Разработка технологического процесса изготовления корпуса наружного шарнира автомобиля ВАЗ-2110

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время вопрос развития производства в экономике серьёзная и наукоёмкая задача, но без развития производства и вложения в него средств предприятия существовать не могут. В связи с этим АВТОВАЗ ищет возможности и средства для успешной работы и дальнейшего процветания его работников. Сейчас заметно стремление завода максимально снижать себестоимость своей продукции, применять более высокопроизводительное оборудование и оснастку, оснащать станки промышленными роботами.

Темой дипломного проекта является разработка технологического процесса изготовления корпуса наружного шарнира автомобиля ВАЗ-2110.

В условиях нынешней экономической ситуации необходимо использовать средства с максимальным эффектом, чтобы они смогли в будущем приносить наибольший доход, это касается всех машиностроительных предприятий.

Таким образом, целью дипломного проекта является разработка нового технологического процесса и участка изготовления детали, повышение качества обработки, снижение себестоимости изготовления, применение самых новейших разработок в области технологии машиностроения.

1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА РАЗРАБОТКИ, ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ДАННЫХ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Служебное назначение детали

Деталь входит в состав передней подвески и предназначена для передачи крутящего момента от вала привода правого переднего колеса ступице.

Конструкция передней подвески автомобиля ВАЗ 2110 представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Привод переднего правого колеса

В узле корпус наружного шарнира 1 устанавливается в ступице 2 и фиксируется гайкой 3. С противоположной стороны в корпусе шарнира установлены в сепараторе 4 шарики 5, посредством которых деталь получает крутящий момент с обоймы шарнира 6. Для предотвращения попадания в шарнир грязи он закрыт защитным чехлом 7, который крепится при помощи хомута 8. Систематизация поверхностей детали.

С целью выявления поверхностей, имеющих определяющее значение для качественного выполнения деталью своего служебного назначения, систематизируем поверхности детали (рис. 1.2, табл. 1.1).

Таблица 1.1 - Систематизация поверхностей детали

Наименование поверхностей	Номера поверхностей
Исполнительные	3,6
Основные конструкторские базы	3,22
Вспомогательные конструкторские базы	8,1,13,14,19,4,5,30,31,32,33,35
Свободные	остальные

Рисунок 1.2 - Систематизация поверхностей детали

1.2 Характеристика материала детали

заготовка токарный деталь шарнир

Корпус наружного шарнира работает в условиях высоких скоростей и переменных нагрузок, поэтому имеет достаточно высокие требования к материалу и точности изготовления.

Деталь изготовляют из стали 50 по ГОСТ 1050-88.

Химический состав и механические свойства стали 50 ГОСТ 1050-88 представлены в таблицах 1.2. и 1.3.

Таблица 1.2 - Химический состав стали 50

С	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
0,47-0,55	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,25	до 0,04	до 0,035	до 0,25	до 0,25	до 0,08

Таблица 1.3 - Механические свойства стали 50

?Т	?в	?5	?	KCU	НВ
МПа	МПа	%	%	Дж/см2
315	570	17	38	39	220

Обозначения в таблице 1.3: В - предел кратковременной прочности, МПа; T - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа; 5 - относительное удлинение при разрыве, %; KCU - ударная вязкость, Дж /см2; HB - твердость по Бринеллю

Согласно таблицам 1.2. и 1.3. химический состав и механические свойства стали 50 вполне соответствуют служебному назначению изготавливаемого из нее корпуса наружного шарнира.

1.3 Анализ технологичности детали

Анализ технологичности детали выполняем с целью выявления возможности снижения себестоимости обработки детали путем совершенствования ее конструкции.

К критериям технологичности детали относятся:

а) технологичность заготовки,

б) технологичность конструкции детали в целом,

в) технологичность базирования и закрепления,

г) технологичность обрабатываемых поверхностей.

Рассмотрим выполнение этих критериев применительно к заданной детали.

1.3.1 Технологичность заготовки

Деталь - корпус наружного шарнира изготавливается из стали 50 ГОСТ 1050-88 методом горячей объемной штамповки. Конфигурация контура детали хоть и имеет достаточно сложную форму, но тем не менее, не вызывают значительных трудностей при получении заготовки. Таким образом, заготовку можно считать технологичной.

1.3.2 Технологичность конструкции детали в целом

Рабочий чертеж корпуса наружного шарнира содержит необходимую графическую информацию для полного представления о его конструкции. Указаны все размеры, отклонения от правильности, геометрических форм, проставлены шероховатости поверхностей.

Деталь относится к классу валов, для которых разработаны типовые ТП. Поскольку деталь не содержит каких-либо конструктивных элементов, отличных от типовых, она может быть обработана непосредственно по типовому ТП.

Форма детали позволяет выполнять обработку всех поверхностей правого конца корпуса наружного шарнира на одном установе, левого конца на другом установе. На каждом установе обработку поверхностей можно вести последовательно одним инструментом, либо параллельно несколькими инструментами.

Конфигурация детали позволяет широко использовать механизацию и автоматизацию при ее установке, обработке и транспортировке и не требует специальных средств технологического оснащения. Все поверхности расположены удобно для обработки на обычных универсальных станках с помощью стандартного режущего инструмента. Все поверхности имеют удобный доступ для обработки и контроля. Таким образом, с точки зрения общей конфигурации детали ее можно считать технологичной.

