Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Валы весьма различны по служебному назначению, конструктивной форме, размерам и материалу. Несмотря на это, технологу при разработке технологического процесса изготовления валов приходится решать многие однотипные задачи, поэтому целесообразно пользоваться типовыми процессами, которые созданы на основе проведенной классификации.

В общем машиностроении встречаются валы бесступенчатые и ступенчатые, цельные и пустотелые, гладкие и шлицевые, валы-шестерни, а также комбинированные валы в разнообразном сочетании из приведенных выше групп. По форме геометрической оси валы могут быть прямыми, коленчатыми, кривошипными и эксцентриковыми (кулачковыми).

Наибольшее распространение в машиностроении, в том числе и станкостроении, получили различные ступенчатые валы средних размеров, среди которых преобладают гладкие валы. По данным ЭНИМСа, свыше 85% от общего количества типоразмеров ступенчатых валов в машиностроении составляют валы длиной 150--1000 мм.

Шейки валов могут иметь шпоночные пазы, шлицы или резьбу. Резьбы для закрепления сопряженных деталей от осевого перемещения часто выгодно заменять канавками для пружинных колец. Это упрощает обработку и сборку. В местах перехода ступеней делают канавки или галтели. Обработка галтели более сложна; поэтому предпочтительно, где это допустимо, предусматривать канавки. Торцы вала имеют фаски. Шлицевые валы могут быть со сквозными и закрытыми шлицами, последние составляют около 65% от общего количества типоразмеров. По конструкции шлицы могут быть прямобочными и эвольвентными. В настоящее время преобладают прямобочные (приблизительно 85--90% от общего количество применяемых в машиностроении типоразмеров шлицевых валов), хотя в отношении технологии эвольвентные шлицы имеют ряд преимуществ.

Валы с отношением длины к диаметру менее 15 относят к жестким; при отношении более 15 валы считают нежесткими.



1. Проектирование процесса механической обработки детали

1.1 Служебное назначение и технические требования на деталь по чертежу и условиям эксплуатации

Деталь - ступенчатый вал. В качестве материала применяется сталь 30Х13 ГОСТ 5632-72. Метод формообразования - поковка. После окончательной обработки вал отправляется на сборку.

Вал имеет пять шеек, выполняемых по 6 квалитету точности с шероховатостью по параметру Ra 1,25 (диаметры: 38мм; 40мм; 45мм;32,2мм;32мм). На две из этих шеек устанавливаются зубчатые колёса по средствам шпоночного соединения. Крайние шейки вала имеют резьбу М24Ч1,5-6g для закрепления зубчатых колёс от осевого перемещения гайками. чертеж режущий зажим конструирование

Поверхности диаметром 40мм; 45мм и 32,2 мм имеют повышенную твердость 37…43 HRC_Э., получаемую в результате термообработки. Для того, чтобы остальные поверхности не подвергались термообработке (25..30 HRC_Э), она производится в индукционной установке (ТВЧ).

Вал изготовляется из высоколегированной коррозионностойкой хромистой стали. Это обусловлено рабочей средой изделия.

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

На чертеже детали имеются все необходимые размеры, даны сведения о шероховатости обрабатываемой поверхности и точности их изготовления.

Чертёж детали содержит необходимые виды, дающие полное представление о детали. По своей конструкции деталь имеет большинство поверхностей открытых и доступных для обработки.

Качественную оценку поверхностей производим по коэффициентам:

1) точности К_тч

, где

А_ср - средний квалитет точности

; где

А - соответствующий квалитет точности

N_i - число поверхностей данного квалитета точности

А₁= 6 n₁ = 7

А₂= 7 n₂ = 1

А₃= 8 n₃ = 2

А₄= 12 n₄ = 4

А₅= 14 n₅ = 18

2) шероховатости К_ш

где

Б_ср - среднее числовое значение параметра шероховатости

;

где Б - числовое значение параметров шероховатости на

n_iш - число поверхностей составляющих шероховатость

Б₁=1,25 n₁=6

Б₂=6,3 n₂=26

3) использования материала

где

m_g=5,6 кг - масса детали

m_з - масса заготовки =7,84 кг

где

m_отх - масса отходов

Таким образом, по всем показателям в соответствии с ГОСТ 14205-83 деталь является технологичной.

1.3 Определение типа производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций Кз.о., который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение определенного времени, к числу рабочих мест.



Кз.о.=Оi/Ря

где ОI - суммарное число различных операций;

Ря - явочное число рабочих подразделения, выполняющих различные операций.

По ГОСТ 14004-85 предусматриваются следующие типы производства:

- единичное;

- серийное;

- массовое.

В свою очередь серийное производство подразделяется на крупносерийное, среднесерийное, мелкосерийное.

Расчет ведется с учетом основных операций механической обработки и типов металлообрабатывающего оборудования.

Исходные данные:

Годовая программа выпуска изделий: N=10000 шт.

Количество деталей в изделии: m=1.

Режим работы предприятия: 2 смены в сутки.

Ориентировочный тип производства - среднесерийное.

Для расчета коэффициента закрепления операций определим предварительный маршрут обработки детали. Здесь, основываясь на типовом технологическом процессе обработки детали, выберем основные формообразующие операции механической обработки:

1) Фрезерно-центровальная. Фрезерование торцов заготовки и их зацентровка.

2) Токарная с ЧПУ. Черновое и чистовое точение наружных поверхностей.

3) Фрезерная. Фрезерование шпоночных пазов.

4) Болторезная. Нарезание резьбы М24Ч1,5-6g - два места.

5) Круглошлифовальная. Шлифование наружных поверхностей.

При расчете используется формула [1 стр.146-147]

Т_ш-к=_к Т_о

1) Фрезеровать торцы.

