Опис і технологічність конструкції заданої деталі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введення

Технологічний процес машинобудування характеризується як поліпшенням конструкції машин, так і безперервним вдосконаленням їх виробництва.

Для прискорення науково-технічного прогресу в машинобудуванні разом з іншими заходами передбачається широке упровадження роботизованих технологічних комплексів (РТК), багатоопераційних верстатів і гнучких виробничих систем (ГПС).

Використовування верстатів з ЧПУ підвищує коефіцієнт використовування устаткування. В дрібносерійному і середньосерійному виробництві машинний час збільшується до 80%, скорочуються налагоджувальні простої.

Метою даного проекту було спроектувати прогресивний технологічний процес виготовлення валу із застосуванням верстатів з числовим програмним управлінням. Вживання верстатів з числовим програмним управлінням дозволила створити РТК на більшості операцій, тим самим понизити терміни підготовки виробництва, збільшити гнучкість проектованої ділянки.

1. Опис і технологічність конструкції заданої деталі

Встановлення конструкторського коду.

71 - Вал відноситься до загальномашинобудівних деталей, є тілом обертання

6 - підклас тіл обертання, у яких довжина більше двох діаметрів (L>2D).

5 - без закритих уступів, східчастий, двосторонній, без зовнішнього різьблення і з комбінованою зовнішньою поверхнею.

3 - з двосторонніми центровими отворами

2 - без пазів на зовнішній поверхні, з отворами зовні осі деталі.

Конструкційний код - 716532

1.1 Аналіз конструкції деталі на технологічність

Враховуючи тип виробництва, заготовку доцільно виробляти на штампованому пресі в закритому штампі. В цьому випадку відсутній облой, тобто відведення зайвого металу на заготовку менше.

Також відсутні подовжені виступи, перетини з більшою різницею товщини глибокі порожнини і т. п., що зменшує відходи металу в стружку.

Конструкція деталі передбачає невелику кількість оброблюваних поверхонь, що сполучаються з іншими деталями. Конструкційна форма деталей забезпечує можливість штампування в закритих штампах.

Деталь відноситься до класу «валів». Її поверхня складається з поверхонь обертання і торцевих поверхонь, що не вимагають складних форм заготовки. Деталь простої форми. Для обробки деталі не потрібні спеціальні пристосування, спеціальні ріжучі і вимірювальні інструменти. Деталь достатньо проста і жорстка. Всі поверхні для обробки доступні. За якісною оцінкою деталь можна вважати технологічною.

Кількісна оцінка технологічності

По коефіцієнту уніфікації

де Qу.э_. - кількість уніфікованих елементів;

Qэ_. - загальна кількість елементів деталі.

Квалітет точності більшості розмірів поверхонь не перевищує 6-го, по точності деталь так само технологічна. Виготовлена деталь не вимагає доводочних операцій, по шорсткості деталь технологічна.

Висновок: на підставі якісної і кількісної оцінок, вважаємо, що деталь технологічна.

1.2 Хімічний склад і механічні властивості

Матеріал деталі Сталь 40Х - ГОСТ 4543-71

Хімічний склад сталі

У відсотках

З	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
			Не більш
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,30	0,035	0,035	0,30	0,25	0,08

Механічні властивості сталі

Твердість по Брінеллю, НВ	Прибудова міцності при розтягуванні, кг·с/мм2(МПа)	Прибудова міцності при вигині, кг·с/мм2(МПа)	Відносне подовження д%	Відносне звуження Ш%
Не більш 212-218	65,5 (655)	49 (490)	16-17	4,5

2. Технологічний розділ

2.1 Визначення типу виробництва

Тип виробництва визначається виходячи з кількості деталей підлягаючих обробці N, і маси деталі m_дет.

В даному випадку тип виробництва середньосерійний. Оскільки виробництво серійне, слід визначити партію запуску деталей. Величину партії обчислюємо по формулі

технологічність машинобудування вал

де n_зап - величина запуску партії деталей, шт.;

N - річний об'єм випуску, шт.;

Рд - число робочих днів в році;

q - необхідний запас деталей на складі (від 4.8 днів).

шт.

Приймаємо n=5 шт.