1.3.3 Технологичность базирования и закрепления

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей, возможностью захвата детали роботом.

Анализируя конструкцию детали с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве черновых баз на первой центровочно-подрезной операции возможно использовать пов. 4,36 и торец пов. 22.

В качестве баз при дальнейшей токарной, шлифовальной и зубодолбежной обработке необходимо использовать центровые отверстия 1,2 при обработке наружных поверхностей или пов. 36 с торцем 22 при обработке отверстия. Таким образом, обработку цилиндрических шеек корпуса наружного шарнира можно вести от одних и тех же баз. При закреплении детали возможно надежно обеспечить ее установочное положение. На большинстве установов в качестве технологических баз можно использовать измерительные базы. Базовые поверхности имеют достаточно высокую точность и малую шероховатость, что обеспечивает точность и шероховатость обработанных поверхностей.

Таким образом, с точки зрения базирования и закрепления деталь можно считать технологичной.

1.3.4 Технологичность обрабатываемых поверхностей

Поверхности детали имеют квалитеты, степени точности и шероховатости, соответствующие их служебному назначению. Максимальное значение данных параметров следующее:

квалитета: IT7 - пов. 10;

шероховатости: Ra 0,8 на пов. 10,6;

биения 0,03 мм пов. 6 относительно пов. 10.

Следовательно, хотя точность и шероховатость поверхностей детали и заданы достаточно жесткими, тем не менее, позволяют обеспечить их на станках нормальной точности.

Количество и протяженность сопрягаемых поверхностей корпуса наружного шарнира определяется конструкцией узла и условиями работы детали. Точность поверхностей определяется требованиями работоспособности всего узла. Для нормальной работы детали заданная точность является оптимальной, ее повышение приведет к неоправданному росту затрат на обработку, а снижение приведет к снижению работоспособности. То же самое можно сказать и о требованиях к шероховатости рабочих поверхностей.

Таким образом, конструкция корпуса наружного шарнира является технологичной.

1.4 Анализ существующего варианта техпроцесса

Анализ технологического маршрута базового варианта проводим с целью выявления недостатков последовательности и содержания операций. Характеристика базового техпроцесса приведена в табл. 1.4.

Таблица 1.4 - Характеристика базового техпроцесса

Номер и содержание операции	Средства технологического оснащения	Тшт/То, мин
	Оборудование	Приспособление	Инструмент (количество)
010 Центровально-подрезная, пов.1,2,9	Центровально-подрезной автомат ПТО ВАЗ	Тиски самоцентрирующие	Головка инструментальная (2)	0,71 0,6
020 Токарная пов.13,14,15,16,17,18,19,20,22, 23,24,36	Токарный гидрокопировальный станок ЕМ606	Патрон поводковый, центр вращающийся	Резец проходной (2) Резец подрезной	1,37 1,15
030 Токарная пов. 36,34,13, 14,15,16,17, 18,19,20,21, 22,23,24,	Токарный автомат с ЧПУ NDM-16/100 Ф. «GEORG FISCHER»	Патрон поводковый, центр вращающийся	Резец контурный	0,82 0,71
040 Токарная пов.27,28,30, 31,32,33,35, 8,12,11	Токарный 6-ти шпиндельный автомат SFH200 Ф. «SHUTTE»	Патрон трехкулачковый	Резец проходной(4) Резец контурный Резец фасонный Резец подрезной	0,74 0,5
050 Фрезерная пов. 6,7	Специальный трехпозиционный фрезерный автомат XG610NC ф. «EX-CELL-O»	Приспособление специальное	Фреза концевая сферическая (2)	0,70 0,52
060 Шлиценакатная пов.3,4,5	Специальный шлиценакатной автомат XК237 ф. «EX-CELLO»	Центр передний, центр задний, призма	Комплект реек	0,30 0,26
170 Моечная	Проходная моечная машина			0,173 0,155
080 Контрольная	Стол контрольный			0,07 0,84
090 Термическая
100 Фрезерная пов. 25,26	Специальный фрезерный станок ДФ-888-213Н	Приспособление специальное	Фреза дисковая (2)	0,73 0,5
110 Круглошлифовальнаяпов. 22,36	Специальный торцекругло-шлифовальный автомат S229/A Ф. «HEID»	Патрон поводковый, Центр задний	Круг шлифовальный	1,02 0,9
120 Внутришлифовальная пов. 10	Специальный внутришлифовальный автомат LL2-10 ф. «BRYANT»	Патрон мембранный	Круг шлифовальный	0,85 0,7
130 Координатно-шлифовальная пов. 6	Специальный шлифовальный автомат XG660NC ф. «EX-CELL-O»	Патрон цанговый	Круг шлифовальный (2)	1,425 2,47
140 Моечная	Проходная моечная машина			0,173 0,155
150 Контрольная	Дефектоскоп CGM
160 Моечная	Проходная моечная машина			0,173 0,155
170 Контрольная	Специальная автоматическая контрольная установка MARPOSS
180 Гальваническая	Установка фосфатирования			0,179 1,1

Недостатки базового ТП.

