Проектирование технологического процесса механической обработки шестерни

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШЕСТЕРНИ

Курсовой проект по дисциплине

«Технология машиностроения»

ИНМВ. 4.257.00.000 ПЗ

Консультант Смольянинов В.С.

Студент гр. 12д Кишеньков С. В.

Руководитель:

преподаватель каф. ТТМ и РПС Смольянинов В.С.

Омск 2016



Реферат

Курсовой проект содержит: 43 страниц, 8 таблиц, 7 рисунков, 3 листа графического материала, 4 - использованных источников, комплект технологической документации.

Технологический процесс, деталь, заготовка, станок, приспособление, режущий инструмент.

Объектом разработки является технологический процесс изготовления детали.

Цель работы - произвести необходимые расчеты, составить пояснительную записку, разработать чертежи, оформить технологическую документацию.



Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра

«ТЕХНОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ И РЕМОНТА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА»

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

«Технология транспортного машиностроения»

Студент гр. 12Д Кишеньков Сергей Викторович

(индекс группы, фамилия, инициалы)

Руководитель проекта Смольянинов Владимир Сергеевич

Сроки проектирования: с г. по г.

Тема курсового проекта

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА механической обработки НАЖИМНОГО ДИСКА»

Годовая программа выпуска 50000 шт.

Состав проекта:

Графическая часть (3 листа, на выбор):

Лист 1. Чертёж детали (формат А2);

Лист 2. Чертёж заготовки (ф.А2);

Лист 3. Операционные эскизы (ф.А1);

Лист 4. Размерный анализ технологического процесса (ф.А1).

Лист 5. Приспособление для сверления отверстий(ф.А2 или А1);

Расчетно-пояснительная записка (50 стр. текста):

Реферат

Содержание

Введение

1. Проектирование единичного технологического процесса обработки заготовки

1.1 Постановка задачи

1.2 Определение типа производства

1.3 Анализ технологичности изделия

1.3.1 Качественная оценка технологичности конструкции

1.3.2 Количественная оценка технологичности конструкции

1.4 Проектирование исходной заготовки

1.5 Расчет общего и операционных припусков по методу В.М. Кована (для отверстия)

1.6 Расчётная часть

1.7 Расчёт режимов резания

2. Выбор технологических баз и порядка обработки

2.1 Установление конструкторских и технологических баз

2.2 Установление технологического маршрута последовательности обработки

2.3 Выбор видов обработки

2.4 Установление промежуточных операций, описание принятого технологического процесса

2.5 Размерный анализ технологического процесса

3. Выбор оборудования и проектирование оснастки

3.1 Выбор оборудования

3.2 Выбор режущего инструмента

3.3 Проектирование технологического приспособления

3.3.1 Формулирование служебного предназначения скальчатого кондуктора, разработка его принципиальной схемы

3.3.2 Описание конструкции и принципа работы скальчатого кондуктора с реечно-конусным силовым механизмом

3.4 Выбор измерительного инструмента и приспособлений для контроля параметров детали

4. Технико-экономические расчеты

4.1 Технологическое нормирование

4.2 Определение себестоимости изготовления детали

Заключение

Библиографический список

Приложение: комплект технологической документации.

Руководитель проекта

УТВЕРЖДАЮ:

График выполнения курсового проекта

РАЗДЕЛ	НЕДЕЛЯ	% выполнения
Получение задания	1	-
Раздел №1, Лист 1	2	20
Раздел №2	3	15
Раздел №3, Лист 2	4	20
Раздел №4	5	20
Раздел №5, Лист 3	6	15
Оформление записки и технологической документации. Сдача на проверку.	7	5
Защита курсового проекта	8	5

Содержание

Введение

1. Проектирование единичного технологического процесса обработки заготовки

1.1 Постановка задачи

1.2 Определение типа производства

1.3 Анализ технологичности изделия

1.3.1 Качественная оценка технологичности конструкции

1.3.2 Количественная оценка технологичности конструкции

1.4 Проектирование исходной заготовки

1.5 Расчет общего и операционных припусков по методу В.М. Кована (для отверстия)

1.6 Расчётная часть

1.7 Расчёт режимов резания

2. Выбор технологических баз и порядка обработки

2.1 Установление конструкторских и технологических баз

2.2 Установление технологического маршрута последовательности обработки

2.3 Выбор видов обработки

2.4 Установление промежуточных операций, описание принятого технологического процесса

2.5 Размерный анализ технологического процесса

3. Выбор оборудования и проектирование оснастки

3.1 Выбор оборудования

3.2 Выбор режущего инструмента

3.3 Проектирование технологического приспособления

3.3.1 Формулирование служебного предназначения скальчатого кондуктора, разработка его принципиальной схемы

3.3.2 Описание конструкции и принципа работы скальчатого кондуктора с реечно-конусным силовым механизмом

3.4 Выбор измерительного инструмента и приспособлений для контроля параметров детали

4. Технико-экономические расчеты

4.1 Технологическое нормирование

4.2 Определение себестоимости изготовления детали

Заключение

Библиографический список



Введение

Проектирование технологических процессов изготовления деталей машин является одним из наиболее ответственных этапов технологической подготовки производства. Технологический процесс должен обеспечивать высокую производительность труда и требуемое качество изделий при минимальных затратах материальных средств на их изготовление.

Цель проекта - спроектировать единичный технологический процесс изготовления детали, освоить основные этапы проектирования технологического процесса в условиях крупносерийного производства. Необходимо также в дальнейшем оценить технологическую, экономическую целесообразность данного технологического процесса изготовления детали; предложить пути изменения технологического процесса для повышения эффективности изготовления, уменьшения себестоимости изделия.