Дрібносерійне виробництво характеризується обмеженою номенклатурою виробів, що виготовляються партіями, що періодично повторюються, і порівняльно великим об'ємом випуску. На підприємстві серійного виробництва значну частину устаткування складають універсальні верстати, верстати з ЧПУ оснащені як спеціальним, так і універсально-налагоджувальним (УНП) і універсально складальним (УСП) пристосуваннями, що дозволяє понизити трудомісткість і здешевити виробництво.

2.2 Вибір виду і методу отримання заготовки

Для виготовлення даної деталі можна застосувати два варіанти заготовки:

- гарячекатаний прокат звичайної точності круглого перетину;

- штампування одержане на пресі.

Гарячекатаний прокат круглого перетину

Визначаємо коефіцієнт використовування матеріалу

де mд_. - маса деталі, кг;

mз_. - маса заготовки, кг;

де V - об'їм заготовки, см3;

з - матеріалу заготовки, г/см3 (з = 7,850 г./см3)

де D - діаметр заготовки з прокату, мм (D = 60 мм);

l - довжина заготовки з прокату, мм (l = 296 мм).

Визначаємо техніко-економічні показники штампованої заготовки

Визначаємо коефіцієнт використовування матеріалу по формулі (2.2)

Визначаємо масу заготовки по формулі (2.3)

Ескіз штампованої заготовки

Для цього знаходимо об'єм заготовки:

V=V1+V2+V3;

cм3

см3

см3

Об'єм заготовки

V=164,5+502,4+122,6=789,5см³

Знаходимо масу

Приймаємо втрату металу на чад і облой 10-15%, визначаємо масу матеріалу для отримання штампованої заготовки.

Вид заготовки	Маса заготовки, mз	Коефіцієнт використання матеріалу, Кв.м.
гарячекатаний прокат	6,56	0,7
штампування одержане на пресі.	6,95	0,66

Висновок: в результаті проведення техніко-економічних розрахунків, що заготовка, одержана з прокату., має більш високий коефіцієнт використовування матеріалу, ніж штампована заготовка

2.3 Вибір і обґрунтовування баз

Виходячи з призначення деталі і пропонованого технологічного процесу, проводимо вибір і обґрунтовування баз.

Як чистова база для виготовлення деталі доцільно використовувати вісь деталі (центрові отвори) і торець, оскільки ці конструктивні елементи деталі є вимірювальною базою, таким чином, дотримується принцип поєднання баз.

Чорнова база на фрезерно-центруючій операції, в якій створюватиметься чистова технологічна база, приймаємо дві зовнішні циліндрові поверхні 81,56 мм з фіксацією по торцю.

Для осьової фіксації використовуватиметься один з крайніх торців заготовки, розташований при установці на верстаті зліва.

Ця база використовується на більшості технологічних операцій, отже, дотримується принцип постійності баз.

2.4 Складання технологічного маршруту обробки

В основу розробки технологічного процесу виготовлення деталі лягли робоче креслення деталі, технологічні вимоги на її виготовлення, каталоги верстатів, пристосувань і інструменту.

Техпроцес, що розробляється

№ операції	Найменування операції	Устаткування
003	Відрізна	8А660
005	Фрезерно-центруюча	2К942
010	Термообробка. Поліпшення 255.302НВ	Електропіч
015	Токарна з ЧПУ	16К20Т1
020	Токарна з ЧПУ	16К20Т1
025	Токарна з ЧПУ	16К20Т1
030	Токарно-револьверна	1П365
035	Свердлувальна	2Н125
040	Круглошліфувальна	3М151
045	Круглошліфувальна	3М151
050	Контрольна

Складений технологічний маршрут обробки деталі і вибране устаткування (вживання верстатів з ЧПУ) відповідають умовам серійного виробництва.

2.5. Розрахунок операційних припусків

Розрахунок операційних припусків табличним методом

Операційні припуски

Послідовність обробки	Поле допуску	Шорсткість Ra, мкм	Припуск на діаметр	Операційні розміри з допусками
Заданий розмір				55к6
Шліфування	к6	1,25	0,5	55к6
Чистове точіння	h9	2,5	1,0	55,5h9
Чорнове точіння	h11	6,3	3,5	56,5h11
Прокат	2 кл.	50	5	60

Чорнове точіння проводимо на верстаті з ЧПУ 16К20Т1 у паводковому патроні з плаваючим центром і центром, що обертається; на круглошліфувальному верстаті - в двох жорстких центрах з повідцем.

