Технологічний процес виготовлення вала

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Вибір методу виготовлення заготовки

Метод отримання заготовок для деталей машин визначається призначенням і конструкцією деталі, матеріалом, технічними вимогами, масштабом і серійністю випуску, а також економічністю виготовлення. Вибрати заготівку - означає встановити спосіб її отримання, намітити припуски на обробку кожної поверхні, розрахувати розміри і вказати допуски на неточність виготовлення.

Для раціонального вибору заготівки необхідно одночасно врахувати всі вище перелічені початкові дані, оскільки між ними існує тісний взаємозв'язок.

Виходячи із серійного типу виробництва, та аналізуючи креслення деталі, встановлюємо, що заготовка для валу тихохідного може бути отримана методами обробки деталей тиском та з прокату.

Прокат може застосовуватися як заготівка для безпосереднього виготовлення деталей або як початкова заготівка при пластичному формоутворенні.

Круглий сортовий прокат використовується для виготовлення гладких та ступінчастих валів з невеликим перепадом ступіней, тому така заготовка буде мати досить низький коефіцієнт використання матеріалу, що призведе до підвищення долі подальшої механічної обробки і, як наслідок, підвищить собівартість готової деталі.

Обробка металів тиском відноситься до найбільш прогресивних способів виготовлення заготовок. В порівнянні з іншими способами виробництва заготовок процеси обробки деталей тиском відрізняються високою продуктивністю і відносно легко автоматизуються.

Отже, з точки зору зменшення вартості подальшої механічної обробки, найбільш раціональним методом отримання заготовки є штамповка. Переваги використання такого методу: заготовки мають однорідну структуру, розміри, близькі до потрібних, припуски та допуски зменшуються на 20…30%, а витрати матеріалу зменшуються на 10…15%. Тож у подальшому будемо проектувати заготовку зі штамповки на ГКМ.

2. Розробка маршруту виготовлення деталі. Вибір устаткування, пристосувань та ріжучого інструменту

Маршрут виготовлення деталі встановлює послідовність виконання технологічних операцій механічної обробки. При виборі маршрутного технологічного процесу механічної обробки деталі прагнемо приймати такий варіант технологічного процесу, який відповідав би встановленому типу виробництва. В залежності від параметрів оброблюваної деталі встановлюємо вид обробки та кількість проходів для кожної поверхні.

Маршрутний технологічний процес виготовлення деталей наведено в таблиці 1.

Питання вибору устаткування розглядається на різних стадіях технологічної підготовки виробництва. Загальні правила виробу устаткування встановленні ГОСТ 14.404-83. Вибір моделі верстата, перш за все, визначається його можливістю забезпечити точність розмірів і форми, а також якість деталі, що виготовляється. В даному випадку ці вимоги можна забезпечити обробкою на різних верстатах. Тоді необхідно виходити з наступних міркувань:

– відповідність основних розмірів верстата габаритам оброблюваної деталі, що встановлюється по прийнятій схемі обробки;

– можливість робити на оптимальних режимах;

– відповідність верстата по потужності;

