Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Проектирование технологического процесса обработки детали "Вал" в условиях серийного производства и операции окончательного контроля соответствия параметров детали требованиям конструкторской документации

Проектирование технологического процесса обработки детали "Вал" в условиях серийного производства и операции окончательного контроля соответствия параметров детали требованиям конструкторской документации

Выбор типа производства детали и его обоснование. Технологические требования к готовому изделию и оценка его функциональности. Описание служебного назначения детали. Определение вида и метода получения заготовки, технико-экономические показатели.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 27.09.2018
Размер файла 667,0 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время станки с программным управлением (ПУ) и промышленные роботы (ПР) нашли широкое применение. Внедрение станков с ЧПУ (числовое программное обеспечение) является одним из главных направлений автоматизации средне- и мелкосерийного производства.

В станках с ЧПУ сочетается гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка-автомата. В результате внедрения станков с ЧПУ происходит повышение производительности труда, создаются условия для многостаночного обслуживания. Подготовка производства переносится в сферу инженерного труда, сокращаются её сроки, упрощается переход на новый вид изделия вследствие заблаговременной подготовки программы, что имеет большое значение в условиях рыночной экономики.

Для эффективного использования станков с ЧПУ необходимо создать систему организованного обеспечения. Она должна представлять собой комплекс взаимодей­ствующих мероприятий, подчиненных основной задаче -- изготовлению деталей высокого качества в намеченные сроки при минимальных затратах труда и денежных средств. Система организации работ должна включать технико-экономическое обоснование применения станков с ЧПУ, номенклатуру деталей для обработки на станках, специальную структуру системы, надлежащее обслуживание станков, автоматизированную разработку управляющих программ.

Функции обслуживающего персонала на станках с ЧПУ сводятся к установке, закреплению и выверке приспособлений и инструмента, вводу программ или к установке программоносителей и заготовок, замене режущего инструмента, снятии обработанных деталей и наблюдению за работой станка. На МС с ЧПУ смена режущего инструмента автоматизирована.

На станках с ЧПУ целесообразно изготовлять детали сложной конфигурации, при обработке которых необходимо перемещение рабочих органов по нескольким координатам одновременно, а также детали с большим количеством переходов обработки. На этих станках можно изготовлять детали, конструкция которых часто видоизменяется

Данный дипломный проект раскрывает технологию изготовления детали типа «Вал» на автомате продольного точения с ЧПУ STAR 20J.

1. Выбор типа производства

Различают три основных типа машиностроительного производства: массовое, серийное и единичное. В некоторых случаях серийное производство подразделяют на крупносерийное и мелкосерийное. Первое по своим характеристикам ближе к массовому производству, второе - к единичному. Для предварительной оценки типа производства можно воспользоваться характеристикой серийности, в основу которой положена классификация деталей по их массе и габаритам. Зная данные по объему выпуска изделий, их массу и габариты, по таблице 1 можно установить тип производства.

Таблица 1. Зависимость типа производства от объема годового выпуска и массы детали

Масса детали, кг

Тип производства

Единичное

Мелкосерийное

Среднесерийное

Крупносерийное

Массовое

Объем годового выпуска деталей, шт.

<1.0

<50

50-500

500-5000

5000-50000

>50000

1.0…2.5

<40

40-400

400-4000

4000-40000

>40000

2.5…5.0

<30

30-300

300-3000

3000-30000

>30000

5.0…10.0

<20

20-200

200-2000

2000-20000

>20000

>10.0

<10

10-100

100-1000

1000-10000

>10000

Принимаем, что годовой план завода изготовителя включает «Вал 106084 Ю2ТS.92» объемом 1700 штук:

Массу детали определяем по формуле:

(1)

где сo - плотность материала вала;

Для стали 110Х18М-ШД сo=0,00782 г/мм3.

V - Объем детали.

Вал 106084 Ю2ТS.92 имеет сложную форму. Для того чтобы посчитать объем необходимо разбить его на простейшие фигуры и сложить. Затем вычесть объем всех отверстий.

(2)

где - объемы двух цилиндров, из которых состоит вал;

- объемы двух отверстий, входящих в вал.

(3)

где р = 3,14

R - радиус цилиндра;

L - высота цилиндра.

По таблицу 1 определяем, что наша деталь «Вал 106084 Ю2ТS.92» относится к среднесерийному производству.

1.1 Расчет объема выпуска и размера партии деталей

Годовой объем выпуска детали «Вал 106084 Ю2ТS.92» можно определить по формуле:

(4)

где - годовой объем выпуска СЕ «Вал 106084 Ю2ТS.92»;

n = 1 - количество деталей «Вал» в СЕ;

в = 5% - процент запасных деталей.

Принимаем

Такт выпуска деталей можно определить по формуле:

(5)

где - действительный годовой фонд времени работы оборудования в часах,

Приближенно коэффициент закрепления операций можно вычислить по формуле:

(6)

где - среднее штучное время.

По заводскому технологическому процессу время механической обработки вала:

= 8,13 мин

Согласно рекомендациям ГОСТ 3.1108-74, соответствует среднесерийному типу производства.

Два способа определения типа производства показали, что тип производства детали «Вал» является среднесерийным.