проектирование крупносерийный деталь экономический



1. Проектирование единичного технологического процесса обработки заготовки

1.1 Постановка задачи

Обрабатываемой деталью является диск нажимной, представляющий собой диск диаметром 270 мм. По оси располагаются 3 посадочных мест, одно сквозное диаметром 79мм, а два других не сквозных диаметрами 100 и 130 мм и длинами 53 и 37 мм соответственно. Имеются 6 сквозных отверстий диаметром 8 с одной стороны на расстоянии 104 мм от оси детали. Так же имеются 6 посадочных отверстий диаметром 8 мм с другой стороны стороны и длинной 18 мм, центр отверстий расположен на расстоянии 73 мм от оси детали. Длина всего изделия 56 мм.

1.2 Определение типа производства

Тип производства согласно ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей оборудования. Тип производства определяем с помощью коэффициента закрепления операций по формуле:

Кз.о. = / tс.ш.; (1)

где tс.ш.= 1.2 - среднее штучное время основных операций обработки, мин;

- такт выпуска деталей, мин.



Таблица 3 ? типы производства характеризуются следующими значениями коэффициентов закрепления операций

Тип производства	К
Массовое	1
Серийное: крупносерийное среднесерийное мелкосерийное	Св. 1 до 10 Св. 10 до 20 Св. 20 до 40
Единичное	Св. 40

Для предварительного определения типа производства можно использовать годовой объем выпуска и массу детали по табл. 1

Таблица 4? Зависимость типа производства от объема выпуска (шт) и массы детали

Масса Детали, кг	Тип производства
	единич.	мелкосер.	среднесер.	крупносер.	масс.
<1,0	>10	10-2000	1500-100000	75000-200000	200000
1,0-2,5	>10	10-1000	1000-50000	50000-10000	100000
2,5-5,0	>10	10-500	500-35000	35000-75000	75000
5,0-10	>10	10-300	300-25000	25000-50000	50000
>10	>10	10-200	200-10000	10000-25000	25000

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течении продолжительного периода времени. При массовом производстве технологические процессы разрабатываются подробно и хорошо оснащаются, что позволяет обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость деталей, малую трудоемкость и, следовательно, более низкую, чем при серийном производстве, себестоимость изделий.

При массовом производстве более широко применяется механизация и автоматизация производственных процессов, используется дифференцирование технологического процесса на элементарные операции, применяются быстродействующие специальные приспособления, специальный режущий и измерительный инструмент.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий в одном или нескольких экземплярах. Единичное производство универсально, т.е. охватывает разнообразные типы изделий, поэтому оно должно быть гибким, с применением универсального оборудования, а также стандартного режущего и измерительного инструмента.

Технологический процесс изготовления детали при этом типе производства имеет уплотненный характер, т.е. на одном станке выполняются несколько операций или полная обработка всей детали. Применение специальных приспособлений в единичном производстве экономически не целесообразно, их используют только в исключительных случаях. Себестоимость выпускаемого изделия при единичном производстве наиболее высокая.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и достаточно большим объемом выпуска. При серийном производстве используются универсальные станки, чаще станки с ЧПУ, а также станки-полуавтоматы, оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально-сборными приспособлениями, часто с механизированным приводом зажима, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделий. В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках.

При серийном производстве обычно применяют универсальные, специализированные, агрегатные и другие металлорежущие станки. При выборе технологического оборудования, специального или специализированного станочного приспособления, или вспомогательного инструмента необходимо производить расчет затрат и сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения.

На основании справочника исходя из массы детали M = 3,5кг и заданной программы выпуска 500 шт. определяем тип производства - мелкосерийное.

1.3 Анализ технологичности изделия

Совокупность свойств изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ, представляет собой технологичность конструкции изделия (ТКИ).[1]

Требования к технологичности конструкции детали:

1. Конструкция детали должна состоять из унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;

2. Детали должны изготавливаться из стандартных заготовок или заготовок, полученных рациональным способом;

3. Размеры и поверхности детали должны иметь оптимальные степень точности и шероховатости;

4. Свойства материала, жесткость детали, ее форма и размеры должны соответствовать технологии изготовления;

5. Показатели базовой поверхности;

6. Конструкция детали должна обеспечивать возможности применения типовых технологических процессов при ее изготовлении.

По своей конструкции деталь «Крышка» представляет собой тело вращения со сквозным осевым отверстием и радиальным сквозным отверстием под коническую резьбу. На фланце «Крышки» выполнено 8 отверстий диаметром 24мм для крепления корпуса к устройству по хвостовой части «Крышка». На её наружной и внутренней поверхности выполнены резьбы М72 и М52 соответственно. В целом деталь следует признать технологичной, так как:

все поверхности детали либо прямолинейные, либо имеют форму тела вращения;

отверстие в детали сквозные, что обеспечивает свободный проход инструмента;

поверхности детали сконструированы таким образом, что её базирование и закрепления в оборудовании не требует применения специальных устройств-приспособлений;

все поверхности имеют свободный доступ стандартного инструмента;

технологически радиусы, фаски и скругления могут быть выполнены гостированным инструментом;

шероховатость поверхностей и классы точности не требуют применения специального оборудования, не традиционных методов обработки, инструмент и средств технологического оснащения.

