Технологический процесс механической обработки корпуса наружного подшипника муфты сцепления двигателя А41 в условиях серийного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И. И. ПОЛЗУНОВА

Кафедра «Общая технология машиностроения»

УДК 621.9

Допущен к защите в ГАК

Зав. кафедрой д.т.н., профессор Е.Ю. Татаркин

Пояснительная записка выпускной работы

Технологический процесс механической обработки корпуса наружного подшипника муфты сцепления двигателя А41 в условиях серийного производства

ВР 552900. 00. 000 ПЗ

Работу выполнил

студент гр. ТМ-31 Назарова Е. Д.

Руководитель доцент, к.т.н. (Балашов А. В.)

Нормоконтролер инженер (Буканова И. С.)

БАРНАУЛ 2007.

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Служебное назначение узла

1.2 Служебное назначение детали. Характеристика материала детали. Классификация ее поверхностей

1.3 Анализ и методы контроля технических требований на деталь

1.4 Технологичность конструкции детали

1.5 Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

1.6 Составление плана обработки поверхностей детали

1.7 Проектирование технологического процесса механической обработки детали. Выбор баз и схем базирования

1.8 Расчет и выбор припусков

1.9 Расчет режимов резания, техническое нормирование и определение коэффициента загрузки технологической операции

2. Исследовательская часть

Общие выводы

Список литературы

Введение

Необходимость повышения эффективности машиностроительного производства и ускорение научно-технического прогресса ставит перед отечественным машиностроением задачи широкого внедрения прогрессивных технологий на базе создания и скорейшего освоения новой техники. Комплексная автоматизация и механизация производства является важнейшим направлением в решении рассматриваемых задач интенсификации производства.

Исходными данными для выполнения проекта являлись:

-Сборочный чертеж муфты сцепления;

-Чертеж корпуса наружного подшипника;

-Программа выпуска деталей 20000 шт. в год.

Определение типа производства

Исходя из заданной программы выпуска деталей определяем тип производства. По таблице [5] для детали массой до 8 кг и объемом выпуска от 5000 до 50000 штук в год назначаем крупно серийное производство.

Для крупносерийного производства определяем такт выпуска деталей

, где

- действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах

N - годовая программа в штуках

, где

 - номинальный годовой фонд времени в часах

К - коэффициент учитывающий потери времени на ремонт оборудования (0,9)

, где

Д - количество рабочих дней в году

z - продолжительность смены

m - количество смен

, где

О=104 - количество дней отдыха

П=8 - количество праздничных дней

С=6 - количество дней сокращенных на один час

Размер производственной партии

где

- число дней запаса деталями (6 - для крупносерийного производства)

D - число рабочих дней в году (247 дней)

1. Технологическая часть

1.1 Служебное назначение узла

Муфта сцепления - сухого трения, фрикционная, двухдисковая, предназначена для передачи и прерывания крутящего момента от коленчатого вала к трансмиссии трактора или другой машины и плавного трогания с места. Муфта смонтирована на маховике и закрыта крышкой.

Рисунок 1 - муфта сцепления

Взаимодействие деталей муфты сцепления происходит следующим образом:

Ведомые (поз.2), промежуточный (поз.19) и нажимной (поз.25) диски размещены в корпусе. Ведомые диски (поз.2) шлицевыми отверстиями ступиц свободно посажены на шлицы вала (поз.7) муфты сцепления, установленного в подшипниках (поз.11 и 53). Ведомые диски (поз.2), промежуточный (поз.19) и нажимной (поз.25) при включении муфты сжимаются пятнадцатью парами пружин (поз.21) и за счет сил трения вращаются как одно целое. Для усиления трения к дискам (поз.2) приклепаны фрикционные накладки.

Нажимные пружины (поз.21) установлены в стаканах, удерживаемых буртами в отверстиях крышки, прикрепленной к маховику болтами.

Выключают муфту механизмом выключения. При перемещении рычага управления муфтой сцепления соединенная с ним тяга отведет рычаг назад, вследствие чего валик (поз.9) с вилкой (поз.27) повернется в направлении к маховику. В этом же направлении переместиться корпус муфты выключения. При этом втулка корпуса муфты выключения (поз.30) нажмет на отжимной диск, постоянно связанный с головками длинных плеч отжимных рычагов (поз.22), что заставит их повернуться на осях (поз.28). Короткие плечи отжимных рычагов отойдут от маховика и в том же направлении потянут за собой отжимные болты (поз.26). Вследствие этого соединенный с ними нажимной диск (поз.25) переместиться от маховика. Также отойдет от маховика промежуточный диск (поз.19) и муфта выключится.

Осмотр, регулировку и сказку главной муфты сцепления проводят через люк крышки (поз.38).

1.2 Служебное назначение детали характеристика материала детали классификация ее поверхностей

Деталь - корпус, являющийся телом вращения, длинной 133 мм и максимальным диаметром 168 мм. Относится к классу корпусов. Масса детали m=4,08 кг.

Назначение детали:

Корпус наружного подшипника предназначен для размещения корпусного подшипника с валом муфты сцепления и корпуса муфты включения. Выполняет несущую функцию. Деталь не испытывает значительных нагрузок ни на кручение, ни на сжатие. Материал корпуса - серый чугун СЧ20, который применяется для изготовления корпусов.

