Разработка технологии изготовления детали вал ступенчатый

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

					ДП 2068280.150305.12.18 ПЗ
Изм	Лист	№ документ.	Подп.	Дата
Разраб.	Соловьев С			Пояснительная записка	Лит.	Лист	Листов
Провер.	Прохоров В.Г.
					ТвГТУ ИДПО
Н. контр	Прохоров В.Г
Утвердил

Содержание

Введение

1. Технологический раздел

1.1 Описание и анализ служебного назначения детали

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

1.2.1 Материал детали и его свойства

1.3 Определение типа производства

1.4 Выбор формы организации технологического процесса, расчет партии деталей

1.5 Выбор и обоснование метода получения заготовки

1.6 Расчет припусков и межоперационных размеров

1.7 Маршрут обработки детали

1.8 Обоснование и выбор оборудования

1.9 Проектирование операции 025 Фрезерно-сверлильной

1.9.1 Структура операции

1.9.2 Выбор режущего и мерительного инструмента

1.9.3 Расчёт режимов резания

1.10 Расчет норм времени обработки по всем операциям

2. Конструкторский раздел

2.1 Приспособление для механической обработки на многоцелевом станке ИР500ПМФ4

2.1.1 Назначение, описание и принцип действия приспособления

2.1.2 Силовой расчет приспособления

2.1.3 Расчёт приспособления на точность

3. Организационно-экономический раздел

3.1 Расчет списочного состава рабочих участка

3.2 Расчет основных производственных фондов участка и амортизационных отчислений

3.3 Расчёт фонда заработной платы персонала участка

3.4 Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования

3.5 Расчёт цеховых расходов

3.6 Расчёт калькуляции себестоимости детали

4. Безопасность и экологичность

4.1 Состояние и анализ безопасности жизнедеятельности на проектируемом участке

4.2 Мероприятия и технические средства по созданию здоровых и безопасных условий труда

4.3 Мероприятия и технические средства по охране окружающей среды

4.4 Мероприятия и средства предупреждения ЧС и ликвидации их последствий

Заключение

Список использованных источников

Введение

Цель дипломного проектирования заключается в разработке технологии изготовления детали вал ступенчатый. Для достижения цели дипломного проектирования необходимо решить ряд задач:

1 описать и проанализировать служебное назначение детали;

2 произвести анализ технологичности конструкции детали;

3 определить тип производства;

4 выбрать формы организации технологического процесса;

5 выбрать и обосновать метод получения заготовки;

6 спроектировать маршрут обработки;

7 произвести расчет припусков межоперационных размеров;

8 выбрать и обосновать оборудования, режущий и мерительный инструменты;

9 произвести расчет режимов резания и норм времени;

10 разработать приспособление для механической обработки и сделать силовой и точностной расчет;

11 определить полную себестоимость детали и произвести расчет эффективности инвестиции проектируемой технологии;

12 сделать выводы о проектируемой работы.

Глава 1

1.1 Описание и анализ служебного назначения детали

Деталь для выполнения выпускной квалификационной работы представляет собой вал ступенчатый с годовой программой выпуска 1000 штук. амортизационный деталь технологический станок

Вал ступенчатый- служит для плавной и равномерной передачи вращательного движения в заданных пределах частот вращения и крутящих моментов.

При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях дополнительно растяжение и сжатие.

Для обеспечения служебного назначения деталь вал ступенчатый имеет высокоточные поверхности диаметром 45к6 и шпоночный паз размером 10N9 предназначенный для установки детали «Шестерня».

Рисунок 1.1-Чертеж детали

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

1.2.1 Материал детали и его свойства

Деталь вал ступенчатый относится к типовому классу валов.

Габаритными размерами вала согласно чертежу детали являются:

длина L=280_-1 мм и диаметр D=100_-1мм.

К наиболее точным размерам относят:

диаметр 45к6()мм.

Наименьшую шероховатость по Ra 0,63 мкм имеет следующая поверхность: диаметр 45к6()мм.

При изготовлении детали вал ступенчатый необходимо обеспечить следующие условия:

· допуск радиального биения поверхности Ш45к6 относительно поверхности Б и В - 0,02мм;

· допуск цилиндричности Ш45к6 - 0,015мм;

· допуск радиального биения торца детали Ш100_-1 относительно поверхности Б и В - 0,015мм.

Обработка всех вышеперечисленных поверхностей не представляет трудностей.

В целом деталь следует считать технологичной, так как ее обработка возможна с применением традиционных методов при использовании современного режущего инструмента.

Деталь вал ступенчатый изготовляют из стали 45 по ГОСТ 1050-88.

Сталь 45 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям. Благодаря высокой выносливости и терпимости к значительным перепадам температуры, сталь 45 применяется при производстве редукторов. Сталь 45 является относительно дешёвым металлом.

Хотя основной долей в составе Стали 45 обладает железо (Fe) - до 97%, но определяющим показателем марки является углерод (C), его доля составляет 0,42 - 0,5%. Именно это число обозначается в маркировке стали. Полный химический состав и механические свойства приведены в таблице 1.1 и таблице 1.2.