Анализ заводского ТП обработки корпуса наружного шарнира показывает, что базовый техпроцесс пригоден только для массового производства. Применяемое оборудование и оснастка недостаточно универсальны в условиях среднесерийного производства. В настоящее время на ОАО "АВТОВАЗ" автомобили семейства ВАЗ-2110 заменяется автомобилями семейства ВАЗ_2170. К концу 2007 года данная деталь будет изготовляться только для автомобилей ВАЗ-2111, ВАЗ-2112 и как зап.части для ремонта. То есть предстоит переход от массового к среднесерийному производству.

Анализ базового техпроцесса, сделанный во время производственной практики и подготовки к дипломному проекту, позволил выявить ряд недостатков, сдерживающих повышение производительности обработки корпуса наружного шарнира и снижение себестоимости.

Укажем основные недостатки базового техпроцесса:

1) использование в техпроцессе станков-автоматов не предполагает дозагрузку оборудования другими деталями, что предусматривается среднесерийным типом производства. Таким образом, при заданной программе выпуска оборудование большую часть времени будет простаивать.

2) на некоторых операциях применяется несовершенный инструмент. Это объясняется, во-первых, невысокой износостойкостью инструментальных материалов, и, во-вторых, несовершенством конструкции инструментов, которые следует признать устаревшими. Применение таких инструментов снижает производительность обработки.

3) на большинстве операций применяется оборудование импортного производства, что представляется неоправданным, так как большинство из них можно заменить отечественными более дешевыми аналогами.

4) в технологическом процессе нет слесарной операции по удалению заусенцев, что приводит к возможному попаданию заусенцев в зажимные элементы приспособлений, снижая тем самым, точность установки заготовки.

5) специальная оснастка, не позволяющая устанавливать заготовки других типоразмеров

1.5 Задачи проектирования

Учитывая указанные недостатки базового техпроцесса, сформулируем задачи дипломного проекта и пути совершенствования ТП:

1) спроектировать заготовку, полученную штамповкой с минимальными припусками, полученными аналитическим методом;

2) применить для условий среднесерийного производства наиболее оптимальные высокопроизводительные станки, в основном с ЧПУ или полуавтоматы, изготовленные в РФ или странах СНГ, как наиболее оптимальные по соотношению цена-качество и ремонтопригодности.

3) применить высокопроизводительный комбинированный инструмент из современных инструментальных материалов с износостойкими покрытиями.

4) вместо ручной слесарной операции применить электрохимическую, что позволит существенно снизить штучное время.

5) применить специальную и специализированную высокопроизводительную оснастку с гидро- и пневмоприводом.

6) спроектировать контрольное приспособление для контроля биения шлиц;

7) спроектировать фрезу сферическую.

8) проанализировать ТП с точки зрения возникновения опасных и вредных факторов, принять меры по их устранению или защите от их действия;

9) определить экономическую эффективность изменений, внесенных в техпроцесс.

Решению этих задач посвящены последующие разделы проекта.

2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОРПУСА НАРУЖНОГО ШАРНИРА

2.1 Определение типа производства

В зависимости от типа производства будем определять общие подходы к выбору организации технологического процесса, виду заготовки, назначению припусков. Различные типы производства характеризуются различной величиной коэффициента закрепления операций. Для его расчёта необходимо знать трудоёмкость изготовления детали, последовательность обработки и количество станков.

Тип производства определим по коэффициенту закрепления операций.

Кзо=?По/Ря, (2.1)

где ?По - суммарное число различных операций;

Ря - явочное число рабочих, выполняющих различные операции.

Примем как в базовом варианте Ря=5.

Исходные данные: нормативный коэффициент загрузки оборудования ?ЗН = 0,75; действительный годовой фонд времени работы оборудования Fд = 4015 ч; годовая программа выпуска деталей N=20000 шт.

По приближенным формулам [4], определим штучное время на каждую операцию, и определим потребное количество станков по формуле

mp =N·Tшт/(60·Fд· ?ЗН ). (2.2)

Результаты расчетов представлены в таблице 2.1.

Для каждого рабочего места определим количество операций По

По = ?ЗН / ?ЗФ , (2.3)

где ?ЗФ - фактический коэффициент загрузки оборудования.

Таблица 2.1 - Выбор типа производства

Операция	Тшт	mp	Р	?ЗФ	По
Центровально-подрезня	2.5	0.28	1	0.28	4
Токарная	2.2	0.24	1	0.24	4
Токарная	2.4	0.27	1	0.27	3
Токарная	3.1	0.34	1	0.34	3
Фрезерная	2.2	0.24	1	0.24	4
Фрезерная	10.2	1.13	2	0.56	2
Шлиценакатная	0.5	0.06	1	0.06	16
Шлифовальная	1.3	0.14	1	0.14	7
Шлифовальная	1.4	0.15	1	0.15	6
Шлифовальная	4.5	0.50	1	0.50	2
ИТОГО	51

Таким образом

Кзо=51/5=10,2.

При Кзо=10,2 тип производства - серийный

Т.к. производство среднесерийное, то в зависимости от программы и номенклатуры выпускаемых деталей форма организации техпроцесса - будет поточная или переменно-поточная.

В соответствии с этим необходимо использовать как универсальное так и специальное оборудование, станки-автоматы, механизированную оснастку, специальный режущий и мерительный инструмент, оборудование размещать по ходу технологического процесса.

