Вал отбора КОМ (коробки отбора мощности)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Обработка металлов резанием, технологические процессы обработки металлов путём снятия стружки, осуществляемые режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев. Основные виды обработка металлов резанием: точение, строгание, сверление, развёртывание, протягивание, фрезерование и зубофрезерование, шлифование, хонингование и др. Закономерности обработка металлов резанием рассматриваются как результат взаимодействия системы станок -- приспособление -- инструмент -- деталь (СПИД). Любой вид обработка металлов резанием характеризуется режимом резания, представляющим собой совокупность следующих основных элементов: скорость резания v, глубина резания t и подача s. Скорость резания -- скорость инструмента или заготовки в направлении главного движения, в результате которого происходит отделение стружки от заготовки, подача -- скорость в направлении движения подачи.

Обработка резанием является универсальным методом размерной обработки. Метод позволяет обрабатывать поверхности деталей различной формы и размеров с высокой точностью из наиболее используемых конструкционных материалов. Он обладает малой энергоемкостью и высокой производительностью. Вследствие этого обработка резанием является основным, наиболее используемым в промышленности процессом размерной обработки деталей.

Обработка резанием -- это процесс получения детали требуемой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей за счет механического срезания с поверхностей заготовки режущим инструментом материала технологического припуска в виде стружки

1. Технологическая часть

1.1 Назначение детали. Описание ее работы в изделии

Вал отбора КОМ (коробки отбора мощности) - деталь тракторов , грузовиков передающая вращение от двигателя на навесное оборудование, активные прицепы и другие механизмы. Вал отбора мощности является одним из основных узлов привода отбора мощности.

Привод отбора мощности передний (рисунок 1) осуществляется с носка коленчатого вала через полумуфту отбора мощности 2, прикрепленную к носку коленчатого вала 13 восьмью специальными болтами Ml2x1,25. Центрирование полумуфты относительно коленчатого вала осуществляется по внутренней расточке выносного противовеса.

Рисунок 1. Установка привода отбора мощности переднего и шкива: 1 -- вал привода агрегатов; 2 -- полумуфта отбора мощности; 3 -- вал отбора мощности; 4 -- шкив; 5 -- болт; 6 -- передняя крышка блока; 7 -- корпус подшипника; 8 -- манжета; 9 -- пружина; 10 -- заглушка; 11, 12 -- подшипники; 13 -- коленчатый вал; 14 -- резиновое кольцо уплотнения заглушки; 15 -- стопорное кольцо.

Крутящий момент от полумуфты передается посредством вала привода агрегатов 1 и вала отбора мощности 3 на шкив 4. Вал отбора мощности 3 устанавливается на двух шариковых подшипниках 11 и 12. Уплотнение полости осуществляется манжетой 8 и заглушкой 10 с резиновым кольцом 14. Для уменьшения износа шлицевых соединений, вал привода агрегатов удерживается от осевых перемещений пружиной 9.

1.2 Описание материала детали

вал деталь заготовка обработка

Сталь 38ХМЮА ГОСТ 4543-71.

Легированная конструкционная сталь.

38ХМЮА - хромомолибденоалюминиевая сталь, В состав марки входит углерод 0,38%, кроме углерода содержит молибден, алюминий и хром, примерно в равных долях по 0,8-- 1,1%

Содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% для каждого из этих элементов, поэтому в конце марки ставится буква А, что свидетельствует о дополнительных показателей качества.

ГОСТ 4543-71 - распространяется на прокат горячекатаный и кованый диаметром или толщиной до 250 мм, калиброванный и со специальной отделкой поверхности из легированной конструкционной стали, применяемый в термически обработанном состоянии.

1.3 Анализ технологичности конструкции детали

В соответствии с ГОСТ 14.205--83 технологичность -- это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объеме выпуска и условиях выполнения работ.

Производственная технологичность конструкции детали -- это степень ее соответствия требованиям наиболее производительного и экономичного изготовления. Чем меньше трудоемкость и себестоимость изготовления, тем более технологичной является конструкция детали. Технологичность конструкции детали анализируют с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и требования качества как технологические задачи изготовления.

Качественная оценка технологичности является предварительной, обобщенной и характеризуется показаниями: «лучше -- хуже», «рекомендуется -- не рекомендуется», «технологично -- нетехнологично». Технологичной при качественной оценке следует считать такую геометрическую конфигурацию детали и отдельных ее элементов, при которой учтены возможности минимального расхода материала и использования наиболее производительных и экономичных для определенного типа производства методов изготовления. В связи с этим проанализируем чертеж детали, например, с точки зрения:

* степени унификации геометрических элементов (диаметров, длин, резьб, фаски).

* наличия удобных базирующих поверхностей, обеспечивающая возможность совмещения и постоянства баз присутствует для нашего вала;

* существует возможности свободного подвода и вывода режущего инструмента при обработке вала;

* контроля точностных параметров детали производить удобно;

* методы обработки детали позволяют успешно решить задачу, по требуемому значению шероховатости на различных поверхностях изделия.

Деталь считается технологичным, если коэффициент технологичности (Кт) ? 0,6.