Рисунок 2 - корпус наружного подшипника

Таблица 1 Химический состав чугуна марки СЧ20 (ГОСТ 1412-85) [12]

Марка чугуна	Массовая доля элемента в %
	Углерод	Кремний	Марганец	Фосфор	Сера
				не более
СЧ20	3,3-3,5	1,4-2,4	0,7-1,0	0,2	0,15

Таблица 2 Физические свойства чугуна с пластинчатым графитом СЧ20. [12]

Марка чугуна	Плотн-ость ?, кгм	Линейная усадка ?	Модуль упругости при растяжении Е, МПа	Удельная теплоемкость при t от 20 до 200 ?С Дж	Коэффициентлинейного расширения при t от 20 до 200 ?С ?/?С	Тепло-проводность при t 20?С ?, Вт/м?К	Временное сопротив-ление при растяже-нии ?, Мпа (кгс/мм2)
							не менее
СЧ20	7,1?103	1,2	>>850 >>1000	480	9,5?106	54	200(20)

Исходя из механических свойств данного материала можно сказать, что он обеспечивает все условия, заданные служебным назначением детали.

Рисунок 3 - классификация поверхностей

Таблица 3 - Классификация поверхности детали по служебному назначению

Вид	Номер
Основные конструкторские поверхности	2, 3, 7
Вспомогательные конструкторские поверхности	4, 5, 10, 11, 12
Технологические поверхности	Фаски, проточки, канавки для выхода металлорежущего инструмента
Свободные	Остальные

Поверхность 2 - торец - служит для упора корпуса наружного подшипника в торец в крышку муфты сцепления

Поверхность 3 - наружный диаметр - служит установки и ориентации корпуса наружного подшипника в крышке муфты сцепления

Поверхность 7 - отверстие - служит для закрепления корпуса наружного подшипника в крышке муфты сцепления

Поверхность 4 - торец - служит для упора муфты выключения в корпус наружного подшипника

Поверхность 5 - наружный диаметр - служит для установки муфты выключения на корпус наружного подшипника

Поверхность 10 - отверстие - служит для установки манжеты в корпус наружного подшипника

Поверхность 11 - торец служит для упора подшипника в корпус наружного подшипника

Поверхность 12 - отверстие - служит для установки подшипника в корпус наружного подшипника

1.3 Анализ и методы контроля технических требований на деталь

Таблица 4 - Анализ технических требований

Техническое требование	Последствия при невыполнении технического требования
Колебания твердости материала детали в пределах 170…241 НВ	Повышенный износ детали, разрушение и преждевременный выход из строя
Допуск непостоянства диаметра в поперечном и продольных сечениях поверхности Е не более 0,02 мм	Отклонение геометрической формы, перекос подшипника, повышенный износ подшипника, биение оси вала
На поверхности Б допускаются без исправления раковины с наибольшим измерением до 3 мм, глубиной не более 2 мм, в количестве не более 5 штук на деталь при не групповом расположении и не ближе 5 мм от краев и отверстий	Снижение прочности вследствии уменьшения сечения уха, разрушение уха, невозможность получения отверстия правильной геометрической формы
Биение оси поверхности 3 относительно оси поверхности 12 не более 0,08 мм	Перекос подшипника, повышенный износ подшипника, биение оси вала
Биение оси поверхности 5 относительно оси поверхности 12 не более 0,16 мм	Неправильная установка муфты выключения, несовпадение оси вала и муфты выключения
Биение оси поверхности 10 относительно оси поверхности 12 не более 0,1 мм	Перекос манжеты, попадание смазки в узел
Биение оси поверхности 11 относительно оси поверхности 12 не более 0,1 мм	Перекос подшипника, повышенный износ подшипника
Непараллельность поверхности 11 относительно поверхности 2 не более 0,1 мм	Перекос подшипника, заклинивание вала
Отклонение позиционного допуска отверстия 7 относительно поверхности 12 не более 0,1 мм	Невозможность сборки узла

1.3.1 Технологичность конструкции детали

Деталь относится к классу корпусов. Она состоит из поверхностей вращения и торцевых поверхностей. Деталь относительно простой формы, все поверхности доступны для обработки, а также не требуется специальных режущих инструментов. Для контроля используется универсальный мерительный инструмент. Конструкция детали предусматривает канавки для выхода режущих инструментов. Деталь достаточно прочная и жесткая (отношение длины к диаметру L/d меньше 12). По качественной оценке деталь можно считать технологичной.

Самый высокий квалитет точности размеров детали седьмой, следовательно, по точности деталь также технологична.

Изготовление детали не требует доводочных операций, следовательно, и по шероховатости деталь технологична.

Вывод: по результатам проведенного анализа деталь можно считать технологичной.

1.4 Выбор и технико-экономическое обоснование метода получения заготовки

Во время технологической подготовки производства в крупносерийном производстве, где средствами автоматизации производства являются станки автоматы и полуавтоматы, для сохранения точности оборудования предпочтительны более точные методы получения заготовок. Это позволяет исключить черновые стадии обработки.

В данной работе выбран способ получения заготовки литье в кокиль, что позволит получить заготовку первого класса точности, в отличие от предложенного на заводе метода: литье в землю, которая позволяла получить заготовку второго класса точности.