Таблица 1.1 - Химический состав, %

С	Si	Mn	Cr	Ni	S	P	Cu
0,42-0,5	0,17-0,37	0,5-0,8	до 0,25	до 0,25	до 0,04	до 0,035	до 0,25

Таблица 1.2 - Механические свойства

			ш	KCU
МПа	МПа	%	%	кДж/м2
690	440	13	40	49

Примечание:

- - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа

- предел текучести условный, МПа

- относительное удлинение после разрыва, %

ш - относительное сужение, %

KCU - ударная вязкость, кДж /м²

1.3 Определение типа производства

Для предварительного определения типа производства используем годовой объем выпуска и массу детали: N=1000шт. и m=4,27кг

Таблица 1.3 - Зависимость типа производства от объема выпуска и массы детали.

По данным таблицы 1.3 производство соответствует среднесерийному типу производства.

Среднесерийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляющихся периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объёмом производства, чем в единичном производстве.

В серийном производстве удается специализировать отдельные рабочие места для выполнения подобных технологических операций. Уровень себестоимости продукции снижается за счет специализации рабочих мест, широкого применения труда рабочих средней квалификации, эффективного использования оборудования и производственных площадей, уменьшения, по сравнению с единичным производством, расходов на заработную плату. Продукцией серийного производства является стандартная продукция, например машины установившегося типа, выпускаемые обычно в более значительных количествах.

В среднесерийном производстве технологический процесс изготовления деталей преимущественно дифференцирован, то есть, расчленён на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определённых станках.

1.4 Выбор формы организации технологического процесса, расчет партии деталей

По организации производственные процессы делятся на поточные и непоточные.

В серийном производстве применяют непоточную форму организации работ. Под непоточным видом организации производственного процесса понимают такой его вид, при котором заготовки, детали или собираемые изделия в процессе их производства находятся в периодическом движении с различной продолжительностью операций и пролеживания между ними, в результате чего процесс осуществляется с меняющейся величиной такта по каждой операции.

Технологическая форма непоточного производства характеризуется следующими признаками:

- оборудование (рабочие места) группируется по признаку их технологической однородности и размеров;

- на рабочих местах в течение планового периода обрабатываются разные предметы труда, т.к. выпуск изделий небольшой;

- предметы труда перемещаются в процессе производства сложными маршрутами (от участка к участку, часто с заходом на промежуточные склады).

В серийном производстве непоточный метод принимает две формы:

1) партионно-технологический метод (предметы труда проходят обработку партиями, которые периодически повторяются);

2) предметно-групповой метод (вся совокупность предметов труда разделяется на технологические подобные группы).

Партионный вид - детали и изделия изготавливаются периодически повторяющимися партиями. Партионный вид характерен для серийного производства.

Минимальный размер партии деталей, запускаемый в производство:

(1) [1, с.30]

где a=5 дней - периодичность запуска деталей;

d=2 - количество смен;

- годовой фонд времени (3980 часов).

Месячное задание:

Целое число запусков в производство:

Размер партии деталей:

1.5 Выбор и обоснование метода получения заготовки

В машиностроении в зависимости от номенклатуры изделий и характера производства применяют заготовки следующих видов: прокат в виде прутков различного сечения, профильный прокат, периодический прокат, трубы; штамповки из различных марок сталей, отливки, получаемые различными способами литья. На выбор формы, размеров и способа получения заготовки большое значение имеет конструкция и материал детали. Вид заготовки оказывает влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность обработки. Главным при выборе заготовке является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости.

Для сравнения получения заготовки предлагается применить прокат и штамповка на горизонтально-ковочной машине. Так как деталь имеет большие диаметральные перепады с диаметра 100мм до диаметра 40мм, считается не целесообразно применять прокат.

Припуски на механическую обработку для штамповки назначаются по ГОСТ 7505-89

Штамповочное оборудование - горизонтально-ковочная машина.

Количество переходов - 4.

Нагрев заготовок - пламенный.

Масса детали 4,27кг.

Масса поковки (расчетная):

расчетный коэффициент K _p = 1,5

4,27 Ч 1 ,5 = 6,4кг.

Класс точности - Т4.

Группа стали - М2.

Степень сложности - C3.

Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская)

Исходный индекс - 10

Припуски и кузнечные напуски

Основные припуски на размеры, мм:

1,6 - диаметр 100 мм и чистота поверхности 12,5;

1,5 - диаметр 60 мм и чистота поверхности 10;

1,2 - диаметр 45мм и чистота поверхности 12,5;

1,2 - диаметр 42мм и чистота поверхности 12,5;

1,1- толщина 10 мм и чистота поверхности 12,5;

1,5- толщина 110 мм и чистота поверхности 12,5;

1,8- толщина 140 мм и чистота поверхности 10;

1,5- толщина 20 мм и чистота поверхности 6,3

Дополнительные припуски, учитывающие:

смещение по поверхности разъема штампа - 0 ,5мм;

изогнутость, отклонения от плоскостности и от прямолинейности, мм:

стержня - 0,6;

фланца - 0,3.

Размеры поковки, мм:

диаметр 100 + (1,6 + 0 ,3 ) Ч 2 = 103,8 принимается 104;

диаметр 60+ (1 ,5 + 0 ,3) Ч 2 = 63,6 принимается 64;

диаметр 45+ (1 ,2 + 0 ,3) Ч 2 = 48 принимается 48;

диаметр 42 - (1 ,2 + 0 ,3) Ч 2 = 45 принимается 45;

толщина 10+ (1,1 + 0 ,6) Ч 2 = 13,4 принимается 15;

толщина 20 + (1 ,5 + 0 ,6) Ч 2 =24,2 принимается 24,5;

толщина 110 + (1 ,5 + 0 ,6) Ч 2 =114,2 принимается 114,5;

толщина 140 + (1 ,8 + 0 ,6) Ч 2 =144,8 принимается 145.