Таблица наименования поверхностей

Наименование поверхности	Общее количество поверхностей	Количество унифицированных	Параметр шероховатости
Цилиндрическая внутренняя (18,20,22,24,31,28,27)	6	6	Ra 2.5 - Ra 12.5
Цилиндрическая внешняя (1,5,10,12)	4	4	Ra 1.25 - Ra 6.3
Торцевая (26,2,4,8,11,16)	6	6	Ra 1.25 - Ra 6.3
Канавка (29,6,13)	3	3	Ra 3.2
Фаска (33,25,23,7,5,17,23)	6	6	Ra 6.3
Конус (3,21,30,14,19)	5	4	Ra 12.5
Отверстие (9)	2	1	Ra 12.5
Шлицевая поверхность (20 )	1	-	Ra 2.5

Эскиз детали (обозначение поверхностей)

Рисунок 2. Эскиз детали.

Кт=Nт/Nоб - 0.1n

где

Nоб - общее количество элементов, шт.

Nт - количество унифицированных элементов, шт.

n - количество нетехнологичных, шт.

Кт=30/33-0,1•3=0,7

Вывод: 0,7 ? 0,6 - деталь считается технологичным.

1.4 Определение типа производства

Тип производства представляет собой комплексную характеристику технических, организационных и экономических особенностей производства, обусловленных широтой номенклатуры, регулярностью, стабильностью и объемом выпуска продукции. Основным показателем, характеризующим тип производства, является коэффициент закрепления операций. Коэффициент закрепления операций для группы рабочих мест определяется как отношение числа всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест

Различают три типа производства; единичное, серийное, массовое.

Единичное производство характеризуется малым объемом вы пуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых как правило, не предусматриваются. Коэффициент закрепления операций для единичного производства принимается свыше 40.

Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Для мелкосерийного производства коэффициент закрепления операций принимают от 21 до 40 включительно, для среднесерийного -- от 11 до 20 включительно, для крупносерийного производства -- от 1 до 10 включительно.

Массовое производство характеризуется большим объемом Выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Коэффициент закрепления операций для массового производства принимается равным 1

Кз.о= Количество операций/рабочее место = 20/5 = 4

Из указанного выше следует, что экономически целесообразно

для данной детали будет выбор крупно серийного типа производства.

Объем выпускаемой продукции за год -25000 шт.

Масса детали - 2,6 кг.

1.5 Определение вида заготовок и способов их изготовления

Материал является одним из важных признаков, определяющих метод получения заготовок. Наиболее широко используемые материалы объединены в 7 групп.

Выбираем код материла - 6

Легированная сталь - 6.

Чтобы найти серийность производства, необходимо знать массу детали и задаться конкретной программой выпуска.

Выбираем код - 4

Конструктивные формы деталей общего машиностроения делятся на 14 видов. Соответствующий код выбирается на основе сравнения реальной детали с описанием типовых деталей.

Выбираем код - 7

Детали круглые, имеющие гладкую или ступенчатую наружную цилиндрическую поверхность с одно- или двусторонними уступами и ступицами, с центральным отверстием или без него, длиной 0,5D0< L <2D0 - 7

По массе заготовки сгруппированы в 8 диапазонов.

Выбираем код -4

4.0 кг - 10 кг - 4

Таким образом, определив коды по каждому из четырех факторов, составим перечень возможных видов и способов получения заготовок для данной детали согласно табл. 3.7:

Материал	Серийность	Конструктивная форма	Масса детали	Вид заготовки
4…7	2…4	2…7	1…8	7-10

1. По коду материала детали находим соответствующие строки таблицы.

2. По коду серийности производства уточняем место строки внутри соответствующего материала.

3. Код конструктивной формы определяет окончательное место строки данных в соответствующем коде серийности.

4. Код массы детали уточняет горизонталь в строке нужного кода формы детали, которая указывает перечень кодов вида заготовок.

По определенным ранее кодам 6--4--7--4 из графы таблицы «Вид заготовки» выписываем рекомендуемые коды видов:

-- поковка на молотах и прессах;

-- поковка на горизонтально-ковочных машинах;

-- свободная ковка;

-- прокат.

1.5.1 Расчет припусков на механическую обработку

Припуск -- слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по справочным таблицам или на основе расчетно-аналитического метода. Расчетной величиной припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и для компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

Минимальный припуск:

при обработке поверхностей вращения в центрах

Отклонение расположения Е необходимо учитывать у заготовок (под первый технологический переход), после черновой и получистовой обработки лезвийным инструментом (под последующий технологический переход) и после термической обработки. В связи с закономерным уменьшением величины Е при обработке поверхности за несколько переходов на стадиях чистовой и отделочной обработки ею пренебрегают.

На основе расчета промежуточных припусков определяют предельные размеры заготовки по всем технологическим переходам. Промежуточные расчетные размеры устанавливают в порядке, обратном ходу технологического процесса обработки этой поверхности, т.е. от размера готовой детали к размеру заготовки, путем последовательного прибавления (для наружных поверхностей) к исходному размеру готовой детали промежуточных припусков или путем последовательного вычитания (для внутренних поверхностей) от исходного размера готовой детали промежуточных припусков.