Рисунок 4 - корпус наружного подшипника (заготовка)

Экономическое обоснование выбора метода получения заготовки. При отсутствии достаточного количества исходных данных для расчета методом прямого распределения затрат себестоимость заготовок, получаемых такими методами, как литье в кокиль, литье в землю, можно с достаточной точностью определить по формуле:

,

где C_i - базовая стоимость 1 тонны заготовок, руб.

К_Т, К_С, К_В, К_М, К_Л - коэффициенты, зависящие от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объема выпуска заготовок.

G - масса заготовки, 6.8 кг

G_ДЕТ - масса детали, 4.08 кг

C_ОТХ - стоимость отходов, руб.

Литье в кокиль. Себестоимость заготовки:

К_Т = 11;

К_С = 11,8;

К_В = 8,5;

К_М = 10,6;

К_Л = 10.

C_i = 302

C_ОТХ = 226,0

Литье в землю. Себестоимость заготовки

К_Т = 11;

К_С = 11,8;

К_В = 8,5;

К_М = 10,6;

К_Л = 10,6;

C_i = 338;

C_ОТХ = 226.

Экономическая эффективность

Э₃ = (С₂ - С₁)N (6),где

N - годовая программа выпуска = 20000 шт.

Э₃ = (27,9 - 23,4)?20000 = 9000 руб.

Приведенные выше расчеты показали, что выбранный метод получения заготовки (литье в кокиль) позволяет получить ее не только точнее, но и дешевле, что благоприятно скажется на качестве обработки детали и себестоимости узла в целом.

1.5 Составление плана обработки поверхностей детали

Технологический процесс на предприятии проектируется применительно к конкретным условиям: на базе действующего парка оборудования, возможности его использования (загрузка другими деталями) и т.д.

На первом этапе проектирование технологического процесса составляется карта исходных данных, в которой учитываются точность обрабатываемых поверхностей, технические требования, предъявляемые к ним и способы их обеспечения. Анализируя в дальнейшем полученную таблицу, составляем технологический процесс обработки корпуса наружнего подшипника. При составлении технологического процесса на начальных операциях базируем деталь по поверхностям, которые в дальнейшем обрабатываться не будут. На первых операциях подготавливаем на универсальных станках базовые поверхности, по которым в дальнейшем будет обрабатываться заготовка. Обработку наиболее точных поверхностей выносим в конец технологического процесса.

Рисунок 5 - классификация поверхностей

Таблица 5 - Карта исходных данных.

№пов	Шероховатость Мкм Точность	Технические требования чертежа	План обработки поверхности	ТехнологрешенияпообеспечениюТТкдетали
		детали	заготовки
1	20 14	?	?	Точение черновое	?
2	10 14	?	?	Точение однократное Шлифование	?
3	2,5 7	3,12=0,08мм	?	Точение черновое Точение чистовое Шлифование	Обработать пов. 12 первой.
4	10 14	?	?	Точение черновое	?
5	2,5 10	5,12=0,16мм	?	Точение черновое Точение чистовое	Обработать пов. 12 первой.
6	20 14		?	Точение черновое	?
7	20 14	7,12=0,1мм	?	Сверление	Обработать c одной установки
8	10 14	?	Литейный уклон 3°, 4°.	Точение черновое	?
9	20 13	?	?	Точение черновое	?
10	2,5 9	10,12=0,1мм	?	Точение черновое Точение чистовое Точение тонкое	Обработать пов. 12 первой.
11	20 14	11,2=0,1мм 11,12=0,063мм	?	Точение черновое	Обработать пов. 2 первой. Обработать пов. 12 первой.
12	2,5 7	?	?	Точение черновое Точение чистовое Точение тонкое	?

1.6 Проектирование тп механической обработки детали выбор баз и схем базирования

Таблица 6 - ТП изготовления корпуса механизма уравновешивания.

№ операции	Наименование и содержание операции	Тип и модель станка
005	Токарная Точить базовые поверхности 2, 3, 4, 5 начерно	Станок токарный многорезцовый полуавтомат 1А730
010 3 4 5 6 7 8	Токарная Расточить отверстия 8, 10, 12 начерно и подрезать торцы Точить поверхности 3, 5 начисто и подрезать торец 6 Расточить отверстия 9 начерно, 10, 12 начисто, подрезать торец 11, снять фаску Снять фаски на торце 6 и наружном диаметре 3 Снять фаску на торце 1, проточить канавки для выхода режущего инструмента на поверхностях 10, 11 Снять фаску на поверхности 3, проточить канавки для выхода режущего инструмента на поверхностях 3,5	Станок токарный 8-и шпиндельный полуавтомат 1К282
20	Алмазно-расточная Расточить отверстия 10, 12 тонко	Станок алмазно-расточной ОС 4800
25	Сверлильная Сверлить 4 отверстия 7	Станок вертикально-сверлильный 2с135с1151
30	Круглошлифовальная Шлифовать поверхность 3 с подшлифовкой торца 2	Станок круглошлифовальный 3Т161

Выбор баз и схем базирования

От выбора технологических баз в значительной мере зависит обеспечение точности детали и характер построения технологического процесса. Базирование заготовки на первой операции ТП осуществляем по черным (необработанным) поверхностям (Рисунок 6). Схема базирования заготовки реализуется с помощью расжимного трехкулачкогого патрона. При этом подготавливается комплект чистовых баз, по которым заготовка будет базироваться на протяжении всего технологического процесса (Рисунок 7). При дальнейшей обработки заготовки по ходу ТП комплект баз меняется в зависимости от вида обабатываемых поверхностей (внешние, внутренние) Этим обеспечивается принцип постоянства технологических баз. С использованием такого базирования можно полностью изготовить деталь с заданной точностью.