Радиус закругления наружных углов принимается 2 ,0 мм.

Штамповочный уклон принимается 7 ° .

Допускаемые отклонения размеров, мм:

диаметр ;

диаметр ;

диаметр ;

диаметр ;

толщина ;

толщина ;

толщина ;

толщина .

Допуск длины стержня 5,0мм.

Неуказанные допуски радиусов закругления - 2,0мм.

Допускаемая высота заусенца в плоскости разъема матриц 1,6 мм. Допускается высота торцового заусенца 7,0 мм.

Допускаемые отклонения:

- от плоскостности и от прямолинейности 2,0мм;

- от изогнутости 1,2мм.

Допускаемая величина смещения по поверхности разъема штампа 1,0мм.

Допускаемые отклонения штамповочных уклонов ±1,7°.

Наклон среза - 7°.

Рисунок 1.2 - Эскиз заготовки

Расчет массы и коэффициента использования материала

Для наиболее точного определения веса, заготовка детали вычерчивается в программе КОМПАС- 3Д рисунок 1.3.

Масса заготовки:

m_з = 4,9кг

Рисунок 1.2 - Чертеж заготовки в программе КОМПАС- 3Д

Коэффициент использования материала:

(2) [1, с.27]

Стоимость заготовок определяется по формуле:

(3) [2, с.417]

где q -масса готовой детали,

Q -масса заготовки,

Кт - коэффициент, зависящий от класса точности

Кс - коэффициент, зависящий от массы

Кв - коэффициент, зависящий от группы сложности

Км - коэффициент, зависящий от материала

Кп-коэффициент, зависящий от объема производства заготовок

S_отх -стоимость 1т отходов,

Сi - базовая стоимость 1т заготовок,

Результаты расчетов сведены в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 - Определение стоимости заготовки

Заготовка	Сi	Q	kт	kс	kв	kм	kп	q	Sотх	Sзаг
штамповка	26 000	4,9	1	1	0,75	1	0,92	4,27	5000	84,76
прокат	26 000	26,5	1	1	0,75	1	0,92	4,27	5000	364,26

Вывод: применение заготовки в качестве штамповки целесообразно, так как только 13% металла уходит в стружку; исходя из себестоимости заготовки, то цена штамповки меньше цены проката.

1.6 Расчет припусков и межоперационных размеров

1.6.1 Расчет припусков на обработку размеров (Ш125Н7) (расчетно-аналитическим и табличным методами)

Поверхность для расчета припуска: Ш125Н7

Величина припуска на обработку точение вала заготовки, установленной в центрах, определяется по формуле:

2Z_min = 2·( Rz_i-1 +T_i-1 +), (4) [4, с.65]

для шлифования:

2Z_min = 2·( Rz_i-1 +), (5) [4, с.65]

где, Rz_i-1 - высота микронеровностей профиля на предшествующем переходе;

T_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем технологическом переходе;

с_i-1 - суммарные отклонения расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе.

Расчеты осуществляются согласно [1] и сводятся в таблицу 1.5.

Графы со 2 по 6 заполняется по табличным и расчетным значениям.

Графа 2 и 3 для заготовки: высоту микронеровностей и глубину дефектного поверхностного слоя [4, с.65]

Графа 2 и 3 для предварительного и чистового точения [4, с. 67]

Таблица 1.5 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия

Технологический маршрут обработки поверхности	Элементы припуска, мкм	Расчетный припуск, 2Z min мм.	Расчетный размер, мм	Расчетный допуск, мм	Предельный размер, мм	Предельный припуск, мм
	Rz	Т	с				d min	d max	2Z min	2Z max
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Заготовка (штамп)	150	250	1400	-	45,508568	0,25	45,5	45,75	-	-
Предварительное точение h10	50	50	84	0,368	45,140568	0,1	45,1	45,2	0,4	0,55
Чистовое точениеh8	30	30	4,2	0,1284	45,012168	0,039	45,01	45,049	0,09	0,151
Шлифование к6	5	15	0,084	0,010168	45,002	0,016	45,00	45,016	0,01	0,033

Графа 4: геометрическая сумма пространственных отклонений

(6) [4, с.69]

где - погрешность заготовок по смещению, штампованных на прессах и ГКМ, 1мм

- погрешность штампованных заготовок по короблению, 1мм.

- погрешность заготовок по центрам, 0,25мм

=1,4мм =1400мкм

Графа 5: величина припуска на обработку

шлифование: 2Z_min =2(5+0,084)=10,168мкм=0,010168мм

точение чистовое: 2Z_min=2(30+30+4,2)=128,4мкм=0,1284мм

точение черновое: 2Z_min=2(50+50+84)=368мкм=0,368мм

Графа 6: начиная последовательным сложением расчетного припуска начиная с расчетного размера, который является наименьший предельный размер вала

45,002+0,010168=45,012168мм

45,012168+0,1284=45,140568мм

45,140568+0,368=45,508568мм

Графа 7: назначается в зависимости от поля допуска и принятого квалитета согласно экономической точности данной операции поля допуска к6()

Графа 8: заполняется по графе 6 путем округления расчетных размеров с точностью для чистового точения и шлифования до 0,01мм, черновое точение и заготовка до 0,1мм.