Результаты расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам

Расчет припусков для операции 010

Переходы обработки	Элементы припуска	Расчет припусков	Расчетный размер	Допуск	Предельные размеры	Предельные припуски
Ш 70	Rzi-1	Ti-1	Pi-1	Ey-1	2zimin	dp	TD	dmin	dmax	2zimin	2zimax
1	мкм	мкм	мм	мкм	мм	мм	мкм	мкм
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Заготовка (поковка)	300	400	1063			74,196	1200	73	74,2
Черновое точение	80	50	63,78	50	3528,35	70,6680	300	70,4	70,7	2600	3500
Чистовое точение	20	25	42,52	20	393,68	70,274	190	70,11	70,3	290	400
Тонкое точение	10	20	21,26	10	177,360	70,096	30	70,07	70,1	40	200
Термообработка			35
Шлифование	8	15	21,26	10	66,98	70,03	19	70,01	70,03	59	70

Расчет припусков для операции 020

Переходы обработки	Элементы припуска	Расчет припусков	Расчетный размер	Допуск	Предельные размеры	Предельные припуски
Ш100-0,035	Rzi-1	Ti-1	Pi-1	Ey-1	2zimin	dp	TD	dmin	dmax	2zimin	2zimax
1	мкм	мкм	мм	мкм	мм	мм	мкм	мкм
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Заготовка (поковка)	300	400	1063			104,036	1400	102,6	104
Черновое точение	80	50	63,78	50	3528,35	100,508	350	100,15	100,5	2450	3500
Чистовое точение	20	25	21,26	20	393,685	100,114	140	99,98	100,12	170	380
Термообработка			35
Шлифование	8	15	21,26	20	98,378	100,016	54	99,966	100,02	14	100
Полировка	0,4	3			16,000	100,000	35	99,965	100	1	20

Расчет припусков на операцию 010

Переходы обработки	Элементы припуска	Расчет припусков	Расчетный размер	Допуск	Предельные размеры	Предельные припуски
Ш 41	Rzi-1	Ti-1	Pi-1	Ey-1	2zimin	dp	TD	dmin	dmax	2zimin	2zimax
1	мкм	мкм	мм	мкм	мм	мм	мкм	мкм
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Заготовка (поковка)	300	400	1063			37,118	1000	36,1	37,1
Черновое растачивание	50	60	63,78	50	3528,351	40,646	250	40,45	40,7	3600	4350
Чистовое растачивание	15	20	21,26	20	353,685	41,000	100	40,9	41	300	450

Расчет припусков на операцию 030

Переходы обработки	Элементы припуска	Расчет припусков	Расчетный размер	Допуск	Предельные размеры	Предельные припуски
Шлицы 40х1.5х9Н	Rzi-1	Ti-1	Pi-1	Ey-1	2zimin	dp	TD	dmin	dmax	2zimin	2zimax
1	мкм	мкм	мм	мкм	мм	мм	мкм	мкм
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Заготовка	80	100				36,6	160	36,44	36,6
Протягива-ние	10	20		50	3400	40	25	39,975	40	3400	3535

Наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам определяют, округляя их увеличением (уменьшением) расчетных размеров до того знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие (наименьшие) предельные размеры вычисляют путем прибавления (вычитания) допуска к округленному наименьшему (наибольшему) предельному размеру.

Предельные значения припусков определяют как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого (выполняемого и предшествующего) переходов

1.5.2 Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

Проводимые на первом этапе исследования позволяют определить рекомендуемые способы получения заготовок для чертежей деталей. Окончательное решение о выборе конкретного способа из полученного перечня (результаты первого этапа) принимается после определения и сравнения себестоимости получения заготовки для каждого из рекомендуемых видов.

Себестоимость производства заготовок, без учета затрат на предварительную механическую обработку, для способов поковка и обработки давлением определяется по зависимости

где С -- базовая стоимость 1 т заготовок, руб./т (табл. 3.9--3.12);

--коэффициент доплаты за термическую обработку и очистку заготовок, руб./т

--масса заготовки, кг;

КТ -- коэффициент, учитывающий точностные характеристики заготовок

КС --коэффициент, учитывающий серийность выпуска заготовок -- масса детали, кг

--стоимость 1 т отходов (стружки), руб.;

Кф -- коэффициент, учитывающий инфляцию .

Оптовая цена 1 т поковка, руб.

Масса одной	Группа сложности
поковка, кг	1	2	3	4
1,8	508	577	647	724
2,25	482	548	613	686
2,825	457	519	582	651
3,575	439	499	558	625
4,5	422	480	538	602
5,65	407	463	517	579
7,15	393	446	500	559
9	381	432	484	542
11,25	369	419	469	526

Выбираем из данных таблицы массы :

1) поковка на молотах и прессах

Находим базовую себестоимость

Находим себестоимость заготовки

не учитываем

2) поковка на горизонтально-ковочных машинах;

Находим базовую себестоимость

Находим себестоимость заготовки

не учитываем

3) свободная ковка;



Находим базовую себестоимость

Находим себестоимость заготовки

не учитываем

4) прокат.

Находим базовую себестоимость

Находим себестоимость заготовки

не учитываем

Вывод: На основании проведенных расчетов, можно сделать вывод о том, что наиболее целесообразно (по себестоимости единицы продукции), будет использовать поковку на молотах и прессах для производства данного вала.

Оборудование - кривошипный горячештамповочный пресс.

