Анализ технологического процесса получения детали в условиях ОАО "Могилёвлифтмаш"

Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ и технологическое проектирование. Назначение и конструкция сборочного узла. Выбор метода получения заготовки, конструирование и расчет приспособлений. Анализ опасных факторов на участке изготовления червяка.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 08.09.2014
Размер файла 653,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

0601С.23.02.000 РР

Изм

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

Лит.

Т

Лист Листов

3 92

Белорусско-Российский

университет

группа ТМА-081

ДПД.081.07.01.000 ПЗ

Барыко

Жолобов

Жолобов

Совершенствование техпроцесса изготовления шестерни СМА250.032 и сборки редуктора СМА250.030 в условиях ОАО «Могилевский завод «Строммашина»»

Разраб.

Высоцкий

Капитонов

Пров.

Рук.

Н.контр.

Утв.

Введение

Научно-технический прогресс в машиностроении в значительной степени определяет развитие и совершенствование всего народного хозяйства страны. Важнейшими условиями ускорения научно-технического прогресса являются рост производительности труда, повышение эффективности общественного производства и улучшение качества продукции. станок заготовка проектирование конструирование

Совершенствование технологических методов изготовления машин имеет при этом первостепенное значение. Качество машины, надежность, долговечность и экономичность эксплуатации зависят не только от совершенства ее конструкции, но и от технологии производства. Применение прогрессивных высокопроизводительных методов обработки, обеспечивающих высокую точность и качество поверхностей деталей машины, методов упрочнения рабочих поверхностей, повышающих ресурс работы деталей и машины в целом, эффективное использование современных автоматических и поточных линий, станков с программным управлением, электронных и вычислительных машин и другой новой техники, применение прогрессивных форм организации и экономики производственных процессов -- все это направлено на решение главных задач: повышения эффективности производства и качества продукции.

Однако, нужно учесть, что современная машиностроительная промышленность до 70% своей продукции выпускает в условиях единичного и серийного производств, которые характеризуются существенными затратами рабочего времени на выполнение вспомогательных операций и переходов. Для этих типов производств основное время, связанное с непосредственным изменением формы, размеров и физико-механических свойств заготовок, в общей структуре норм времени на выполнение технологических операций составляет 20-30%, а все остальные затраты приходятся на вспомогательные работы.

Эффективным направлением сокращения вспомогательного времени для рассматриваемых типов производства также является механизация и автоматизация производственных процессов, но использование автоматов, полуавтоматов и автоматических линий неприемлемо по причине высокой стоимости самого оборудования, технологической оснастки к нему, а также из-за длительности и большой трудоемкости переналадок при переходе от выпуска одного вида продукции к другому. Поэтому в условиях серийного производства нашли свое применение станки с ЧПУ и обрабатывающие центры. Они позволяют значительно сократить вспомогательное время за счет автоматизации вспомогательных перемещений, а также позволяют несколько сократить основное время обработки за счет повышения режимов резания ввиду большей жесткости технологической системы, по сравнению с обычными универсальными станками. Станки типа «обрабатывающий центр» нашли широкое применение при обработке корпусных деталей и деталей сложной формы, так как они дают возможность обрабатывать деталь со всех сторон за один установ.

1. Исходные данные для разработки проекта

1.1 Исходные данные

Исходными данными для проектирования являются:

- годовой объем выпуска N = 2400 штук;

- режим работы - двухсменный;

- чертеж детали Н0401Б0201051;

- чертеж редуктора Н0401Б.02.11.000 СБ.

1.2 Определение типа производства

Ввиду отсутствия данных, необходимых для определения коэффициента закрепления операций на начальной стадии проектирования тип производства определяем ориентировочно, пользуясь рекомендациями методических указаний [5].

Рассчитаем размер партии деталей по формуле из [5]:

(3.1)

где а - количество дней запаса деталей на складе (принимаем а=6);

Ф - количество рабочих дней в году (Ф=254).

При массе детали mд=10 кг и количестве деталей в партии 56,7 штуки принимаем тип производства -- среднесерийное. После расчета норм времени на операции произведем уточнение типа производства.

2. Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ

2.1 Основные особенности станков с ЧПУ

Более 70% изделий в машиностроении изготовляют в условиях мелкосерийного и серийного производства. Эффективным средством автоматизации мелкосерийного и серийного производства является программное управление металлорежущими станками.

В станках с ЧПУ управление рабочими органами в процессе обработки производится автоматически по заранее разработанной программе без непосредственного участия рабочего. Программное управление -- это такая система управления, которая обеспечивает автоматическую работу механизмов станка по легко переналаживаемой программе. Станок - автомат работает по программе, задаваемой кулачками или копирами. Переналадка станков - автоматов и копировальных станков на изготовление другой детали сложна. Поэтому их выгодно использовать лишь в крупносерийном и массовом производстве.

Принципиальное отличие станка с числовым программным управлением (ЧПУ) от обычного автомата заключается в задании программы обработки детали в математической (числовой) форме на специальном программоносителе (перфоленте или магнитной ленте). Отсюда и название -- числовое управление.

На станках с ЧПУ могут быть применены различные виды адаптивного управления, обеспечивающие оптимальное значение одного или нескольких параметров (составляющая силы резания; температуры инструмента или детали; шероховатость обработанной поверхности; оптимальные режимы резания; уровень шумов, вибраций и др.)

Важной особенностью автоматизации процесса обработки на металлорежущих станках с помощью устройств программного управления является сохранение станками широкой универсальности. Это дает возможность производить на них обработку всей номенклатуры деталей, которая может быть произведена на универсальных станках соответствующих типов.