Розрахунок операційних припусків аналітичним методом

Визначення мінімальних припусків

Мінімальні припуски визначаються по формулі:

,

де - висота нерівностей профілю на попередньому переході;

- глибина дефективного поверхневого шару на попередньому переході;

- сумарне відхилення розташування поверхні з попереднього переходу.

,

де - сумарне відхилення розташовує поверхні заготовки

- погрішність, унаслідок зсуву половин штампів, по табл. 18, стр. 187 [2]

- погрішність унаслідок викривлення, по табл. 16, стор. 186 [2]

- погрішність зацентровування заготовки.

Просторову погрішність на решті переходів знайдемо з умови, що коефіцієнти уточнення на чистових і чорнових переходах рівні відповідно:

Тоді ;

;

;

.

Проводимо розрахунок мінімальних припусків по переходах:

,

,

,

.

Встановлюємо допуски на всі переходи

Допуски встановлюємо по табл. 4, стр. 8 [3], мм:

а) для чистового шліфування (IT 6) - 0,019

б) для попереднього шліфування (IT8) - 0,046

в) для чистового обточування (IT10) - 0,12

г) для чорнового обточування (IT13) - 0,46

д) для заготовки - 4,5.

Розрахунок граничних розмірів

Для чистового шліфування:

I. ,

II. ;

для попереднього шліфування:

III.

IV. ;

для чистового обточування:

V.

VI. ;

для чорнового обточування:

VII.

VIII. ;

для заготовки

IX. .

X. .

Округляємо розміри заготовки до 0,5,

т.ч. , ;

а розміри при чистовому обточуванні до 0,01, т.ч. , ,

при чорновому обточуванні до 0,11,

Визначення остаточних розмірів для всіх операцій

1. Розміри заготовки:



2. Розміри для чорнового обточування:

3. Розміри для чистового обточування:

4. Розміри для попереднього шліфування:

5. Розміри для остаточного шліфування

Розрахунок граничних фактичних припусків

1. Для чорнового обточування:

2. Для чистового обточування:

3. Для попереднього шліфування:

4. Для остаточного шліфування

2.6 Призначення режимів різання і визначення норм часу

Докладна розробка операцій

Операція 010

Зміст операції:

1. Встановити заготовку;

2. Фрезерувати торці одночасно з двох сторін, витримуючи розмір 290h11;

3. Центрувати отвори з двох сторін одночасно;

4. Зняти заготовку.

Пристосування: лещатного типу з губками призматичної форми, що центруються. Привід гідравлічний.

Ріжучий інструмент: торцеві фрези 2 шт. D=160 мм, z=10, матеріал ріжучої частини Т15К6, стійкість Т=180 хв. Центрові свердла 2 шт. 10 мм, матеріал ріжучої частини Р6М5.

Допоміжний інструмент: облямовування для фрези - 2 шт., цанговий патрон для центрівок - 2 шт.

Вимірювальний інструмент: шаблон для контролю довжини, штангенциркуль ШЦ-1. ціна розподілу 0,1 мм, діапазон вимірювання 0-500 мм

Вживаний змащувально-охолоджувальний технологічний засіб (СОТС) - емульсія.

Призначаємо режими різання:

Для технологічного переходу 1:

Глибина різання t1=П=3 мм, t2=П=3 мм

Тут П - припуск на обробку торця;

Подача на зуб Szтабл_.=0,020ч0,030 мм/зуб [3, карта 108]

Подача

Sо=Szтабл·Z мм/зуб

де Z - число зубів фрези

S0=0,18·10=1,8 мм/зуб

Швидкість різання при фрезеруванні торців

(2,9)

де: КМv - коефіциент впливи матеріалу заготовки (КМv =1,0);

КПv - коефіциент впливи стану поверхні (КПv =1,0);

КИv - коефіциент впливи матеріалу інструменту (КИv =1,0);

КТс - коефіциент впливи періоду стійкості інструменту (при багатоінструментальній обробці) (КТс =1,0);

Кц - коефіциент впливи кутів в плані (Кц =0,7);

Кr - коэфіциент впливи радіусу при вершині (Кr =1,0)

Сv=332; x=0,1; y=0,4; m=0,20; u=0,2; p=0; q=0,2

В-ширина фрезерування;

Z - число зубів фрези;

Sz - подача на один зуб;

D - діаметр фрези;

Т - стійкість інструменту; Т=200 хв.