Таблица 7 - Схемы базирования заготовки

№ операции	№ позиции	Схема базирования
005 Токарно-автоматная
010 Токарно-автоматная	3, 5, 7
010 Токарно-автоматная	4, 6, 8
015 Алмазно-расточная
020 Вертикально- сверлильная
025 Кругллошлифовальная

1.7 Расчет и выбор припусков

Расчет припусков и размеров для отверстия 150Js7(±0,02)

Обработка отверстия выполняется на двух операциях в три перехода:

- растачивание черновое и растачивание чистовое на токарной операции.

- растачивание тонкое на алмазно-расточной операции.

Припуск на черновое растачивание:

Припуск предварительно рассчитывается по формуле:

По таблице [6] выбираем параметры качества поверхности:

Значение определяем по таблице:

Допуск на размер отверстия в заготовке составляет:

Погрешность базирования , погрешность закрепления (по таблице). Погрешность установки

Припуск на чистовое растачивание:

По таблице [6] для чистового растачивания выбираем:

По таблице [6] для чистового обтачивания

Погрешность базирования , погрешность закрепления (по таблице). Погрешность установки

Припуск на тонкое растачивание:

По таблице [6] для тонкого растачивания выбираем:

Допуски на размеры:

- растачивание черновое

- растачивание чистовое

- растачивание тонкое

Таблица 8 - Расчет предельных размеров для отверстия 150Js7(±0,02)

№ перехода	Наименование переходов	Допуск IT, мкм	Припуск минимальный, 2zimin, мкм	Припуск максимальный 2zimax, мкм	Допуск на припуск ITzi, мкм	Наибольший предельный размер	Наименьший предельный расмер, мм
		по нормативам	принятый	расчетный	принятый			расчетный	принятый
0	Заготовка-отливка	5600	5600	-	-	-	-	145,596	145,5	139,9
1	Растачивание черновое	Н12 400	Н12 400	2204	2300	7500	5200	147,859	147,8	147,4
2	Растачивание чистовое	Н10 160	Н10 160	1101	1160	1400	240	148,96	148,96	148,8
3	Растачивание тонкое	Н7 40	Н7 40	1060	1060	1180	120	-	150,02	149,98

Расчет предельных размеров

Расчет предельных размеров начинают от наибольшего предельного размера последнего перехода

Наибольший предельный размер предыдущего перехода (растачивания чистового)

Полученный размер округляется до сотых долей в меньшую сторону, и полученное значение заносим в графу принятое.

Фактическое значение минимального припуска под тонкое растачивание:

Наименьший предельный размер для перехода чистового растачивания:

Наибольшее значение припуска под тонкое растачивание:

Допуск на припуск:

Разность припусков предшествующего и выполняемого переходов:

Расчеты выполнены верно.

Определяем размеры для чернового растачивания

Наибольший предельный размер перехода (растачивания чернового)

Полученный размер округляется до сотых долей в меньшую сторону, и полученное значение заносим в графу принятое.

Фактическое значение минимального припуска под чистовое растачивание:

Наименьший предельный размер для перехода чернового растачивания:

Наибольшее значение припуска под чистовое растачивание:

Допуск на припуск:

Разность припусков предшествующего и выполняемого переходов:

Расчеты выполнены верно.

Размеры заготовки подшипник двигатель деталь резание

Наибольший предельный размер заготовки.

Полученный размер округляется до сотых долей в меньшую сторону, и полученное значение заносим в графу принятое.

Фактическое значение минимального припуска под черновое растачивание:

Наименьший предельный размер для заготовки:

Наибольшее значение припуска под тонкое растачивание:

Допуск на припуск:

Разность припусков предшествующего и выполняемого переходов:

Расчеты выполнены верно.

Задание рассчитанных размеров на операционных эскизах и чертеже заготовки

Для тонкого растачивания размер соответствует чертежному:

Для промежуточных размеров номинальное значение устанавливают так, чтобы поле допуска соответствовало Н, поскольку никаких дополнительных условий для иного расположения нет.

Размер чистового растачивания:

Размер чернового растачивания:

Для размера заготовки номинальное значение назначается так, чтобы при установленных по ГОСТ 7505-89 предельных отклонениях значения предельных размеров соответствовали расчетным:

Расчет припусков и размеров для поверхности 3 168h7_(-0,04)

Обработка поверхности выполняется на двух операциях в три перехода:

- точение черновое и точение чистовое

- шлифование

Припуск на черновое точение:

Припуск предварительно рассчитывается по формуле:

По таблице [6] выбираем параметры качества поверхности:

Значение определяем по таблице:

Допуск на размер отверстия в заготовке составляет:

Погрешность базирования , погрешность закрепления (по таблице [6]). Погрешность установки

Припуск на чистовое точение:

По таблице [6] для чистового растачивания (IT12) выбираем:

По таблице для чистового точения

Погрешность базирования , погрешность закрепления (по таблице). Погрешность установки

Припуск на шлифование:

По таблице [6] для шлифования выбираем:

Погрешность базирования , погрешность закрепления (по таблице). Погрешность установки

Допуски на размеры:

- точение черновое

- точение чистовое

- шлифование

Таблица 9 - Расчет предельных размеров для размера 168h7.