Табл. 1 - Маршрутний технологічний процес виготовлення вала

Шифр операції та її найменування	Зміст операції	Ескізна компоновка	Обладнання, інструмент
1	2	3	4
005 Фрезерно-центрувальна	Фрезерувати поверхні з двох боків одночасно витримуючи розмір 1; свердлити отвори з двох боків одночасно витримуючи розміри 2, 3, 4.		Фрезерно-центрувальний напівавтомат мод. МР-71М; пневматичні опори; центрувальне свердло o6,3 мм ГОСТ 14952-75; фреза торцева o80 мм ГОСТ 22085-76.
010 Токарна	Точити поверхні попередньо витримуючи розміри 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.		Токарний гідро-копіювальний напівавтомат мод. 1Н713; патрон 3-и кулачковий, центр; різець прохідний упорний прямий з кутом в плані 90° ГОСТ 18879-73.
015 Токарна	Точити поверхні попередньо витримуючи розміри 1, 2, 3, 4, 5, 6.		Токарний гідро-копіювальний напівавтомат мод. 1Н713; патрон 3-и кулачковий, центр; різець прохідний ГОСТ 20872-80; різець прохідний упорний прямий з кутом в плані 90° ГОСТ 18879-73.
020 Токарна	Точити поверхні остаточно витримуючи розміри 1, 2, 3, 4, 5, 6. Точити фаску 7.		Токарний гідро-копіювальний напівавтомат мод. 1Н713; центр рифлений, центр; різець прохідний упорний прямий з кутом в плані 90° ГОСТ 18879-7; різець прохідний ГОСТ 20872-80.
025 Токарна	Точити поверхні остаточно витримуючи розміри 1, 2, 3, 4. Точити фаску 5.		Токарний гідро-копіювальний напівавтомат мод. 1Н713; центр рифлений; різець прохідний упорний прямий з кутом в плані 90° ГОСТ 18879-73; різець прохідний ГОСТ 20872-80.
030 Токарна	Точити канавки витримуючи розміри 1, 2.		Токарно-гвинторізний верстат 16К20; центр рифлений; різець канавочний.
035 Шпонково-фрезерна	Фрезерувати шпонкові пази витримуючи розміри 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.		Шпонково-фрезерний консольний верстат мод. 692М; пневматичні опори; фреза шпонкова 12, 14мм ГОСТ 18372-73.
040 Кругло-шліфувальна	Шліфувати поверхні попередньо витримуючи розміри 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.		Круглошліфувальний верстат мод. 3М153; рифлений центр, центр задній; круг шліфувальний типу ПП 500 мм ГОСТ 2424-73.
045 Кругло-шліфувальна	Шліфувати поверхні остаточно витримуючи розміри 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.		Круглошліфувальний верстат мод. 3М153; рифлений центр, центр задній; круг шліфувальний типу ПП 500 мм ГОСТ 2424-73.

– можливість механізації і автоматизації виконуваних робіт.

При цьому необхідно врахувати, що в серійному виробництві широко використовуються універсальні, спеціалізовані й частково спеціальні верстати, а так само верстати з ЧПК і оброблювальні центри.

Створення чистових баз (фрезерування торців та їх центрування отворами) проводимо на операції 005. Для цього використовуємо фрезерно-центрувальний верстат мод. МР-71М. Для обробки використовується торцева фреза o80 мм z=8 по ГОСТ 22085-76 та центровочне свердло o6,3 по ГОСТ 14952-76 з твердосплавної сталі.

Для токарної обробки поверхонь деталі на 010, 015, 020 та 025 операціях, враховуючи конфігурацію та розміри деталі, доцільно використовувати токарний гідрокопіювальний верстат мод. 1Н713. В якості ріжучого інструменту використовується прохідний упорний прямий різець з пластинами з твердого сплаву та кутом в плані 90° по ГОСТ 18879-73, різець прохідний ГОСТ 20879-80.

Для токарної обробки канавок на 030 операції використовуємо токарно-гвинторізний верстат мод. 16К20. В якості ріжучого інструменту різці канавочні.

Для виготовлення шпонкових пазів на 035 операції використовуємо шпонково-фрезерний консольний верстат мод. 692М. Пази фрезеруються кінцевою твердосплавною фрезами o12, o14 мм по ГОСТ 18372-73.

Шліфування найбільш точних та відповідальних поверхонь деталі на 040 та 045 операціях виконується на круглошліфувальному верстаті мод. 3М153. Шліфування поверхонь проводимо шліфувальними кругами типу ПП o500 ГОСТ 2424-73, ширину яких встановлюємо для кожної операції окремо. Інші параметри шліфувального круга:

- марка абразивного матеріалу - електрокорунд нормальний (14А, 15А) або електрокорунд білий (25А);

- зв'язка круга - керамічна (К1, К5 або К8);

- клас точності абразивного інструменту - А;

- клас неврівноваженості - 2 кл.;

- номер структури круга - 6.