Таблица 2.2 - Основные характеристики среднесерийного производства

Критерий выбора техпроцесса	Характеристика
Форма организации техпроцесса	Переменно-поточная
Повторяемость выпуска изделий	Периодическое повторение партий
Унификация техпроцесса	Разработка специальных техпроцессов на базе типовых
Заготовка	Штамповка, прокат, профильный прокат
Припуски	Подробный по переходам от детали до заготовки или по таблицам
Оборудование	Универсальное, специализированное
Загрузка оборудования	Периодическая смена деталей на станках
Расстановка оборудования	С учётом характерного направления грузопотока деталей
Настройка станков	По измерительным приборам и инструментам
Оснастка	Универсальная и специальная
Подробность разработки техпроцесса	Маршрутная карта, операционная карта, карта эскизов

2.2 Выбор заготовки

Для данной детали заготовкой может служить поковка, полученная методом горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине. Применение проката не представляется возможные, т.к. по чертежу детали некоторые внутренние поверхности получают штамповкой без обработки.

Степень сложности С3. Точность изготовления поковки - Т3 класс Группа стали - M2 [3]. Припуски на номинальные размеры детали задаем в зависимости от массы, класса точности, гpyппы стали, степени сложности и шероховатости заготовки (ГОСТ 7505-89).

Рисунок 2.1 - Эскиз заготовки

Для определения объема разобьем заготовку на элементарные части, радиусами, фасками, штамповочными уклонами пренебрегаем.

Объем заготовки

Vп= (2.4)

где Vi- объем i-го элемента заготовки

Цилиндрические элементы заготовки

V = ? d2 l / 4 (2.5)

где d- диаметр, мм;

l-длина, мм;

Тогда объем штамповки V, мм3.

V = 3,14/4(85229,3 + 75,1222,1 + 58,923,5 + 27276,7 - 49,2229,4 - _43,5215,8) = 238113 мм3

Масса штамповки mз, кг

mз = V? , (2.6)

где V - объем, мм3;

? - плотность стали, кг/мм3.

mз = 2381137,8510-6 = 1,87 кг

Коэффициент использования материала (КИМ) на штампованную заготовку

КИМ = mд / mз = 1,15/1,87 = 0,61 (2.7)

2.3 Выбор технологических баз

Установка детали в приспособлении при механической обработке должна отвечать принципам единства и постоянства баз, что необходимо для обеспечения минимальных погрешностей изготовления детали. Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей.

Подготовка баз для механической обработки происходит на заготовительной операции.

На всех операциях технологического процесса изготовления корпуса наружного шарнира требуется точное базирование заготовки в диаметральном и осевом направлении. Это во многом обеспечивается применением самоцентрирующих зажимных приспособлений, а также рациональным выбором диаметральных и осевых баз.

В процессе изготовления детали от одной операции к другой точность и шероховатость технологических баз постоянно улучшается, что снижает погрешности обработки на последующих операциях.

Анализируя конструкцию детали с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве черновых баз на первой центровочно-подрезной операции возможно использовать пов. 4,36 и торец пов. 22.

В качестве баз при дальнейшей токарной, шлифовальной и зубодолбежной обработке необходимо использовать центровые отверстия 1,2 при обработке наружных поверхностей или пов. 36 с торцем 22 при обработке отверстия.

В качестве баз на фрезерной операции 020 возможно использовать пов. 4,36 и торец пов. 9.

Условные обозначения принятых черновых и чистовых технологических баз в теоретических схемах базирования на различных операциях технологического процесса изготовления корпуса наружного шарнира приведены в плане обработки.

2.4 Выбор методов обработки поверхностей. Маршрут обработки детали

При разработке технологического маршрута обработки детали руководствуемся следующими общими соображениями:

1. В первую очередь обрабатываем поверхности детали, которые являются базами для дальнейшей обработки.

2. Затем обрабатываем поверхности, с которых снимается наиболее толстый слой металла, т.к. при этом легче обнаруживаются внутренние дефекты заготовки.

3. Операции, где существует вероятность брака из-за дефектов в материале или сложности механической обработки, выполняются в начале процесса.

4. Далее последовательность операций устанавливаем в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее поверхность, тем позднее она должна обрабатываться, т.к. обработка каждой последующей поверхности может вызвать искажение ранее обработанной поверхности; это происходит из-за того, что снятие каждого слоя металла с поверхности детали вызывает перераспределение внутренних напряжений, что и вызывает деформацию детали.

5. Поверхности, которые наиболее точные и с меньшей шероховатостью обрабатываются последними, этим исключается или уменьшается возможность изменения размеров и повреждения окончательно обработанных поверхностей. Если такие поверхности были обработаны ранее и потом выполнялись другие операции, то их обрабатываем повторно для окончательной отделки.

6. Совмещение черновой и чистовой обработки на одном и том же станке может привести к снижению точности обработанной поверхности вследствие влияния значительных сил резания и сил зажатия при черновой обработке и большого износа деталей станка.

В зависимости от точности и шероховатости поверхностей, выбираем маршрут их обработки.