№ перехода	Наименование переходов	Допуск IT, мкм	Припуск минимальный, 2zimin, мкм	Припуск максимальный 2zimax, мкм	Допуск на припуск ITzi, мкм	Наименьший предельный размер	Наибольший предельный расмер, мм
		по нормативам	принятый	расчетный	принятый			расчетный	принятый
0	Заготовка-отливка	5600	5600	-	-	-	-	172,404	172,4	178
1	Точениеие черновое	Н12 400	Н12 400	2204	2200	7400	5200	170,121	170,2	170,6
2	Точение чистовое	Н10 160	Н10 160	1101	1180	1420	840	169,02	169,02	169,18
3	Шлифование	Н7 40	Н7 40	1060	1060	1180	120	-	167,96	168

Расчет предельных размеров

Расчет предельных размеров начинают от наименьшего предельного размера последнего перехода

Наименьший предельный размер предыдущего перехода (точения чистового)

Полученный размер округляется до сотых долей в большую сторону, и полученное значение заносим в графу принятое.

Фактическое значение минимального припуска на шлифование:

Наибольший предельный размер для перехода шлифование:

Наибольшее значение припуска под шлифование:

Допуск на припуск:

Разность припусков предшествующего и выполняемого переходов:

Расчеты выполнены верно.

Определяем размеры для чернового точения

Наибольший предельный размер перехода (точения чернового)



Полученный размер округляется до сотых долей в меньшую сторону, и полученное значение заносим в графу принятое.

Фактическое значение минимального припуска под чистовое точение:

Наименьший предельный размер для перехода чернового точения:

Наибольшее значение припуска под чистовое точение:

Допуск на припуск:

Разность припусков предшествующего и выполняемого переходов:

Расчеты выполнены верно.

Размеры заготовки

Наибольший предельный размер заготовки.



Полученный размер округляется до десятых долей в большую. сторону, и полученное значение заносим в графу принятое.

Фактическое значение минимального припуска под черновое растачивание:

Наибольший предельный размер для заготовки:

Наибольшее значение припуска под тонкое точение:

Допуск на припуск:

Разность припусков предшествующего и выполняемого переходов:

Расчеты выполнены верно.

Задание рассчитанных размеров на операционных эскизах и чертеже заготовки

Для тонкого растачивания размер соответствует чертежному:

Для промежуточных размеров номинальное значение устанавливают так, чтобы поле допуска соответствовало Н, поскольку никаких дополнительных условий для иного расположения нет.

Размер чистового растачивания:

Размер чернового растачивания:

Для размера заготовки номинальное значение назначается так, чтобы при установленных по ГОСТ 7505-89 предельных отклонениях значения предельных размеров соответствовали расчетным:

1.8 Расчет режимов резания

Расчет режимов резания для операции 020 Вертикально-сверлильная

В данной операции необходимо сверлить четыре отверстия диаметром 11,5мм.

Глубина резания

При сверлении глубина резания принимается равной половине диаметра просверливаемого отверстия:

Подача

При сверлении отверстий без ограничивающих фактором выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу, с учетом рекомендаций, изложенных в [2] принимаем:

Скорость резания

Скорость резания при сверлении определяется по эмпирической формуле

Среднее значение стойкости Т при одноинструментальной обработке 60 мин. По таблице [2], с учетом подачи, определяем значения коэффициентов:

Коэффициент является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки , глубину сверления , материала инструмента .

С учетом всего вышеприведенного имеем:

Частота вращения

С учетом имеющегося станка 2с135с1151 уточняем частоту вращения шпинделя:



Крутящий момент и осевая сила

Силу резания принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка. При точении эти составляющие рассчитываются по формуле:

Постоянная С_М и показатели степени q, y, для расчетных условий определяются по таблицам [2]:

С_М = 0,021

q = 2

y = 0,8

Поправочный коэффициент Kp представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов определяем по таблицам [2].

Тогда:

Осевая сила при сверлении определяется по формуле:

Постоянная С_р и показатели степени q, y, для расчетных условий определяются по таблицам [2]:

С_р = 42,7

q = 1

y = 0,8

Поправочный коэффициент Kp представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов определяем по таблицам [2].

Тогда:

Мощность резания

Мощность резания рассчитывается по формуле:

Главный привод вертикально-сверлильного станка 2с135с1151, используемого для обработки, имеет двигатель мощность 5 кВт, что позволяет вести обработку.

Расчет режимов резания для операции 015 алмазно-расточная

Глубина резания

При тонком растачивании и отсутствии ограничений по мощности оборудование, жесткости технологической системы принимается равной припуску на обработку, предварительно рассчитанному выше.