Программное управление позволяет: автоматизировать процесс обработки; сократить время наладки станка, сведя всю наладку к установке инструмента, заготовки и программы на станке; организовать многостаночное обслуживание в серийном и мелкосерийном производстве; повысить производительность труда, культуру производства и качество обработанных деталей.

Основной задачей рациональной эксплуатации металлорежущих станков с ЧПУ является обеспечение длительной и безотказной обработки на них деталей с заданной производительностью, точностью и шероховатостью обработанной поверхности при минимальной стоимости эксплуатации станков.

Полная автономность и упрощение кинематических цепей приводов подач, когда связь между перемещениями по нескольким координатам одновременно осуществляется только через программу управления, позволяет осуществлять в станках с ЧПУ сложное во времени и точное по положению взаимодействие большого числа рабочих и вспомогательных механизмов. Возможность увеличения числа одновременно управляемых координат при применении систем ЧПУ, позволило создать принципиально новые компоновки станков с получением широких технологических возможностей при автоматическом управлении.

Станки с ЧПУ являются сложными технологическими комплексами, включающими непосредственно станок и устройство ЧПУ, построенное часто с применением мини-ЭВМ, которые должны быть органически взаимосвязаны с учетом их особенностей и возможностей. Надежность и качество работы станка с ЧПУ в равной степени зависят от надежности и качества работы как самого станка, так и устройства ЧПУ.

При работе станка с ЧПУ происходит взаимодействие большого числа механических, гидравлических, пневматических и электронных устройств и элементов, от правильного и надежного функционирования которых в значительной степени зависит точность выполнения заданной программы управления механичекой обработкой деталей. При этом важно не только обеспечить безотказное функционирование станка с ЧПУ с точки зрения выхода из строя его отдельных механизмов и блоков, но и обеспечить в течение установленного периода эксплуатации выполнение обусловленных его назначением технологических операций с показателями качества и производительностью, установленными нормативно-технической документацией, т. е. обеспечить заданную технологическую надежность.

Рис. 2.1 Токарный станок с ЧПУ

2.2 Особенности числового метода на станках с ЧПУ

Рассматривая даже такую простейшую схему станка с ЧПУ, можно заметить ряд особенностей числового метода задания:

1. в системе задания нет элементов (кулачков, толкателей и т. д.), износ или точность изготовления которых могли бы влиять на точность задания размера;

2. точность задания размеров не зависит от свойств программоносителя, его размеров и пр. (например, от ширины ленты, диаметра отверстия и пр.), а только от принятой цены импульса и количества импульсов, поступивших в систему управления;

3. отсутствует необходимость в длительной переналадке (перестройке станка) при переходе на новую деталь. Требуется только смена программы, инструмента и оснастки, в связи с чем возможна обработка на одном станке чрезвычайно широкой номенклатуры деталей. Станок работает в автоматическом цикле и вместе с тем является универсальным. Это как раз то, что требуется для мелкосерийного производства;

4. возможна автоматизация обработки сколь угодно сложной детали со всеми вспомогательными операциями, (что не обеспечивают, например, копировальные станки или станки с цикловым управлением);

5. возможно многостаночное обслуживание;

6. в связи с тем, что задание программы производится в числовом виде, подготовка производства для станков с ЧПУ осуществляется в сфере инженерного труда, что имеет большое социальное значение. При этом процесс разработки программ может быть автоматизирован с помощью ЭВМ, включая этап проектирования технологического процесса;

7. обеспечивается сокращение сроков подготовки производства и перехода на новое изделие за счет возможности заблаговременной и централизованной записи программ, что особенно важно для таких отраслей как оборонная промышленность, авиастроение, судостроение.

2.3 Разновидности СЧПУ

Различают позиционные и контурные СЧПУ.

Позиционные СЧПУ управляют только перемещением рабочих органов в те или иные точки. Например, при сверлении отверстий в печатных платах необходимо задавать только координаты отверстий.

Контурные СЧПУ обеспечивают требуемую скорость в процессе перемещения от одной позиции к другой. Эта скорость является скоростью подачи.

В обозначениях металлорежущих станков предусмотрена возможность указания на тип применяемого СЧПУ. В конце обозначения указывается:

1. Ц - цикловое программное управление, управляющими элементами являются концевые переключатели, упоры и т. д.

2. Ф1 - станок снабжен цифровой индикацией положения инструмента.

3. Ф2 - позиционная СЧПУ.

4. Ф3 - контурная СЧПУ.

5. Ф4, …Ф5 - обрабатывающие центры (ОЦ) - многооперационные станки с позиционным и контурным СЧПУ соответственно.

Также в обозначении станков присутствуют буквы Р и М.

Р - револьверная головка (например, РФ3).

М - оборудование снабжено магазином элементов, что характерно для ОЦ.

2.4 Особенности разработки техпроцесса для станков с ЧПУ

Существенной особенностью разработки техпроцесса для станков с ЧПУ является необходимость точной размерной увязки траектории автоматического движения инструмента с системой координат станка, исходной точкой обработки и положением заготовки. Вследствие этого возникают дополнительные требования к приспособлениям для зажима и ориентации заготовки.

Особые требования к инструменту возникают в связи с необходимостью обеспечения концентрации операций, применением устройств для автоматической смены инструмента и большим влиянием качества инструмента на производительность и качество обработки.

Рассматривая особенности структуры технологического процесса, следует отметить, что при изготовлении деталей в мелкосерийном производстве на станках с ручным управлением подробный план операции технологом обычно не разрабатывается, а составляется и реализуется рабочим-станочником непосредственно на рабочем месте в соответствии с имеющимся у него опытом. При разработке числовой программы появляется необходимость составления подробного плана каждой операции и расчета режимов резания для всех технологических участков.