1.6 Проектирование маршрутного технологического процесса

005 Транспортирование

ЕВ 717 Электропогрузчик

Транспортировать заготовки в цех 101 на операцию 010.

010 Токарная с ЧПУ

1716ПФ3 Токарный станок с ЧПУ

015 Перемещение

Тележка вилочная гидравлическая 2.5 м

Переместить детали в зону ожидания на расстояние 6 метров. После переналадки станка переместить детали на операцию 020 на расстояние 6 метров.

020 Токарная с ЧПУ

1716ПФ4 Токарный обрабатывающий центр.

025 Перемещение

Тележка вилочная гидравлическая 2.5 м

Переместить детали на операцию 030 на расстояние 20 метров.

030 Вертикально-протяжная

МП7А623 Вертикально - протяжной станок.

035 Перемещение

Тележка вилочная гидравлическая 2.5 м.

040 Слесарная

НО-1381 Стол слесарный

045 Промывка

МК740 Моечная машина.

050 Перемещение

Тележка вилочная гидравлическая 2.5 м

Переместить детали на операцию 055 на расстояние 36 метров.

055 Контроль

838.100-05 Стол контрольный

060 Укладывание

Пересчитать детали и уложить в тару согласно эскизу

Руковицы комбинированные ТИП Б ГОСТ 12.4010-75

065 Транспортирование

ЕВ 717 Электропогрузчик

Транспортировать детали на склад ПДО для отправки на Т/О

070 Нитроцементация

075 Транспортирование

ЕВ 717 Электропогрузчик

Транспортировать детали в цех 101

080 Круглошлифовальный

HG 208 круглошлифовальный станок с ЧПУ

085 Внутришлифовальная

3А227 Внутришлифовальный станок

090 Полировальная

330.758 Установка для полировки

095 Слесарная

НО-1381 Стол слесарный

100 Промывка

МК740 Моечная машина

105 Контроль

838.100-05 Стол контрольный

110 Укладывание

Пересчитать детали и уложить в тару согласно эскизу

Руковицы комбинированные ТИП Б ГОСТ 12.4010-75

115 Транспортирование

ЕВ 717 Электропогрузчик

Транспортировать детали на склад готовой продукции

1.7 Расчет и выбор режимов резания

При установлении режимов резания учитывается характер обработки, тип и материал инструмента, его геометрические параметры, материал и состояние заготовки, тип оборудования и другие факторы.

Расчёт режимов чаще всего ведётся по следующей схеме :

· устанавливается глубина резания (t)

· подача(S),

· определяется скорость резания (V)

· сила резания (Р),

· рассчитывается потребная мощность станка.

Глубина резания при черновой обработке назначается по возможности максимальной чаще всего равную всему припуску на обработку), а при чистовой - в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Подача при черновой обработке выбирается максимально возможной, исходя из жёсткости и прочности системы: станок-приспособление-инструмент-деталь; мощности станка, прочности режущей части инструмента и других ограничивающих факторов. При чистовой обработке принимается во внимание требуемая степень точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость и силы резания рассчитываются по эмпирическим формулам,устанавливаемым для каждого вида обработки. Значения коэффициентов и показателей степени, содержащихся в этих формулах даны в справочной литературе.

Рисунок1. Эскиз детали

1)Определяем скорость резания и обороты шпинделя:

n = 1000•V/рD.

V = (Cv /Tm•tx •Sy)•Kv, где

Cv - коэффициент зависящий от условий обработки.

Tm - время обработки, среднее значение 30 - 60 минут.

Kv - поправочный коэффициент на скорость резания.

2) Определение времени на обработку:

Тм = (L/n*S)i; где

L- длина рабочего хода,

L = Lобр. + Lврез. + Lпер.

n - число оборотов шпинделя.

S - подача.

I - число ходов.

3) Определение силы резания:

Определяется табличное значение Pz , затем рассчитываем действительно значение Pz = Pz табл.• t, кН

ь рассчитывается сила резания для чернового точения по формуле Py/Pz = 0.4 и Px/Pz = 0.7

ь для чистового точения Py/Pz = 0.4 и Px/Pz = 0.7

ь для тонкого точения Py/Pz = 0.4 и Px/Pz = 0.7

Рассмотрим операцию 010

Вид обработки	То	tприп	S	d(до обр.)	Lобр.	Lврез.	Lпер.	Pz	Py	Px	V	n
70	мин	мм	мм/об	мм	мм	кН	м/мин	об/мин
Черновое точение	0,561	3,5	0,35	74,2	120	5	0	2,73	1,092	1,911	148,19	636,064
Чистовое точение	0,427	0,4	0,3	70,7				0,236	0,094	0,165	216,55	975,480
Тонкое точение	0,430	0,2	0,25	70,3				0,096	0,038	0,067	256,11	1160,24..