Графа 9 является сумма граф 8 и 7

Графа 10 находится как разность наименьших предельных размеров предшествующих и выполняемых переходов:

45,01-45,00 =0,01мм

45,1-45,01=0,09мм

45,5-45,1=0,4мм

Графа 11 находится, как разность наибольших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

45,049-45,016=0,033мм

45,2-45,049=0,151мм

45,75-45,2=0,55мм

проверка: 0,033-0,01=0,039-0,016

0,023=0,023

?=?

Рисунок 1.3 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку Ш45к6

На остальные обрабатываемые поверхности детали припуски и допуски были определены ранее при технико-экономическом расчете по ГОСТ7505-89 и их значения заносятся в таблицу 1.6.

Таблица 1.6 - Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности по ГОСТ7505-89

Диаметры, линейные размеры, мм	Наименование	Квалитет точности	Ra, мкм	Припуск, мм	Допуск, мм
Ш100h14	Заготовка	16	16	-
	Точение	14	12,5	2х2
Ш60h12	Заготовка	14	12,5	-
	Точение	12	10	2х2
Ш40h10	Заготовка	14	12,5	-
	Черновое точение	12	6,3	2х1,5
	Чистовое точение	10	3,2	2х0,5
10±0,5	Заготовка	14	12,5	-
	Точение	12	6,3	2х2,5
110±0,5	Заготовка	14	12,5	-
	Торцевание	12	6,3	3
	Точение	12	6,3	1
140+0,42	Заготовка	14	12,5	-
	Точение	12	6,3	5
280-1	Заготовка	14	10	-
	Фрезерование	12	6,3	2х2,95
	Шлифование	10	3,2	0,1

1.7 Маршрут обработки детали

Маршрут обработки детали включат в себя 6 механических операций.

Данные маршрута обработки заносятся в таблицу 1.7.

Таблица 1.7 - Маршрут обработки детали вал ступенчатый

№ операций	Наименование операций	Оборудование	Краткое описание операции
005	Заготовительная	Ковочная машинаВ1138
010	Фрезерно-центровальная	Фрезерно-центровальный станок МР71	1. Фрезеровать в размер 280,05-1 2. Сверлить центровочные отверстия Ш4 L=6мм
015	Токарная с ЧПУ	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3	1. Точить Ш100-1 L=12.5ммм 2. Точить фаску 1х45?
020	Токарная с ЧПУ	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3	Точение черновое Точить Ш40h10 L=94мм; точить Ш45.4 L=140мм; точить Ш40h10 L=83мм; точить Ш42 (М42х4,5) L=16мм с припуском 1мм на размер под чистовое точение, остальные размеры согласно чертежа. Точение чистовое Точить Ш40h10 L=94мм ; точить Ш42(М42х4,5) L=16мм; точить Ш45.4 (припуск под шлифовку 0,4мм на размер) L=22мм; точить Ш45.4(припуск под шлифовку 0,4мм на размер) L=35мм; точить фаску 2х45?; точить 5 фасок 1х45?; точить канавку Ш38; нарезать резьбу М42х4,5-6g
025	Фрезерн-сверлильная	Фрезерный многоцелевой станок ИР-500	1. Фрезеровать паз 10N9 2. Сверлить 4 отверстия Ш8,5
030	Торцешлифовальная	Торцешлифовальный станок 3Т130Ф3	1. Шлифовать торец в размер280-1
035	Круглошлифовальная	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	1. Шлифовать Ш45к6 L=22мм 2. Шлифовать Ш45к6 L=35мм
040	Контрольная	Стол контролера

1.8 Обоснование и выбор оборудования

Выбор технологического оборудования, как правило, сводится к выбору станка исходя из класса детали и ее габаритных размеров, а также требований по точности и качеству обрабатываемых поверхностей.

Технические характеристики станков это основной показатель пригодности станка к выполнению определенных работ на станке.

Ниже приводится таблица с техническими характеристиками выбранных моделей оборудования.

Таблица 1.8 - Выбор технологического оборудования

Наименование операции	Технологическое оборудование	Основные технические характеристики
Фрезерно-центровальная	Фрезерно-центровальный МР71	Наибольшая и наименьшая длина обрабатываемой заготовки детали, мм…………………………..200-500 Диаметр обрабатываемой заготовки детали, мм………………………………………………..25-125 Число скоростей шпинделя режущего инструмента................................................................6 Частота вращения шпинделя режущего инструмента, об/мин…………………………………125;179;497;712 Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт……………………………………….10 Габаритные размеры станка,мм: -длина ……………………………………..………2640 -ширина …………………………………………. .1450 - высота ……………………………………………1720
Токарная с ЧПУ	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3	Диаметр обработки над станиной, мм……………500 Диаметр обработки над суппортом, мм ………….200 Наибольшая длина обработки, мм ………………. 850 Наибольшая длина обработки в центрах, мм ….. 1000 Мощность электродвигателя главного движения, кВт ……………………………………….. 11 Пределы частот вращения шпинделя, мин-1 20…2500 Габаритные размеры станка,мм: -длина ……………………………………..……. 3700 -ширина …………………………………………. 2260 - высота ……………………………………………1650 Масса станка, кг ………………………………….4000
Круглошлифовальная с ЧПУ	Круглошлифовальный станок 3М151Ф2	Наиб. размеры устанавливаемой заготовки, мм диаметр……… .........................................................200 длина ........................................................................700 Макс. продольное перемещение стола, мм..... ……650 Наибольшие размеры шлифовального круга, мм диаметр……… .......................................................600 высота ......................................................................80 Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин……………………………………………..1590 Частота вращения изделия, об/мин……….50…500 Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт…………………………………….15,2 Габариты, мм.............................……..5400х2400х2170
Фрезерно-сверлильная	Фрезерный многоцелевой станок ИР-500ПМФ4	Размеры рабочей поверхности стола,мм …...500 х 500 Перемещение поперечное стола (ось X),мм………800 Перемещение вертикальное шпиндельной бабки (ось Y),мм ……………………………………………….500 Перемещение продольное стойки (ось Z),мм…….500 Количество инструмента в магазине………………. 30 Частота вращения шпинделя, об/мин ……..21,2..3000 Электродвигатель привода шпинделя, кВт ………..14
Торцешлифовальная	Торцешлифовальный станок 3Т130Ф3	Макс. размеры устанавливаемой заготовки, мм, не менее: в патроне: диаметр/ длина…………….200/250 Наибольшие размеры шлифовального круга, мм…………………………………………………..450 Пределы частоты вращения шпинделя Max об/мин……………………………………………..1500 Частота вращения привода заготовки, мин-1………………………………………………...40-500 Мощность привода шлифовального круга, кВт…7,5 Габаритные размеры станка,мм: -длина ……………………………………..……. 4200 -ширина …………………………………………. 4100 - высота ……………………………………………2000 Масса станка, кг ………………………………….5800