Одной из важнейших особенностей числового программного управления является возможность использования при составлении подробного плана операции наряду с опытом высококвалифицированного станочника математических методов оптимизации траектории, что обеспечивает повышение качества и производительности обработки.

План маршрута обработки детали на станке с ЧПУ, определяющий количество и род операций, последовательность их выполнения, тип инструмента и оснастки для каждой операции, очередность установок и позиций также могут быть разработаны с применением методов оптимизации.

На этапе обработки и внедрения программы возникает также новый документ - акт внедрения технологического процесса, служащий основанием для изменения серийной технологии изготовления детали.

2.5 Инструменты для станков с ЧПУ

Номенклатуру инструмента для станков c ЧПУ составляют на базе статистического анализа форм и размеров изготовляемых деталей и технологических возможностей станков. В конкретных условиях обработки можно применять и другие инструменты (инструментальные материалы).

Для обработки отверстий используют сверла и расточные резцы ограниченной номенклатуры. Зенкеры и развертки в большинстве случаев не применяют. 7-й и 8-й квалитеты для отверстий получают растачиванием (употребление разверток целесообразно только в случае обработки больших партий деталей).

Наружные основные поверхности с образованием прямых уступов формируют проходным подрезным резцом с углами =95° 1 =5° для черновой обработки и контурными резцами с углами =93° и 1 =32° для чистовой обработки.

При обработке внутренних основных поверхностей используют центровочные и спиральные сверла, а также расточные проходные резцы с углами =95°, 1 =5° для черновой обработки и расточные контурные резцы с углами =93°, 1 =32 для чистовой обработки. Размеры расточного инструмента устанавливают соответственно размерам обрабатываемых отверстий: диаметру и длине.

Для обработки глухих отверстий используют перовые или спиральные донные сверла диаметром 25, 30, 35, 40, 45 и 50 мм.

Для образования наружных и внутренних дополнительных поверхностей необходимы прорезные резцы, резцы для угловых канавок, резьбовые резцы с углом =60, 55 (для метрических и дюймовых резьб).

Конструкция инструмента и резцедержателей должна обеспечивать возможность предварительной настройки инструмента на размер вне станка, быструю и точную установку инструмента в рабочую позицию на суппорте или в револьверной головке, формирование и отвод стружки в условиях автоматической работы станка с ЧПУ.

2.6 Выводы

На основании опыта многолетней работы станков с ЧПУ сделаны следующие выводы об их преимуществе по сравнению с обычными станками:

1. экономия на трудозатратах (сокращение количества рабочих) достигает 25 - 80%;

2. один станок с ЧПУ заменяет от 3-х до 8-ми обычных станков, чем обеспечивается сокращение оборудования, рабочей силы и производственных площадей;

3. использование любых новых конструкций обычного оборудования увеличивает производительность труда в среднем на 3 - 5% в год, использование станков с ЧПУ сразу подымает эту цифру до 50%;

4. доля машинного времени в штучном времени возрастает с 15 - 35% до 50 - 80%, что повышает коэффициент использования фонда рабочего времени;

5. сроки подготовки производства сокращаются на 50 - 70%;

6. экономия на стоимости проектирования и изготовления оснастки составляет от 30 до 80%;

7. точность изготовления деталей в некоторых случаях возрастает в 2 - 3 раза, количество и стоимость доводочных операций уменьшается в 4 - 8 раз.

3. Технологическое проектирование

3.1 Назначение и конструкция детали и сборочного узла

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине.

Червячные редукторы применяют для передачи движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) осями. Одним из существенных преимуществ червячных редукторов является возможность получить большое передаточное число в одной ступени (до 80 в редукторах общего назначения и до нескольких сотен в специальных редукторах). Данные редукторы обладают высокой плавностью хода и бесшумностью в работе и самоторможением при определенных передаточных числах, что позволяет исключать из привода тормозные устройства.

Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса. Червяк изготавливают из стали за одно целое с валом (вал - червяк) резанием, фрезерованием или накаткой (в горячей состоянии) с последующим упрочнением боковых поверхностей витков червяка. В опорах вала-червяка могут быть установлены как роликовые конические однорядные, так и шариковые радиально - упорные однорядные подшипники. Червячное колесо представляет собой сборочную единицу, состоящую из центра и зубчатого венца. Венец надет на центр с натягом, который выбирают из условия обеспечения передачи вращающего момента от колеса. Колесо, в свою очередь, надето на вал с натягом (для лучшего центрирования), а вращающий момент на вал передают с помощью шпоночного соединения.

Таблица 1 - Химический состав стали 40Х ГОСТ4543-71, %

C

Si

Cr

Ni

Mn

P

S

Cu

не более

0,36-0,44

0,17-0,37

0,45-0,75

1-1,4

0,5-0,8

0,035

0,035

0,3

Таблица 2 - Механические свойства стали 40Х ГОСТ4543-71

у0,2, МПа

у В, МПа

д5, %

Ш, %

KCU,

Дж/см2

HB

не более

не менее

780

980

10

45

59

167-207

3.2 Анализ технологичности конструкции детали

Деталь изготовлена из легированной стали 40Х и проходит термообработку, что имеет большое значение в отношении короблений, возможных при нагревании и охлаждении детали.

Червяк представляет собой деталь типа тела вращения. Деталь является достаточно жесткой, что позволяет использовать высокопроизводительное оборудование и вести обработку на нормативных режимах резания, не уменьшая их. Обработка почти всех поверхностей ведется с установкой по центровым отверстиям, что позволяет значительно снизить погрешность установки детали. Конструкция детали дает возможность совмещать конструкторские, технологические и измерительные базы.