Зацентровать торцы

2) Обточить шейки вала (черновое и чистовое точение)

3) Фрезеровать шпоночные пазы:

Пальцевой (шпоночной) фрезой

где i - количество рабочих ходов

Дисковой фрезой

4) Нарезать резьбу:

5)Шлифовальная:

Определяем нормативный коэффициент загрузки рабочего места.

Расчетное число станков:

где

n_н - нормативный коэффициент загрузки оборудования (для серийного производства принимаем n_н=0,75).

N - программа выпуска N=10000 шт.

F_g - 4015 час - действительный годовой фонд времени работы оборудования

m_пр=1

m_пр=1

m_пр=1

m_пр=1

m_пр=1

Коэффициент загрузки оборудования:

Число операций выполняемых на одном месте:

Количество оборудования - 5

Коэффициент закрепления операции:

10<К_зо<20, следовательно, производство среднесерийное.

Определим количество изделий в партии для одновременного запуска в производство:

n=Na/254

где а - периодичность запуска в днях (принимаем а = 6)

n=10000*6/254=237 шт

Определение числа смен на обработку всей партии:

i - количество операций

УТ_ш-к=27,25 мин

с==3,39 принимаем с=4

Определяем число изделий в партии, необходимое для загрузки оборудования в течение целого числа смен:

=279,48 шт. принимаем n_пр=280 шт



1.4 Обоснование выбора и определение размеров исходной заготовки

Валы с небольшим числом ступеней и незначительными перепадами диаметров изготовляют из штучных заготовок, отрезанных от горячекатаного или холоднотянутого прутка, а имеющие более сложную конфигурацию и с большим числом ступеней или со ступенями, значительно отличающимися по диаметрам - из заготовок, получаемых штамповкой, поперечным прокатом или ротационным обжатием. Выбор заготовки должен быть обоснован технико-экономическими расчетами.

В массовом и крупносерийном производстве валы изготовляют из штучных заготовок, обеспечивающих эффективное использование металла (коэффициент использования металла КИМ = 0,65…0,7) и значительное сокращение трудоемкости механической обработки. Штучную заготовку из прутка заменяют штамповкой, если КИМ повышается не менее чем на 5%. Заготовка, полученная радиальным обжатием, наиболее близка по конфигурации и размерам к готовой детали, при этом КИМ = 0,85…0,95.

Заготовку, получаем на горячештамповочном прессе в закрытом штампе.

Расчет размеров заготовки проводим по ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные».

1.4.1 Исходные данные.

Оборудование - горячештамповочный пресс.

Материал заготовки - сталь 30Х13.

Масса детали - 5,6 кг.

1.4.2 Определение технических характеристик поковки.

1) Найдем расчетную массу поковки =, где - масса детали, - расчетный коэффициент, определяемый по ГОСТ 7505-89. =1,4 (т.к. деталь имеет прямую ось).

Получаем = кг.

2) Класс точности - Т2.

3) Группа стали - М3.

4) Степень сложности поковки определяется в зависимости от соотношения , где - масса фигуры в которую вписана поковка. Имеем =, откуда степень сложности поковки - С1.

5) Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская).

6) Исходный индекс - 10.

1.4.3 Определение припусков и кузнечных напусков.

1) Основные припуски на размеры, мм:

* 1,4 - диаметр 24 мм, чистота поверхности Ra=6,3 мкм

* 1,5 - диаметр 40 мм, чистота поверхности Ra=1,25 мкм

* 1,2 - диаметр 42 мм, чистота поверхности Ra=6,3 мкм

* 1,6 - диаметр 46 мм, чистота поверхности Ra=1,25 мкм

* 1,2 - диаметр 53 мм, чистота поверхности Ra=6,3 мкм

* 1,4 - диаметр 39,5 мм, чистота поверхности Ra=6,3 мкм

* 1,5 - диаметр 32,2 мм, чистота поверхности Ra=1,25 мкм

* 1,4 - диаметр 24 мм, чистота поверхности Ra=6,3 мкм

* 1,1 - толщина 5 мм, шероховатость Ra=6,3 мкм

* 1,2 - толщина 62 мм, шероховатость Ra=6,3 мкм

* 1,2 - толщина 54 мм, шероховатость Ra=6,3 мкм

* 1,7 - длина 597 мм, шероховатость Ra=6,3 мкм.

2) Смещение по поверхности разъема штампов - 0,3 мм.

Отклонение от плоскостности и прямолинейности - 0,5 мм

Штамповочный уклон - 5

1.4.4 Размеры поковки и их допускаемые отклонения.

1) Размеры поковки, мм:

* диаметр 24+(1,4+0,3+0,5)Ч2=28,4, принимаем 28,5 мм

* диаметр 40+(1,5+0,3+0,5)Ч2=44,6, принимаем 45 мм

* диаметр 42+(1,2+0,3+0,5)Ч2=46, принимаем 46 мм

* диаметр 46+(1,6+0,3+0,5)Ч2=50,8, принимаем51 мм

* диаметр 53+(1,2+0,3+0,5)Ч2=57, принимаем57 мм

* диаметр 39,5+(1,4+0,3+0,5)Ч2=43,9, принимаем44 мм

* диаметр 32,2+(1,5+0,3+0,5)Ч2=36,8, принимаем37 мм

* толщина 5+(1,1+0,3+0,5)Ч2=8,8, принимаем 9 мм

* толщина 62+1,2+0,3+0,5=64, принимаем 64 мм

* толщина 54+1,2+0,3+0,5=56, принимаем 56 мм

* длина 597+(1,7+0,3+0,5)Ч2=602, принимаем 602 мм

2) Радиус закругления наружных углов - 2,5 мм.

3) Допускаемые отклонения размеров, мм:

* диаметр 28,5 * диаметр 57

* диаметр 45 * диаметр 44

* диаметр 46 * диаметр 37

* диаметр 51 * толщина 9

* толщина 56 * толщина 64

* длина 602.