1)Определяем скорость резания и обороты шпинделя:

Cv=350 x=0.15 y=0.35 m=0.2 T=80

Глубину резания выбираем равной припуску на обработку:

ь для чернового - 3,5 мм

ь для чистового - 0,4 мм

ь для тонкого - 0,2 мм

Для черновой обработки поверхности выбирается твердосплавный резец Sandvik DCLNL 2525 M12 c пластиной Sandvik СNMG 120408 PR

Для чистовой обработки поверхности выбирается твердосплавный резец Sandvik DDJNL 2525 M12 c пластиной Sandvik DNMG 150608 PF

Для тонкой обработки поверхности выбирается твердосплавный резец Sandvik SVJBL 2525 M16 c пластиной Sandvik VBMT 160404 PF

Подачу выбираем:

ь для чернового - 0,35 мм/об.

ь Для чистового - 0,3 мм/об.

ь Для тонкого - 0,25 мм/об.

2) Определение времени на обработку:

Тм(черн.) = 31/725•0,3 = 0,562 мин.

Тм(чист.) = 31/878,5•0,2 = 0,42 мин.

Тм(тонк.) = 31/1100•0,15 = 0,43 мин.

3) Определение силы резания:

Pz табл.(черн.) = 0,78 кН

Pz табл.(чист.) = 0,59 кН

Pz табл. (тонк.) = 0,48 кН

Pz (черн.) = 0,78•3,54 = 2,73 кН

Pz (чист.) = 0,59•2,9 = 0,24 кН

Pz (тонк.) = 0,48•0,29 = 0,1 кН

Ру(черн.) = 1,1 кН

Рх(черн.) = 1,9 кН

Ру(чист.) = 0,24 кН

Рх(чист.) = 1,1 кН

Ру(тонк.) = 0,04 кН

Рх(тонк.) = 0,07 кН

Рассмотрим операцию 020 :

Вид обр-ки	То	tприп.	S	d(до обр.)	Lобр.	Lврез.	Lпер.	Pz	Py	Px	V	n
?100-0,035	мин	мм	мм/об	мм	мм	кН	м/мин	об/мин
Черновое точение	0,19	3,50	0,30	104,00	25,20	2,00	0,00	2,73	1,09	1,91	156,41	478,96
Чистовое точение	0,13	0,30	0,30	100,50				0,14	0,06	0,10	226,10	716,49

1)Определяем скорость резания и обороты шпинделя:

Cv=350 x=0.15 y=0.35 m=0.2 T=80

Глубину резания выбираем равной припуску на обработку:

ь для чернового - 3,5 мм

ь для чистового - 0,3 мм

Для обработки поверхности выбирается твердосплавный резец Sandvik DCLNL 2525 M12 c пластиной Sandvik 4215 СNMG 120408 PR

Для чистовой обработки поверхности выбирается твердосплавный резец Sandvik DDJNL 2525 M12 c пластиной Sandvik 4215 DNMG 150608 PF

Подачу выбираем:

ь для чернового - 0,3 мм/об.

ь Для чистового - 0,2 мм/об.

2) Определение времени на обработку:

Тм(черн.) = 28/494,3•0,3 = 0,188 мин.

Тм(чист.) = 28/882,8•0,2 = 0,13 мин.

3) Определение силы резания:

Pz табл.(черн.) = 0,78 кН

Pz табл.(чист.) = 0,48 кН

Pz (черн.) = 0,78*4,5 = 2,73кН

Pz (чист.) = 0,59*0,43 = 0,14 кН

Ру(черн.) = 1,09 кН

Рх(черн.) = 1,91 кН

Ру(чист.) = 0,06кН

Рх(чист.) = 0,1 кН

Рассмотрим операцию 010

Вид обработки	То	tприп.	S	d(до обр.)	Lобр.	Lврез.	Lпер.	Pz	Py	Px	V	n
?41	мин	мм	мм/об	мм	мм	кН	м/мин	об/мин
Черновое раст-е	0,215	3,6	0,3	37,1	82,5	2	0	2,808	1,1232	1,965	152,12	1305,8
Чистовое раст-е	0,163	0,3	0,3	40,7				0,144	0,0576	0,100	220,84	1728,04

1)Определяем скорость резания и обороты шпинделя:

Cv=350 x=0.15 y=0.35 m=0.2 T=80

Глубину резания выбираем равной припуску на обработку:

ь для чернового - 3,6 мм

ь для чистового - 0,3 мм

Для обработки поверхности выбирается твердосплавный резец E10-PTFCR07 c пластиной Sandvik SNMT 10 03 04

Для чистовой обработки поверхности выбирается твердосплавный резец E11-PTFCR07 c пластиной Sandvik DCMT 11 03 04

Подачу выбираем:

ь для чернового - 0,215 мм/об.

ь Для чистового - 0,163 мм/об.

2) Определение времени на обработку:

Тм(черн.) = 28/494,3•0,3 = 0,188 мин.

Тм(чист.) = 28/882,8•0,2 = 0,13 мин.

3) Определение силы резания:

Pz табл.(черн.) = 0,78 кН

Pz табл.(чист.) = 0,48 кН

Pz (черн.) = 0,78•4,5 = 2,8кН

Pz (чист.) = 0,59•0,43 = 0,14 кН

Ру(черн.) = 1,12 кН

Рх(черн.) = 1,96 кН

Ру(чист.) = 0,06кН

Рх(чист.) = 0,1 кН

Рассмотрим операцию 030

При протягивании толщина срезаемого слоя равна разности между высотами соседних зубьев протяжки, которая называется подачей на зуб Sz , которая обычно принимается равной 0,1- 0,2 мм.

