин.

Тогда штучное время равно:

Т_шт = 0,6 + 0,31 + 0,03 = 0,94 мин.

Подготовительно-заключительное время состоит из времени на наладку станка, инструмента; при обработке в специальном приспособлении - 14 мин, установка инструмента - 2 мин, установка упора - 2 мин, получение инструмента до работы и сдача его по окончании смены - 7 мин.

Т_п-з = 14 + 2 + 2 + 7 = 25 мин.

Тогда штучно-калькуляционное время:

мин.

Результаты расчётов по остальным операциям, произведенные аналогично вышеприведенным, занесём в таблицу 1.9.

Таблица 9 - Нормирование операций технологического процесса обработки детали «Корпус 503А-8603512-02»

№ оп.	Наименование операции	То, мин	Тв, мин	Топ, мин	Тоб+Тотд, мин	Тшт, мин	Тп-з, мин	Тш-к, мин
			Тус	Туп	Тиз
005	Центровально-подрезная	0,6	0,13	0,06	0,12	0,91	0,03	0,94	25	1,19
010	Токарная с ЧПУ	2,7	0,18	0,08	0,14	3,82	0,27	4,09	20	4,29
015	Вертикально-сверлильная	0,56	0,168	0,1	0,4	1,23	0,08	1,31	12	1,43
025	Токарная с ЧПУ	8,05	0,22	0,44	0,32	9,03	1,13	10,16	45	10,61
030	Токарная с ЧПУ	1,93	0,24	0,35	0,25	2,77	0,26	3,03	40	3,43
035	Сверлильная с ЧПУ	0,5	0,15	0,6	0,17	1,42	0,11	1,53	31	1,84

14. Определение типа производства по коэффициенту закрепления операций

Тип производства по ГОСТ 3.1119-83 характеризуется коэффициентом закрепления операций:

К_з.о. = 1 - массовое;

1 < К_з.о. < 10 - крупносерийное;

10 < К_з.о. < 20 - среднесерийное;

20 < К_з.о. < 40 - мелкосерийное производство

В единичном производстве К_з.о. не регламентируется.

В соответствии с методическими указаниями [5] определим К_з.о.:

, (44)

где О - количество всех технологических операций, выполняемых в течение месяца;

Р - число рабочих мест, необходимых для выполнения месячной программы.

Число рабочих мест для выполнения определённой i-ой операции определяется по формуле:

, (1.

45)

где N_M - месячный объём выпуска деталей, шт.;

Т_шт-к - штучно-калькуляционное время на выполнение операции, мин;

К_мз = 1 - коэффициент подготовительно-заключительного времени;

F_M - месячный фонд времени работы оборудования, 388 час;

К_b - коэффициент выполнения норм времени, К_b = 1,2.

Рассчитаем количество рабочих мест по операциям:

;

;

;

;

;

.

Рассчитываем коэффициент загрузки рабочих мест по формуле:

, (46)

где Р_рI - рассчитанное число рабочих мест;

Р_I - округлённое число рабочих мест.

Получаем:

;

;

;

;

.

Определим количество операций, выполняемых на рабочем месте при его нормативной загрузке по формуле:

, (47)

где з_н - нормативный коэффициент загрузки.

Тогда:

;

;

;

;

;

.

Определим общее количество операций и рабочих мест по формулам:

, (48)

(49)

О = 20 + 6 + 16 + 3 + 7 + 16 = 68;

Р = 6.

Отсюда рассчитаем коэффициент загрузки операций:

.

Согласно рекомендациям [5] производство среднесерийное.

15. Расчёт технологической размерной цепи

Технологическую размерную цепь составляем для чертежного размера 28⁺², получаемого без соблюдения принципа единства баз.

Любой размер можно представить как расстояние между двумя точками (его границами) на условной координатной оси. Это расстояние зависит от координат границ размера, то есть от двух размеров, связывающих начало координат с этими границами.

Аналогичная зависимость имеет место при формировании размеров деталей в процессе их механической обработки партиями на заранее настроенных станках. При этом используется контактное базирование деталей, и режущий инструмент настраивается относительно установочных элементов приспособления, контактирующих с технологическими базами детали. В этих условиях начало координат для отсчёта положений границ формируемого размера детали следует принимать на технологической базе, ориентирующей деталь в направлении этого размера, так как она контактирует с неизменными установочными элементами приспособления и занимает стабильное положение для всех деталей партии. Таким образом, исходный размер А_Д в общем случае зависит от двух размеров (А₁ и А₂), которые связывают его границы с соответствующей технологической базой. Один из этих размеров А₁=533 мм, связывающий технологическую базу с формируемой режущим инструментом границей исходного звена, сформирован на предшествующей операции без соблюдения принципа единства баз, поэтому для него так же необходимо составлять размерную цепь (рисунок 1.10). Второй размер А₂=505 мм связывает технологическую базу и вторую границу исходного звена является настроечным.

Рисунок 10 - Технологическая размерная цепь для размера А_Д

Решим проектную задачу методом неполной взаимозаменяемости, т.е. определим допуски составляющих звеньев по известному допуску замыкающего звена.

Допуск замыкающего...