Конструкция детали достаточно технологична. Для обработки всех поверхностей детали существует возможность применения высокоэффективного оборудования и высокопроизводительных методов обработки. Некоторые размеры детали обеспечиваются самим инструментом. Шпоночные пазы находятся в одной плоскости, что упрощает их обработку. К недостаткам можно отнести различные углы наклона боковых граней в местах нарезки резьбы и глубину паза на конической поверхности детали. Также нетехнологичным я является то, что шпоночные пазы имеют различную ширину.

Также наблюдается уменьшение диаметров поверхностей от середины к торцам вала.

Жесткость вала обеспечивается достижение необходимой точности при обработке, так как l/d меньше 10…12.

К нетехнологичным элементам данной детали относят нарезание витков червяка.

Проанализировав перечисленное выше условие, делаем вывод, что, данная деталь является технологичной.

В соответствии с ГОСТ 14.202-73 рассчитываем показатели технологичности конструкции детали.

Средний квалитет точности обработки детали [3]

(2.1)

где - номер квалитета точности i - ой поверхности;

- количество размеров деталей, обрабатываемых по - му квалитету.

Для расчета составляем исходную таблицу точности 3

Таблица 3.2.1- Точность поверхностей детали

Квалитет точности, JT

6

8

10

14

Количество размеров, n

4

6

10

15

Коэффициент точности обработки [3]

, (2.2)

Средняя шероховатость поверхностей [3]

, (2.3)

где- значение шероховатости i-ой поверхности;

-количество поверхностей, имеющих шероховатость .

Для расчета составляем исходную таблицу 2.2 шероховатости детали.

Таблица 3.2.2 - Шероховатость поверхностей детали

Шероховатость Rа, мкм

0,32

0,63

1,25

2,5

3,2

12,5

Количество поверхностей n

2

2

6

4

4

17

,мкм

Коэффициент шероховатости детали

(2.4)

Коэффициент использования материала

, (2.5)

где - масса детали

- масса заготовки

Так как расчетное значение коэффициента точности обработки больше нормативного, равного 0,8 и значение коэффициента шероховатости поверхностей также больше нормативного, равного 0,18 (ГОСТ 14.201-83), можно сделать вывод о том, что с количественной оценки конструкция червяка технологична.

В целом конструкция червяка является достаточно технологичной и позволяет сравнительно легко и гарантированно обеспечивать заданные требования известными технологическими способами. При этом на всех операциях обеспечивается соблюдение принципа единства и постоянства баз.

3.3 Выбор метода получения заготовки

Согласно приведенного в пункте 3 расчета, производство является среднесерийным. С целью максимального приближения формы заготовки к форме готовой детали, а соответственно, и снижения расхода материала, предусмотрим получение заготовки на КГШП.

При данном методе получения заготовки обеспечиваются минимальные припуски и достаточно высокая точность заготовки.

Сравним данный метод получения заготовки с базовым (отрезка из проката ш90) для определения эффективности выбора заготовки.

Определим коэффициент использования металла Ким и затраты на материал заготовки М для базового варианта:

Стоимость заготовки в этом случаи определяется по формуле:

, (5.1)

Где М-затраты на материал заготовки,руб;

?Со.з.-технологическая себестоимость правки, руб.

Расчеты затрат на материалы и технологической себестоимости выполняются по формулам:

, (5.2)

гдеQ-масса заготовки,кг;

S-цена 1 кг.материала заготовки,руб;

q-масса детали,кг;

Sотх.-цена 1 кг. отходов, руб.

,

(5.3)

Где Сп.з.-приведенные затраты на рабочем месте, р/ч [1];

tшт- трудоемкость операции резки,мин.

Рассчитаем те же показатели для заготовки из поковки.

Стоимость заготовки полученного штамповкой определяется по формуле [1]

, (5.4)

Где Сi- базовая стоимость 1 т заготовок , Ci= 6700000 руб;

Q - масса заготовки;

Кт - коэффициент, зависящий от класса точности, Кт=1;

Кс - коэффициент, зависящий от степени сложности, Кс=0,77;

Кв - коэффициент, зависящий от массы заготовки, Кв=0,8;

Км - коэффициент, зависящий от марки материала, Км=1,13;

Кп - коэффициент, зависящий от объема выпуска заготовок, Кп=1.

Принимаем для проектируемого технологического процесса штампованную заготовку полученную на КГШП.

При этом годовая экономия составит

.

3.4 Анализ базового технологического процесса

В базовом техпроцессе заготовкой является прокат. При обработке червяка применяются высокопроизводительные станки с ЧПУ.

Для обеспечения точности и высоких скоростей резания используется режущий инструмент с механическим креплением твердосплавных пластин .

После выполнения токарных операций в базовом технологическом процессе предусмотрена термическая обработка для устранения наклепа и снятия внутренних напряжений. После термообработки производится отделочная операция по правке центровых отверстий, точность изготовления которых необходима в дальнейшем для уменьшения погрешности базирования на дальнейших операциях.