1.3.1 Качественная оценка технологичности конструкции

Таблица 5 - Характеристика поверхностей детали

№ пов.	Наименование поверхности	Количество поверхностей	Количество унифицированных поверхностей	Квалитет точности	Параметр шероховатости
1	торцевая	1	1	7	6,3
2	цилиндрическая	1	1	7	0,8
3	отверстие ш 79	1	1	7	6,3
4	отверстие ш 100	1	1	7	3,2
5	отверстие ш 130	1	1	7	0,8
6	канавка	1	1	14	6,3
7	канавка	1	1	14	6,3
8	отверстие ш 8	6	6	14	6,3
9	отверстие ш 8	6	6	7	3,2
10	фаска	18	18	14	6,3
11	криволинейная	1	1	14	6,3
12	Торцевая	1	1	7	3,2

Форма детали является телом вращения. Деталь имеет поверхности являющиеся параллельными центральной оси. Материал детали - Cталь 45, легко обрабатываемая.

Имеется свободный отвод и подвод режущего и мерительного инструмента к обрабатываемым поверхностям. Это определяет стабильность и точность обработки детали.

Для обработки детали достаточно использовать токарную и сверлильную операции.

Недостатком технологичности можно считать высокие требования по точности и шероховатости поверхности детали.

Так как количество недостатков минимально, то деталь в целом можно считать технологичной.

1.3.2 Количественная оценка технологичности конструкции

Показателями технологичности являются:

1. коэффициент унификации конструктивных элементов

, (1.3.1)

где Qу.э. Qэ. -- соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.;

Всего деталь содержит 39 конструктивных элементов: фасок - 18; цилиндрических поверхностей - 1; криволинейных -1; прямых - 2; канавок цилиндрических - 2; отверстий - 15. Неунифицированые конструктивные элементы отсутствуют.

;

2. коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей

, (1.3.2)

где Dо.с., Dм.о. -- соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.;

Все поверхности детали обрабатываются стандартным инструментом, кроме винтовой:

3. масса детали q= 3,5 кг;

4. коэффициент использования материала

, (1.3.3)

где q, Q -- соответственно масса детали и заготовки, кг;

;

5. коэффициент точности обработки

, (1.3.4)

где Аср - средний квалитет точности обработки

6. коэффициент шероховатости поверхности



(1.3.5)

где Бср - Средняя шероховатость

Так как коэффициент шероховатости менее 0,6, то деталь не технологична по данному параметру.

Так как большинство рассчитанных коэффициентов очень высокие, то деталь следует считать технологичной.

1.4 Проектирование исходной заготовки

На выбор метода получения заготовки оказывают влияние: материал детали; ее назначение и технические требования на изготовление; объем и серийность выпуска; форма поверхностей и размеры детали.

Оптимальный метод получения заготовки определяется на основании всестороннего анализа этих факторов и технико-экономического расчета технологической себестоимости детали.

На основании произведенного анализа, изучения передовых методов получения аналогичных заготовок, а также литературных данных и технико-экономического обоснования следует предложить оптимальный для принятых условий производства метод получения заготовки. Необходимо также предусмотреть возможности использования неизбежных отходов металла, получаемых при механической обработке заготовок.

Исходя из конструктивных и технологических признаков детали выбираем метод получения заготовки высокоточный прокат так как данный тип заготовок легко изготавливаемый и наиболее дешевый. Прокат используют для получения деталей типа вал с небольшим перепадом диаметров ступеней

Исходные данные: деталь «Нажимной диск», материал - сталь 45 ГОСТ 1050-88, масса детали 3,5 кг.

Для изготовления заготовки берем штамповку, предельные отклонения которой +0,2;-0,5 мм.

1.5 Расчет общего и операционных припусков по методу В.М. Кована (для отверстия)

Определение припусков на обработку тесно связано с установлением предельных, промежуточных и исходных размеров заготовки, которые необходимы для конструирования приспособлений, специальных режущих и мерительных инструментов, штампов, пресс-форм, моделей, стержневых ящиков, настройки металлорежущих станков и другого технологического оборудования, для обоснованного определения режимов резания и норм времени на выполнение операций механической обработки.

Методы определения припусков.

В сельскохозяйственном машиностроении применяют два метода определения припусков: опытно-статистический и расчетно-аналитический.

При использовании опытно-статистического метода общие и промежуточные припуски назначаются на таблицам, которые составлены на основе обобщения и систематизации производственных данных передовых заводов. Основными преимуществами этого метода можно считать экономию времени на определение припуска. Он позволяет определить размеры заготовок до разработки технологического процесса.

Недостатки опытно-статистического метода заключаются в том, что припуски назначаются без учета конкретных условий построения технологических процессов, например, общие припуски назначают без учета схемы установки заготовки и погрешностей предшествующей обработки.

Так опытно-статистический метод определения припуска не учитывает особенностей технологического процесса, рекомендуемые припуски завышают. Завышенный припуск ориентирован на условия обработки, при которых припуск должен обеспечивать работу без брака. Нормативные таблицы для выбора припусков можно использовать в условиях единичного и мелкосерийного производства при изготовлении небольших, недорогих деталей и когда технологические процессы разрабатываются укрупненно.

Во всех остальных случаях следует применять расчетно-аналитический метод определения припусков на обработку, который разработал профессор В.М.Кован. Метод базируется на анализе факторов, влияющих на припуски предшествующей и выполняемой операций технологического процесса обработки поверхности. Значение припуска определяется методом дифференцированного расчета по элементам, составляющим припуск. Расчетно-аналитический метод предусматривает расчет межоперационных припусков, т.е. припусков по всем последовательно выполняемым технологическим операциям обработки данной поверхности детали, их суммирование для определения общего припуска на обработку поверхности и расчет промежуточных размеров, определяющих положение поверхности, и размеров заготовки. Расчетной величиной является минимальный промежуточный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемой операции погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующей операции, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемой операции.