Чертёж заготовки представлен на листе формата А2



1.5 Проектирование маршрутной технологии обработки детали

Учитывая, рекомендации по экономической точности обработки и принципа постоянства баз применяем следующий маршрут обработки.

Таблица 1.

№ опер	Наименование и краткое содержание	Технологические базы	Оборудование
005	Фрезерно-центровальная Фрезеровать торцы Зацентровать с 2х сторон	Необработанные поверхности шеек и торец 20	Фрезерно-центровальный полуавтомат МР-73М
010	Токарная с ЧПУ Точить вал слева предварительно Точить вал справа предварительно Точить вал слева окончательно Точить вал справа окончательно	Ось и торец 1 (Ось и торец 30)	Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3
015	Слесарная Зачистить заусенцы, острые кромки притупить		Верстак слесарный
020	Фрезерная Фрезеровать шпоночный паз шпоночной(пальцевой) фрезой Фрезеровать шпоночный паз дисковой фрезой	Поверхность шейки 40мм и торец 30; Поверхность шейки 32,2мм и торец 1;	Шпоночно-фрезерный станок 6Д92
025	Резьбонарезная Нарезать резьбу М24Ч1,5-6g - два места	Поверхности шеек 32,2n6; 38js6	Резьбонарезной полуавтомат 5Д07
030	Слесарная Зачистить заусенцы		Верстак слесарный
035	Моечная		Ванна
040	Контроль		Плита контрольная
045	Термическая		Установка индукционная
050	Круглошлифовальная Шлифовать шейки вала 38 мм; 40мм; 45 мм; 46мм; 32,2 мм; 32 мм	Ось и торец 1	Круглошлифовальный станок 3М151
055	Слесарная Зачистить заусенцы, острые кромки притупить		Верстак слесарный
060	Моечная		Ванна
065	Контроль		Плита контрольная
070	Консервация		Верстак слесарный

Окончательный вариант маршрутной технологии оформляем на маршрутных картах, которые приведены в приложении, согласно ГОСТу 3.1118-82.

1.6 Определение припусков расчетно-аналитическим методом

На одну поверхность припуск определяем расчетно-аналитическим методом, на остальные по ГОСТ 7505-89.

Рассчитываем припуск на размер диаметр 40 мм (±0,008) мм

План обработки:

1. Черновое точение

2. Чистовое точение

3. Шлифование

Обтачивание и шлифование производится в центрах, следовательно отклонения расположения поверхностей равно:

Допуск на поверхность, используемые в качестве базовых на фрезерно-центровальной операции определяем по ГОСТ 7505-89:

Остаточная величина пространственных отклонений:

После черновой обработки

После чистовой обработки

Расчет минимальных значений припусков производим по формуле:

Минимальный припуск:

- под предварительное обтачивание:

- под окончательное обтачивание:

- под шлифование:

Полученные данные заносим в таблицу 2 .

Технологические переходы обработки поверхности	Элементы припуска, мкм	Расчет-ный припуск 2Zmin	Расчет-ный размер dp, мм	Допуск , мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мкм
	Rz	T					dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
Заготовка	150	200	1146		43,534	1600	43,5	45,1
Обтачивание предварительное	50	50	69	21496	40,542	160	40,54	40,7	2960	4400
Обтачивание окончательное	30	30	46	2169	40,204	62	40,204	40,266	336	434
Шлифование	10	20		2106	39,992	16	39,992	40,008	212	258

Графа «Расчетный размер » (d_р) дополняем, начиная с полного размера:

Наименьший предельный размер определим округлив до того же знака что и у десятичной дроби, которой задан допуск. Наибольший предельный размер найдем прибавлением допуска к наименьшему.

Рассчитываем значение припусков:

Общие припуски и определяем, суммируя промежуточные припуски:

=212+336+2960=3508 мкм

=258+434+4400=5092 мкм

Произведем проверку правильности выполненных расчетов:



Проверка верна, следовательно, расчет произведен, верно.

1.7 Проектирование операционной технологии

1.7.1 Расчет режимов резания и норм времени

1.7.1.1 Проектирование операции №010 «Токарная с ЧПУ»

Операция выполняется на токарно-винторезном станке с ЧПУ мод. 16К20Ф3 за четыре установа(А и Б - черновая обработка, В и Г - чистовая обработка), на каждом из которых выполняется по одному переходу. На данной операции для установки и базирования заготовки на станке используются 2^х кулачковый поводковый патрон с плавающим передним центром и вращающийся центр, установленный в задней бабке.

В качестве режущих инструментов используются токарные резцы для наружной обработки стандарта ISO производства компании ISCAR:

Черновое точение:

Державка: PCLNR 2020К-12

Пластина: CNMG 120408T-NR

радиус при вершине r=0,8 мм

сплав пластины IC 9025

твёрдый сплав, покрытый методом химического осаждения тремя слоями покрытия из TiN, AL₂O₃, TiCN.

Рекомендуемые режимы резанья:

V=150..250 м/мин

S=0,15..0,5 мм/об

t= до 5мм

Чистовое точение:

Державка: SVJCR 2020К-16

Пластина: VCMT 160404E-14

радиус при вершине r=0,4 мм

сплав пластины IC 9025

твёрдый сплав, покрытый методом химического осаждения тремя слоями покрытия из TiN, AL₂O₃, TiCN.