Результаты выбора маршрутов обработки вала приведены в таблице 2.3, где обозначено:

Ф-фрезерование

С-сверление

Т-точение

Тч-точение чистовое

Ш-шлифование

Зд-зубодолбление

Таблица 2.3 - Последовательность обработки поверхностей

Номер обрабатываемой поверхности	JT	Ra	Последовательность обработки
1,2 6 7,9 3,5 25,26 10,36,22 19 29 остальные	12 7 12 9 14 7 6с.т. 14 14	3,2 0,8 3,2 2,5 6,3 0,8 2,5 6,3 6,3	С Ф,Ш Ф Зд Ф Т,Тч,Ш Т,Тч Ф Т

Анализируя таблицу 2.3, приходим к выводу, что данные методы обработки и их последовательность обеспечивают обработку поверхностей с заданным качеством.

Технологический маршрут обработки детали представлен в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Технологический маршрут обработки детали.

№ оп.	Наименование операции	№ базовых поверх.	№ обраб. поверх.	Точность, JT	Ra, мкм
005	Центровально-подрезная	36,22,4	1,2 9	12 13	3,2 6,3
010	Токарная	1,2	22,36,4 19 13,14,15,16,17,18,20, 21,2,24,35	9 9 12	3,2 2,5 6,3
015	Токарная	1,2	10 27,28,29,30,31,32,33,8,11	9 12	3,2 6,3
020	Фрезерная	9,4,36	25,26	14	6,3
025	Фрезерная	22,36	6,7	9	3,2
030	Зубодолбежная	1,2,8	3,5	9	2,5
035	Слесарная
040	Моечная
045	Контрольная
050	Термическая
055	Торцекруглошлифовальная	1,2	36,22	7	1,25
060	Внутришли-фовальная	36,22	10	7	0,8
065	Координатно-шлифовальная	36,22	6	7	0,8
070	Моечная
075	Контрольная
080	Гальваническая

План обработки детали ''Корпус наружного шарнира'' представлен в графической части дипломного проекта.

2.5 Выбор средств технологического оснащения

Задача пункта - выбрать для каждой операции технологического процесса такие оборудование, приспособление и инструмент, которые бы обеспечили заданный выпуск деталей заданного качества с минимальными затратами.

2.5.1 Обоснование выбора оборудования

Выбор станка должен основываться на следующих правилах:

а) Мощность, производительность и точность должны быть минимальными, но достаточными для выполнения требования предоставляемых к операции.

б) Обеспечении концентрации производства с целью уменьшения числа операций, количества оборудования, повышения производительности и точности за счет уменьшения числа перестановок заготовки.

в) Предпочтение отдавать отечественным станкам (они дешевле и сделаны по нашим стандартам)

г) В среднесерийном производстве следует применять высокопроизводительные станки-автоматы, агрегатные станки, станки с ЧПУ.

д) Оборудование должно отвечать требованиям безопасности, эргономики и экологии.

Данные по выбору оборудованию занесены в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 - Выбор оборудования

№ оп.	Наименование операции	Станок
005	Центровально-подрезная	Центровально-подрезной п/а 2А923
010 015	Токарная	Токарно-винторезный с ЧПУ 16К20Ф3
020 025	Фрезерная	Вертикально-фрезерный с ЧПУ 6Р11МФ3-1
030	Зубодолбежная	Зубодолбежный 5122
035	Слесарная	Электрохимический станок для снятия заусенцев 4407
040 070	Моечная	Камерная моечная машина
055	Торцекруглошлифовальная	Торцекруглошлифовальный 3Т153Е
060	Внутришлифовальная	Внутришлифовальный п/а 3К227Б
065	Координатно-шлифовальная	Координатно-шлифовальный п/а 3283
080	Гальваническая	Установка фосфатирования

2.5.2 Обоснования выбора приспособлений

При выборе приспособления нужно руководствоваться следующими правилами:

а) Приспособление должно обеспечивать материализацию теоретических баз, быстродействие, надежность.

б) Приспособление должно обеспечивать надежное закрепление заготовки при обработке.

в) Приспособление должно быть быстродействующим.

г) Следует отдавать предпочтение стандартным нормализованным, универсально - сборным приспособлениям, и только при их отсутствии проектировать специальное приспособление.

Данные по выбору приспособления сведены в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 - Выбор приспособлений

№ оп.	Наименование операции	Приспособления
005	Центровально-подрезная	УНП с самоцентрирующими призмами и пневмоприводом ГОСТ 12195-66
010	Токарная	Патрон поводковый с центром Центр вращающийся тип А ГОСТ 8742-75
015	Токарная	Патрон трехкулачковый самоцентрирующий
020	Фрезерная	УНП с самоцентрирующими призмами и пневмоприводом ГОСТ 12195-66
025	Фрезерная	УНП с самоцентрирующими призмами и пневмоприводом ГОСТ 12195-66
030	Зубодолбежная	Патрон поводковый с центром Центр упорный
055	Торцекруглошлифовальная	Патрон поводковый с центром, Центр упорный
060	Внутришлифовальная	Патрон мембранный
065	Координатно-шлифовальная	Патрон мембранный

2.5.3 Обоснование выбора режущего инструмента

При выборе режущего инструмента следует руководствоваться правилами:

а) Режущий инструмент выбирается исходя из метода обработки, оборудования, расположения обрабатываемой поверхности.