· Скорость резания м/мин, определяется по следующей формуле:

где Т - период стойкости протяжки, мин (принимается в пределах 106-500 мин);

Сv - коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого материала, материала режущей части инструмента, условий резания и т. д.

Значения Сv и показателей степени m и y приведены.

Величина Vp должна быть в пределах интервала скорости, указанных в паспорте выбранного станка.

· Сила резания , Н, при протягивании определяется по формуле:

где Р - сила резания, приходящаяся на 1 мм длины режущей кромки зуба протяжки, Н мм;

?В-наибольшая суммарная длина кромок всех одновременно режущих зубьев, мм; К - поправочный коэффициент.

где В - периметр резания, мм; Zp - наибольшее число одновременно режущих зубьев.

где l - длина обрабатываемой поверхности, мм; t - шаг режущих зубьев протяжки.

· Мощность протягивания , кВт.

По расчетам составим таблицу

Вид обработки

То

tприп

S

d(до обр.)

Lобр.

Lврез.

Lпер

Pz

V

N

Шлицы 40х1.5х9Н

мин

мм

мм/зуб

мм

мм

кН

м/мин

кВт

Протягивание

0,26

3,4

0,045

36,6

32

2

20

58,359

4,102

14,08

Lраб.ч

675

2. Конструкторская часть

2.1 Описание и принцип работы приспособления

Без применения технологической оснастки в производстве обойтись практически невозможно. Так при выполнении абсолютно любой технологической операции требуется использовать различную оснастку, например: приспособления, вспомогательные инструменты, транспортную и загрузочную оснастку и др. Причем это относится как к единичному, так и к серийному производству. Наиболее широко используемая разновидность оснастки - станочные приспособления. Их назначение состоит в базировании и закреплении заготовок на станках.

Аналогично обстоят дела с контрольными операциями, которые лишь изредка могут обходиться без специальных приспособлений, однако если требуется контролировать размеры и форму деталей сложного контура, расположение или биение поверхностей, то их применение становится обязательным. Часто могут использовать приспособление единой конструкции для контроля сразу нескольких параметров, тогда их называют универсальными или многомерными.

Проектирование любого станочного и контрольно-измерительного приспособления характеризуется большим объемом работы, в особенности это касается проектно-конструкторских расчетов. Работы по проектированию оснастки обычно включают анализ ее служебного назначения и имеющихся требований к технологическим операциям, разработку принципиальной схемы (компоновки) приспособления, силовые расчеты и расчеты на точность, выбор силового привода и определение его параметров, технико-экономическое обоснование спроектированного приспособления и его модернизации при изменении номенклатуры выпускаемой продукции.

Оптимальная конструкция приспособления позволяет получить требуемую точность обработки заготовки при высокой производительности процесса, обеспечивая безопасности работы и снижение утомляемости рабочего.

Подготовка исходных данных для проектирования

Требуется спроектировать зажимное приспособление для калибровки резьбы в шести отверстиях в соответствии с операционным эскизом, приведенным на рис. 1

Обработка выполняется метчиком М10х1,25-6Н

Тип производства - крупносерийное, при годовой программе 25000 шт.

Рисунок 1. Операционный эскиз и схема базирования.

1, 2, 3, 4 - двойная направляющая база, лишает перемещение заготовки вдоль оси ОХ и ОY, а так же вокруг осей ОХ и OY

5,6 - направляющая база лишает перемещение заготовки вдоль оси ОZ и вокруг оси ОZ.

Разработка компоновки приспособления

С учетом характеристики схемы базирования и размеров заготовки единственный возможный вариант реализации данной схемы заключается в использовании призм. Данный вариант реализации схемы базирования показан на рис. 2 в виде соответствующей схемы установки.



Рисунок 2. Реализация предложений схем базирования.

1 - заготовка

2 - призма

3 - корпус

Учитывая, что время выполнения операции соизмеримо со временем установки-снятия заготовки, а производство крупносерийное принимаем решение о разработке четырехместного приспособления.

Закрепление заготовки будет реализовано по принципу действия зажима.

По степени механизации выбираем ручное зажимное устройство. Преимуществом ручного зажимного устройства является простота, универсальность и безотказности в работе. Недостаток - применения значительной мускульной энергии рабочего при закреплении и откреплении заготовки.

Принцип работы приспособления:

Зажим 3 действует на заготовку сверху, прижимая деталь к установочным элементам. Закрепление происходит при помощи силового контакта закрепляемого объекта 1 с зажимом 3 через шпильку 5, натяжением гайки 2.

Пружина служит для удобства снятия и установки заготовки.

Рисунок 3. Принципиальная схема приспособления.

6 - корпус

7 - гайка

Разработка конструкции корпуса приспособления

Корпус является базовой деталью приспособления, на которую устанавливают все другие элементы конструкции (установочные, зажимные, направляющие и т. д.). Также на корпусе должны быть предусмотрены конструкторские базы для установки приспособления на станок.

Корпус приспособления воспринимает на себе силы, возникающие

при закреплении и обработке заготовки, поэтому он должен быть прочным, жестким, износостойким. Приспособление не должно деформироваться как во время процесса обработки, так и в процессе закрепления и сохранять устойчивость при различных положениях.