Рекомендуемые режимы резанья:

V=250..400 м/мин

S=0,12..0,25 мм/об

t= до 2,5мм

Все расчеты по данной операции ведутся согласно формулам [2]

Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении рассчитываем по формуле

[2 стр. 265]

Общий поправочный коэффициент Кv на скорость резания представляет собой произведение из отдельных коэффициентов

[2 стр.268]

Кmv - влияние качества обрабатываемого материала (для стали = 0,9) табл.3, [2 стр.262]

Knv - влияние состояния поверхности заготовки (для проката = 0,8 ;после черновой обработки = 1,0 ) табл.5, [2 стр.263]

Kuv - влияние материала режущей части( = 1,9 ) табл.6 [2 стр.263]

K - влияние главного угла в плане резца (для 95мм=0,7; для 93мм=0,7)табл.18 [2 стр.271]

Черновое точение (установы А и Б):

Глубина резания t = 4 мм

Подача S=0,5 мм/об

Период стойкости инструмента Т = 60 мин [2 стр. 268]

С_V = 350 табл.17 [2 стр.269]

m = 0,2

= 0,15

= 0,35

Выбираем ближайшее значение по паспорту станка 800 об/мин

Действительная скорость резания

Определяем силу резанья:

P_z=10 C_p t^x s^y vⁿ K_p [2 стр.271]

Общий поправочный коэффициент Кр на силу резания представляет собой произведение из отдельных коэффициентов K_p =K_mp K_p K_p K_p K_rp [2 стр.271]

K_mp =0,75 таб.9 [2 стр.264]

K_p =0,89 таб.23 [2 стр.275]

K_p =1,1

K_p =1,0

K_rp - учитывается только для быстрорежущей стали.

K_p =0,75*0,89*1,1*1=0,734

С_p = 204 табл.22 [2 стр.273]

n = 0

X= 1,0

Y= 0,75

P_z=10*204*4¹*0,5^0,75*135,7⁰*0,734=3561 Н

Рассчитываем мощность резанья

[2 стр.271]

кВт

кВт < 10 кВт

Определим основное машинное время обработки:

То=. [3 стр.13 - 14]

* Определим длину рабочего хода Lрх:

Lрх=Lрез+y+Lдоп

где Lрез - длина резания, равная длине обработки.

Lдоп - дополнительная длинна хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали. [3 стр.300]

y - длина подвода, врезания и перебега инструментов

Для установа А:

Lрез=430 мм

Lдоп+y=14 мм

Lрх=444 мм

То= 1,11 мин

Для установа Б:

Lрез=187 мм

Lдоп+y=14 мм

Lрх=201 мм

То= 0,503 мин

Чистовое точение (установы В и Г):

Глубина резания t = 0,4 мм

Подача S=0,25 мм/об

Период стойкости инструмента Т = 60 мин [2 стр. 268]

С_V = 420 табл.17 [2 стр.269]

m = 0,2

= 0,15

= 0,2

Выбираем ближайшее значение по паспорту станка 2000 об/мин

Действительная скорость резания

Определяем силу резанья:

P_z=10 C_p t^x s^y vⁿ K_p [2 стр.271]

Общий поправочный коэффициент Кр на силу резания представляет собой произведение из отдельных коэффициентов K_p =K_mp K_p K_p K_p K_rp [2 стр.271]

K_mp =0,75 таб.9 [2 стр.264]

K_p =0,89 таб.23 [2 стр.275]

K_p =1,1

K_p =1,0

K_rp - учитывается только для быстрорежущей стали.

K_p =0,75*0,89*1,1*1=0,734

С_p = 204 табл.22 [2 стр.273]

n = 0

X= 1,0

Y= 0,75

P_z=10*204*0,4¹*0,25^0,75*333,01⁰*0,734=211,76 Н

Рассчитываем мощность резанья

[2 стр.271]

кВт

кВт < 10 кВт

Определим основное машинное время обработки:

То=. [3 стр.13 - 14]

* Определим длину рабочего хода Lрх:

Lрх=Lрез+y+Lдоп

где Lрез - длина резания, равная длине обработки.

Lдоп - дополнительная длинна хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали. [3 стр.300]

y - длина подвода, врезания и перебега инструментов

Для установа В:

Lрез=432 мм

Lдоп+y=6 мм

Lрх=438 мм

То= 0,876 мин

Для установа Г:

Lрез=196 мм

Lдоп+y=6 мм

Lрх=202 мм

То= 0,404 мин

Определение штучно-калькуляционного времени на операцию.

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом. В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени:

Тш-к=+Тшт [1],

где Тпз - подготовительно - заключительное время на операцию.

n - величина партии запуска деталей; n=280 шт

Норма штучного времени при обработке на токарных станках с ЧПУ определяется как:

Т_шт=Т_о+Т_в+Т_обсл+Т_пер [1 стр.603]

Tо - основное технологическое время

Тобсл - время технического и эксплуатационного обслуживания.

Тпер - время перерывов.

Тв - вспомогательное время:

Т_в=Т_ус+Т_м.в+Т_зо+ Т_из

Тм.в. - машинно-вспомогательное время необходимое для перемещения револьверной головки станка в зоне обработки, включая холостые отводы и подводы, а также смену инструмента.

Тзо - время на закрепление и открепление детали,

Тус - время на установку и снятие детали,

Тиз - время на измерение детали,

Т_м.в.=Т_хх+Т_ск+Т_си

Тхх - суммарное время холостых ходов

Тск - суммарное время смены кадров управляющей программы (в среднем время смены одного кадра 1,5-2 сек).

Тси - Суммарное время необходимое для смены инструмента.

Т_шт=Т_о+Т_ус+Т_из+Т_зо+Т_хх+Т_ск+Т_си+Т_обсл+Т_пер

Общая длина холостого хода -1862 мм

Скорость быстрых перемещений - 2000 мм/мин

Тхх=1862/2000= 0,931 мин

Тси=0,17 мин

Тск=1,5 мин

Тм.в.=0,931+1,5+0,17=2,601 мин



2,893+0,4+2,601=5,894 мин

Тобсл+ Тпер=12% от оперативного времени

Тобсл+ Тпер=5,894*0,12=0,707

Полученные значения норм времени сведем в таблицу 3.

Таблица 3.