Выбранное технологическое оборудование обеспечивает выполнение технологических операций, заданную точность и шероховатость поверхностей. Рабочая зона соответствует габаритным размерам заготовки, производительность станков соответствует заданной программе выпуска. Кинематические возможности станков позволяют вести обработку на оптимальных режимах резания и с наименьшими затратами времени.

Операция 020 Токарная с ЧПУ

Базирование осуществляется по центровым отверстиям: на жесткий передний центр.

Рисунок 1.4 - Базы и обрабатываемые поверхности на операции 010

На данной операции производится обработка:

Точение черновое, которое включает в себя:

- точить Ш41 L=94мм;

- точить Ш43 L=16мм;

- точить Ш46.4 L=22мм;

- точить Ш41 L=83мм;

- точить Ш46.4 L=35мм;

- точить Ш60_-0,5 L=20мм;

- точить торец Ш100_-1 L=20мм.

Точение чистовое, включает в себя:

- точить Ш40h10 L=94мм;

- точить Ш42h10 L=16мм;

- точить Ш45.4 L=22мм;

- точить Ш45.4 L=35мм;

- точить фаску 2х45?;

- точить 5 фасок 1х45?;

-точить канавку Ш38 L=2мм;

- нарезать резьбу М42х4,5-6g (4прохода).

1.9 Проектирование операции 025 Фрезерно-сверлильная

1.9.1 Структура операции

Базирование осуществляется в двух призмах с упором в торец.

Рисунок 1.5 - Базы и обрабатываемые поверхности на операции 025

1,2,3,4 - установочные базы, лишающие заготовку трех степеней свободы - перемещение вдоль оси Z и поворотов вокруг осей X и Y.

5- упорная база, лишающая заготовку одной степени свободы - поворота вокруг оси Z

На данной операции производится обработка:

- фрезерование паза 10N9;

- сверление 4отверстий Ш8,5мм.

1.9.2 Обоснование и выбор режущего и мерительного инструмента

Условия обработки детали на станке требуют применения режущих инструментов, отличающихся износостойкостью и обеспечивающих высокое качество обработки, так как это снижает время, а, следовательно, повышает производительность. Инструмент, который может обеспечить такие требования является Sandvik Coromant. Режущий инструмент назначается по каталогу []5 и данные сводятся в таблицу 8.

В зависимости от типа производства, формы и точности обработки поверхностей, так же назначается мерительный инструмент, и данные заносятся в таблицу 1.9.

Таблица 1.9 - Режущий и мерительный инструмент.

№ операции	Наименование операции	Режущий инструмент	Мерительный инструмент
010	Фрезерно-центровальная	Торцевая фреза СoroMill245 R245-125Q40-12M Пластина СoroMill245 R245-12Т3М-РМ Оправка для торцовых фрез С6-391.05С-40 050М Свело центровочное 2317-0006 ГОСТ 14952-75	Штангенциркуль ШЦ II-0-300-0.01 ГОСТ 166-89
015	Токарная с ЧПУ	Державка резца CoroTurn 107 SCLCR 2525M 09HP Пластина СCMT 09T308-PR	Штангенциркуль ШЦ II-0-300-0.01 ГОСТ 166-89
020	Токарная с ЧПУ	Державка резца CoroTurn 107 CVVВN 2525M 11 Пластина VBMT 11 04 08-PR Пластина VBMT 11 04 08-PF Державка резца CoroTurn 107 SCLCR 2525M 09HP Пластина СCMT 09 T3 08-PR Пластина ССMT 09 Т3 08-PF Резец для обработки канавки: Державка STFCR 2525M16-A Пластина TCMT 16 T3 08-WF Резец для нарезания резьбы: Державка 266RFG-2525-22 Пластина 266RG-22MM01A450M	Штангенциркуль ШЦ I-0-125-0.01 ГОСТ 166-89 Штангенциркуль ШЦ II-0-300-0.01 ГОСТ 166-89 Микрометр МК 25-50 ГОСТ 6507-90 Калибр резьбовой ГОСТ 24997-81
025	Фрезерно-сверлильная	Патрон CoromantCapto C3-391.27-20.060 Цельное твердосплавное сверло CoroDrill460 460.1-0850-025A1-XM Фреза CoroMill Plura 2Р340-1000-РА	Штангенциркуль ШЦ I-0-125-0.01 ГОСТ 166-89 Калибр для шпоночного паза ГОСТ24109-80
030	Торцешлифовальная	Шлифовальный круг 1 125х8х32 25А 10-П С2 7 K1А 35 м/с А 1 кл. ГОСТ 2424-83	Образцы шероховатости ГОСТ 9378-93 Штангенциркуль ШЦ II-0-300-0.01 ГОСТ 166-89
035	Круглошлифовальная	Шлифовальный круг 1 500х50х305 25А 10-П С2 7 K1А 35 м/с А 1 кл. ГОСТ 2424-83	Образцы шероховатости ГОСТ 9378-93 Микрометр МК 25-50 ГОСТ 6507-90