Корпус приспособления и вся его конструкция должны учитывать возможность их быстрой и легкой очистки во всех своих частях. Для удаления стружки в корпусе приспособления должно быть сделано достаточное количество отверстий и выемок. Не должно быть никаких углов, допускающих скопление грязи. Все части, находящиеся внутри приспособления, должны быть защищены от проникновения в них стружки с помощью крышек, колпачков, заглушек и т. п. Корпус во многом формирует внешние очертания приспособления. Рекомендуется, чтобы оно имело приятный вид, чистые ровные формы, без глубоких углов, далеко выступающих кромок, рёбер и т. д. Конструкция корпуса должна обеспечивать удобную и быструю установку приспособления.

Рисунок 4. Корпус зажимного приспособления.

Для небольших приспособлений, обслуживаемых вручную (например, кондуктора для сверлильных операций), следует позаботиться о достаточной их легкости, чтобы не утомлять рук.

Важным для работы приспособления является качество изготовления их рабочих поверхностей. Они должны быть обработаны с шероховатостью Ra 2,5 - 1,25 мкм; допустимое отклонение от параллельности и перпендикулярности рабочих поверхностей корпусов 0,03 - 0,02 мм на длине 100 мм.

Из указанного выше разрабатываем корпус зажимного приспособления.

В проектируемом приспособлении конструкция корпуса сварная.

2.2 Расчет приспособления. Расчет требуемой силы закрепления

Расчет требуемой силы закрепления заготовки необходим для того чтобы определить такое значение силы закрепления, которое гарантированно обеспечит неподвижность заготовки в процессе обработки под действием сил резания.

В соответствии с исходными данными обработка выполняется метчиком М10х1,25-6Н.

Сила резания в следствии ее незначительности не определяется.

При расчетах данного типа зажимных устройств решается задача определения исходной силы или момента, прикладываемых к гайке для обеспечения требуемой силы закрепления. Основной расчетной формулой является следующая:

M = M тр.р + M тр.т ,

где M - момент, который необходимо приложить к гайке, для обеспечения требуемой силы закрепление Q на его торце; M тр.р - момент трения в резьбе при затяжке гайки; M тр.т - момент трения на торце гайки при его затяжке.

где f - коэффициент трения,

М тр.т = 26,68 Н•м



где rср - средний радиус резьбы,

р - угол трения резьбы (10°30ў),

a - угол подъема резьбы

s - шаг резьбы.

М тр.т = 16,5 Н•м

Рассчитываем момент, который необходимо приложить к гайке для обеспечения требуемой силы закрепления :

М = М тр.т + М тр.р = 43,18 Нм

Учитывая что в данном приспособлении установлена пружина диаметром проволоки 2,5 мм ,сила сопротивления которого 50 Н , момент требуемый на закрепление заготовки : М = 43,18+50 = 93,18 Нм

Вывод: для предотвращения смещения заготовки и ее закрепления необходимо приложить к гайке момент равный 93,18 Н•м

Допускаемая погрешность положения детали в приспособлении.

где - допускаемая погрешность приспособления

ТА - допуск на выполняемый размер или допуск формы (ТА=0,5 мм)

KТ - коэффициент, учитывающий отклонения рассеяния значения составляющих величин от закона нормального распределения (KТ=1-1,2)

еобр.- погрешность обработки

ен- погрешность настройки

едр - другие погрешности, обусловленные факторами, не зависящими от метода обработки, способа настройки и конструкции приспособления. К ним относятся : погрешность базирования, погрешность измерения, погрешность, связанная с квалификацией рабочего и другие погрешности.

Погрешность обработки в расчетном направлении определяем из справочной таблицы. Принимаем еобр=0,02 мм.

Другие случайные погрешности определяем из рекомендуемого соотношения едр=(0,05-1)Та на основании которого получаем :

едр=0,1•0,5= 0,05 мм

Определяем допускаемую погрешность положения заготовки в приспособлении :

епр= 0,5-(0,022+0.052)0.5 = 0.447 мм.

3. Специальная часть

3.1 Разработка планировки участка механической обработки

В общем виде задача проектирования может быть сформулирована в следующем виде: спроектировать цех или участок, обеспечивающий заданную программу выпуска изделий определенной номенклатуры и требуемого качества, при минимальных приведенных затратах на изготовление и с учетом всех требований к охране труда.

При проектировании механосборочного производства необходимо решить технологические задачи: проработать вопросы технологичности изделий, спроектировать технологические процессы, рассчитать трудоемкость и станкоемкость операций, установить типаж, и количество оборудования, состав и количество работающих, нормы расхода материалов, определить площади и размеры участков и цеха, разработать компоновку цеха и планировку оборудования.

На начальной стадии проектирования по годовой программе выпуска изделий и их номенклатуре определяется тип производства, в дальнейшем степень специализации и особенности используемого оборудования.