Время	Установ А	Установ Б	Установ В	Установ Г	Общее
Тус , мин	0,185	0,185	0,185	0,185	0,74
Тзо , мин	0,044	0,044	0,044	0,044	0,176
Тиз , мин	0,44	0,37	1	0,83	2,64
Тобсл+Тпер , мин	0,707	0,707	0,707	0,707	2,828
Тпз , мин					18
То , мин	1,11	0,503	0,876	0,404	2,893

На основании таблицы получаем:

Т_шт=2,893+0,74+2,64+0,176+2,601+2,828=11,878 мин.

Тш-к=+11,878=11,942 мин.

1.7.1.2 Проектирование операции №020 «Фрезерная»

Операция выполняется на шпоночно-фрезерном станоке 6Д91 за два установа. Для данной операции необходимо применение специального приспособления, посредством которого деталь устанавливается и базируется на станке по наружной цилиндрической поверхности и торцу (сборочный чертёж приспособления представлен на листе формата А1.

В качестве режущих инструментов используются специальные фрезы:

для установа А - шпоночная фреза диаметром 12мм, материал фрезы - быстрорежущая сталь Р6М5

для установа Б - грибковая фреза диаметром 48 мм и b=8 Н8 мм, материал фрезы - быстрорежущая сталь Р6М5

Все расчеты по данной операции ведутся согласно формулам [2].

1) Установ А :

Деталь устанавливается на приспособление и базируется по диаметру 40,2мм (чертежный 40мм ).

На данном переходе производится фрезерование паза под призматическую шпонку размерами В=12, t=4,5Н12. Обработка ведётся «маятниковым» методом за два прохода с подачей на глубину 2,2 мм

Глубина фрезерования t=2,2 мм

Ширина фрезерования В=12 мм

Диаметр фрезы D=12 мм

Подача на один зуб фрезы Sz=0,18 мм/зуб

Число зубьев фрезы z=2

Определим длину рабочего хода Lрх:

Lрх=Lрез+y+Lдоп

где Lрез - длина резания, равная длине обработки. Lрез=54 мм

Lдоп - дополнительная длинна хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали.

y - длина подвода, врезания и перебега инструментов

Lдоп+y=6мм

Lрх = 54+6=60мм

Определим скорость резания V, м/мин, число оборотов шпинделя n, мин,

[2 стр. 282]

Общий поправочный коэффициент Кv на скорость резания представляет собой произведение из отдельных коэффициентов



[2 стр.282]

Кmv - влияние качества обрабатываемого материала (для стали = 0,9) табл.3, [2 стр.262]

Knv - влияние состояния поверхности заготовки (после обработки = 1,0 ) табл.5, [2 стр.263]

Kuv - влияние материала режущей части ( = 1,0) табл.6 [2 стр.263]

Т - стойкость инструмента; Т=80мин таб40[2 стр.290];

С_V = 12 табл.39 [2 стр.287]

m = 0,26

= 0,3

= 0,25

q=0,3

u=0

p=0

Число оборотов шпинделя:

По паспорту станка принимаем число оборотов n=250 мин

Уточняем скорость резания:

Определим минутную подачу Sм, мм/мин:

Sм=Sz*z*n=0,18*2*250=90 мм/мин

Определяем силу резанья:

P_z=10 [2 стр.271]

поправочный коэффициент K_mp на силу резания

K_mp =0,3 таб.9 [2 стр.264]

С_p = 82 табл.41 [2 стр.291]

u =1

X= 0,75

Y= 0,6

q=0,86

w=0

P_z=10 Н

Рассчитываем мощность резанья

[2 стр.271]

кВт

кВт < 2,2 кВт

Определим основное машинное время обработки:

То= мин [3 стр. 75]

2) Установ Б:

Деталь устанавливается на приспособление и базируется по диаметру 32,4мм (чертежный 32,2мм).

На данном переходе производится фрезерование паза под шпонку размерами В=8^+0,022 , t=4 Н12. Обработка ведётся грибковой фрезой диаметром 48 мм и b=8 Н8 мм, материал фрезы - быстрорежущая сталь Р6М5

Глубина фрезерования t=4 мм

Ширина фрезерования В=8 мм

Диаметр фрезы D=48 мм

Подача на один зуб фрезы Sz=0,01 мм/зуб

Число зубьев фрезы z=12

Определим длину рабочего хода Lрх:

Lрх=Lрез+y+Lдоп

где Lрез - длина резания, равная длине обработки. Lрез=54 мм

Lдоп - дополнительная длинна хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали.

y - длина подвода, врезания и перебега инструментов

Lдоп+y=6мм

Lрх = 54+6=60мм

Определим скорость резания V, м/мин, число оборотов шпинделя n, мин,

[2 стр. 282]

Общий поправочный коэффициент Кv на скорость резания представляет собой произведение из отдельных коэффициентов [2 стр.282]

Кmv - влияние качества обрабатываемого материала (для стали = 0,9) табл.3, [2 стр.262]

Knv - влияние состояния поверхности заготовки (после обработки = 1,0 ) табл.5, [2 стр.263]

Kuv - влияние материала режущей части ( = 1,0) табл.6 [2 стр.263]

Т - стойкость инструмента; Т=60мин таб40[2 стр.290];

С_V = 72 табл.39 [2 стр.287]

m = 0,15

= 0,5

= 0,4

q=0,2

u=0,1

p=0,1

Число оборотов шпинделя:

По паспорту станка принимаем число оборотов n=1000 мин

Уточняем скорость резания:

Определим минутную подачу Sм, мм/мин:



Sм=Sz*z*n=0,01*12*1000=120 мм/мин

Определяем силу резанья:

P_z=10 [2 стр.271]

поправочный коэффициент K_mp на силу резания

K_mp =0,3 таб.9 [2 стр.264]

С_p = 68,2 табл.41 [2 стр.291]

u =1

X= 0,86

Y= 0,72

q=0,86

w=0

P_z=10 Н

Рассчитываем мощность резанья

[2 стр.271]

кВт

кВт < 2,2 кВт

Определим основное машинное время обработки:

То= мин [3 стр. 75]

3) Определение штучно-калькуляционного времени на операцию.