1.9.3 Расчет режимов резания

Режимы резания назначаются по каталогу Sandvik Coromant в зависимости от выбранного режущего инструмента таблица 1.9.

Основное время находится по формуле:

i (7) [6, с.13]

где Lрез- величина обрабатываемой поверхности, мм;

l1- величина врезания, мм;

l2 - длина перебега, мм;

n_д - частота вращения по паспорту станка, об/мин;

S - подача, мм/об;

i - количество проходов.

Частота вращения для инструмента Sandvik Coromant находится по формуле:

(8) [7, с. А4]

Vc- скорость резания, м/мин;

Dc - диаметр обработки, мм.

Операция 020 Токарная с ЧПУ

Рисунок 1.6 - Эскиз на операцию 020 Токарная с ЧПУ

Точить Ш40h10 L=94мм с припуском 1мм на размер

S=0,25мм/об;

V=235м/мин;

i=1;

n= 1865об/мин;

n_д=1800 об/мин;

Тм=0,22мин;

n= 1780об/мин;

n_д=1800 об/мин;

Тм=0,05мин.

Точить Ш45,4 L=140мм с припуском 1мм на размер

S=0,25мм/об;

V=235м/мин;

i=1;

n= 1667об/мин;

n_д=1800 об/мин;

Тм=0,32мин.

Точить Ш40h10 L=83мм с припуском 1мм на размер

S=0,25мм/об;

V=235м/мин;

i=1;

n= 1865об/мин;

n_д=1800 об/мин;

Тм=0,18мин.

Точить Ш60_-0,5 L=20мм

S=0,25мм/об;

V=235м/мин;

i=1;

n= 1298об/мин;

n_д=1200 об/мин;

Тм=0,07мин.

Точить торец Ш100 L=20мм

S=0,25мм/об;

V=235м/мин;

i=1;

n= 758об/мин;

n_д=800 об/мин;

Тм=0,11мин.

Точить Ш40h10 L=94мм

S=0,15мм/об;

V=275м/мин;

i=1;

n= 2182об/мин;

n_д=2100 об/мин;

Тм=0,31мин.

Точить Ш42 L=16мм

S=0,15мм/об;

V=275м/мин;

i=1;

n= 2083об/мин;

n_д=2100 об/мин;

Тм=0,06мин.

Точить Ш45,4 L=22мм

S=0,15мм/об;

V=275м/мин;

i=1;

n= 1950об/мин;

n_д=2100 об/мин;

Тм=0,08мин.

Точить Ш40h10 L=83мм

S=0,15мм/об;

V=275м/мин;

i=1;

n= 2083об/мин;

n_д=2100 об/мин;

Тм=0,26мин.

Точить Ш45,4 L=35мм

S=0,15мм/об;

V=275м/мин;

i=1;

n= 1950об/мин;

n_д=2100 об/мин;

Тм=0,11мин.

Точить канавку Ш38 L=2(ширина)

S=0,15мм/об;

V=275м/мин;

i=1;

n= 2291об/мин;

n_д=2100 об/мин;

Тм=0,02мин.

Нарезать резьбу М42х4,5-6g L=14мм

V= 195м/мин;

i= 4;

S=4,5мм/об;

n= 1477об/мин;

n_д=1400 об/мин;

Тм=0,04мин.

Операция 025 Фрезерно-сверлильная

Рисунок 1.7 - Эскиз на операцию 025 Фрезерная

Фрезеровать паз 10N9 L=30мм

Подача: S=0.027мм/зуб;

Число зубьев фрезы: z_c=4;

Скорость вращения фрезы: V=65м/мин.

Частота вращения фрезы для инструмента Sandvik Coromant:

(9) [7, с.D4]

Dc - диаметр фрезы, мм.

n=2070об/мин;

n_д = 2000об/мин.

Минутная подача:

Sм = SЧ z_c Ч n (10) [7, с.D34]

Sм =0.027х4х2000=216мм/мин

Машинное время при фрезеровании

Тм=i (11) [8, c.75]

где y- длина подвода, врезания и перебега инструмента, мм;

l2 - дополнительная длина хода, мм;

S - минутная подача, мм/об;

i - количество проходов.

Тм=0.17мин.