б) Следует отдавать стандартным и нормализованным инструментам и только при их отсутствии применять нестандартные.

в) Материал режущего инструмента выбирается исходя из обрабатываемого материала, состояния поверхности и вида обработки.

Результаты выбора инструмента представлены в табл. 2.7.

Таблица 2.7 - Выбор инструмента

№ оп	Наимен. операции	Режущий инструмент	Мерительный инструмент
005	Центровально-подрезная	Пластина для подрезки ГОСТ 19052-80 Т5К10, покрытие TiN Сверло центровочное 4 тип R ГОСТ 14952-75 Р6М5К5, покрытие TiС.	Калибр-пробка ГОСТ14827-69. Шаблон ГОСТ 2534-79.
010	Токарная	Резец токарный контурный сборный с механическим креплением твердосплавных пластин ГОСТ 20872-80. Пластина 3-х гранная, Т15К6, покрытие TiN ?=92?, ?1 =8?, ?=0 ?=11? h=25 b=25 L=125 Резец токарный для нарезания наружной метрической резьбы с механическим креплением твердосплавных пластин ОСТ 2И10-7-84. Пластина Т15К6, покрытие TiN ?=60?, ?1 =60?, ?=6? h=25 b=25 L=125	Шаблоны ГОСТ 2534-73. Предельные гладкие калибры-скобы ГОСТ 18355-73. Калибры резьбовые ГОСТ 2535-73.
015	Токарная чистовая	Резец токарный проходной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин ГОСТ 20872-80. Пластина Т15К6, покрытие TiN ?=93?, ?1 =27?, ?= -2? ?=11? h=25 b=25 L=125 Резец токарный расточной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина ромбическая, Т15К6, покрытие TiN ?=92?, ?1 =8?, ?=0 ?=11? h=20 b=20 L=140 Резец токарный расточной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина Т15К6, покрытие TiN ?=93?, ?1 =27?, ?= -2? ?=11? h=20 b=20 L=125 Резец фасонный сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина фасонная Т15К6, покрытие TiN h=25 b=25 L=125	Калибр-скоба ГОСТ18355-73. Шаблон ГОСТ 2534-79.
020	Фрезерная	Фреза дисковая 80 мм, В=4,5 мм ГОСТ 2679-73, Р6М5К5, покрытие TiN	Шаблон ГОСТ 2534-79
025	Фрезерная	Фреза концевая сферическая 20мм ТТ21К9, покрытие TiN Фреза концевая сферическая 16,5мм , ТТ21К9, покр. TiN	Шаблон ГОСТ 2534-79
030	Зубодолбежная	Долбяк чашечный прямозубый тип 3 ГОСТ 9329-79 Р6М5К5, покрытие TiN d=80, m=1,0583, z=80	Приспособление мерительное с индикатором.
055	Торцекруглошлифовальная	Круг шлифовальный ЗП 600х20х305 91А25НС17К11 35 м/с А 2 кл ГОСТ 2424-83 Круг шлифовальный ЗП 600х15х305 91А25НС17К11 35 м/с А 2 кл ГОСТ 2424-83	Шаблон ГОСТ 2534-79. Приспособление мерительное с индикатором.
060	Внутришлифовальная	Головка шлифовальная AW40х40 24А 25-Н СТ1 6 К А 35 м/с ГОСТ 2447-82	Шаблон ГОСТ 2534-79. Приспособление мерительное с индикатором.
065	Координатно-шлифовальная	Головка шлифовальная FW18х30 24А 25-Н СТ1 6 К А 35 м/с ГОСТ 2447-82	Шаблон ГОСТ 2534-79. Приспособление мерительное с индикатором.

Проектирование режущего инструмента.

Проанализировав техпроцесс изготовления детали, отмечаем, что на фрезерной операции №025 применяется недостаточно прогрессивный инструмент. В базовом варианте применяется концевая твердосплавная фреза с прямым зубом (канавки выполнены не по винтовой линии). Недостатком процесса фрезерования такими фрезами является то, что режущая кромка вступает в процесс резания одновременно по всей длине обрабатываемой поверхности, вследствие чего из-за динамических нагрузок возникают вибрации, снижающие точность обработки, стойкость инструмента и ухудшение шероховатости обработанной поверхности.

Для исключения данного недостатка широко применяются фрезы с винтовым зубом, отличающиеся постепенным входом в работу режущей кромки инструмента. Применение такой фрезы обеспечит снижение вибраций, повышение точности обработки, снижение шероховатости обработанной поверхности.

Проектирование и расчет фрезы.

Принимаем фрезу паяной конструкции, причем режущая часть изготавливается из твердого сплава, а корпус из конструкционной стали.

По [8] назначаем угол подъема винтовой канавки =30.

Остальные геометрические параметры принимаем как в базовом варианте:

- число зубьев z=2;

- диаметр фрезы D=20+0,02 мм;

- передний угол =0;

- задний угол =8;

- угол наклона поперечной кромки ?=50;

- ширина ленточки f=1 мм.

Описание конструкции и принципа работы фрезы.