Среднесерийное производство - это производство, характеризуемое ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска. Такое производство является основным типом современного машиностроительного производства, и предприятиями этого типа выпускается в настоящее время 75 - 80% всей продукции машино­строения страны. Среднесерийное производство занимает промежуточное положение между крупно - и мелкосерийным. На размер партии в среднесерийном производстве влияют годовой выпуск изделий, длительность процесса обработки и наладки технологического оборудования.

Размер партии деталей можно определить по формуле:

(7)

где - срок, в течение которого должен храниться на складе запас деталей;

Ф = 250 дней - число рабочих дней в году.

Принимаем размер партии деталей

Число запусков деталей в месяц:

(8)

Принимаем число запусков изделий в месяц

2. Описание служебного назначения детали

В механизмах имеются звенья, передающие вращающее движение. Валы предназначены для поддержания, установки и крепления на них вращающихся деталей механизмов типа зубчатых колес, шкивов, полумуфт, муфт, маховичков, указателей и т.д. При работе валы нагружены поперечными, а иногда и продольными силами, всегда передают вращающий момент, т.е. подвижны, и испытывают деформацию кручения и изгиба.

«Вал 106084 Ю2ТS.92» - это ступенчатый пустотелый вал. Является опорным валом подшипника, неподвижный в конструкции. Через внутреннее отверстие прокладывается электропроводка. Его габаритные размеры: наружный диаметр - 7,55 мм, 6,36 мм, 5,15 мм, ширина - 26,085 мм, масса - . Деталь «Вал 106084 Ю2ТS.92» изготавливается из стали 110Х18М-ШД.

Материал заменитель: 60Х13С.

Сталь 110Х18М-ШД - сталь конструкционная подшипниковая. Свойства данной стали представлены в таблице 2.

Таблица 2. Свойства материала 110Х18М-ШД

110Х18М-ШД - сталь конструкционная подшипниковая, коррозионностойкая с нормированным размером карбидов.

Флокеночувствительность

не чувствительна

Свариваемость

не применяется для сварных конструкций

Ударная вязкость

0,1

Мдж/м2

Предел прочности при сжатии

4010

Мпа

Предел прочности при растяжении

2400

Мпа

Твердость

61,3

HRC

Углерод

1,10-1,20

%

Хром

16,50-18,00

%

Медь

?0,30

%

Марганец

0,50-1,00

%

Молибден

0,50-0,80

%

Никель

?0,30

%

Фосфор

?0,025

%

Сера

?0,015

%

Кремний

0,53-0,93

%

3.1 Анализ соответствия технических условий и норм точности назначению детали

В процессе анализа служебного назначения изделия устанавливается перечень технических требований к изделию, обеспечивающих выполнение его служебного назначения. Далее устанавливаются качественные и количественные связи между показателями служебного назначения и техническими требованиями на изделие. Аналогичные задачи решаются не только в отношении изделия в целом, но и каждого его устройства, механизма, детали.

Рабочий чертеж должен давать полное представление о детали (конфигурации, размерах всех поверхностей, материале, технических требованиях, методе получения заготовки) и полностью соответствовать стандартам ЕСКД на оформление чертежей (ГОСТ 2.109-68, 2.305-68, 2.307-68, 2.309-73, СТ СЭВ 368-76).

При изготовлении детали необходимо обеспечить следующие технические условия:

Поверхности диаметром 7,55-0,05, 6,36±0,05, 5,15±0,05 с шероховатостью Ra = 2,5 мкм и средней конусообразность 0,1 мм являются базовыми, предназначены для ориентирования детали в изделии.

Поверхности диаметром 6,75±0,05 и радиусом 1,26+0,05 служат для установки радиально-упорного подшипника.

Внутренняя поверхность диаметром 4,21+0,04 с шероховатостью Rz = 40 мкм, предназначена для прокладки электропровдки.

Остальные поверхности являются свободными и предназначены для соединения основных и вспомогательных баз.

Материал: сталь конструкционная подшипниковая 110Х18М-ШД - соответствует конструктивным и прочностным характеристикам детали.

После автоматно-токарной обработки деталь проходит термообработку для обеспечения твердости 65 HRCЭ.

Остальные ТТ по ОСТ 3-3189-75. Отраслевой стандарт предусматривает ряд технических требований, предъявляемых к механической обработке и обеспечивающих требуемое качество.

3.2 Анализ технологичности конструкции детали

Под технологичностью конструкции понимают совокупность конструктивных и технологических решений, обеспечивающих применение прогрессивной технологии и организации производства с наименьшими затратами времени, труда и материалов, которые при заданных масштабах производства обеспечивают наименьшую себестоимость и высокое качество изделий при условии выполнения машиной всех ее функций.

Технологичность конструкции механически обрабатываемых деталей обуславливается следующим:

- обоснованным определением размеров детали и применяемого материала;

- рациональным выбором заготовки;

- простой и удобной для обработки геометрической формой детали;

- рациональной простановкой размеров;

- назначением оптимальной точности размеров и шероховатости поверхности.