Удельная сила резания

k_c = k_c1 Ч h_m^-mc (12) [7, D35]

где k_c1 - удельная сила резания, 1100Н/мм²

h_m - средняя толщина стружки, 0,5мм

m_c - увеличение удельной силы резания, 0

k_c = 1100Ч0,5⁰ = 1100Н/мм²

Сила резания

Р_z = к_сЧf, (13) [5, D180]

где f - площадь поперечного сечения среза, 0,16мм²

Р_z =1100х0,16=176Н

Сверлить 4 отверстия Ш8,5 L=10мм

S=0,25мм/об;

V=90м/мин;

i=4;

n= 3333об/мин;

n_д=2400 об/мин;

Тм=0,12мин.

k_c1 = 1000Н/мм²

h_m =4,2мм.

m_c = 0

k_c = 1100Ч4,2⁰ = 1000Н/мм

На остальные операции режимы резания аналогично рассчитываются, и данные заносятся в таблицу 1.10.

Таблица 1.10 - Режимы резания для обработки.

№ операции	Обрабатываемый размер	S	V, м/мин	n, об/мин	Tм, мин
010	Фрезеровать торец в размер 280,05мм	900мм/мин	215	500	0,25
	Сверлить центровочные отверстия Ш4	0,2мм/об	6,28	500	0,27
015	Точить 100-1 мм	0,25мм/об	235	800	0,3
	Точить фаску 1х45	0,25мм/об	235	800	0,02
020	Точить Ш40h10 L=94мм с припуском 1мм на размер	0,25мм/об	235	1800	0,22
	Точить Ш42 L=16мм с припуском 1мм на размер	0,25мм/об	235	1800	0,05
	Точить Ш45,4 L=140мм с припуском 1мм на размер	0,25мм/об	235	1800	0,32
	Точить Ш40h10 L=83мм с припуском 1мм на размер	0,25мм/об	235	1800	0,18
	Точить Ш60-0,5 L=20мм	0,25мм/об	235	1200	0,07
	Точить торец Ш100 L=20мм	0,25мм/об	235	800	0,11
	Точить Ш40h10 L=94мм	0,15мм/об	275	2100	0,31
	Точить Ш42 L=16мм	0,15мм/об	275	2100	0,06
	Точить Ш45,4 L=22мм	0,15мм/об	275	2100	0,08
	Точить Ш40h10 L=83мм	0,15мм/об	275	2100	0,26
	Точить Ш45,4 L=35мм	0,15мм/об	275	2100	0,11
	Точить канавку Ш38 L=2(ширина)	0,15мм/об	275	2100	0,02
	Нарезать резьбу М42х4,5-6g L=14мм	4,5мм/об	195	1400	0,04
025	Фрезеровать паз в размер 10N9 L=30мм	216мм/мин	65	2000	0,17
	Сверлить 4 отверстия Ш8,5мм	0,2мм/об	90	2400	0,12
030	Шлифовать торец Ш100 выдержав размер 280-1	0,36мм/мин	35	350	1,80
035	Шлифовать Ш45к6	0,36мм/мин	35	350	3,5
	Шлифовать Ш45к6	0,36мм/мин	35	350

1.10 Расчет норм времени обработки по всем операциям

В серийном производстве определяется норма штучного времени:

Тш = (14) [9, с.4]

где Т_ца- время цикла автоматической работы станка по программе, мин;

Т_в - ручное вспомогательное время, мин;

К_тв - поправочный коэффициент на ручное вспомогательное время, мин;

а_тех - время на техническое обслуживание рабочего места

а_орг - время на организационное обслуживание рабочего места;

а_отл - время перерывов на отдых и личные надобности.

Т_ца=Т_оп+Т_мв, (15) [9, с.5]

где Т_оп - основное время автоматической работы станка по программе, мин

Т_мв - машинное вспомогательное время, мин

Машинное вспомогательное время (Твм) определяется по паспорту станка.

Таблица 1.11 - Машинное вспомогательное время.

	010	015	020	025	030	035
Подвод детали или инструмента от исходной точки в зону обработки и отвод	0,03х2	0,03	0,03х7	0,04	0,03	0,03
установку инструмента на размер обработки	0,01	0,01	0,01	0,02	0,01	0,01
автоматическую смену инструмента	0,01	0,01	0,01х3	0,02	-	-
время поворота стола	-	-	-	0,08	-	-
включение и выключение подачи	0,02	0,02	0,02х3	0,02	0,02	0,02
холостые ходы при переходе от обработки одних поверхностей к другим	-	0,06	0,06	0,07х3	-	0,05
	0,1	0,13	0,37	0,39	0,06	0,11

Время выполнения ручной вспомогательной работы (Твр):

Т_в = Т_в.уст + Т_в.оп + Т_в.изм, (16) [9, с.5]

где Т_В.УСТ -- вспомогательное время на установку и снятие детали;

Т_В.ОП -- вспомогательное время, связанное с выполнением операции (вошло во время цикла автоматической работы станка);

Т_В.ИЗМ -- вспомогательное время (неперекрываемое) на измерение

Поправочный коэффициент на ручное вспомогательное время определяю в зависимости от партии деталей (1000шт) и равен 1,3 [9]

Время обслуживания рабочего места, отдыха и время на личные надобности: составляет 14% от оперативного времени. [9]

Штучно-калькуляционное время:

Т_шт.к.=, мин (17) [6, с.15]

где Тп.з.- подготовительно-заключительное время на партию, мин;

n- размер партии деталей, запускаемых в производство.

Результаты сводятся в таблицу 1.12.

Таблица 1.12 - Норма времени на операции, мин.