Базовый маршрутный техпроцесс представлен в таблице 3.4

Таблица 3. 4 - Маршрутный техпроцесс обработки вала

Наименование и краткое содержание операции

Модель станка

Режущий инструмент

Технологические базы

1

2

3

4

5

005

Ленточно-отрезная

МП6-1920

Ленточная пила

010

Фрезерно - центровальная

КЛ-435

Фреза 2214-0275

2214 - 0276

ГОСТ26595 - 85

Сверло центровочное 2317 - 0019 ГОСТ 14952 - 75

Наружная цилиндрическая поверхность, торец

015

Токарная с ЧПУ

СА208Л

Резцы:

2120-4084

2120-4084-01

К01,4976.000 ГОСТ 18879-73;

Центровые

отверстия

1

2

3

4

5

020

Токарная с ЧПУ

СА208Л

Резец

К01,4976.000

2120-4084

2120-4084-01

ГОСТ 18879-73;

Центровые отверстия

025

Термообработка

(улучшение)

030

Отделочная

3926

Развертка 2373 - 4012

Наружная цилиндрическая поверхность

035

Токарная с ЧПУ

СА208Л

Резец

К01.4933.000

2120-4084

2120-4084-01

2660-0005

ГОСТ 18879-73;

Центровые

отверстия

040

Токарная с ЧПУ

СА208Л

Резец

К01.4933.000

2120-4084

2120-4084-01

Центровые

отверстия

045

Круглошлифовальная

3К151В

Круг 1 600Ч80Ч305 14А

25-ПС1-С2 7К5 50 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Центровые

отверстия

050

Круглошлифовальная

3К151В

Круг 1 600Ч80Ч305 14А

25-ПС1-С2 7К5 50 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Центровые

отверстия

055

Фрезерная

ДФ1016

Фреза 2234 - 0363

ГОСТ 9140-78

Наружная цилиндрическая поверхность, торец

060

Фрезерная

ДФ1013

Фреза 2234 - 0015 ГОСТ 9140 - 78

Наружная цилиндрическая поверхность, торец

065

Токарная

1М63

Резцовая головка

2557-4004

Установить деталь во втулке, поджав центром

070

Резьбошлифовальная

5886В

Круг1 400Ч16Ч203 25А

40-П С1 7К5 35 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Игла 3908-0037 ГОСТ 17654-85(2 шт.), карандаш3908-0063 ГОСТ 607-80.

Центровые

отверстия, поводок

075

Термообработка

080

Отделочная

3926

Развертка 2373-4012

Наружная цилиндрическая поверхность

085

Круглошлифовальная

3М152

Круг 1 600Ч80Ч305 14А

25-ПС1-С2 7К5 50 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Центровые отверстия, поводок

090

Круглошлифовальная

3М152

Круг 1 600Ч80Ч305 14А

25-ПС1-С2 7К5 50 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Центровые отверстия, поводок

095

Круглошлифовальная

3М152

Круг 1 600Ч80Ч305 14А

25-ПС1-С2 7К5 50 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Центровые

отверстия, поводок

100

Круглошлифовальная

3М152

Круг 1 600Ч80Ч305 14А

25-ПС1-С2 7К5 50 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Центровые

отверстия, поводок

105

Резьбошлифовальная

5886В

Круг 1 400Ч16Ч203 25А

40-П С1 7К5 35 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Игла 3908-0037 ГОСТ 17654-85(2 шт.), карандаш3908-0063 ГОСТ 607-80, шаблон 8384-4054-01

Центровые

отверстия, поводок

110

Токарная

Полировать деталь согласно эскизу.

16К20

Шкурка полировальная тканевая 2С770х50

ГОСТ 500982.

Центровые

отверстия

115

Промывка

120

Контрольная

Чтобы уменьшить затраты на изготовление данного изделия, следует заменить старые станки на более усовершенствованные, с числовым программным управлением, что улучшает качество и количество обрабатываемых изделий. Операции 055 и 060 совместим и заменим станок ДФ1016 на вертикально-фрезерный с ЧПУ 6Р13Ф3. Шлифовальные станки заменим на руглошлифовальный с ЧПУ KAAST СRG CNC 1040. На 110 операции выполняется полирование на токарном станке. Заменим её на алмазное выглаживание. Заменим заготовку-пруток на паковку. Механизируем за счет добавления пневмопривода и универсализируем приспасобление. Применять мерительный и режущий инструмент на современном оборудовании можно увеличить производительность процесса изготовления детали.

3.5 Принятый маршрутный технологический процесс

Таблица 3.5.1 - Маршрутный техпроцесс изготовления шестерни (принятый технологический процесс)

Наименование и краткое содержание операции

Модель станка

Режущий инструмент

Технологические базы

1

2

3

4

5

005

Заготовительная

(поковка)

КГШП

010

Фрезерно - центровальная

1. Установить и закрепить заготовку.

2. Фрезеровать 2 торца одновременно (L = 452-0,5)

3. Центровать 2 отверстия одновременно.

МР - 93

Фреза 2214-0278

2214 - 0277 ГОСТ22085 - 78

Сверло центровочное 2317 - 0018 ГОСТ 14952 - 75

Наружная цилиндрическая поверхность, торец

015

Токарная с ЧПУ

А. Установить и закрепить заготовку.

2. Обточить начерно по контуру пов. ш30,2, 1:10,ш46, ш60,6, ш68,6, ш52,8,ш84,6

3. Обточить начисто по контуру пов. ш45,4, ш54,8, ш60,2, ш68, ш52 ш84,2 фаски, канавки нарезать резьбу М30х2-8g

Б. Установить и закрепить заготовку.

3. Обточить начерно по контуру поверхности ш48,5; ш50,8;ш62,4; ш52,4

4.Обточить начисто по контуру пов. ш50,2; ш62; ш52, фаски, канавки, нарезать резьбу М48х1,5-8g

СА208Л

Резцы:

2120-4084

2120-4084-01

К01,4976.000

К01.4933.000

2120-4084

2120-4084-01

2660-0005

ГОСТ 18879-73;

Центровые

отверстия

020

Термообработка (улучшение)

025

Отделочная

1. Установить и закрепить заготовку.