Исходя из условий механической обработки, конструкция детали должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- деталь должна обладать достаточной точностью и иметь удобную форму для установки на станке при обработке;

- площадь обрабатываемых поверхностей должна быть минимальной;

- обрабатываемые поверхности следует четко разграничивать от необрабатываемых;

- желательно, чтобы обработку поверхностей можно было вести напроход;

- необходимо обеспечивать легкий доступ режущим и измерительным инструментом к обрабатываемым поверхностям, а также удобство выхода режущего инструмента;

- съем материала при обработке должен быть по возможности равномерным и без ударов;

- фасонные поверхности детали следует принимать, по возможности, простыми по геометрическому построению;

- конструкция детали должна давать возможность производить обработку с одной установки всех поверхностей, связанных между собой условиями соосности, перпендикулярности, параллельности;

- форма детали и расположение обрабатываемых поверхностей должны предусматривать возможность применения наиболее производительных методов обработки.

Эскиз детали с обозначением поверхностей требующих механической обработки показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Деталь «Вал» с указанием поверхностей

Таблица 3. Характеристика поверхностей детали «Вал»

Название поверхности

Количество поверхностей

Количество унифицированных поверхностей

Квалитет точности

Параметры шероховатости

Торец 1

Фаска наружная 2

Поверхность 3

Фаска наружная 4

Поверхность 5

Поверхность 6

Поверхность 7

Дорожка качения 8

Поверхность 9

Фаска 10

Торец 11

Фаска внутренняя 12

Поверхность 13

Поверхность 14

Фаска внутренняя 15

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

-

1

1

1

1

-

1

1

1

1

-

1

1

1

1

5

7

6

7

6

6

6

6

5

7

5

7

5

8

7

Ra5

Ra5

Ra2,5

Ra5

Ra2,5

Ra2,5

Ra2,5

Ra5

Ra2,5

Ra5

Ra2.5

Ra5

Ra10

Ra5

Ra5

QЭ = 15;

QУЭ = 12.

где QЭ - число типоразмеров конструктивных элементов в изделии;

QУЭ - число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов.

Определим степень технологичности по следующим показателям:

1. Коэффициент использования материала

(9)

где mД - масса детали, кг;

mЗ - масса заготовки, кг.

КИ.М. > 0,7 - следовательно, деталь по способу использования материала технологична.

2. Коэффициент унификации конструктивных элементов

(10)

КУ.Э. > 0,6 - следовательно, деталь по унификации конструктивных элементов технологична.

3. Коэффициент точности

(11)

где АСР - средний квалитет точности.

(12)

где ni - количество поверхностей соответствующего квалитета;

QЭ - общее количество поверхностей.

КТ > 0,8 - следовательно, деталь по точности технологична.

4. Коэффициент шероховатости

(13)

где БСР - среднее арифметическое значение шероховатости обрабатываемых поверхностей по параметру Ra.

(14)

где ni - количество поверхностей соответствующей шероховатости;

QЭ - общее количество поверхностей.

КШ < 0.32 - следовательно, деталь по параметру шероховатость технологична.

3. Выбор исходной заготовки

3.1 Определение вида и метода получения исходной заготовки

Выбор вида заготовки (прутков круглого, шестигранного или квадратного сечений, поковки, отливки и т. д.) зависит от конструктивных особенностей деталей. Например, болт с шестигранной головкой целесообразно изготовлять из шестигранного прутка, а не из круглого.

Заготовка должна иметь несколько большие размеры, чем обработанная деталь, т.е. предусматривается слой металла, снимаемый при механической обработке. Этот слой металла носит название припуска на обработку.

Величина припуска должна быть наименьшей, но при этом обеспечивать получение годной детали, т.е. заготовка по форме и размерам должна приближаться к форме и размерам готовой детали

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости ее последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. Выбор заготовки связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства. При проектировании технологического процесса механической обработки для конструктивно сложных деталей важно иметь данные о конфигурации и размерах заготовки и, в частности, - о наличии в заготовке отверстий, полостей, углублений, выступов.

Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами детали и программой выпуска.

При выборе технологических методов и процессов получения заготовок учитываются прогрессивные тенденции развития технологии машиностроения. Решение задачи формообразования деталей целесообразно перенести на заготовительную стадию и тем самым снизить расход материала, уменьшить долю затрат на механическую обработку в себестоимости готовой детали.

Основными видами заготовок для деталей являются заготовки, полученные:

- литьем;

- обработкой давлением;

- резкой сортового и профильного проката;

- комбинированными методами;

- специальными методами.

Деталь «Вал 106084 Ю2ТS.92» изготавливается из стали 110Х18М-ШД.

Заготовки для данной детали можем получить из проката по ГОСТ 2590-74 и штамповкой, получаемой закрепленным открытым штампом с предварительным нагревом заготовки в газопламенной печи.

Сравним два метода получения заготовки. Оба рассматриваемых вида могут быть применены в среднесерийном производстве, поэтому необходимо выбрать наиболее рациональный вид заготовки методом технико-экономического сравнения. Для этого необходимо определить размеры и массу указанных выше заготовок.

3.2 Определение общих припусков на обработку и размеров заготовки

Для определения формы и размеров заготовки, можно воспользоваться величинами допусков на размеры и припусков на механическую обработку, указанными в табл. 1 стр.7 и табл. 4 стр. 8 [1], окончательные размеры и форма заготовки определяются после расчета линейных операционных размеров и допусков на них.

На рисунке 2 обозначены поверхности, на которые определим общие припуски.