	010	015	020	025	030	035
?Топ	0,52	0,32	1,65	0,29	1,8	3,5
Твм	0,1	0,13	0,37	0,39	0,06	0,11
Тца	0,62	0,45	2,02	0,68	1,86	3,61
Твр	0,26	0,24	0,24	0,3	0,15	0,15
Тш	1,09	0,87	2,66	1,22	2,34	4,34
Тп.з	23	18	18	23	20	20
Тшт.к	2,26	1,77	3,56	2,37	3,34	5,34

Глава 2

2.1 Приспособление для механической обработки на многоцелевом станке ИР500ПМФ4

2.1.1 Описание устройства и принцип действия приспособления

Станочное приспособление предназначено для установки детали на многоцелевой операции 025, на которой будет производиться обработка фрезерование паза 10N9 и сверление 4 отверстий Ш8,5мм.

Принцип работы приспособления и его устройство показаны на рисунке 2.1. Устанавливается приспособление на столе станка и фиксируется болтами через специальные крепежные отверстия М20-7Н. В корпусе 1 скрыт механизм движения губок тисков. Зажим обрабатываемых заготовок осуществляется самоцентрирующимися губками 3, усилие зажима которым передается от винта ходового 4. При этом, винт изготавливается справой и левой резьбой. При помощи гаечного ключа поворачивается винт по часовой стрелке, передавая движение гайке ходовой 6 и 7, тем самым каретка 3 с губками перемещается и фиксирует заготовку. Далее следует операция фрезерно-сверлильная. После окончания обработки гаечным ключом поворачивается ходовой винт против часовой стрелки, перемещая в обратном направлении губки, освобождая при этом заготовку. После этого заготовка извлекается из приспособления.

Рисунок 2.1 - Схема приспособления для механической обработки детали вал ступенчатый

2.1.2 Расчет сил закрепления

Схема закрепления заготовки, включающая схему установки заготовки, разработанную на основе теоретической схемы базирования представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Схема к расчету сил закрепления

Из всех составляющих сил резания в дальнейших расчетах будет использоваться только максимальная из них:

Р_z=176Н

При зажиме цилиндрической части обрабатываемой заготовки требуется сила зажима W.

W=КР_z (18) [10, с.190]

где К - коэффициент запаса прочности, 0,3;

б - угол призмы, 120;

n - число призм, 2;

f - коэффициент трения на рабочих поверхностях призм, 0,3;

D₁ - диаметр обрабатываемой поверхности, 40мм;

D - диаметр зажатой поверхности заготовки, 45мм.

W=0,3х176х=68Н

Крутящий момент:

М=Р_zL, (19) [10, с.29]

где L - плечо, 260мм. [13]

М=176х260=45760 Нмм

Усилие необходимое для получения силы зажима W

Q= (20) [10, с.41]

Q=0,5х176 =88Н

Следовательно, усилие зажима заготовки в приспособлении составляет 88Н.

В качестве зажимного механизма применяю винтовой механизм.

Номинальный диаметр болта:

(21) [10, c.85]

где с - коэффициент для метрических резьб, 1,4 ; c.85 [10]

- допускаемые напряжения материала, 80МПа; c.85 [10]

=21мм;

Диаметр болта принимают 24мм .

2.1.3 Расчет станочного приспособления на точность

(22) [11, с. 165]

где Т - допуск размера Ш80 (расположения осей отверстий) =0,74мм;

k_T- коэффициент, учитывающий отклонения рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения (k_T = 1 - 1,2);

k_T1 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках (k_T1 = 0,8 - 0,85), 0,8;

k_T2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления (k_T2 = 0,6 - 0,8), 0,6;

Погрешность базирования е_б в данном случае не возникает, то есть е_б= 0.

Остаточная погрешность закрепления при чистовом растачивании

е_з=6мкм = 0,006мм.

е_у - погрешность установки приспособления на станке; для станка с ЧПУ данной погрешностью является погрешность системы ЧПУ для партии деталей, 0,02мм;

е_и - погрешность износа установочных элементов, рассчитывается по формуле:

е_и =U_о Чk₁ Чk₂ Чk₃ Чk₄, (23) [11, с. 165]

где U_о- средний износ установочных элементов, 1,1 мкм;

k₁ - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки на износ установочных элементов, 0,3;

k₂ - коэффициент, учитывающий тип оборудования, 1;

k₃- коэффициент, учитывающий условия обработки, 1;

k₄ - коэффициент, учитывающий число установов детали, 1.

е_и =1,1Ч0,3Ч1Ч1Ч1=0,33 мкм = 0,00033 мм.

Погрешность смещения режущего инструмента е_пи=0.

щ- экономическая точность обработки, 0,02 мм [11, с. 259]

Следовательно, в технических требованиях на изготовление приспособления необходимо указать допустимую погрешность не более 0,5 мм.

Заключение

В результате проведенной работы разработана технология изготовления детали вал-ступенчатый.

Разработанный технологический процесс полностью обеспечивает выполнение всех требований рабочего чертежа.

Спроектировано специальное станочное приспособление для обработки вала-ступенчатого на фрезерно-сверлильной операции на станке ИР500ПМФ4, которое способствует повышению производительности и точности обработки.

В разделе безопасность и экологичность рассмотрены мероприятия по охране окружающей среды и рекомендованы действия по их снижению.

Рассчитана себестоимость изготовления детали. Анализ ее показывает, что наибольший удельный вес в структуре себестоимости занимает статья стоимости заготовки и оборудования. Поэтому в целях снижения себестоимости необходимо стараться снижать эти две статьи.

Поставленные цели и зада...