При расчете минимального промежуточного припуска учитывают следующие элементы погрешности:

1) высоту неровностей , полученную на предшествующем переходе;

2) состояние и глубину hi-1 поверхностного слоя заготовки в результате выполнения предшествующего перехода;

3) пространственные отклонения расположения обрабатываемой поверхности относительно без заготовки;

4) погрешность установки при выполнении данного перехода.

Шероховатость поверхности и характеристика поверхностного слоя hi-1 зависят от режима резания, качества обрабатываемого материала и других факторов.

Поверхностный слой hi-1, образовавшийся в результате предшествующего перехода, удаляется на выполняемом переходе полностью или частично. Например, при выполнении поковок образуется обезуглероженный слой до 0,5 мм, который следует удалить полностью, так как этот слой не отличается выносливостью. Полностью надо удалить на первом же технологическом переходе поверхностный слой, образовавшийся при отливке заготовки из серого чугуна. Этот слой в 1…2 мм состоит из перлитной корки с включениями формовочного песка.

Пространственные отклоненияхарактеризуются погрешностью расположения обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей заготовки. Примерами пространственных отклонений могут быть: несоосность наружной поверхности вращения относительно отверстия у заготовок типа втулок и дисков, изгиб заготовки ступенчатого вала, выпуклость, вогнутость и изогнутость плоскостей, не параллельность подлежащей обработке плоскости корпусной заготовки относительно базовой плоскости, не перпендикулярность торцовой поверхности относительно оси отверстия и др.

Составляющей минимального промежуточного припуска является также погрешность установки заготовок на выполняемом переходе .

Погрешность установкихарактеризуется смещением или поворотом подлежащей обработке поверхности относительно базы, потому это значение должно быть компенсировано соответствующим увеличением припуска. Например, при обработке втулки по наружному диаметру при установке базовым отверстием на оправку с зазором смещение заготовки

Достижение требуемой точности детали осуществляется путем последовательной механообработки заготовки на различных станках. В результате прохождения заготовки через каждую технологическую систему происходит уточнение по одному или нескольким параметрам точности детали. Уточнение, получаемое на соответствующей технологической операции или переходе, характеризует коэффициент уточнения еi,, который определяют по формуле:

еi=ti-1/ti (9)

где ti -- допуск на размер или на любой другой рассматриваемый параметр точности детали, полученный на предшествующей технологической операции;

Tt -- допуск на размер, полученный на выполняемой технологической операции.

Прохождение заготовки через несколько технологических систем, на каждой из которых обеспечивается определенное уточнение е1, е2, …, ек, позволяет получить общее уточнение

(10)

где к -- количество технологических систем, проходимых заготовкой.

Отношение допуска на размер заготовки Т, к допуску на соответствующий размер детали Тд определяет требуемое уточнение ет0, которое необходимо обеспечить в результате выполнения операций технологического процесса

ет0=Тз/Тд (11)

Таким образом, задача разработки технологического процесса изготовления детали заключается в определении необходимых по уточнению технологических операций и подборе соответствующего оборудования е1, е2, …, ек, прохождение которого обеспечивает достижение требуемой точности

е0> ет0. (12)

Факторы, влияющие на величину припуска

Определение припусков на обработку тесно связано с установлением предельных промежуточных и исходных размеров заготовки, которые необходимы для конструирования приспособлений, специальных режущих и измерительных инструментов, штампов, пресс-форм, моделей, стержневых ящиков, настройки металлорежущих станков и другого технологического оборудования, для обоснованного определения режимов резания и норм времени на выполнение операции механической обработки.

В настоящее время в автомобиле- и тракторостроении широко применяется опытно-статистический метод определения припусков на обработку. При этом методе общие и промежуточные припуски берут из таблиц, которые составлены на основе обобщения опытных данных, полученных на передовых заводах. Недостатком этого метода является то, что припуски назначают без учета конкретных условий построения технологического процесса. В связи с этим опытно-статистические припуски во многих случаях, как правило, завышены, так как они ориентированы на условия обработки, при которых припуск должен быть наибольшим во избежание брака. На рисунке 1 представлена схема расположения промежуточных размеров и припусков на операциях чернового и чистового обтачивания вала. На ней показаны Rmaх, Ri-1, R(i-1)min -- максимальный, средний и минимальный радиусы заготовки на операции чернового обтачивания; Rimax, Rh Rimin --максимальный, средний и минимальный радиусы заготовки на операции чистового обтачивания; Zimax, Zh Zimin -- максимальный, средний и минимальный припуски на обработку при чистовом обтачивании вала.

Метод расчета припусков, лишенный указанных недостатков, Разработан профессором В. М. Кованом и известен как расчетно-аналитический. В соответствии с ним промежуточный припуск Должен быть таким, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующем технологическом переходе, а также погрешность

Rmaх, Ri-1, R(i-1)min - соответственно максимальный, средний и минимальный радиус заготовки на операции чернового обтачивания; Zimax, Zh Zimin -- соответственно максимальный, средний и минимальный радиус заготовки на операции чистового обтачивания; Zimax, Zh Zimin -- соответственно максимальный, средний и минимальный припуск на обработку установки обрабатываемой заготовки, возникающая на выполняемом переходе. В условиях единичного и мелкосерийного производства деталей средней точности для определения общих и межоперационных припусков нашел широкое распространение вероятностно - статистический метод, в основу которого положен вероятностный подход, что более оправдано теоретически и дает более близкий к практике результат. Следствия из этого подхода содержат не только данные по факторам, определяющим припуски, но и значения средних промежуточных и общих припусков для оговоренных в нормативных материалах условий (в том числе по обеспечиваемой точности изготовления деталей). Для использования вероятностно-статистического метода разработаны ГОСТ 26645--85 (введен с 01.01.1988) и ГОСТ 7505--89 (введен с 01.07.1990), в которых указаны значения средних припусков. Это позволяет назначать средние промежуточные и общие припуски с учетом геометрической точности заготовок и деталей, а также с учетом характеристики оборудования определять набор переходов, необходимых для получения из заготовки детали с требуемой точностью обработки поверхностей.