На вибір ступені твердості шліфувального круга та його зернистості впливає вид обробки:

- для попереднього шліфування використовуємо круг твердості - С1-С2, для остаточного шліфування - твердості СМ1-СМ2;

- зернистість круга для попереднього шліфування - 40, а для остаточного шліфування - 32.

При обробці деталі використовуються наступні пристосування:

– опори пневматичного типу по ГОСТ 16891-71 (операції 005, 035);

– центр, що обертається по ГОСТ 8742-75 (операції 010, 015, 020, 025, 030, 035, 040);

– центр рифлений по ГОСТ 18259-75 (операції 020, 025, 030, 040, 045);

– патрон токарний трикулачковий по ГОСТ 24351-80 (операції 010, 015).

3. Вибір технологічних баз

Технологічними базами називають поверхні, використовувані для визначення положення заготовки в процесі виготовлення (ГОСТ 21495-85). Ефективність проектування технологічних процесів в значній мірі визначається обґрунтованим вибором технологічних баз.

Основними конструкторськими базами деталей класу валів та осей є поверхні, на яких встановлюються підшипники. Використати ці робочі поверхні для базування в процесі обробки неможливо, що обумовлює необхідність створення додаткових технологічних баз. Такими базами для валів є центрові отвори, що виготовляються в торцевих поверхнях валу.

Відповідно до цього загальними технологічними базами (ЗТБ) валу є центрові отвори, що забезпечують можливість без їх зміни обробити всі поверхні. Після обробки комплекту ЗТБ (на 005 фрезерно-центрувальній операції) весь подальший технологічний процес проводиться при незмінних базах. ЗТБ незмінні, що спрощує верстатні пристрої, які необхідні для обробки.

Базування деталі на 035 шпонково-фрезерній операції виконується по зовнішнім циліндричним поверхням у опорах пневматичного типу по ГОСТ 16891-71.

вал технологічний виготовлення

4. Проектування заготовки

Припуски і допуски поверхонь деталі визначаємо табличним методом. Основні припуски на механічну обробку поковок знаходять залежно від індексу, лінійних розмірів і шорсткості поверхонь деталі.

Розрахункову масу поковки допускається визначати за формулою:

m_пок = m_д · k_p, кг (2.1)

де k_p - маса деталі, кг. За розрахунками маса деталі m_д = 3,72 кг;

k_p - розрахунковий коефіцієнт, що встановлюється за додатком 3 ГОСТ 7505-89. Приймаємо k_p = 1,3.

m_пок = 3,72 · 1,3 = 4,836 кг.

По ГОСТ 7505-89 для поковки масою 4,836 кг визначаємо початковий індекс: група сталі - М2; ступінь складності - С1 (відношення маси поковки до маси геометричної фігури, що її описує, дорівнює ); клас точності - Т4. Тоді початковий індекс - 12.

Конфігурація поверхні роз'ємну штампу - П (плоска).

Залежно від початкового індексу і номінального розміру по ГОСТ 7505-89 визначаємо допуски і відхилення лінійних розмірів поковок, що допускаються. Зсув по поверхні роз'ємну штампу складає 0,3 мм, вгнутість - 0,6 мм (для довжини 307,5 мм). Допустима величина зміщення по поверхні рознімання штампу 0,7 мм. Допустима величина залишкового облою 0,9 мм.

По поверхням деталі розрахунки проводимо аналогічно та їх результати зводимо у таблицю 2.2.

Твердотільна модель спроектованої заготовки представлена на рис. 2.1.

Табл. 2 - Припуски та допуски на оброблювальні поверхні

Розмір поверхні, мм	Припуск, мм	Допуск, мм
O54
O50r6
O43
80	1,7
43	1,7
146,5	1,8

Рисунок 2 - Твердотільна модель спроектованої заготовки

5. Розрахунок режимів різання

Режими різання є важливим складником технологічного процесу. Від їх правильного вибору залежить не лише якість отриманих виробів, але і продуктивність обробки, її собівартість.