Визначаємо частоту обертання фрези

де: V - Швидкість обертання фрези

D - діаметр фрези

Коректуємо розрахункову величину частоти обертання фрези з паспортними даними верстата. n=500 хв-1

Визначаємо дійсну швидкість різання

Основний (машинний) час

, хв

де: l - шлях різання, мм, рівний діаметру кінцевої шийки валу (l=81,6 мм);

l1 і l2 - шлях урізування і перебігу, мм, (l1=7,5 мм, l2=7,5 мм);

n - частота обертання фрези;

S0 - подача на оборот фрези.

Для технологічного переходу 2

Глибина різання при центруванні

мм

Подача S=0,21 мм/об

Швидкість різання V=23 м/хв

Частота обертання центрівок

хв-1

По паспорту n_пасп=630 хв-1

Швидкість різання визначається виходячи з прийнятої частоти обертання по паспорту

Основний машинний час:

l - шлях різання, мм (l=25 мм);

l1 і l2 - шлях урізування і перебігу, мм, (l1=3,0 мм, l2=0);

, хв

Норма часу на операцію

Т_шт=Т₀+Т_всп+Т_обс+Т_n, хв

де: Т0 - основний (машинний) час, хв

Т₀=Т₀₁+Т₀₂=0,09+0,21=0,3 хв

Твсп - допоміжний час, хв;

Т_всп=Т_всп1+Т_всп2+Тв_сп3

Твсп1 - допоміжний час на установку і закріплення деталі, хв (Твсп1=0,39 хв); [4]

Твсп2 - допоміжний час пов'язаний з переходом, хв (Твсп2=0,65 хв); [4]

Твсп3 - допоміжний час на вимірювання, хв (Твсп3=0); [4]

Твсп=0,39+0,65=1,04 хв

Тобс - час обслуговування робочого місця приймається в% від оперативного часу:

хв (2,16)

Тп - час на особисті потреби, хв (Тп=0,054 хв)

Тшт=0,32+1,04+0,05+0,054=1,464 хв

Оскільки виробництво серійне, визначаємо штучно-калькуляційний час

 хв

де: Тп.з_. - підготовчо-заключний час, хв

_п.з.=Т_п.з.1-Т_п.з.2+Т_п.з.3=16,5 хв

nзап - партія запуску заготівок в обробку, шт. (nзап=70 шт.)

хв

020 Токарна з ЧПУ (

Вживане устаткування - токарний верстат з ЧПУ моделі 16К20Т1

Верстат призначений для токарної обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей типу тіл обертання.

Область вживання: дрібносерійне і серійне виробництво.

Найбільший діаметр оброблюваної деталі, мм:

Над станиною - 500

Над супортом - 220

Якнайменший діаметр прутка, що проходить через отвір в шпинделі - 50 мм;

Найбільша довжина оброблюваної деталі - 905 мм;

Найбільший хід поперечних санчат - 210 мм;

Відстань між центрами - 1000 мм;

Кількість позицій револьверної головки - 6;

Потужність головного електродвигуна - 11 кВт;

Габарити верстата - 3960х1700х1700 мм;

Маса верстата (без УЧПУ) 3800 кг;

Діапазони частот обертання шпинделя:

I - 21,4…355

II - 360…900

III - 160…2240

Технологічний перехід 1

Ріжучий інструмент: різець прохідний

упорний ГОСТ18879-73 20х25 Т15К6

Геометричні параметри: г=10; б=8; ц=93

Допоміжний інструмент: штангенциркуль ШЦ II-160-0,05 ГОСТ 166-80

Пристосування: центр плаваючий, центр що обертається.

змащувально-охолоджуюче технологічний засіб - емульсія

Глибина різання

де - П - припуск на сторону

Призначаємо подачу Sт=0,33 мм/об

Визначаємо швидкість різання Vт=102 м/хв

З урахуванням поправочного коефіцієнта на марку інструментального матеріалу

V=102·0,54=157,08 м/хв

Визначаємо частоту обертання шпинделя по найбільшому діаметру

м/хв

де - V - оптимальна швидкість різання

d - найбільший діаметр

Перехід 2

Вибираємо різець лівий для контурного точіння 2103-0713 з паралелограмною пластиною твердого сплаву Т15К6 ГОСТ 20872-80

Глибина різання

Призначаємо подачу Sт=0,33 мм/об; Vт=102 м/хв

З урахуванням поправочного коефіцієнта на марку інструментального матеріалу

V=102·0,54=157,08

Визначаємо частоту обертання шпинделя по формулі (2,8)

Перехід 3

Вибираємо різець канавочний ГОСТ 18884-73 оснащений пластиною з твердого сплаву Т5К10.