а)

б)

Рисунок 2. Эскиз заготовки детали «Вал»: а) прокат; б) штамповка.

Для заготовки получаемой способом штамповки припуски назначаем по ГОСТ 7505-74 [9] и (табл. 20-21 стр. 138-140, табл.23 стр. 146 [1]).

1. Определяем группу материала, из которого изготавливается штамповка:

110Х18М-ШД - сталь конструкционная подшипниковая, коррозионностойкая, относится к группе стали - М3 (табл.1 стр. 8 [9]).

2. Конфигурация поверхностей разъема штампа П - плоская.

Поверхность разъема обычно выбирают так, чтобы она совпадала с двумя наибольшими размерами заготовки. Поверхность разъема штампа должна обеспечивать свободное удаление заготовки из штампа.

3. Степень сложности штамповки - это соотношение массы поковки СП к массе простой фигуры СФ, в которую вписывается поковка, - С2 (приложение 2 стр. 30 [9]);

4. Класс точности нормальный - Т3 (приложение 1 т. 19 стр. 28 [9]);

5. Исходный индекс - 7.

Исходный индекс определяется по таблице 2 ГОСТ 7505-89.

6. Дополнительные припуски, учитывающие смещение по поверхности разъема штампа - 0,1 мм (табл. 4 стр. 20 [9]);

7. Штамповочные уклоны по наружной поверхности 45' (табл. 18 стр. 26 [9]);

8. Дополнительная величина остаточного облоя - 0,3 мм;

9. Минимальная величина радиусов закругления наружных и внутренних углов проката - 1,6 (табл. 7 стр. 15 [9]);

10. Дополнительное отклонение по изогнутости от прямолинейности и от плоскостности - 0,5 мм (табл. 13 стр. 23 [9]).

Основные припуски и допуски на размеры поковки назначим согласно (табл. 3, 8 [9]).

Таблица 4. Общие припуски для детали из проката

Поверхность

Квалитет

Размер детали, допускаемое отклонение, мм

Припуски на мех. обработку на размер, мм

Допуск на заготовку

Размер заготовки, допускаемое отклонение

1, 3

5

26,085±0,025

1,0

0,9

2

6

Ш7,55-0,05

1,0

0,9

Таблица 5. Общие припуски на поверхности для детали из поковки.

Поверхность

Квалитет

Размер детали, допускаемое отклонение, мм

Припуски на мех. обработку на размер, мм

Допуск на заготовку

Размер заготовки, допускаемое отклонение

1, 9

5

26,085±0,025

2,0

2,2

2

6

Ш5,15±0,05

1,8

0,9

3

7

10,62±0,05

2,1

1,0

4

6

Ш6,36±0,05

2,0

0,9

5

6

3,7±0,05

0,6

0,5

6

6

Ш6,75±0,05

2,0

1,4

7

6

2,9±0,02

0,6

1,2

8

5

Ш7,55-0,05

2,3

2,0

3.3 Технико-экономическое обоснование выбора заготовки

деталь заготовка технологический

Первый этап поисковых исследований позволил определить рекомендуемые способы получения заготовок для деталей. Окончательное решение о выборе конкретного способа из полученного перечня принимается только после определения и сравнения себестоимости получения заготовки для каждого из рекомендуемых видов. Сравнение способов производства заготовок по их себестоимости позволяет выбрать оптимальный метод и способ.

Оценку различных вариантов получения заготовок чаще всего производят по трем показателям:

- по коэффициенту использования материала КИМ;

- по технологической себестоимости изготовления детали;

- трудоемкость изготовления.

Для расчета КИМ необходимо определить массу детали и заготовки.

Масса заготовки из проката:

(15)

где р = 3,14

сo - плотность материала,

D - наружный диаметр прутка,

L - высота прутка.

Расчет штамповочной заготовки производим используя программное обеспечение Solid Works. Масса заготовки mШТ = 0,0081 кг.

Рисунок 3. 3Д-модель штамповочной заготовки

Определим коэффициент использования материала:

- для проката

- для штамповки

Так как КИМ для штамповки больше чем для проката, то штамповочная заготовка по использованию материала экономичнее.

Рассчитаем технологическую себестоимость изготовления детали по формуле:

(16)

где - вес заготовки, кг;

- оптовая цена за 1 кг заготовки, рублей;

- стоимость механической обработки 1 кг заготовки, рублей;

- стоимость 1 кг отходов, рублей.

Рассчитаем технологическую себестоимость изготовления детали из проката:

Рассчитаем технологическую себестоимость изготовления детали из штамповки:

Изготовление детали из заготовки штамповки выгодно и по отношению к коэффициенту использования материала и по стоимости изготовления.

Рассмотрим третий критерий обоснования выбора заготовки - это трудоемкость изготовления детали при выбранном типе заготовки.

Использование штамповочных заготовок требует добавления третьего установа детали в станке при механической обработке. Также данный тип заготовки сводит к нулю уровень автоматизации использования токарного автомата с числовым программным управлением, требуя участия оператора станка в процессе изготовления каждой детали партии.

Использование заготовки из проката позволяет осуществлять механическую обработку с двух установов и запускать работу станка в автоматическом режиме.