2. Развернуть 2 центровых отверстия одновременно.

3926

Развертка

2373 - 4012

Наружная цилиндрическая поверхность

030

Вериткальнофрезерная с ЧПУ

1. Установить и закрепить заготовку.

2.Фрезеровать шпоночный паз(L=52+1, b=12)

3. Фрезеровать шпоночный паз (L=25±0,5, b=8±0,2)

6Р13Ф3

Фреза

2234 - 0363

ГОСТ 9140-78

Наружная цилиндрическая поверхность, торец

035

Слесарная

Править резьбу М48х1,5-8g

-

Плашка

040

Токарная

1. Установить и закрепить заготовку.

2. Нарезать виток червяка

S = 10.05 Н=6,4

1М63

Резцовая головка

2557-4004

Установить деталь во втулке, поджав центром

045

Термообработка

050

Отделочная

1. Установить и закрепить заготовку.

2. Развернуть 2 центровых отверстия, одновременно

3926

Развертка 2373-4012

Наружная цилиндрическая поверхность

055

Круглошлифовальная

1. Установить и закрепить заготовку.

2. Шлифовать

пов.ш45, пов. ш45-0,1, пов. Ш60±0,0095, пов. ш84

СRG CNC 1040

Круг

1 600Ч80Ч305 14А

25-ПС1-С2 7К5 50 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Центровые

отверстия, поводок

060

Торцекруглошлифовальная

1. Установить и закрепить заготовку.

2.Шлифовать

пов. Ш50±0,08 и торец.

СRG CNC 1040

Круг

1 600Ч130Ч305

ГОСТ 2424-83.

Центровые отверстия

065

Круглошлифовальная

1. Установить и закрепить заготовку.

2.Шлифовать коническую поверхность

СRGCNC 1040

Круг

1 600Ч80Ч305 14А

25-ПС1-С2 7К5 50 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Центровые

отверстия, поводок

070

Резьбошлифовальная

1. Установить и закрепить заготовку.

2. шлифовать виток червяка

СRG CNC 1040

Круг 1 400Ч16Ч203 25А

40-П С1 7К5 35 м/с А 1кл.

ГОСТ 2424-83

Игла 3908-0037 ГОСТ 17654-85 (2шт.), карандаш3908-0063 ГОСТ 607-80, шаблон 8384-4054-01

Центровые

отверстия, поводок

075

Выглаживание

1.Выглаживать поверхность Ш45-0,1

16К20

Алмазная головка

Центровые отверстия

080

Промывка

085

Контрольная

3.6 Расчет припусков на обработку

Расчёт припусков на заготовку

Рассчитаем припуски по технологическим переходам на обработку диаметрального размера Ш и линейного размера 452-0,5.[1].

Технологический маршрут обработки поверхности Ш состоит из чернового растачивания, чистового растачивания и однократного шлифования.

Таблица 7.1 - Расчёт припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия.

Технологические переходы обработки отверстия

Элементы припуска, мкм

Расчётный припуск , мкм

Расчётный размер , мкм

Допуск , мкм

Предельные размеры, мкм

Предельные припуски, мкм

Заготовка

200

300

1300

-

64,17

2200

66,37

64,17

-

-

Точение черновое

50

50

78

1800

60,57

740

61,31

60,57

3600

5060

Точение чистовое

30

30

52

178

60,21

120

60,33

60,21

360

980

Шлифование чистовое

6,3

15

26

112

59,99

19

60,01

59,99

219

320

Итого

4179

6360

Запишем технологический маршрут обработки, а также соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу значения элементов припуска в таблицу 7.1.

, (7.1)

гдек.о. - общая кривизна заготовки, мм;

ц - погрешность зацентровки, мм;

, (7.2)

гдек - удельная кривизна стержня, к = 0,6 мкм/мм;

L - длина заготовки, L = 452 мм;

Погрешность зацентровки определим по формуле

, (7.3)

где дз - допуск на поверхность, используемой в качестве базовой на фрезерно-центровальной операции, дз = 2,2 мм (по ГОСТ 7505-74);

Остаточные пространственные отклонения определяются по формуле

, (7.4)

где - коэффициент уточнения формы, определяется по [1] стр. 73.

После чернового растачивания 1,3=0,078мм.

После чистового растачивания 1,3=0,052 мм.

После шлифования 1,3=0,026 мм.

Определяем значения - глубины дефектного слоя и - высоты микронеровностей соответствующих технологических переходов.

Для заготовки =200 мкм; 300 мкм.

Для чернового растачивания =50 мкм; 50 мкм.

Для чистового растачивания =30 мкм; 30 мкм.

Для шлифования =6,3 мкм; 15 мкм.

Определяем минимальные значения припусков по формуле

(7.5)

Минимальный припуск под черновое растачивание

мкм

Минимальный припуск под чистовое растачивание

мкм

Минимальный припуск под шлифование

мкм

Определим расчётные размеры , начиная с чертёжного размера, путём последовательного прибавления минимального припуска каждого технологического перехода.

мм;

мм;

мм;

Определяем значения допусков для каждого технологического перехода по ГОСТу 7505-89.

Для заготовки по ГОСТ 7505-89 2200 мкм;

Для чернового растачивания 740 мкм;

Для чистового растачивания 120мкм;

Для шлифования 19 мкм.

Определим наибольший предельный размер dmax прибавлением допуска к наименьшему предельному размеру dmin:

мм;

мм;

мм;

мм.

Определим предельные значения припусков как разность наименьших предельных размеров и - как разность наибольших предельных размеров предшествующего и выполняемого перехода.