При растачивании скорость резания и подача выбирается в зависимости от типа обрабатываемого материала и параметра шероховатости поверхности. Обрабатываемый материал СЧ20 (твердость от НВ 170-241), шероховатость Ra=2,5. Следовательно по таблицам [2] принимаем:

Подача

При выборе значения подачи лимитирующим фактором является шероховатость поверхности, при уменьшении которой необходимо снизить значение подачи. По таблице [2] выбираем:

S = 0,12мм/об.

Скорость резания

В зависимости от механических свойств обрабатываемого материала по рекомендациям изложенным в [2] устанавливаем оптимальное значение скорости резания:

Поскольку на данной операции ведется одновременная обработка двух поверхностей: D₁=105, D₂=150, то после определения величины частоты вращения, производится выбор минимального значения с которым в дальнейшем будет производится обработка обеих поверхностей.

Частота вращения

Принимаем n = 212 об/мин.

Сила резания

Силу резания принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка. При растачивании эти составляющие рассчитываются по формуле:

Постоянная С_р и показатели степени x, y, n для расчетных условий определяются по таблицам [2]:

Для тангенциальной составляющей Pz:

С_р = 92

x = 1,0

y = 0,75

n = 0

Для радиальной составляющей Py:

С_р = 54

x = 0,9

y = 0,75

n = 0

Для осевой составляющей Px:

С_р = 46

x = 1,0

y = 0,4

n = 0

Поправочный коэффициент Kp представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов определяем по таблицам [2].



Для тангенциальной составляющей Pz:

(при главном угле в плане )

(при переднем угле )

(при угле наклона главного лезвия )

(для радиуса при вершине )

Тогда:

Отсюда:

Для радиальной составляющей Py:

(при главном угле в плане )

(при переднем угле )

(при угле наклона главного лезвия )

(для радиуса при вершине )

Тогда:

Отсюда:

Для осевой составляющей Px:

(при главном угле в плане )

(при переднем угле )

(при угле наклона главного лезвия )

(для радиуса при вершине )

Тогда:

Отсюда:

Мощность резания

Мощность резания рассчитывается по формуле:

Главный привод алмазно-расточного станка ОС4800, используемого для обработки, имеет двигатель мощность 5 кВт, что позволяет вести обработку.

Техническое нормирование

Исходные данные для расчета норм времени

1. Деталь - корпус наружнего подшипника.

2. Операция 020 - алмазно-расточная.

3. Вес заготовки - 4,08 кг.

4. Станок - алмазно-расточной ОС4167.

5. Число оборотов шпинделя в минуту - 212 об/мин

6. Подача на один оборот шпинделя - 0,12 мм/об

Определение основного (технологического) времени

Основное технологическое время определяется по формуле [11]:

l - длина обрабатываемой поверхности.

l₁ - величина врезания и перебега резца.

l₂ - дополнительная длина на взятие пробной стружки.

n - число оборотов шпинделя в минуту.

S - подача на один оборот шпинделя.

I - число проходов.

Из чертежа детали:

l = 39 мм.

По таблицам [11] выбираем:

l₁ = 2,5 мм.

l₂ = 0 мм.

Поскольку операция состоит из одного перехода, основное время на операцию равно:

Определение вспомогательного времени

Вспомогательное время на установку и снятие детали t_уст

Время на установку и снятие детали весом 4,08 кг. в самоцентрирующем патроне с пневматическим зажимом без выверки в соответствии с рекомендациями [11] равно 0,21 мин.

Вспомогательное время связанное с переходом t_пер

Вспомогательное время, связанное с переходом, при обработке в операции устанавливается по нормативам, представленным в [11] равно t_пер = 0,1 мин.

Вспомогательное время на контрольные измерения t_изм

Вспомогательное время на контрольные измерения обработанной поверхности перекрывается основным временем.

По карте [11] устанавливается величина периодичности контрольных измерений. Для обрабатываемой поверхности принимается коэффициент периодичности равный 1,0.

Вспомогательное время на операцию составит:

По карте [11] определяется поправочный коэффициент на вспомогательное время в зависимости от суммарной продолжительности обработки партии деталей по трудоемкости. При трудоемкости обработки партии деталей в две смены этот коэффициент равен 1.

С учетом поправочного коэффициента вспомогательное время на операцию составит:

Определение времени на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности.

Время на обслуживание рабочего места (организационное и техническое) определяется по рекомендациям, изложенным в [11]. Для станков второй группы с наибольшим диаметром изделия, устанавливаемого на станиной 300 мм оно составит 3,5% оперативного времени.

Время перерывов на отдых и личные надобности при работе на станке с механической подачей составляет 4% оперативного времени.

Определение нормы штучного времени.

Норма штучного времени определяется по формуле:

Определение подготовительно-заключительного времени

Подготовительно-заключительное время определяется по картам [11]. При обработке детали в патроне с работой двумя режущими инструментами, участвующими в операции, подготовительно-заключительное время на партию деталей равно Т_п-з = 14 мин.

Определение штучно-калькуляционного времени

мин.

Определение коэффициента загрузки

Расчетное количество рабочих смен



Принятое количество рабочих смен

Коэффициент загрузки

2. Исследовательская часть

Обработка на круглошлифовальных станках ведется методом многопроходного шлифования, когда за каждый оборот обрабатываемой детали снимается определенный припуск. Снимаемый припуск за каждый оборот детали или глубина срезаемого слоя не остаются постоянными, они изменяются на протяжении всей операции и определяют структуру рабочего цикла шлифования.