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом. В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени:

Тш-к=+Тшт [1],

где Тпз - подготовительно - заключительное время на операцию.

n - величина партии запуска деталей; n=280 шт

Тшт=То+Тв·k +Тоб.от,

где То - основное время,

Тв - вспомогательное время:

Тв=Тус+Тзо+Туп+Тиз,

где Тус - время на установку и снятие детали,

Тзо - время на закрепление и открепление детали,

Туп - время на приемы управления станком,

Тиз - время на измерение детали,

Тоб.от - время на обслуживание рабочего места и перерывов на отдых и личные надобности,

k - коэффициент, учитывающий серийность производства (k=1,85).

Тоб.от=Т_оп·9 %

Т_оп=Т_о +Т_в ·k



Т_оп=2,833+(0,094+0,068+0,12+0,62)1,85=4,502 мин

Тоб.от=4,502 ·0,09=0,405 мин

Полученные значения норм времени сведем в таблицу 4.

Таблица 4.

Наименование	Переход 1	Переход 2	Общее
Тус - время на установку и снятие детали, мин	0,047	0,047	0,094
Тзо - время на закрепление и открепление детали, мин	0,034	0,034	0,068
Туп - время на приемы управления станком, мин	0,06	0,06	0,12
Тиз - время на измерение детали, мин	0,31	0,31	0,62
Тоб.от - время на обслуживание рабочего места и перерывов на отдых и личные надобности, мин			0,405
Тпз - подготовительно - заключительное время, мин	18	2	20
То - основное время, мин	1,333	0,5	1,833
Время на получение и сдачу инструмента, мин	7

На основании таблицы получаем:

Тш-к= +4,502+0,405= 5,004 мин.

1.7.1.3 Проектирование операции №025 «Резьбонарезная»

Операция выполняется резьбонарезном полуавтомате 5Д07 за два установа. Для данной операции необходимо применение приспособления - тиски с самоцентрирующими губками, посредством которого деталь устанавливается и базируется на станке по наружной цилиндрической поверхности. Возможно применение специального приспособления аналогичного приспособлению, используемому на фрезерной операции.

В качестве режущего инструмента используется головка винторезная самооткрывающаяся - 4КА-70 по ГОСТ 21760 - 76 с круглой гребёнкой по

ГОСТ 21761 -76 изготовленной из быстрорежущей стали Р6М5 с износостойким покрытием нитрида титана (TiN)

Все расчеты по данной операции ведутся согласно формулам [2].

1) Установ А :

Деталь устанавливается на приспособление и базируется по поверхности шейки диаметром 38мм.

На данном переходе производится нарезание резьбы М24Ч1,5-6g .

Подача (равна шагу резьбы) S=1,5 мм/об

Диаметр резьбы D=24 мм

Глубина резанья t=1,3 мм

Определим длину рабочего хода Lрх:

Lрх=Lрез+y+Lдоп

где Lрез - длина резания, равная длине обработки. Lрез=31 мм

Lдоп - дополнительная длинна хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали.

Y - длина подвода, врезания и перебега инструментов

Lдоп+y=3мм

Lрх = 31+3=34мм

Определим скорость резания V, м/мин, число оборотов шпинделя n, мин,

[2 стр. 297]



Общий поправочный коэффициент Кv на скорость резания представляет собой произведение из отдельных коэффициентов [2 стр.297]

Кmv - влияние качества обрабатываемого материала (для стали = 0,8) табл.50, [2 стр.298]

K_Тv - учитывающий точность нарезаемой резьбы (точный = 0,8 ) табл.50, [2 стр.298]

Kuv - влияние материала режущей части ( = 1,0) табл.50 [2 стр.298]

Т - стойкость инструмента; Т=120мин таб49[2 стр.296];

С_V = 7,4 табл.49 [2 стр.296]

m = 0,5

= 1,2

q=1,2

Число оборотов шпинделя:

По паспорту станка принимаем число оборотов n=160 мин

Уточняем скорость резания:

Определяем крутящий момент:

M_KP=10C_M D ^qS ^y K_mp [2 стр.297]

поправочный коэффициент K_mp на силу резания

K_mp =0,85 таб.50 [2 стр.298]

С_M = 0,046 табл.51 [2 стр.298]

Y= 1,5

q=1,1

M_KP=10 ·0,046 ·24^1,1 ·1,5^1,5 ·0,85=23,69 Н·м

Рассчитываем мощность резанья

[2 стр.297]

кВт

кВт < 6 кВт

Определим основное машинное время обработки:

То= мин [3 стр. 161]

2) Установ Б:

Деталь устанавливается на приспособление и базируется по поверхности шейки диаметром 32,2мм.

На данном переходе производится нарезание резьбы М24Ч1,5-6g

Подача (равна шагу резьбы) S=1,5 мм/об

Диаметр резьбы D=24 мм

Глубина резанья t=1,3 мм

Определим длину рабочего хода Lрх:



Lрх=Lрез+y+Lдоп

где Lрез - длина резания, равная длине обработки. Lрез=20,4 мм

Lдоп - дополнительная длинна хода, вызванная в ряде случаев особенностями наладки и конфигурации детали.

y - длина подвода, врезания и перебега инструментов

Lдоп+y=3мм

Lрх = 20,4+3=23,4мм

Определим скорость резания V, м/мин, число оборотов шпинделя n, мин,

[2 стр. 297]

Общий поправочный коэффициент Кv на скорость резания представляет собой произведение из отдельных коэффициентов [2 стр.297]

Кmv - влияние качества обрабатываемого материала (для стали = 0,8) табл.50, [2 стр.298]

K_Тv - учитывающий точность нарезаемой резьбы (точный = 0,8 ) табл.50, [2 стр.298]

Kuv - влияние материала режущей части ( = 1,0) табл.50 [2 стр.298]

Т - стойкость инструмента; Т=120мин таб49[2 стр.296];