Розрахунок режимів різання проводимо табличним методом.

Операція 010. Точіння зовнішніх циліндричних поверхонь виконуємо на токарному гідрокопіювальному верстаті. Розрахунок режимів різання для токарної операції проводять по діаметру поверхні найбільшого діаметру або по діаметру поверхні ділянки найбільшої довжини. Тому розрахунок будемо проводити для поверхні o40 мм.

Заготовка - штамповка; умови обробки - точіння по кірці; устаткування - токарний гідрокопіювальний верстат мод. 1Н713; ріжучий інструмент - прохідний упорний прямий різець з пластинами з твердого сплаву та кутом в плані 90° по ГОСТ 18879-73.

Глибина різання t=1,0 мм.

Визначаємо подачу S=0,2-0,5 мм/об. По паспорту верстата приймаємо S_ст=0,4 мм/об.

Стійкість інструменту Т=60хв.

Швидкість різання визначаємо по формулі:

, м/хв. (2.2)

де - таблична швидкість різання, м/хв.;

- коефіцієнти, що залежать від оброблювального матеріалу, від стійкості та марки твердого сплаву та від виду обробки відповідно.

м/хв.; ; ; .

м/хв.

Розрахуємо частоту обертання шпинделю:

, хв.^-1 (2.3)

хв.^-1

За паспортом верстата приймаємо хв.^-1

Дійсна швидкість різання складає:

, м/хв., (2.4)

де D - діаметр оброблюваної ділянки валу, мм.

Дійсна швидкість різання для кожної із ділянок валу:

м/хв.

Силу різання визначаємо за формулою:

, Н, (2.5)

де - табличне значення зусилля різання, Н;

, - коефіцієнти, що залежать від оброблювального матеріалу, від швидкості різання та переднього кута при точінні сталей твердосплавним інструментом відповідно. Приймаємо Н; ; .

Н.

Потужність різання визначається по формулі:

, кВт (2.6)

Підрахуємо потужність різання:

кВт.

Потужність верстата з урахуванням коефіцієнту корисної дії з=0,75…0,85 складає N_ст=17·0,8=13,6 кВт та умови N_ст > N_э (13,6>4,6) виконується.

Основний (машинний) час визначаємо за формулою:

, хв. (2.7)

де L - довжина робочого ходу супорта, мм;

хв.

Інші режими різання по кожній з операції визначаються аналогічно. Результати розрахунків подані у таблиці 2.3.

Таблиця 3 - Режими різання

Опера-ція	Найменування операції, переходу, позиції	t, мм	S, мм/об	n, хв.-1	V, м/хв.	Sм, мм/хв.	То, хв.
1	2	3	4	5	6	7	8
005	Фрезерно-центрувальна Фрезерувати торці Свердлити отвори	2,0 3,2	0,2 0,12	800 1000	125,6 25,12	160 120	0,51 0,1
010	Токарна Точити по контуру	1,0	0,4	1000	125,6	400	0,29
015	Токарна Точити по контуру	1,0	0,4	800	120,7	320	0,31
020	Токарна Точити по контуру	0,5	0,2	1200	139,4	240	0,48
025	Токарна Точити по контуру	0,5	0,2	1000	147,6	200	0,49
030	Токарна Точити канавки	0,5	0,4	800	120,7	320	0,11
035	Шпоночно-фрезерна Фрезерувати шпоночні пази	5,0 5,5	0,04 0,04	1250 1000	19,63 18,84	50 40	1,81 1,95
040	Круглошліфувальна Шліфування поверхонь	0,2	0,025	160		0,3	1,32
045	Круглошліфувальна Шліфування поверхонь	0,1	0,01	160		0,22	1,96

6. Розрахунок технічних норм часу

Технічні норми часу в умовах масового і серійного виробництва визначаються розрахунково-аналітичним методом.