Таблица 1. Исходные данные

№	Деталь	Марка материала	Вид заготовки	Число деталей	Масса
	Номер	Наим-е			На основную	На запчасти	Деталь	Заготовка
					шт.	шт.	кг	кг
1	740,62-1005540	Вал отбора мощности	Сталь 38ХМЮА	поковка	20000	5000	2,6	4,5
№	Наименование операции	Т шт
010	Токарная с ЧПУ	4,067
020	Токарная с ЧПУ	4,918
030	Вертикально протяжная	1,0157
045	Промывка	1,0274
080	Круглошлифовальная	3,4774
085	Внутришлифовальная	2,0352
090	Полировальная	1,588
100	Промывка	1,0274

Определение типа производства на участке

Тип производства устанавливается по участку с помощью коэффициента закрепления операций, который рассчитывается как отношение количества деталеопераций, выполняемых на участке, к числу рабочих мест.

где Kопi - число операций, выполняемых на I-м рабочем месте с учетом условной дозагрузки;

Kрм - количество рабочих мест на участке.

Если Kзо=1, то тип производства массовый, 1 < Kзо < 10, то тип производства крупносерийный, 10< Kзо < 20 - среднесерийный, 20 < Kзо < 40 -мелкосерийный, Kзо > 40 - единичный.

Так как коэффициент закрепления операций Kзо = 1,61, то тип производства на участке крупносерийный.

Расчёт такта впуска

,

где N -программа запуска деталей в производство, шт;

фв - такт выпуска, в мин/шт.

Фдо - действительный годовой фонд времени работы оборудования:

,

Р - коэф., учитывающий пребывание оборудования в ремонте (от 2 до 6%).

Фн - номинальный фонд времени работы оборудования в год:

d - количество рабочих дней в году (согласно производственному календарю);

t - нормальная продолжительность смены, час;

n - количество рабочих смен в сутках при принятом режиме работы.

3.2 Расчет количества основного технологического оборудования

К основному относятся производственное оборудование, непосредственно выполняющее операции технологического процесса.

Состав технологического оборудования выбирается в соответствии с операциями технологического процесса обработки детали,с учетом определенного типа производства и формы его реализации.

Тип станка для выполнения конкретной операции выбирается согласно классификации металлорежущих станков, при условии обеспечения требуемой точности и качества обработки детали, а также ее габаритов.

Если эти требования выполняются на нескольких различных станках, то выбор типа станка производится с учетом следующих соображений:

а) соответствие основных размеров станка габаритным размерам обрабатываемых деталей

б) соответствие производительности станка количеству деталей, обрабатываемых в течение года;

в) максимальное использование станка по мощности резания и по времени работы;

г) минимальная себестоимость и затраты времени на обработку.

Кроме того, при выборе состава технологического оборудования,

современных цехов механосборочного производства необходимо учитывать следующие основные тенденции в технологии производства машин: интенсификацию технологических процессов; повышение качества обработки деталей и сборки машин; комплексную автоматизацию производственных процессов; повышение производительности труда и рентабельности производства.

Подобрав по приведенным рекомендациям тип и модель металлорежущего станка для каждой операции выполняемого технологического процесса, следует занести эти данные в табл.2 расчет состава основного технологического оборудования.

Число станков определяют для каждой операции (в автоматической линии - для каждой позиции) изготовления. При этом определяют расчетное значение числа станков:



tшт - штучное время выполнения операции, мин.

ф - такт выпуска деталей, мин.

Полученное значение Ср^ округляют до ближайшего большего целого числа, получая расчетное число станков Ср для данной операции.

После этого определяют коэффициент загрузки станков на данной операции, который равен отношению фактического времени работы станка к эффективному фонду времени, планируемому для ее выполнения:

На производительность большое влияние оказывают наложенные потери времени, вызванные остановками смежного оборудования, отсутствием заготовок в связи с перебоями в снабжении, остановками оборудования из-за появления брака и другими причинами. Наложенные потери времени учитывают, вводя коэффициент использования оборудования Kи, равный отношению расчетного числа единиц оборудования, необходимого для обеспечения программы выпуска изделий, к принятому. Таким образом, принятое число станков на данной операции:

Таблица 2. Расчет состава основного технологического оборудования

Среднее значение коэффициента загрузки оборудования

- удовлетворительно.

Выбор вспомогательного приспособления

	Операция	Приспособление	Кол-во
1	Полировальная	Установка для полировки	1
2	Слесарная	Стол слесарный	2
3	Контрольная	Стол контрольный	2
4	Промывка	Моечная машина МК740	2

3.3 Определение состава и числа работающих

Для организации производства в цехе (на участке) должна быть определенная численность следующих категорий работающих:

- основные рабочие;

- вспомогательные рабочие;

- инженерно-технические работники;

- служащие.

Общее число производственных рабочих определяют по трудоёмкости и станкоёмкости выполняемого объёма работ. Так, число станочников механического цеха определяется по числу станков Сп цеха:

,

где - эффективный годовой фонд времени работы оборудования, ч.;

и - коэффициент загрузки и использования оборудования;

- эффективный годовой фонд времени рабочего, ч.;

-коэффициент многостаночного обслуживания, т.е. среднее число ст

анков, обслуживаемых одним рабочим.

= -7% = 3808ч. - 267ч. = 3542 ч.

= 1820 ч. (для определения эффективного годового фонда времени рабочих, необходимо исключить из расчётного номинального фонда времени рабочих исключить потери времени (планируемые) на очередные отпуска, болезни, прогулы)

Принятое количество рабочих устанавливается путем соответствующего округления полученного значения до целого ч...