С_V = 7,4 табл.49 [2 стр.296]

m = 0,5

= 1,2

q=1,2

Число оборотов шпинделя:

По паспорту станка принимаем число оборотов n=160 мин

Уточняем скорость резания:

Определяем крутящий момент:

M_KP=10C_M D ^qS ^y K_mp [2 стр.297]

поправочный коэффициент K_mp на силу резания

K_mp =0,85 таб.50 [2 стр.298]

С_M = 0,046 табл.51 [2 стр.298]

Y= 1,5

q=1,1

M_KP=10 ·0,046 ·24^1,1 ·1,5^1,5 ·0,85=23,69 Н·м

Рассчитываем мощность резанья

[2 стр.297]

кВт

кВт < 6 кВт

Определим основное машинное время обработки:

То= мин [3 стр. 161]

3) Определение штучно-калькуляционного времени на операцию.

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом. В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени:

Тш-к=+Тшт [1],

где Тпз - подготовительно - заключительное время на операцию.

n - величина партии запуска деталей; n=280 шт

Тшт=То+Тв·k +Тоб.от,

где То - основное время,

Тв - вспомогательное время:

Тв=Тус+Тзо+Туп+Тиз,

где Тус - время на установку и снятие детали,

Тзо - время на закрепление и открепление детали,

Туп - время на приемы управления станком,

Тиз - время на измерение детали,

Тоб.от - время на обслуживание рабочего места и перерывов на отдых и личные надобности,

k - коэффициент, учитывающий серийность производства (k=1,85).

Тоб.от=Т_оп·7 %

Т_оп=Т_о +Т_в ·k

Т_оп=0,24+(0,094+0,068+0,12+0,55)1,85=1,78 мин

Тоб.от=1,78 ·0,07=0,125 мин

Полученные значения норм времени сведем в таблицу 5.

Таблица 5.

Наименование	Переход 1	Переход 2	Общее
Тус - время на установку и снятие детали, мин	0,047	0,047	0,094
Тзо - время на закрепление и открепление детали, мин	0,034	0,034	0,068
Туп - время на приемы управления станком, мин	0,06	0,06	0,12
Тиз - время на измерение детали, мин	0,32	0,23	0,55
Тоб.от - время на обслуживание рабочего места и перерывов на отдых и личные надобности, мин			0,125
Тпз - подготовительно - заключительное время, мин	18	2	20
То - основное время, мин	0,14	0,1	0,24
Время на получение и сдачу инструмента, мин	7

На основании таблицы получаем:

Тш-к= +0,24+0,125= 0,46 мин.

1.7.2 Расчет точности механической обработки

Расчет точности обработки заключается в определении суммарной погрешности чистового точения и сравнение ее с допуском на размер по 9 квалитету точности 40,266 h9 (_-0,062).

Суммарная погрешность обработки рассчитывается по формуле

где - погрешности возникающие в процессе обработки;

- погрешность настройки технической системы на размер.

1. Определим погрешность обработки вызванную размерным износом инструмента

Используя таблицу 29 допустимого размерного износа инструмента при обработке партии заготовок [4 стр 74] определим:

20 мкм

2. Определим упругие отжатия вызванные непостоянством силы

Т. к. обработка поверхностей происходила с закреплением в станочных кулачках, то здесь применима следующая формула

,

Податливость равна

мкм/кН

Радиальное усилие определим по формуле

,

где мм; мм

Значение скорости резания: м/мин.

По табл.22 [2 стр.273] находим: С_p = 204; n = 0; X= 1,0; Y= 0,75

Значение поправочного коэффициента на силу резания

K_p=0,734

Рассчитываем скорость резания и определяем радиальное усилие

Н

Н

Определим упругие отжатия

мкм

3. Определим погрешность настройки технической системы на размер

мкм.

4. Температурные деформации определим по формуле

,

мкм

5. Определим по формуле

,

мм,

мм;

мкм.

Суммарная погрешность обработки

,

мкм.

Сравниваем суммарную погрешность с допуском на размер 40,266 h9, который составляет 62 мкм.

62 мкм > 55,5 мкм

Вывод: точность механической обработки соблюдается.

1.7.3 Выбор оборудования

На предприятиях стараются расписать технологический маршрут таким образом чтобы он, по возможности весь, выполнялся на оборудование одного цеха. Это связано с необходимостью оформления множества документов при перемещении части маршрутного процесса в другой цех.

Проектируемая технология удовлетворяет этому правилу. Все ее операции выполняются в пределах одного участка цеха, кроме заготовительной операции.

Выбор конкретной модели оборудования осуществляется по габаритным, точностным и мощностным критериям.

Распределение оборудования по операциям сведем в таблицу 6.

Таблица 6.

№ опер	Наименование станка	Режущий инструмент	Приспособление и вспомогательный инструмент	Мерительный инструмент
005	Фрезерно-центровальный полуавтомат МР-73М	Сверло Ш 4 Р6М5 ГОСТ 14034-74 Сверло центр. 2317-0119 (ф4,00) ГОСТ 14952-75 с предохр конусом Сверло центр. 2317-0107 (ф4,00) ГОСТ 14952-75 Фреза торцевая Ш 100 Т5К10 ГОСТ 24359-80 Фреза (ф100) 2214-0001 Т5К10 45° ГОСТ 24359-80	Тиски с самоцентрирую-щими губками	Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-1 ГОСТ 166
010	Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3	Резец проходной PCLNR 2020К-12 с пластиной: CNMG120408T-NR Резец проходной SVJCR 2020К-16 с пластиной: VCMT160404E-14	Центр передний, задний ГОСТ 13214-79 Патрон 2х кулачковый	Микрометр МК 25-1 ГОСТ 6507-78 Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-1 ГОСТ 166 Образцы шероховатости ГОСТ 9378-75
020	Шпоночно-фрезерный станок 6Д92	Специальная шпоночная фреза 1 Ш 2мм Р6М5 Фреза (ф12) 2234-0367 N9 ГОСТ 9140-78 Специальная грибковая фреза Ш 48 мм и b=8 Н8 Р6М5	Приспособление специальное	Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1-1 ГОСТ 166 Шаблон
025	Резьбонарезной полуавтомат 5Д07	Гребенка 2671-0773 ГОСТ 21761-76	Головка 2681-0023 ГОСТ 21761-76. Тиски с самоцентрирую-щими губками	Кольцо резьбовое М24Ч1,5. Пр и НЕ.
050	Круглошлифовальный станок 3М151	Шлифовальный круг ПП300Ч30Ч24А40ПС1-С2 6К5 50 м/с 1кл.А ГОСТ 2424-83	Центр передний, задний ГОСТ 13214-79 Хомутик ГОСТ 16488-79	Скобы Пр. и НЕ. Образцы шероховатости ГОСТ 9378-75