Типовая схема рабочего цикла шлифования [13] состоит из четырех этапов: врезания, чернового съема, чистового съема и выхаживания.

Детали, которые не могут быть обработаны в центрах закрепляют в трехкулачковом или мембранном патроне.

Врезное шлифование применяют при обработке коротких шеек, поверхностей, ограниченных буртами, при необходимости одновременного шлифования шейки и торца. Врезное шлифование наиболее целесообразно применять в крупносерийном и массовом производстве.

На круглошлифовальных станках наибольшее распространение получили устройства для контроля наружного диаметра обрабатываемой детали.

Для измерения детали используют ряд схем [13], которые различают по количеству измерительных и базовых наконечников, соприкасающихся с обрабатываемой поверхностью. В устройствах, работающих по трехконтактной схеме, скоба снабжена жестко связанными с нею измерительными и базовыми наконечниками, опирающимися на обрабатываемую поверхность и обеспечивающими строго определенное взаимное расположение оси обрабатываемой детали и скобы. Измерение размера обрабатываемой детали воспринимается отсчетным устройством или чувствительным элементом этого устройства (индуктивным датчиком, выходным соплом и т.д.) жестко связанным со скобой.

Постановка задачи и анализ проблемы

Наличие шлифовальной операции, выполняемой на шлифовальном автомате 3Т161, привели к необходимости применения системы автоматического контроля размеров обрабатываемой детали. Исходя из поставленной задачи было предложено производить контроль размеров заготовки измерительной системой БВ -4100, оснащаемой рядом навесных трехконтактных скоб типа БВ-3П156 [13].

К преимуществам трехконтактной схемы следует отнести независимость показаний измерительного устройства от изменения взаимного положения обрабатываемой детали и узлов станка, так как измерительные устройства базируются непосредственно на измеряемой поверхности.

Схема позволяет использовать в качестве отсчетных устройств сравнительно простые измерительные головки и индикаторы с механической передачей, так как конструкция скобы позволяет без особых затруднений вынести эти головки из зоны обработки для исключения загрязнения и для удобства отсчета показаний.

К недостаткам схемы следует отнести трудность автоматизации ввода измерительной скобы в рабочее положение и ее вывод, необходимость в значительном ходе при вводе и выводе скобы для установки и съема обрабатываемых деталей на станке, затруднения в обработке с продольной подачей при обычном закреплении скобы на кожухе шлифовального круга.

Выше означенная измерительная система преимущественно используется для автоматического контроля размеров валов с гладкой поверхностью в процессе их обработки методом врезания на центровых груглошлифовальных полуавтоматах и универсальных станках. В зависимости от диапазона измерения предусмотрено несколько вариантов исполнения прибора. Конструкция кронштейна 3 позволяет навесной скобе в процессе контроля поворациваться относительно осей 25 и 26. Этим обеспечивается самоустановка скобы неподвижными твердосплавными наконечниками 13 и 14 на поверхности контролируемой детали. Изменение размера детали воспринимается твердосплавным измерительным наконечником 15 штока 7 и передается индуктивному преобразователю типа БВ-6067 24.

При обработке методом врезания скобу устанавливают на станке с помощью унифицированного кронштейна, устанавливаемого на кожухе шлифовального круга.

Измерительная система, основанная на электронном принципе действия, предназначена для управления автоматическим циклом обработки деталей на круглошлифовальных станках. Контроль гладких валов при обработке методами врезания или продольной подачи на круглошлифовальных автоматах и полуавтоматах обеспечивается рядом настольных индуктивных скоб типа БВ-4100, скобы оснащают индуктивным преобразователем типа БВ-6067.

Автоматизация перемещений измерительной скобы и ее ориентация по отношению к шлифуемой заготовке обеспечивается гидравлическим подводящим устройством типа БВ -3102Т.

Рабочий цикл шлифования методом врезания с применением скобы БВ-4100 осуществляется следующим образом. В начальной фазе цикла настольная скоба и шлифовальная бабка занимают исходное положение. После закрепления заготовки на позиции обработки без участия измерительной системы осуществляется ускоренный подвод шлифовальной бабки и переход на форсированную или черновую подачу. В момент предшествующий снятию черновой части припуска, гидросистема станка реверсирует потоки масла, поступающие к гидроцилиндру.

Благодаря этому индуктивная скоба приобретает плавное движение в сторону заготовки. Одновременно для подготовки разблокирования командных цепей схема станка 10 формирует сигнал, производящий запуск электронного реле времени 11 измерительной системы.

В процессе обработки шток индуктивного преобразователя 2 воспринимает перемещение измерительных кареток скобы. Выходной сигнал преобразователя, пропорциональный изменению размера шлифуемого вала, после усиления электронной схемой преобразуется в аналоговый сигнал для показывающего прибора 6 и в дискретные команды для управляющих органов станка.

Измерительное усилие создается пружиной 23. Усилие прижатия неподвижных наконечников обеспечивается спиральной пружиной, размещенной в стакане 11 кронштейна 3. Для защиты плоских пружин от поломки перемещение штока 7 ограничивается винтом 22. При снятии скобы с детали рычаг 8, поворачиваясь вокруг осей 25 и 26 приподнимает скобу, освобождая рабочую зону для загрузки очередной заготовки.