1.6 Расчётная часть

Расчёт межоперационных припусков.

Исходные данные. Деталь «Нажимной диск». Технические требования - диаметр 270, шероховатость Ra = 6,3 мкм. Материал детали - сталь 45. Общая длина детали - 56 мм. Метод получения заготовки - штамповка. Обработка производится в патроне на токарном станке 16К20ФЗС5 с ЧПУ. Требуется определить межоперационный и общий припуски и диаметральный размер заданной поверхности заготовки.

1. Назначаем технологический маршрут обработки:

- точение черновое

- точение чистовое

2. В графу 2 записываем элементарную поверхность детали и

технологические переходы в порядке последовательности их выполнения.

3. Заполняем графы 3, 4 и 9 по всем технологическим переходам. Данные для заполнения граф 3 и 4 взяты из табл. П 1.11 и П 1.18, допуск (графа 9) на диаметральный размер штамповки взят из табл. П 1.1.

Для выполнения расчета промежуточных припусков при обработке указанной шейки вала аналогичным методом необходимо собрать данные:

Rzi-1; Ti-1; сi-1; еi..

4. Суммарное значение пространственных погрешностей (графа 5) определяем по формуле при наружной поверхности в патроне.

(13)

где ссм - допускаемые погрешности по смещению осей фигур, штампуемых в разных половинах штампа (табл. П 1.16), тогда ссм = 500 мкм,

скор - общая кривизна заготовки, определяемая по формуле

скор =?K·L3 , где ?К - удельная допустимая кривизна,

?К= 1,8 мкм/мм.

Таблица 6 - Расчет межоперационных припусков

Технологический маршрут	Элементы припуска, мкм	Квалитет	Допуск, мкм	Операционный размер, мм	Полученные предельные припуски, мкм
	Rz	h	с	е				2zмин	2zном
Наружная поверхность Ш270								-	-
Штамповка	160	200	567	0	h14	0 -1300	273.902(-1.3)	-	-
Черновое точение	50	50	34	200	h10	0 -210	271.208(-0.21)	1854	2694
Чистовое точение	25	25	1,7	0	h7	0 -52	270(-0.052)	668	1208

Определяем минимальный припуск на чистовое точение:

мкм

Номинальный припуск на этом переходе

мкм

Определяем минимальный припуск на черновое точение:

мкм

Номинальный припуск на этом переходе

мкм

Все расчеты занесены в табл. 6



1.7 Расчёт режимов резания

Расчет режимов резания на наружную цилиндрическую поверхность диаметром 270 -0,052. Шероховатость Ra = 0.8 мкм.

Исходные данные: деталь «Нажимной диск» из стали 45. Заготовка- «штамповка». Обработка производится на токарном станке модели 16К20ФЗС5 с ЧПУ . Режущий инструмент - резец с пластинами из твердого сплава Т15К6.

Операция «Токарная».

Переход 1. Точить поверхность предварительно.

1. Глубина резания - t, мм

t = 1,854 мм (данные берутся из расчета припусков).

2. Подача-S мм/об

S = 1 мм/об.

3. Скорость резания - Vм/мин

(16)

По табл. П 2.11 выписываем значения Сх и показатели степеней хх, ух, m.

ув = 750 МПа; Сх = 340; х = 0,15; у = 0,45 ; m = 0,20

Период стойкости инструмента - T = 120 мин

Находим поправочные коэффициенты

Кх = Кмх · Кпх · Ких . (17)

, (18)

где Кмх - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от материала заготовки,

Кпх - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности,

Кпх = 1,

Ких - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от режущего инструмента,

Ких = 1,

пх= 1,

Кr = 1.

4. Определяем частоту вращения шпинделя - n, об/мин

об/мин.

5. Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту и корректируем ее в ближайшую меньшую сторону.

Принимаем n = 400 об/мин.

6. Пересчитываем скорость резания, Vф.

Vф - фактическая скорость резания, м/мин:

.

Переход 2. Точить поверхность окончательно

1.Глубина резания - t, мм

t = 0,688 мм (данные берутся из расчета припусков).

2. Подача - S мм/об

S =0,6 мм/об.

3. Рассчитываем скорость резания - V м/мин

. (19)

По табл. П 2.11 выписываем значения Сх и показатели степеней хх, ух, m.

Сх =420, х =0,15, у = 0,20, m = 0,20.

Период стойкости инструмента - Т = 120 мин

Находим поправочные коэффициенты

Кх = Кмх · Кпх · Ких , (20)

Где Кмх - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от материала заготовки,

Кпх - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности,

Ких - поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от режущего инструмента.

(21)

Кпх = 1

Ких = 1

пх = 1; Кr = 1

Кх = 1

4. Определяем частоту вращения шпинделя - n, об/мин

об/мин.

5.Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту и корректируем ее в ближайшую меньшую сторону.

Принимаем n = 800 об/мин.

6.Пересчитываем скорость резания, Vф.

Vф - фактическая скорость резания:

.