Вставка 1 (чертеж инструмента представлен в графической части проекта) выполненная из твердого сплава ТТ21К9, припаяна к корпусу фрезы 2 из стали 45. Фреза базируется в станочной оправке цилиндрической поверхностью 28-0,01 мм и получает вращение через профрезерованный в корпусе паз. Для настройки инструмента на размер вне станка в торце корпуса выполнено резьбовое отверстие М6, в которое ввинчивается регулировочный винт 3 с фиксирующей гайкой 4.

2.6 Расчет припусков и операционных размеров

2.6.1 Расчет промежуточных припусков аналитическим методом

Заготовка выполнена штамповкой

Рассчитаем припуски на цилиндрическую поверхность - поверхность - 36, используемую в качестве технологической базы на финишных операциях. Диаметр поверхности 82,2h7(-0,035).

Последовательность обработки данной поверхности, оборудование, установка приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Последовательность обработки данной поверхности, оборудование, установка

№	Методы обработки поверхности	Код операции	Оборудование	Установка заготовки
1	Точение черновое	010	16К20Ф3	В патроне
2	Точение чистовое	010	16К20Ф3	В патроне
3	Шлифование	055	3Т153Е	В центрах

Данные исходных значений допусков, элементов припуска и расчетов припуска приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Данные для расчета элементов припуска

№ пер	Технологический переход	Элементы припуска, мкм	2Z min мкм	Операц допуск Td/JT	di min мм	Предельн. Размеры мм	Предельн. припуски, мм
		Rzi-1	h i-1	i-1	уст i-1
									di min	di max	2Z max	2Z min
1	Штамповать	160	200	453	-	-	1500 15	84,451	84,451	85,951	-	-
2	Точить начерно	50	50	27	375	1896	350 12	82,555	82,555	82,905	3,396	1,546
3	Точить начисто	25	25	18	0	254	87 9	82,301	82,301	82,388	0,604	0,167
4	Шлифовать	5	0	9	0	136	35 7	82,165	82,165	82,20	0,223	0,101

Расчет припусков по переходам.

Элементы припуска- величину микронеровностей Rz и глубину дефектного слоя h назначаем по таблицам [4, с. 66] и [2, с. 69]

Определим элементы припуска о и уст

Суммарное отклонение заготовки, мм

О = (2.8)

Погрешность коробления заготовки:

кор = кL = 1,335 =46 мкм (2.9)

где l=35 мм - расстояние от сечения, для которого определяют величину отклонения до места крепления заготовки;

к =1,3 мкм/мм - удельное коробление, мкм/мм.

Величина отклонения расположения заготовки центровки

ц=0,25 (2.10)

где з =1,5 мм - допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на первой операции

ц=0,25= 0,451 мм

суммарное отклонение расположения

о = = 0,453 мм

остаточное суммарное расположение заготовки после черновой обработки

ост =Куо (2.11)

где Ку - коэффициент уточнения [3, с. 190]

для перехода 2 Ку =0,06

для перехода 3 Ку =0,04

для перехода 4 Ку =0,02

тогда

2 = Ку2о = 4530,06 = 27 мкм

3 = Ку3о = 4530,04 = 18 мкм

4 = Ку4о = 4530,02 = 9 мкм

погрешность установки при базировании заготовки на первой операции

уст = 0,25заг = 0,251,5 = 0,375 мм (2.12)

Погрешность установки на чистовых операциях не учитываем

Минимальный припуск на черновую обработку

2Zmin = 2(Rz+h+2) (2.13)

2Zmin токар черн = 2(160+200+) = 1896 мкм

минимальный припуск на чистовые операции

2Zmin токар чист = 2 (50+50+) = 254 мкм

2Zmin шлифов черн = 2 (25+25+) = 136 мкм

промежуточные расчетные размеры по обрабатываемым поверхностям

di-1 min = di min +2Zmin, мм (2.14)

d min шлифов = 82,165 мм

d min токар чист = 82,165+0,136 = 82,301 мм

d min токар черн = 82,301+0,254 = 82,555 мм

d min заготов = 82,555+1,896 = 84,451 мм

di max = di min +Tdi , мм (2.15)

d max шлифов = 82,165+0,035 = 82,200 мм

d max токар чист = 82,301+0,087 = 82,388 мм

d max токар черн = 82,555+0,35 = 82,905 мм

d max заготов = 84,451+1,5 = 85,951 мм

максимальные припуски

2Zmax = di-1 max - di min, мм (2.16)

2Zmax шлифов = 82,388-82,165= 0,223 мм

2Zmax токар чист = 82,905-82,301 = 0,604 мм

2Zmax токар черн = 85,951-82,555 = 3,396 мм

минимальные припуски

2Zmin = di-1 min - di max, мм (2.17)

2Zmin шлифов = 82,301-82,200 = 0,101 мм

2Zmin токар чист = 82,555-82,388 = 0,167 мм

2Zmin токар черн = 84,451-82,905= 1,546 мм

проверка результатов расчёта

2Zimax - 2Zimin = TDi + TDi-1 - условие проверки (2.18)

2Z4max - 2Z4min = 0,223-0,101=0,122

TDi + TDi-1 = 0,035+0,087=0,122

2Z4max - 2Z4min = TDi + TDi-1 = 0,122- условие проверки выполнено, значит, расчёт припусков выполнен верно.