У серійному виробництві визначається норма штучно-калькуляційного часу:

, (2.8)

де Т_п-з - підготовчо-завершальний час, хв.;

n - кількість деталей в партії, шт.;

Т_шт - штучний час, хв.

Для обробки на токарному верстаті деталі, яка кріпиться в самоцентруючому патроні Т_п-з складає 23 хв. (операція 010).

Кількість деталей в партії визначається по формулі:

(2.9)

де N - річна програма випуску, шт.;

- періодичність запуску в днях, приймаємо день.

шт.

Приймаємо кількість деталей в партії шт.

Штучний час визначається по формулі:

, (2.10)

де Т₀ - основний час, хв.;

Т_д - допоміжний час, хв.;

Т_об - час на обслуговування робочого місця, хв.;

Т_от - час перерв на відпочинок і особисті потреби, хв.

Основний час був розрахований раніше і складає Т₀=0,29 хв.

Допоміжний час визначається по формулі:

(2.11)

де Т_ус - час на установку і знаття деталі, хв.;

Т_зо - час на закріплення і відкріплення деталі, хв.;

Т_уп - час на прийом управління, хв.;

Т_вим - час на вимірювання деталі, хв.;

k=1,85 - коефіцієнт для серійного виробництва.

Час на установку деталі масою до 20 кг в самоцентруючому патроні Т_ус=0,22 хв., на закріплення і відкріплення деталі Т_зо=0,024 хв.

Час на управління верстатом складає Т_уп=0,32 хв. (ввімкнення і вимкнення верстата кнопкою, підведення і відведення різця в горизонтальному напрямі, поворот різцетримача в наступну позицію обробки).

Час на вимірювання складається з вимірювання калібром-скобою і калібром-пробкою і має значення Т_вим=0,13+0,13·2=0,26 хв.

Таким чином, допоміжний час складає:

хв.

Отже, оперативний час складає:

хв.

У серійному виробництві значення Т_об і Т_от окремо не визначаються. У нормативах дається сума цих двох складових (Т_об.от.) у відсотках від оперативного часу:

(2.12)

де П_об.от. - витрати часу на обточування робочого місця і відпочинок у відсотках від оперативного.

В даному випадку П_об.от=7%, отже

хв.

Штучний час складає:

хв.

Визначаємо склад підготовчо-завершального часу: на наладку верстата, інструменту і пристосувань при закріпленні деталі в центрах - 9 хв.; на додаткові прийоми - 4 хв.; отримання інструменту і пристосувань до початку і здача після закінчення обробки - 10 хв.

Таким чином, штучно-калькуляційний час на 010 токарну операцію складає

Норми часу на інші операції механічної розробки деталей розраховані аналогічно і зведені в таблицю 4.

Таблиця 4 - Технічні норми часу в хвилинах

Опера-ція	Найменування операції	Т0	Тд	Топ	Тоб+Тот, %	Тшт	Тп-з	Тш-к
1	2	3	4	5	6	7	8	9
005	Фрезерно-центрувальна	0,61	0,35	0,96	7	1,03	21	1,2
010	Токарна	0,29	1,52	1,81	7	1,94	23	2,13
015	Токарна	0,31	1,52	1,83	7	1,96	23	2,15
020	Токарна	0,48	1,52	2,0	9,4	2,19	23	2,38
025	Токарна	0,49	1,52	2,01	9,4	2,2	23	2,39
030	Токарна	0,11	1,52	1,63	7	1,74	23	1,94
035	Шпоночно-фрезерна	3,76	1,2	4,96	7,5	5,33	16	5,47
040	Круглошліфувальна	1,32	0,44	1,76	9,4	1,93	19	2,08
045	Круглошліфувальна	1,96	0,44	2,4	9,4	2,63	19	2,78
Разом:	9,33	10,03	19,36				22,52

Як видно з таблиці, загальна трудомісткість виготовлення деталі складає 22,52 хвилин.

Размещено на Allbest.ru

...