Несмотря на коэффициент использования материала и стоимость изготовления у заготовки из проката выше, данный тип заготовки является более выгодным для производства детали «Вал 106084 Ю2ТS.92» на токарном станке продольного точения Star 20J.

4. Выбор и обоснование технологических баз

Токарная обработка производится на двух шпинделях с установкой заготовки в цанговый патрон.

При обработке на главном шпинделе базируем заготовку по наружной поверхности 2, которая будет являться черновой базой. На данном установе происходит обработка поверхностей детали 1 - 9, 14, 15.

Затем заготовка перехватывается контршпинделем. Заготовка зажимается цанговым патроном. Базирование происходит по обработанной поверхности детали 5, которая будет являться чистовой базой. На данном установе обрабатываем поверхности 10 - 13.

Схема базирования заготовки в цанговом патроне представлена на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема базирования заготовки операции 030

5. Разработка технологического маршрута изготовления детали

5.1 Разработка плана обработки поверхностей заготовки

При определении последовательности обработки поверхности необходимо выбрать метод обработки, соответствующий ее форме, точности, шероховатости, учитывающий свойства материала заготовки.

Определить последовательность и количество переходов обработки можно, используя коэффициент ужесточения точности поверхности и учитывая параметры ее шероховатости.

Коэффициент ужесточения точности определяется по формуле:

(17)

где ТЗ - поле допуска заготовки;

ТД - поле допуска детали.

Количество требуемых технологических переходов определяется по формуле:

(18)

Полученное число необходимо округлить до ближайшего целого значения.

Определим количество переходов для поверхности торцов 1 и 11.

Поле допуска заготовки на торец будет обусловлено точностью работы пруткового податчика станка. Согласно паспорту станка ТЗ = 139 мкм.

Устанавливаем nпер = 1.

При обработке происходит уточнение размера до 5 квалитета. Распределим по переходам уточнение размера поверхности по методу арифметической прогрессии:

- тонкое точение - 5 квалитет.

Определим количество переходов для фасок 2, 4, 10, 12, 15.

После обработки необходимо достичь 7 квалитета точности и шероховатости Ra5.

Устанавливаем nпер = 2.

- получистовое точение - 11 квалитет;

- чистовое точение - 7 квалитет;

Определим количество переходов для поверхности 3, 5, 6, 7.

Устанавливаем nпер = 2.

При обработке происходит уточнение размера до 6 квалитета. Распределим по переходам уточнение размера поверхности по методу арифметической прогрессии:

- чистовое точение - 8 квалитет;

- тонкое точение - 6 квалитет.

Определим количество переходов для дорожки качения 8.

После обработки необходимо достичь 6 квалитета точности и шероховатости Ra5.

Устанавливаем nпер = 3.

- получистовое точение - 10 квалитет;

- чистовое точение - 8 квалитет;

- тонкое точение - 6 квалитет.

Определим количество переходов для поверхности 9.

Устанавливаем nпер = 3.

При обработке происходит уточнение размера до 5 квалитета. Распределим по переходам уточнение размера поверхности по методу арифметической прогрессии:

- получистовое точение - 10 квалитет;

- чистовое точение - 8 квалитет;

- тонкое точение - 5 квалитет.

Определим количество переходов для внутренней поверхности 13.

Устанавливаем nпер = 1.

После обработки необходимо достичь 5 квалитета точности и шероховатости Ra10. Распределим по переходам уточнение размера поверхности по методу арифметической прогрессии:

- тонкое точение - 5 квалитет.

Определим количество переходов для внутренней поверхности 14.

После обработки необходимо достичь 8 квалитета точности и шероховатости Ra5.

Устанавливаем nпер = 1.

- чистовое точение - 8 квалитет.

На остальные поверхности назначаем однократную обработку.

Составим таблицу исходя из полученных данных.

Таблица 6. План обработки детали «Вал»

Исходные данные

Получистовое

Чистовое

Тонкое

Пов.

Квалитет

ТД, мкм

Ra, мкм

Квалитет

ТД, мкм

Ra, мкм

Квалитет

ТД, мкм

Ra, мкм

Квалитет

ТД, мкм

Ra, мкм

1, 11

5

50

5

-

-

-

-

-

-

5

50

2,5

2

7

100

5

11

60

10

7

10

2,5

-

-

-

3

6

100

2,5

-

-

-

8

18

2,5

6

8

1,25

4

7

100

5

11

60

10

7

10

2,5

-

-

-

5

6

100

2,5

-

-

-

8

22

2,5

6

9

1,25

6

6

100

2,5

-

-

-

8

18

2,5

6

8

1,25

7

6

100

2,5

-

-

-

8

22

2,5

6

9

1,25

8

6

50

5

10

58

10

8

22

2,5

6

9

1,25

9

5

50

2,5

10

58

10

8

22

2,5

5

6

1,25

10

7

100

5

11

60

10

7

10

2,5

-

-

-

12

7

100

5

11

60

10

7

10

2,5

-

-

-

13

5

40

10

-

-

-

-

-

-

5

5

1,25

14

8

200

5

-

-

-

8

18

2,5

-

-

-

15

7

100

5

11

60

10

7

10

2,5

-

-

-

5.2 Разработка маршрута обработки заготовки

На основании плана обработки поверхностей и выбранных схем базирования заготовки, приступим к формированию маршрутного техпроцесса обработки детали «Вал 106084 Ю2ТS.92». Представим в форме таблицы 7 маршрут механической обработки детали с кратким перечнем оборудования и технологической оснастки.