2Zmax токар черн = 3,396

2Zmin токар черн = 1,546

2Zmax токар чист = 0,604

2Zmin токар чист = 0,167

2Zmax шлифов = 0,223

2Zmin шлифов = 0,101

d min шлифов = 82,165

d max шлифов = 82,200

d min токар чист = 82,301

d max токар чист = 82,388

d min токар черн = 82,555

d max токар черн = 82,905

d min заготов = 84,451

d max заготов = 85,951

Рисунок 2.1 - Схема припусков

2.6.2 Расчет промежуточных припусков табличным методом

Промежуточные припуски на обработку поверхностей табличным методом определяются следующим образом: если поверхность обрабатывается однократно, то припуск определяется вычитанием из размера заготовки размера детали. Если поверхность обрабатывается многократно, от общий припуск определяется так же как и при однократной обработке, а промежуточные припуски определяются по [3]

Результаты расчетов припусков табличным методом приведены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Припуски на обработку поверхностей детали

№ оп	Наименование оп.	№ обраб. поверхн.	Припуск на сторону, мм
005	Центровально-подрезная	9	1,3
010	Токарная. Черновые переходы	13,14,15,16,17,18,19,4, 36	1,05
	Чистовые переходы	13,14,15,16,17,18,19,4 36	0,25
015	Токарная. Черновые переходы	8,10,11,35	1,05
	Чистовые переходы	8,10,11,36	0,25
055	Торцекруглошлифовальная	36,22	0,1
060	Внутришлифовальная	10	0,15
065	Координатно-шлифовальная	6	0,15

2.7 Расчет режимов резания

2.7.1 Расчет режимов резания аналитическим методом

Расчет режимов резания аналитическим методом проводим на фрезерную операцию 020.

Исходные данные:

- деталь - корпус наружного шарнира;

- материал - сталь 50 ?в = 570 МПа;

- заготовка - штамповка;

- обработка - фрезерная;

- тип производства - серийное;

- фриспособление - специальное самоцентрирующее;

- смена детали - ручная;

- жесткость станка - средняя.

Содержание операции: Фрезеровать 2 паза, выдержать размеры R40±0,2; 46±0,3; 4±0,3; 4,5+0,2.

Инструмент - фреза дисковая 80 мм, В=4,5 мм Z=32 ГОСТ 2679-73, Р6М5К5, покрытие TiС.

Оборудование - вертикально-фрезерный станок с ЧПУ 6Р11МФ3-1

Размеры рабочей поверхности стола, мм _______ 250*1000

Внутренний конус шпинделя (7:24)______________50

Частота вращения шпинделя, об/мин____________63 - 2500

Число частот вращения шпинделя ______________ б/с

Подача , мм/мин:______________________________0,1-4800

Мощность электродвигателя привода

главного движения, кВт________________________8

Расчет режимов резания

Глубина резания t=3.7 мм.

Число проходов i= 1.

Ширина фрезерования B= 4,5 мм.

Подача на зуб фрезы Sz = 0.02 мм/зуб [5 ,с.284].

Расчётная скорость резания V, м/мин

V=, (2.19)

где CU - поправочный коэффициент; CU = 53 [5,c.286];

D - диаметр фрезы, мм;

T - стойкость фрезы, мин; Т= 75 мин [5,c.290];

t - глубина резания, мм;

Sz - подача на зуб, мм/зуб;

B - ширина фрезерования, мм;

z - число зубьев фрезы;

q ,m ,x ,y ,u ,p - показатели степени; q= 0.25, m= 0.2, x= 0.3,

y= 0.2, u= 0,2, p= 0,1 [5,c.286];

KU - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания [5,c.282];

, (2.20)

где KMU - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [5,c.261];

KПU - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

KПU = 1.0 [5,c.263];

KИU - коэффициент, учитывающий материал инструмента; KИU = 1.0 [5,c.263];

, (2.21)

где KГ - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости;

KГ = 1.0 [5,c.262];

в - предел прочности;

nU - показатель степени; nU = 0.9 [5,c.262];

Тогда: KMU = .

Тогда: KU = .

Тогда: V =м/мин.

Частота вращения шпинделя n, мин-1

, (2.22)

где V - расчётная скорость резания, м/мин;

Тогда:

n = мин-1

Корректировка режимов резания по паспортным данным станка:

фактическая частота вращения шпинделя n = 250 мин-1;

Тогда фактическая скорость резания V, м/мин:

V = м/мин;

Минутная подача:

SM = , (2.23)

где Sz - подача на зуб, мм/зуб;

z - число зубьев фрезы;

n - частота вращения шпинделя, мин-1;

SM = мм/мин.

Расчёт сил резания.

Главная составляющая силы резания:

Pz = , (2.24)

где CP - поправочный коэффициент; CP = 68.2 [5, c.291];

t - глубина резания, мм;

Sz - подача на зуб, мм/зуб;

B - ширина фрезерования, мм;

z - число зубьев фрезы;

D - диаметр фрезы;

n - частота вращения шпинделя, мин-1;

x, y, u, q, w - показатели степени; x= 0.86, y= 0.72, u= 1.0, q=0.86, w= 0 [5,c.291];

KMP - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала [5,c.264];

KMP = , (2.25)

где в - предел прочности;

n - показатель степени; n = 0.3 [...