Сверло 2300-6173 (ф5,00) ГОСТ 10902-77

Штангенциркуль ШЦ-I - 250-630 - 0,05-1 ГОСТ 166-89

Штангенциркуль ШЦ-I - 125 - 0,05-1 ГОСТ 166

Штангенциркуль ШЦ-I - 125 - 0,10-1 ГОСТ 166

Штатив ШМ-I-8 ГОСТ 10197-70

Индикатор ИЧ02 кл. 1 ГОСТ 577-68

Угломер тип 1-2 ГОСТ 5378-88

Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507

Микрометр МК25-1 ГОСТ 6507-90

Скоба 061 ОСТ 95 1960-78 на рез. диаметр

Скоба СР 50 ГОСТ 11098-75

Кольцо 8211-0094 6g (M24 X1,5-ПР) ГОСТ 17763-72

Кольцо 8211-1094 6g (M24 X 1,5-НЕ) ГОСТ 17764-72

Пробка 8133-0630 (ф5) Н14 ГОСТ 14807-69



2. Конструирование средств технологического оснащения, мерительного и режущего инструмента

2.1 Выбор и обоснования установки детали в приспособлении

Из чертежа детали следует, что для операции фрезерования шпоночного паза следует применить для зажима детали на станке специальное приспособление. В нем заготовка базируется на призме и двух опорах. Так как приспособление применяется в крупносерийном производстве, то оно должно быть оснащено быстродействующим зажимным устройством. Этим требованиям удовлетворяет пневмопривод зажимного механизма.

2.2 Техническое описание конструкции и принцип работы приспособления

Приспособление состоит из корпуса, установочной призмы, рычажного зажимного устройства. В качестве привода принят поршневой пневмоцилиндр одностороннего действия при подаче сжатого воздуха в верхнюю часть пневмоцилиндра, поршень со штоком опускается и по средствам рычажной передачи прижимает прижимом деталь, т.е деталь закрепляется. При прекращении подачи сжатого воздуха в верхнюю полость, пружины, установленные на зажимном механизме, поднимают прижим, а с ним тяги и шток с поршнем поднимаются вверх и деталь высвобождается.

2.3 Разработка расчетной схемы закрепления и расчёт механизма зажима

Заготовка базируется на установочных элементах приспособления и прижимается к ним зажимом с силой Q, а сила резания Р_o действует в перпендикулярном направлении. Силе резания Р_o противодействует сила трения Т между опорной поверхностью приспособления и нижней базовой плоскостью детали, а также между верхней плоскостью детали и поверхностью зажима.

Рис. 4

Составим уравнение равновесия всех сил, действующих на заготовку относительно оси Y:

УF_yi=Q - 2Rsin/2=0

2R=

=90

Требуемая сила зажима определяем из выражения:

kР_о= Qf₁+2Rf₂

, где

k- коэффициент запаса зажима.

[2 стр.152]

k₀=1,5 - гарантированный коэффициент запаса.

k₁=1,0 - коэффициент, учитывающий изменение припуска

k₂=1,4 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении инструмента.

k₃=1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании

k₄=1,0 - коэффициент, учитывающий постоянство сил зажима

k₅=1,0 - коэффициент характеризующий только зажимные механизмы с ручным приводом

k₆=1,0 - коэффициент, учитывающий наличие момента стремящегося повернуть заготовку.

= - угол призмы

f₁=f₂=0,15 [2стр.159]

P_о=44,981 Н

Расчёт зажимного механизма:

[5 стр.89]

Определяем размер привода:

Р_и=0,785D²p

p=0,4 Н/м² =4 кгс/см² - удельное давление сжатого воздуха;

=0,7.

отсюда:



Округляем полученный диаметр до ближайшего значения.

D=100мм.

Диаметр штока: d=0,25D=0,25*100=25 мм.



Список использованной литературы.

1. А. Ф. Горбацевич. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Мн.: «Высшая школа», 1983.

2. А. Г. Косилова и Р. К. Мещеряков. Справочник технолога машиностроителя. В двух томах. Том 2. М.: «Машиностроение», 1985.

3. «Режимы резания металлов». Справочник под редакцией Ю.В. Барановского. М. «Машиностроение», 1972.

4. А. Г. Косилова и Р. К. Мещеряков. Справочник технолога машиностроителя. В двух томах. Том 1. М.: «Машиностроение», 1985

5. А.К. Горошкин. Приспособление для металлорежущих станков. Справочник 7-е издание, переработано и дополнено. М.: Машиностроение 1979

6. «Обработка металлов резанием»: Справочник под редакцией А.А. Панова. - М.: Машиностроение, 1988.

7. Б.Л. Беспалов, Л.А. Глейзер, И.М. Колесов Технология машиностроения М., “Машиностроение”, 1973

8. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/ И.М. Баранчукова, А.А. Гусев, Ю.Б. Крамаренко и др.; под ред. Ю.М. Соломенцева. - 2-е изд., испр. - М.: ...