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

Определяем номинальный припуск по формуле 7.6

, (7.6)

где- минимальный предельный припуск, мм;

- верхнее отклонение размера заготовки, мкм;

- допуск на деталь, мкм.

По ГОСТ 7505-89 = 900 мкм.

мкм

Определяем номинальный размер заготовки по формуле:

(7.7)

мм

Производим проверку вышеизложенного расчёта

(7.8)

6360-4179=2200-19

2181=2181

Вывод: вышеизложенный расчёт выполнен верно.

Графическая схема расположения припусков и допусков на обработку отверстия мм представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1- Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия

Рассчитаем припуски по технологическим переходам на обработку размера 452-0,5.

Маршрут обработки торца включает следующие операции (переходы):

1. Заготовка.

2. Фрезерование торцев.

Выбираем значения высоты микронеровностей и глубины поверхностного дефектного слоя и заносим их в таблицу 7.2.

Определяем величину суммарного пространственного отклонения , мкм:

, (7.9)

Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой:

; (7.10)

Определяем расчетный размер , мм:

. (7.11)

Записав в соответствующей графе расчетной таблицы значения допусков на технологические переходы и заготовку, в графе “предельный размер” определяем их минимальные значения для технологического перехода, округляя расчетные размеры.

Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к наименьшему предельному размеру:

. (7.12)

Предельное значение припуска определяем как разность наибольших предельных размеров и - как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

Проверка правильности расчетов:

(7.13)

Расчеты выполнены верно.

Расчеты приводим в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку поверхности длиной 452-0,5 мм.

Переходы

Элементы припуска, мкм

Расчетный припуск Zmin, мкм

Расчетный размер, lр, мм

Допуск,

,мм

Предельный размер, мм

Предельное значение припуска, мкм

Rz

Т

lmin

lmax

2Zпрmin

2Zпрmax

Заготовка

150

250

1480

455,16

2,4

455,16

457,56

Фрезерование

50

50

2·1830

451,5

0,6

451,5

452,1

3660

5460

Итого

3660

5460

Величину номинального припуска определяем с учетом несимметричности расположения поля допуска заготовки:

Номинальный размер заготовки:

(7.14)

Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверхности длиной 452 мм приведена на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку длины 452-0,5

Припуски на остальные поверхности рассчитываем согласно рекомендациям [1] и ГОСТ7505-89.

Таблица 7.3 - Припуски и предельные отклонения на обрабатываемые поверхности

Размер детали

Припуск

Предельные отклонения

Табличный

Расчётный

Ш50±0,08

2?2,2

+1,8

-1,0

62

2?2,3

+1,8

-1,0

Ш 84

2?2

+1,8

-1,0

Ш68

2?2,3

-

+1,8

-1,0

Ш60±0,0095

2?2,53

+1,75

-0,45

Ш45-0,1

2?3,5

+1,8

-1,0

Ш30

2?1,55

+1,6

-1,0

452-0,5

2?2,45

+1,7

-0,7

3.7 Расчёт режимов резания

3.7.1 Расчёт режимов резания аналитическим методом

Используя аналитические формулы и справочные данные, приведенные всправочнике технолога-машиностроителя [4] производим расчёт режимов резания на токарную и вертикально-сверлильную операции.

3.7.1.1 Расчёт режимов резания на операцию №030- вертикально - фрезерная

Исходные данные для расчета.

Обрабатываемый материал - сталь 40Х ГОСТ4543-71; ув=750 МПа; станок вертикально - фрезерный 6Р13Ф3

Характеристика обрабатываемой поверхности:

Фрезеруется шпоночный паз - В = 12мм, длиной - L = 52 +1мм.

Выбор режущего инструмента:

Фреза 2234-0135 ГОСТ6396-78 (диаметром 12 мм; L=73мм).

Скорость фрезы:

м/мин, (8.1)

Где Сv - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;

D-диаметр фрезы в мм;

T - стойкость инструмента в мин;

t- глубина резания в мм;

s-подача в мм/об;

Кv - общий поправочный коэффициент на скорость резания.

Определим коэффициент Кv по формуле из [4]

, (8.2)

где- коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

- коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Значение коэффициента Кмv рассчитаем по формуле

(8.3)

Где уB - предел прочности, уB = 750 МПа;

KГ - коэффициент, учитывающий группу стали, KГ = 1;

nv - показатель степени, nv = 1;

.

Тогда скорость вращения фрезы:

Определим частоту вращения фрезы:

, мин-1 , (8.4)

Где D - диаметр фрезы, мм;

n =

принимаем станка n = 473 мин-1 .

Уточним скорость резания:

, м / мин , (8.5)

V =

Определим силу резания по формуле из [4]:

гдеСр - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;

D - диаметр фрезы, в мм;

tx - глубина резания;

s - подача, в мм/об;

Кмр - общий поправочный коэффициент на силу резания.

Определим мощность резания по формуле из [4]:

, кВт, (8.6)

Где Pz - сила резания в Н;

V - скорость резания в м / мин.

Проверяем достаточность мощности привода станка.

У станка мод. 6Р13Ф3

NШП = NДВ Ч з, (8.7)

Где NДВ - мощность двигателя, в кВт.;

з - К.П.Д. станка

NШП = 3 Ч 0,85 = 2,55 кВт.,

Обработка возможна при условии, что N ? NШП, следовательно, обработка возможна, так как 0,16 <2,55.

3.1.2 Расчёт режимов резания на операцию №015- токарная с ЧПУ

Исходные данные для расчета.