Глибина різання

Призначаємо подачу Sт=0,15 мм/об; Vт=102 м/хв

Визначаємо частоту обертання шпинделя по формулі (2,8)

Операція 025 токарна остаточна

Перехід 1

Глибина різання

Призначаємо подачу Sт=0,11 мм/об

Визначаємо швидкість різання Vт=102 м/хв

З урахуванням поправочного коефіцієнта на марку інструментального матеріалу

V=102·2,45=249,9

Визначаємо частоту обертання шпинделя по формулі (2,8)

Вибираємо різець для контурного точіння, 2103-0713 ГОСТ20872-80

Перехід 2

Глибина різання t=0,2 мм

Призначаємо подачу Sт=0,11 мм/об

Визначаємо частоту обертання шпинделя

приймаємо лівий різець для контурного точіння, 2103-0713 ГОСТ20872-80

Визначення норм часу

Визначаємо основний машинний час для позиції 1:

де - l1 - довжина конуса, радіусу, циліндрової поверхні і торця;

l2 - довжина циліндрової поверхні, радіусу, циліндрової поверхні, радіусу, торця;

l3 - глибина канавки.

Sхв - хвилинна подача



Визначаємо технічно обґрунтовану норму часу

Тшт=Т0+Тв.у+Тм.всп+Тобс+Тn, хв

де-То - сума основних значень часу для всіх переходів;

Тд.у - допоміжний час на установку і закріплення заготовки (хв)

Тм.д - машинно-допоміжний час, тобто час, пов'язаний з виконанням допоміжних ходів і переміщень, хв.

Тм.д=Тх.х+Тпер+Тсм+Твыд+Тдоп

Тут Тх.х - сумарний час холостих ходів.

Тх.х= Тх.х «x»+ Тх_. «z»

де - Тх.х «x» - холості ходи по осі x;

Тх.х «z» - холості ходи по осі z

; хв

; хв

де - l1 (x); l2 (x); l3 (x) - довжина холостих ходів по координаті «x»;

l1 (z); l2 (z); l3 (z) - довга холостих ходів по координаті «z».

Sхв _{х.х.=Vх.х} для верстата моделі 16К20Т1 задається шляхом введення постійних параметрів і може прийматися в межах 1000.5000 мм/ хв по осі z або 500.2500 мм/хв по осі x.

Для даного прикладу приймаємо Vх.х.=4000 мм/хв по осі z і Vх.х.=2000 мм/хв по осі х.

l1 (х)=80-37=43

l1 (z)=50-2=48

l2 (х)=80-30=50

l2 (z)=528+50+2=580

l3 (х)=80-30=50

l3 (z)=528-5=523

Тпер_. - час на перехід, приймається 1 сік на один кадр управляючої програми. Кількість кадров=40.

Тзм.і_. - сумарний час на зміну інструменту, хв

Для даного випадку в сек.

Кількість змін інструменту - 4.

Тдод - додатковий час управління верстатом.

Час на включення і виключення верстата - 0,04 хв. Щоб відкрити загороджувальні щити і закрити їх - 0,03 хв, для введення корекції - 0,04 хв.

Час на вимірювання перекривається автоматичною роботою верстата.

Тдод= 0,04+0,03+0,04=0,11 хв

Тм.всп.=0,36+0,8+0,4+0,11=1,67 хв

Тобс_. - час обслуговування робочого місця, хв

Приймається в% від оперативного часу, хв (10-15%)

Топ=То+Тд.у.+Тм.д.=1,73+0,34+1,67=3,74 хв.

Тобс=(3,74/100)·10=0,37 хв

Тшт=1,37+2,9+1,67+0,4=6,7 хв

Оскільки виробництво серійне, визначаємо штучно-калькуляційний час

де - Тшт - штучний час;

Тп.з_. - підготовчо-заключний час;

Тп.з= Тп.з1+ Тп.з2;

Тп.з1 - час на організаційну підготовку;

Тп.з2 - час на наладку верстата

Тп.з=19+4+0,8+0,5+0,6=24,9 хв.

n_зап - партія запуску деталей в обробку;

n_зап=5 шт.

Размещено на Allbest.ru

...