2. Выбор технологических баз и порядка обработки

2.1 Установление конструкторских и технологических баз

Проектирование любого приспособления начинается с определения теоретической схемы базирования объекта. В соответствии с ГОСТ 21495-76 базирование, т.е. придание объекту (заготовке, детали, изделию) требуемого положения относительно принятой системы координат, осуществляется с помощью выбранных на объекте баз в виде принадлежащих ему поверхностей, осей, точек или их сочетаний. Совокупность трех баз, образующих систему координат объекта, составляет комплект баз.

Использование комплекта баз необходимо для обеспечения неподвижности объекта в выбранной системе координат. В этом случае на объект налагается шесть двусторонних геометрических связей, которые символизируются шестью опорными точками. Соответствующее число связей с объекта может сниматься, если по назначению изделия необходимо или при обработке заготовки достаточно определенное число степеней свободы.

Тогда при базировании объекта используют две или одну базу.

По назначению базы подразделяют на:

а) конструкторскую для определения положения детали или сборочной единицы в изделии;

б) основную, являющуюся конструкторской базой данной детали или сборочной единицы и используемую для определения их положения в изделии;

в) вспомогательную, являющуюся конструкторской базой данной детали или сборочной единицы и используемую для определения положения присоединяемых к ним деталей и сборочных единиц;

г) технологическую для определения положения заготовки или изделия при изготовлении, сборке или ремонте;

д) измерительную для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.

По лишаемым степеням свободы различают:

а) установочную базу - для наложения на объект связей, лишающих его трех степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей;

б) направляющую - для наложения на объект связей, лишающих его двух степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси;

в) опорную - для наложения на объект связей, лишающих его одной степени свободы - перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси;

г) двойную направляющую - для наложения на объект связей, лишающих его четырех степеней свободы - перемещения вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей;

д) двойную опорную - для наложения на объект связей, лишающих его двух степеней свободы - перемещений вдоль двух координатных осей.

По характеру проявления база может быть:

а) скрытой в виде воображаемой плоскости, оси, точки;

б) явной в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок.

Под схемой базирования понимается схема расположения опорных точек на базах заготовки, детали, сборочной единицы, изделия.



Установ 1 Установ 2

Рис. 1 - Базирование заготовки.

2.2 Установление технологического маршрута последовательности обработки

Технологический маршрут обработки составляется исходя из условий рациональной последовательности изготовления детали с учетом типа производства, конструктивных особенностей детали, её массы, способа получения заготовки, требований к точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей и т.п. При установлении последовательности обработки руководствуются следующими соображениями:

в первую очередь обрабатываются те поверхности, которые являются базовыми при дальнейшей обработке, а также поверхности, относительно которых на чертеже координировано наибольшее число других поверхностей;

затем обрабатываются поверхности, с которых снимается наибольший слой металла;

поверхности, связанные с точностью взаимного расположения (соосность, перпендикулярность, параллельность осей и т.п.), обрабатываются на одном установе;

поверхности, которые должны быть наиболее точными (с наименьшей шероховатостью), должны обрабатываться последними;

при выборе технологических баз следует стремиться к соблюдению принципов постоянства и совмещения баз.

Маршрут обработки зависит от требуемой точности и шероховатости обрабатываемой поверхности, так как каждому методу обработки соответствует определенный диапазон квалитетов точности размеров, параметров шероховатости и глубины дефектного слоя. Для черновых переходов точность обработки связана с точностью исходной заготовки, для чистовых переходов - с точностью выполнения предшествующей обработки и с условиями осуществления данного перехода. Точность на каждом последующем переход обработки обычно повышается: для черновых переходов на два-три квалитета, для чистовых - на один-два квалитета; Таким образом, количество технологических переходов, необходимое для достижения требуемых показателей качества, будет зависеть как от значений шероховатости и точности, заданиях чертежом, так и от точности размеров заготовки, т.е. способа её получения.

Анализируем конструкцию детали. Обозначим поверхности цифрами.

Как видно из эскиза, наиболее ответственными являются поверхности 2 и 4 обрабатываемые с шероховатостью Ra 0,63 и 0,8 соответственно. Первая поверхность - вспомогательная, а вторая - основная конструкторские базы. Остальные размеры поставлены на эскизе без допусков, поэтому они будут выполняться как свободные - по 14-му квалитету.

Отклонения взаимного расположения поверхностей определены допусками параллельности поверхностей 3 и 4. При составлении технологического маршрута необходимо обратить внимание на выполнение этих требований. Целесообразно предусмотреть обработку этих поверхностей на одном установе.

После анализа требований, предъявляемых к отдельным поверхностям и к их взаимному расположению, необходимо оценить технологичность детали. Для получения требуемой точности и шероховатости поверхности 2 в технологическом маршруте следует предусмотреть тонкую расточку. Учитывая достаточно жесткие требования к параллельности поверхностей 3 и 4, необходимо обрабатывать их с одного установа. Черновой базой может быть поверхность 2 заготовки.

Для каждой обрабатываемой поверхности выбираем маршрут обработки исходя из предъявляемых требований. Технологические маршруты приведены в табл. 2.2.