Таблица 7. Маршрут обработки детали «Вал»

№ операции

Наименование и содержание

Оборудование

Оснастка

5

Правка прутка

Правильный станок

10

Шлифование прутка

САСЛ125/250

15

Отрезка конца прутка

Отрезной станок

20

Контроль металла на соответствие марки стали

Стилоскоп

25

Заправка конца прутка

Наждачное точило

30

Автоматно-токарная обработка (с дорожкой качения)

Автомат продольного точения с ЧПУ STAR 20J

Цанговый патрон

35

Размагничивание

Демагнитизатор

40

Промывка

Ванна

65

Контроль ОТК

Ручная

70

Термообработка

Печь

75

Консервация по инструкции ОГМет

Ванна

5.3 Выбор технологического оборудования

Подробное описание маршрутного техпроцесса с указанием содержания операций и перечнем оборудования, приспособлений и инструмента приведено в технологических картах на механическую обработку детали в приложении.

Выбор технологического оборудования (станков) определяется:

- методом обработки;

- точностью и качеством обрабатываемой поверхности;

- габаритными размерами заготовок, размерами обработки и массой заготовок;

- мощностью, потребной на резание;

- экономически целесообразной производительностью и себестоимостью в соответствии с типом производства;

- возможностью уборки отходов и соблюдения правил экологии;

- возможностью приобретения и стоимостью станка;

- удобством и безопасностью работы.

На основе спроектированного технологического процесса, мы указали на каком станке будет выполняться каждая операция, с помощью каких приспособлений и инструмента. Выбранное оборудование проверяем по паспортным данным на возможность выполнить назначенные операции.

Таблица 8. Автомат продольного точения с ЧПУ STAR 20J

Параметры

STAR 20J

Страна производитель

Диаметр точения

Ход шпиндельной бабки с не приводной напр. втулкой

20 мм.

205 мм

Токарный инструмент

Количество

6 шт.

4-шпиндельное фронтальное сверлильное устройство

Кол-во инструмента

4 шт.

Диаметр сверления

10 мм

Диаметр резьбы

М8х1,25 мм

Приводной инструмент

Количество инструмента

5-8 шт.

Диаметр сверления

8 мм

Диаметр резьбы

М6х1 мм

Число оборотов

8000 1/мин

Мощность привода

1,2 кВт

Индексация главного шпинделя

Ось С

Число оборотов главного шпинделя

10000 1/мин

Мощность привода

3,7 кВт

2-шпиндельное устройство глубокого сверления

Количество инструмента

2 шт.

Диаметр сверления

8 мм

Глубина

115 мм

Размер (Д х Ш х В)

2200 х 1200 х 1700 мм

Вес

2200 кг

Обработка обратной стороной

Максимальный диаметр захвата

20 мм

Длина детали для выброса вперед

80 мм

Устройство обработки обратной стороны

Количество

4 прив. или неприв.

Диаметр сверления

не приводной

8

приводной

5

Диаметр резьбы

не приводной

М8х1,25

приводной

М4х0,7

Число оборотов шпинделя

8000 1/мин

Мощность привода

2,2 кВт

5.4 Формирование структуры операций

Для четкого понимания процесса обработки сформируем структуру операций и представим в табличной форме.

Таблица 10. Операционный технологический процесс

№ операции

Содержание операций

Операционный эскиз

Оборудование

5

Правка прутка

10

Шлифование прутка

15

Отрезка конца прутка

20

Контроль металла на соответствие марки стали

25

Заправка конца прутка

30

Токарная

1. Установить, зажать заготовку;

2. Сверлить отверстие Ш3,12 предварительно и окончательно;

Подрезать торец, выдерживая размер 26,085±0,025;

3. Обточить конус центрового отверстия с одного торца, выдерживая размер 0,35±0,05 и угол 30є±1є;

4. Обточить наружный профиль выдерживая размеры Ш5,15±0,05, Ш6,36±0,05, Ш6,75±0,05, Ш7,55-0,05;

5. Отрезать заготовку, выдерживая 26,185;

Заготовка перехватывается контршпинделем;

6. Обточить наружную фаску с широкого торца, подрезать торец, выдерживая размеры 0,4±0,05, 26,085±0,025;

7. Сверлить отверстие Ш4,1;

8. Расточить конус центрового отверстия, расточить отверстие Ш4,21 мм.

Автомат продольного точения с ЧПУ STAR 20J, цанговый патрон

35

Размагничивание

40

Промывка

65

Контроль ОТК

70

Термообработка

75

Консервация по инструкции ОГМет

6. Расчет припусков аналитическим методом

Припуск на обработку - это слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в процессе ее обработки для обеспечения заданного качества детали.