Настройка трехконтактной скобы осуществляется по установленной в центрах образцовой детали, размер которой соответствует середине поля допуска в следующей последовательности.

Отпустить болты 18 и перемещат штангу 6 до совмещения штрихового индекса на корпусе 2 скобы с отметкой шкалы 9, соответствующей номинальному размеру детали. Переместить движок 5 с боковым наконечником по штанге 6 вплотную к торцу упора 4 и зафиксировать болтом 16. Закрепить скобу на оси 26 так, чтобы она установилась против середины абразивного круга, и надеть ее на образцовую деталь. Установить корпус скобы 2 с наклоном 10-15⁰ от вертикали в сторону рабочего. Для этого отпустить болт 17, крепящий кронштейны к кожуху абразивного круга.

Повернуть кронштейн 3 вокруг болта 17 так, чтобы обеспечился нужный наклон скобы. Установку контактных поверхностей измерительных наконечников скобы в плоскость, перпендикулярную оси центров, отрегулировать с помощью треж установочных болтов 19, 20, 21.

Настройку индикатора 12 следует произвести при вращении образцовой детали. Совмещение нулевой отметки шкалы со стрелочным указателем осуществляется поворотом шкалы индикатора. Окончательная корректировка настройки производится после шлифования пробной партии деталей и определения их размеров с помощью универсальных измерительных средств.

В процессе эксплуатации станка абразивный круг подвергается износу. Благодаря этому возрастает угол наклона скобы и ее измерительные наконечники смещаются с поверхности контролируемой детали. Неперпендикулярная установка скобы относительно линии центров может вызвать повышенную вибрацию. Для восстановления работоспособности прибора необходимо периодически производить правильную ориентацию скобы с помощью установочных болтов 19, 20, 21 кронштейна.

Возрастание погрешности показаний прибора может возникать в случае ослабления креплений деталей, входящих в измерительную цепь, при выработке рабочей поверхности опорной пятки 5 и чрезмерном износе контактных поверхностей измерительных наконечников, в случаях повреждения плоских пружин или выхода из строя индикатора. Изношенные поверхности следует восстановить путем механической обработки, неработоспособный индикатор и поврежденные пружины заменить новыми.

Общие выводы

1. В соответствии со служебным назначение детали и техническими требованиями разработан вариант технологического процесса для условий крупносерийного производства.

2. Для проектируемого ТП был произведен выбор баз и схем базирования.

3. Для выбранного типа производства был выбран способ получения заготовки путем сравнения двух вариантов, из которых в дальнейшем выбрали наиболее эффективный - литье в кокиль.

4. Произведен расчет припусков на две наиболее точные поверхности.

5. Были рассчитаны режимы резания, позволяющие обрабатывать заготовку с величинами припуска, определенными выше.

6. Произведенный комплекс расчетов в конечном счете позволил получить наиболее эффективный технологический процесс изготовления детали.

7. После изучения поставленной задачи и ознакомления со справочными материалами, посвященными шлифованию, был выбран наиболее рациональный способ контроля размеров. На чертеже в графической части представлена схема измерительной системы. Кроме того в пояснительной записке приведены указания по настройке, эксплуатации и способах устранения неисправностей, возникающих во время работы системы.

8. Применение системы автоматического контроля размеров позволит повысить производительность, сократить число брака, а так же исключить влияние обслуживающего персонала на точность получаемого изделия. Все вышеперечисленные факторы в конечном счете благотворно скажутся на экономической эффективности производства.

Список литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т 1./Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова.- 4-е изд.перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1986,- 656 с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2./Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова.- 4-е изд.перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1986.- 496 с.

3. Ледовских А.М. Выбор заготовок. Метод, указания./Алт.политехн.ин-т им. И.И.Ползунова.- Барнаул, 1983.- 35 с.

4. Каменская А. А. Методические указания по оформлению технологической документации /Алт. политехи. ин-т им.И.И.Ползуиова.-Барнаул, 1989.- 36 с.

5. А. А. Каменская, В. И. Неверов, А. А. Панов. Методические указания к выпускной работе бакалавров направления 552900 дневной и вечерней форм обучения/ Алт.политехн.ин-т им. И.И.Ползунова.- Барнаул, 1999.- 20 с.

6. А. А. Панов, В. В. Хоменко Расчет припусков на механическую обработку/Алт.политехн.ин-т им. И.И.Ползунова.- Барнаул, 2006.- 37 с.

7. ГОСТ 14.205-83 (СТ СЭВ 2063-79). Технологичность конструкции изделий. Термины и определения.

8. ГОСТ 21495-76 Базирование и базы. Термины и определения.

9. ГОСТ 3.1404-86 Единая система технологической документации формы и правила оформления документов на технологические процессы и операции обработки резанием.

10. ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.

11. Общемашиностроительные нормативы времени/Машиностроение - Москва,1974.- 423 с.

12. В. В. Данилевский Справочник молодого технолога-машиностроителя/Трудрезервиздат - Москва, 1958. - 402 с.

13. Воронцов Л.Н., Корндорф С.Ф. Приборы автоматического контроля размеров в машиностроении: Учебн. пособие для вузов по специальности “Приборы точной механики”.--М.: Машиностроение, 1988.-- 280 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

...