Таблица 7 - Технологический маршрут обработки

Обрабатываемая поверхность	Квалитет допуска размера	Шероховатость	Технологический маршрут
1	7	Rа 3.2	Подрезание торца черновое
1	7	Ra 3.2	Подрезание торца чистовое
1	7	Ra 3.2	Точение фаски
2	7	Ra 0.8	Точение черновое
2	7	Ra 0.8	Точение чистовое
3	7	Ra 6.3	Растачивание черновое
3	7	Ra 6.3	Растачивание чистовое



Второй установ

Обрабатываемая поверхность	Квалитет допуска размера	Шероховатость	Технологический маршрут
4	7	Rа 3.2	Растачивание черновое
4	7	Ra 3.2	Растачивание чистовое
5	7	Ra 0.8	Растачивание черновое
5	7	Ra 0.8	Растачивание чистовое
6	14	Ra 6.3	Точение канавки
7	14	Ra 6.3	Точение канавки
11	14	Ra 6.3	Криволинейное точение
12	7	Ra 3.2	Подрезание торца черновое
12	7	Ra 3.2	Подрезание торца чистовое
10	7	Ra 3.2	Точение фаски

Исходя из выбранных типов технологических схем обработки отдельных поверхностей составляем технологический маршрут.

Деталь образована поверхностями тел вращения, поэтому целесообразно большинство поверхностей обрабатывать на токарных станках.

Точность взаимного расположения поверхностей можно обеспечить за счет правильного выбора баз и концентрации операций.

2.3 Выбор видов обработки

Виды окончательной обработки всех поверхностей заготовки и промежуточных операций определяют исходя из требований, предъявляемых к точности и качеству готовой детали, с учетом характера исходной заготовки и свойств обрабатываемого материала.

Для предварительного выбора вида обработки отдельных поверхностей заготовки используются данные справочных таблиц экономической точности обработки различными способами и на различных станках, которые приводятся в учебной и справочной литературе.

В связи с тем, что одинаковые точность обработки и качество обработанной поверхности могут быть достигнуты различными способами, после предварительного выбора нескольких возможных технически подходящих видов обработки следует произвести их сопоставление по производительности и экономичности.

При назначении вида обработки следует стремиться к тому, чтобы число переходов при обработке каждой поверхности было минимальным. Желательно, чтобы одним и тем же способом обрабатывалось возможно большее количество поверхностей заготовки. Последнее дает возможность разработать высокопроизводительные концентрированные операции с максимальным совмещением обработки отдельных поверхностей, сократить общее количество операций и установов, длительность цикла обработки, повысить производительность и точность обработки заготовки.

В том случае, когда производительность и экономичность обработки отдельных поверхностей заготовки различными способами значительно различаются, вопрос о целесообразности выполнения концентрированной или дифференцированной операции должен решаться экономическим расчетом.

Исходя из этого, для достижения точности обработки поверхности 3 используем два вида растачивания (черновое, чистовое) и два вида шлифования (предварительное, чистовое); для обработки поверхностей 1 и 10 достаточно двух видов точения (черновое, чистовое); для обработки поверхности 7 используем однократное точение.

2.4 Установление промежуточных операций, описание принятого технологического процесса

Составление технологического маршрута обработки.

При установлении общей последовательности обработки рекомендуется учитывать:

- каждая последующая операция должна уменьшать погрешности обработки и улучшать качество поверхности;

- в первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологическими базами для последующих операций;

- затем необходимо обрабатывать поверхности, с которых снимается наибольший слой металла, что позволит своевременно обнаружить возможные внутренние дефекты заготовки;

- операции, при которых возможно появление брака из-за внутренних дефектов в заготовке, нужно производить на ранних стадиях обработки;

- обработка остальных поверхностей ведется в последовательности, обратной степени их точности: чем точнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается;

- заканчивается процесс изготовления детали обработкой той поверхности, которая должна быть наиболее точной и имеет наибольшее значение для эксплуатации детали;

- технический контроль намечают после тех этапов обработки, где вероятна повышенная доля брака, перед сложными дорогостоящими операциями, после законченного цикла, а также в конце обработки детали.

В соответствии с указанными требованиями составляется описание принятого технологического процесса представленного в виде табл. 2.4.

Таблица 8 - Технологический маршрут обработки диска.

Номер операции	Наименование операции	Станок	Обрабатываемые поверхности
005	Заготовительная (штамповка)
010	Токарная	16К20Ф3 станок токарный патронно-центровой с ЧПУ	1, 2, 3
015	Токарная	16К20Ф3 станок токарный патронно-центровой с ЧПУ	4, 5, 6, 7, 10, 11, 12
020	Сверлильная	2Р135Ф2 сверлильный станок с ЧПУ	8, 9
025	Очистительная		Все поверхности очистить от стружки
035	Контрольная		2, 3, 4, 5, 9, 12

2.5 Размерный анализ технологического процесса

Размерным анализом технологического процесса называют выявление и фиксирование размерных связей между переходами и операциями конкретного технологического процесса. Таким образом, для решения проектной задачи, когда есть только чертеж детали, необходима разработка первоначального, стартового варианта технологического процесса [1].

Целью размерного анализа является, прежде всего, обеспечение точности указанных на чертеже размерных связей поверхностей детали. С помощью размерного анализа выявляется наиболее эффективная структура технологического процесса, гарантирующая достижение поставленной цели. В результате размерного анализа наиболее рационально формируются технологические операции и переходы, проверяются и уточняются принятые схемы базирования, определяются все операционные размеры и размеры исходной заготовки. Кроме того, размерный анализ позволяет выявить и устранить недопустимые колебания величины припуска, что особенно важно на финишных операциях.

Вид задачи определяется тем, что задано и что требуется определить. Если разрабатывается новый технологический процесс, то известны и, значит, заданы конструкторские размеры детали. Следовательно, в ряде технологических размерных цепей известен конструкторский размер со всеми его параметрами. Этот размер и будет замыкающим (исходным) звеном в таких размерных цепях.