При определении величины припуска для элементарной поверхности расчётно-аналитическим методом расчётным является минимальный промежуточный припуск. При обработке наружных и внутренних поверхностей вращения он определяется по формуле (стр. 175 [1]):

(19)

где Rzi-1 - высота неровностей профиля (табл. 5 стр. 181 [1]);

hi - глубина дефектного поверхностного слоя (табл. 5 стр. 181 [1]);;

?? - суммарное отклонение расположения поверхности (табл. 4 стр. 180 [1]);;

еi - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе (табл. 16 стр. 44 [1]);

Для поверхностей №1 и №11:

Переход I

Для поверхностей №2:

Переход I

Переход II

Для поверхности №3:

Переход I

Переход II

Для поверхности №4:

Переход I

Переход II

Для поверхности №5:

Переход I

Переход II

Для поверхности №6:

Переход I

Переход II

Для поверхности №7:

Переход I

Переход II

Для поверхности №8:

Переход I

Переход II

Переход III

Для поверхности №9:

Переход I

Переход II

Переход III

Для поверхности №10:

Переход I

Переход II

Для поверхности №12:

Переход I

Переход II

Для поверхности №13:

Переход I

Для поверхностей №14:

Переход I

Для поверхностей №15:

Переход I

Переход II

7. Выбор режущего, измерительного и вспомогательного инструментов и расчет на операции технологического процесса. Расчет усилия зажима

Технологическая оснастка - это устройства или механизмы, которые дополняют технологическое оборудование и служат для обеспечения безопасности труда рабочего и повышения производительности выполнения операции. Она представляет собой совокупность режущего, измерительного инструмента и приспособлений, используемых для базирования, закрепления и контроля обрабатываемых деталей на различном технологическом оборудовании: металлообрабатывающих станках, прессах, измерительных машинах и др.

Основной разновидностью технологической оснастки являются различные приспособления. Их разделяют на несколько групп в зависимости от целевого назначения: станочные приспособления применяются для установки заготовок на станках; приспособления для установки режущих инструментов; сборочные приспособления для обеспечения правильного взаимного положения деталей и сборочных единиц на сборочных операциях; контрольные приспособления для проверки точности заготовок, промежуточного и окончательного контроля деталей.

В процессе обработки на заготовку со стороны режущего инструмента действуют силы резания, стремящиеся сдвинуть её с установочных элементов. Для того чтобы этого не произошло заготовку необходимо закрепить. Установленная на станок оснастка и приспособления должны не допустить отрыв заготовки, сдвиг или поворот ее под действием сил резания и обеспечить надежное закрепление заготовки в течение всего времени обработки.

Сила зажима заготовки при данном способе крепления заготовки определяется:

(20)

где Р - сила резания;

D - диаметр заготовки;

f - коэффициент трения между трущимися поверхностями.

(21)

ko -- гарантированный коэффициент запаса -- рекомендуется принимать для всех случаев равным 1,5;

k1 - коэффициент, учитывающий наличие случайных неровностей на поверхности заготовки, вызывающих увеличение сил резания.

k2 -- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента.

k3 -- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании. Обработка происходит без ударов, поэтому в нашем случае k3=1,0.

k4 -- коэффициент, учитывающий постоянство развиваемых сил зажима. Для механических устройств прямого действия (пневматических, гидравлических и т.п.) k4=1,0.

k5 -- коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах. При удобном расположении и малом диапазоне угла её поворота k5=1,0.

k6 -- коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку. Если заготовка установлена базовой плоскостью на опоры с ограниченной поверхностью контакта, k6=1,0. Если на планки или другие элементы с большой поверхностью контакта, k6=1,5.

При механической обработке детали важными факторами в достижении требуемой точности изготовления является способ базирования и закрепления заготовки, используемый инструмент, а также средства контроля. Используя справочную литературу [2, 8, 10, 11] подберем необходимый инструмент и средства измерения. Сведем данные в таблицу 9.

Таблица 9. Выбор станочных приспособлений, режущего и вспомогательного инструмента, а также средств контроля

Наименование операции

Выбор станочных приспособлений

Выбор режущего и вспомогательного инструмента

Выбор средств и методов контроля

30 Автоматно-токарная обработка

Цанговый патрон

Сверло ф3,0 303DS-3.0-13-A06;

Цанга ER1606 PRAMET;

Токарная пластина DCGT 11T301-F1 CP500 SECO;

Державка SDJCR 1212 H11;

Резец R105.1813.1.3 TH35 HORN;

Державка B105.0022.01 HORN;

Отрезная пластина UTILIS 126628 3002-1.5 8R UHM30HX;

Державка 3000-12x100R

МБС с увел. 8х кр.;

262,М; СМ-131А и эталон;

СМ-152А и эталон;

0-42, оправка;

Talysyrf;

0-17 и шаблон 8390-7164;

скоба 8113-7145;

шаблон 8150-6227-51;

шаблон 8150-6110-79;

Заготовка перехватывается контршпинделем

Цанговый патрон

Токарная пластина DCGT 11T301-F1 CP500 SECO;

Державка MBS 093-DC R11 102;

Сверло ф4,1 303DS-4.1-16-A06

Цанга ER1606 PRAMET;

Резец R105.1813.3.3 TH35 HORN;

Державка B105.0022.01 HORN;

шаблон 8381-6517;

УД-0;

шаблон 8151-6859;

Шаблон 8371-6310;

Индикаторная стойка;

шаблон 8371-7003

8. Описание и расчет режущего инструмента

При выборе режущего инструмента руководствуемся следующими правилами:

· Отдаем предпочтение стандартным и нормализованным инструментам;

· Инструментальный материал должен выполнить требования максимальной стойкости инструмента с одной стороны, а с другой - его минимальный стоимости;

· Выбираем инструмент, оснащенный пластинами из твердого сплава.