Обрабатываемый материал - сталь 40Х ГОСТ4543-71; ув=750 МПа; станок токарный с ЧПУ 16К20Ф3. Точиться поверхность диаметром 84,6±0,3мм

Выбор режущего инструмента:

Резцы: 2102-4084 ГОСТ 18879-73

Скорость резания по формуле из [3]:

м/мин, (8.8)

Где Сv - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал;

T - стойкость инструмента, в мин;

S - подача, в мм/об;

Кv - общий поправочный коэффициент на скорость резания.

, (8.9)

Где D = 84,6 мм - диаметр детали;

.

принимаем nст.=372 (мин-1)

Уточняем скорость резания

V = 3,14Ч84,6Ч372/1000 = 98 м/мин.

Cилы резания определяется по формуле из (4):

Рz(Px, Py) = 10 ·Ср·txp·Syp·Vnp·Kp, Н (8.10)

Рz = 10 · 300 ·1,51 ·1,70.35·121-0.15·0,75 = 1450 Н.

Мощность резания :

Nрез = Pz·V/(1020·60) кВт, (8.11)

Nрез = 1450·98/(1020·60)= 2,3 кВт.

Проверим осевую силу резания по допустимому усилию подачи станка и мощности резания: Станок 16K20Ф3

Nрез < Nдв·. (8.12)

2,8 < 10·0,8 кВт,

2,8< 8 кВт.

Условие по проверке осевой силы резания по допустимому усилию подачи станка и мощности резания выполнено.

3.8 Расчёт режимов резания по нормативам

3.8.1 Расчёт режимов резания на операцию №015- токарная с ЧПУ

Исходные данные для расчета.

Обрабатываемый материал - сталь 40Х ГОСТ4543-71; ув=750 МПа; станок токарный с ЧПУ 16К20Ф3. Точение поверхности диаметром 46±0,3мм

Выбор режущего инструмента:

Резцы: 2102-4008 ГОСТ 18879-73

Длина рабочего хода

Lр.х. = lр + у = 218 + 43 = 261 мм , (8.13)

Где lр - длина резания;

у = 43 мм - длина пробега.

Определяем подачу по формуле из [6]:

S0 = Sot Ks cos , (8.14)

Где Sot = 0,7 мм/об - табличная подача;

Ks = 1 - коэффициент, учитывающий материал детали.

S0 = 0,7 1 0,961 = 1,92 мм/об.

Определяем скорость резания:

V = Vt K1 K2, (8.15)

Где Vt = 90 м/мин - табличная скорость резания;

K1 = 0,9 - коэффициент, учитывающий материал детали;

К2 = 1,2 - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента.

V = 90·0,9·1,2= 97,2 м/мин.

Определяем частоту вращения

, (8.16)

Где D = 46 мм - диаметр детали:

По паспорту станка nст.=670 (мин-1)

Уточняем скорость резания

V =3,14Ч46Ч670/1000 = 96,8 м/мин.

3.8.2 Расчёт режимов резания на операцию №055- Круглошлифовальная

Исходные данные для расчета.

Обрабатываемый материал - сталь 40Х ГОСТ4543-71; ув=750 МПа; станок - круглошлифовальный мод. 3М152.

Характеристика обрабатываемой поверхности:

Шлифуется поверхность диаметром - D = 45мм, длиной -

L = 53 ± 0,2 мм. Припуск на диаметр h = 0,2 мм.

Выбор режущего инструмента.

Маркировка абразива - 14А; индекс зернистости - П (содержание основной фракции при зернистости № 6 55%); структура круга - средняя № 1; керамическая связка - к1; класс круга - А; допускаемая окружная скорость круга - 50 м/сек. Диаметр круга - Dk = 600 мм; ширина круга - Вк = 63 мм. Маркировка полной характеристики круга: «Шлифовальный круг МАЗ 14А25ПС17К550А1, 500Ч305Ч63 ГОСТ 2424 - 83».

Определяю глубину резания t = h = 0,2 мм.

Скорость шлифовального круга

, (8.17)

Где Dk - диаметр шлифовального круга (500 мм);

nk - частота вращения шлифовального круга (1450 мин-1).

Итак, скорость шлифовального круга Vk = 46 м/сек, что входит в предел диапазона Vk =45…50 м/сек.

Скорость движения детали,VД = 15…20 м/мин. Принимаем VД = 20 м/мин. Эта скорость может быть установлена на станке мод. 3М152Ф3, имеющим бесступенчатое регулирование скорости вращения шпинделя заготовки в пределах 2…40 м/мин.

Глубина шлифования (вертикальная подача круга) tВ = 0,005…0,015мм. Принимаю tВ = 0,01мм/об; такая величина вертикальной подачи круга имеется у используемого станка.

Определяем мощность резания:

, (8.18)

Где Vд - скорость движения детали,

t - глубина резания.

Выписываем значения коэффициентов и показателей степени:

СN = 1,3; r = 0,75; x = 0,85; y =0,55

Время выхаживания tвых=0,08мин

Слой, снимаемый при выхаживании: aвых=0,05мм

Проверяем достаточность мощности двигателя шлифовального шпинделя. Станок мод. 3М152:

Nшп=NдвЧз=10Ч0,85=8,5 кВт,

гдеNдв - мощность двигателя станка (10 кВт); з - К.П.Д. станка (0,85);

N ? Nдв (0,28 < 8,5), следовательно обработка возможна.

Аналогично рассчитываем режимы резания на другие операции и заносим результаты расчетов в таблицу 8.1

Таблица 8.1- Сводная таблица режимов резания

Наименование операции, перехода

Глубина резания t, мм

Длина резания Lрез, мм

Подача sо(sр), мм/об (мм/зуб)

Скорость v, м/мин

Частота вращения, n мин-1

Минутная пода...


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.