Если мы анализируем существующий технологический процесс, то известны все технологические (операционные) размеры и их параметры. Эти размеры - составляющие звенья размерных цепей. Таким образом, в цепях, где замыкающее звено - конструкторский размер, мы сможем определить параметры замыкающего звена, которые будут обеспечены в рассматриваемом технологическом процессе.

В теории размерных цепей эти задачи называют соответственно прямой (проектной) и обратной (проверочной).

При прямой задаче заданы номинальный размер, допуск, предельные отклонения замыкающего (исходного) звена и требуется определить номинальные значения, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи.

При решении обратной задачи по заданным номинальным значениям, допускам, предельным отклонениям составляющих звеньев требуется определить те же характеристики замыкающего звена или поле рассеяния и предельные значения замыкающего звена.

Наиболее распространены два метода расчета размерных цепей: метод максимума-минимума (max-min) и вероятностный метод.

Первый метод иногда называют методом полной взаимозаменяемости, а второй - методом неполной взаимозаменяемости. По мнению многих авторов, для расчета технологических размерных цепей следует использовать метод максимума-минимума. Это обосновывается еще и тем, что число составляющих звеньев в технологических размерных цепях обычно не превышает 4-5.

В данном пособии рассмотрено решение проектной (прямой) задачи, когда технологический процесс еще не существует, а исходным документом является только чертеж детали. Кроме чертежа детали, известна производственная среда, в которой будет реализован технологический процесс, или тип производства.

Стартовый вариант технологического процесса формируется на основе разработанной структуры технологического процесса. В нем назначаются первоначально только величины допусков на технологические размеры и минимальные припуски, снимаемые при выполнении технологических переходов. Таким образом, в отличие от проверочной задачи здесь необходимо определить номинальные размеры и предельные отклонения операционных размеров для всех технологических переходов. Задачи такого типа некоторые авторы [2] называют смешанными.

Результаты графического анализа показаны на соответствующем листе графического материала.



3. Выбор оборудования и проектирование оснастки

3.1 Выбор оборудования

ТОКАРНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ 16К20ФЗС5 С ЧПУ

Токарный станок модели 16К20ФЗС5 с ЧПУ предназначен для обработки наружных поверхностей тел вращения (со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности) за одни или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания резьбы. Установка заготовок производится преимущественно в центрах.

Программа перемещений инструмента и вспомогательные команды записываются на перфоленте в одном из стандартных кодов. Класс точности станка "П". Система ЧПУ Н22 1м, который оснащен станок, обеспечивает перемещение суппорта по двум координатам, автоматическое переключение скоростей шпинделя в одном из трех диапазонов, индексацию инструментальной головки в любой из шести позиций, а также выполнение целого ряда вспомогательных команд.

Кинематическая схема станка модели 16К20ФЗС5 обеспечивает три диапазона частот вращения шпинделя, переключаемых вручную. Первый диапазон частоты вращения шпинделя (12,5 - 200об/мин) получается поворотом рукоятки вправо; вращение от вала V передается через пару 2=45 и 45 на вал VII, затем через пару 2=18 и 72 на вал VIII, далее через пару 2=30 и 60 на вал IV. Второй диапазон (50 - 800 об/мин) получается поворотом рукоятки влево в среднее положение: вращение от вала V передается на вал IV через пару 2=60 и 48. Третий диапазон (125 -2000 об/мин) получается поворотом рукоятки влево до упора: вращение от вала V передается на вал IV через пару 2= 30 - 60.

Привод поперечный подачи монтируется на задней стороне каретки; он состоит из шагового электродвигателя, гидроусилителя моментов, зубчатой пары 2= 74 и 100, передачи винт - гайка качения с шагом 5мм.

Поворотный резцедержатель с горизонтальной осью вращения устанавливают на поперечном суппорте. В инструментальной головке крепятся шесть резцов-вставок, предварительно настроенных на задний размер вне станка с помощью оптического приспособления.

Регулирование положения путевых кулачков на продольной и поперечных линейках предусмотрены два паза для установки кулачков аварийного отключения подачи и контроля исходного (нулевого) положения суппорта. Кулачки воздействуют на блоки путевых электропереключателей, смонтированных на каретке станка.

При этом система ЧПУ и станок не отключаются и информация о положении суппорта, поступающая от датчиков обратной связи, сохраняется в памяти связи.

Смазка имеет важнейшее значение для нормальной эксплуатации и вечности станка и производится строго в соответствии с картой смазки (руководство по эксплуатации станка) и схемой смазки шпиндельной бабки.

Гидропривод станка состоит из гидростанции, включающий в себя резервуар для масла и регулируемый насос с приводным электродвигателем, устройства для фильтрации и охлаждения рабочей жидкости, контрольно-регулирующую аппаратуру.

Включение гидропривода осуществляется нажимом кнопки «Пуск» гидроагрегата. Работа гидроагрегата происходит в соответствии с подачей электрических команд от пульта управления с шаговым двигателем гидроусилителей.

Обслуживание гидропривода. В фильтре тонкой очистки при перемещении указателя засоренности фильтра к красной отметке необходимо заметить фильтрующий пакет. При работе гидропривода могут возникнуть шум и толчки, сопровождающие колебанием давления в системе и вспениванием масла. Возможные причины - всасывание воздуха из-за не герметичности соединения всасывающей магистрали или понижения уровня масла в баке; способ устранения -- затянуть всасывающий трубопровод и долить масло в бак до контрольной метки маслоуказателя.

3.2 Выбор режущего инструмента

После выбора оборудования для соответствующей механической обработки далее необходимо выбрать режущий инструме...