На операции «Наружное точение» применяем токарный резец со сменной пластиной из твердого сплава с покрытием CP500.

CP500 - универсальный сплав с покрытием PVD, применяется в пластинах для чистовой обработки нержавеющих сталей и нарезания резьбы в обычных и нержавеющих сталях и чугуне.

Материал 110Х18М-ШД, ув=830 МПа

Режимы резание: t=1,6 мм; S=0,3 мм/об; n=2000 об/мин; V=50.2 м/мин.

В качестве материала для державки резца выбираем углеродистую сталь 45; ув=610 МПа и допустимое напряжение на изгиб уизг=20 кг/мм2.

Определяем силу резания:

(22)

где = 300;

x=1.0; y=0.75; n=-0.15 - показатели степени;

- произведение ряда коэффициентов, определяем по формуле:

(23)

где, Кцр=0,94; Кур=1,0; =1,0; Кгр=0,93 - поправочные коэффициенты учитывающие геометрические параметры режущей части инструмента;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, определяем по формуле:

(24)

где n=0,75 - показатель степени [6, с.264 табл.9].

Ширина прямоугольного сечения резца при условии h=1,66

(25)

Принимаем b=20 мм; h=25 мм.

Проверяем прочность и жесткость державки резца:

а) максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца

(26)

б) максимальная нагрузка, допустимая жесткостью резца

(27)

где0,05 - допускаемая стрела прогиба резца при чистовом точении;

Е=20000 кг/мм2 - модуль упругость материала державки резца;

l=60 мм - вылет резца;

Y - момент инерции прямоугольного сечения державки

(28)

Резец обладает достаточными прочностью и жесткостью, т.к.

(29)

Конструктивные элементы резца:

а) общая длина 250±5 мм

б) радиус закругления вершины головки резца R 0,1 мм

Геометрические параметры резца:

а) передний угол г=50

б) задний угол б=80±10

9. Описание конструкции и расчет измерительного инструмента

При изготовлении вала, размер 26,085±0,025 меряется скобой. Произведем расчет калибра скобы на данный размер.

1. Определим предельные размеры длины вала:

(30)

(31)

2. Определяем z , Н , Y  по таблице 2 [10].

Z1 = 3 мкм = 0,003 мм;

H1 = 4 мкм = 0,004 мм;

Y1 = 3мкм = 0,003 мм.

3. Определяем исполнительный размер проходного калибра, используя таблицу 1 [10].

4. Определяем исполнительные размеры непроходного калибра, используя таблицу 1 [10].

5. Определяем размер изношенного калибра скобы, используя таблицу 1 [10].

Рис.5 Расположение полей допусков и отклонений относительно границ полей допусков изделия

10. Расчет режимов резания на технологические операции

Расчет производится по литературному источнику [2].

На состояние технологической системы существенное влияние оказывают условия обработки металлов и прежде всего режимы резания. Особенно большое влияние оказывают подача, глубина и ширина резания.

С ростом сил резания увеличиваются упругие отжатия в системе «станок-приспособление-инструмент-деталь» (СПИД) и погрешности обработки. Скорость резания выбирают в зависимости от стойкости режущих инструментов с учетом их геометрических данных и качества обрабатываемого материала. Режимы резания, как правило, назначают в следующем порядке:

· выбирают значение глубины резания b. При этом следует стремиться снять весь припуск за один проход; если по технологическим причинам необходимы два прохода, то при первом (черновом) проходе следует снимать до 60-80% припуска, а при чистовом - остальные 40-20%. Это объясняется тем, что на последнем проходе формируется поверхностный слой детали;

· выбирают величину наибольшей допустимой подачи, определяемой требованиями точности и шероховатости обработанной поверхности, мощностью станка, свойствами режущего инструмента, жесткостью и виброустойчивостью системы СПИД.

Подачей называется путь, пройденный какой-либо точкой режущей кромки инструмента, относительно заготовки, за один оборот заготовки (режущего инструмента), либо за один двойной ход режущего инструмента.

Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении определяем по таблице 11 [2], а при черновом растачивании - в таблице 12 [2].

Подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров шероховатости обрабатываемой поверхности и радиуса при вершине резца. Определяем по таблице 14 [2].

Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле:

(30)

Среднее значение стойкости Т при одноинструментальной обработке - 30 -60 мин.

Значения коэффициента СV и показателей степени x, y, m определяем по таблице 17 [2].

Коэффициент KV является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки KMV, состояния поверхности KПV, материала инструмента КИV, которые определяем по таблицам 1-6 [2].

Полученные данные сведем в таблицу 11.

Таблица 11. Режимы резания на технологические операции

Поверхность

Ra, мкм

Подача мм/об

Скорость резания, мм/мин

Подача мм/об

Скорость резания, мм/мин

Подача мм/об

Скорость резания, мм/мин

получистовое точение

чистовое точение

тонкое точение

1, 11

5

-

-

-

-

0,05

100

2

5

0,3

80

0,06

100


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены