Разработка технологического процесса изготовления детали "Картер"

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Министерство образования Калининградской области

государственное бюджетное учреждение

Калининградской области профессиональная образовательная организация «Колледж мехатроники и пищевой индустрии»

ГБУ Калининградской области ПОО «Колледж мехатроники и пищевой индустрии», заместитель директора колледжа по ресурсному центру автомобилестроительной отрасли

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Тема Разработка технологического процесса изготовления детали "Картер"

Выполнил Чакаев Юрий Сергеевич _________

Специальность Технология машиностроения Группа ТМ-16/З

Руководитель Тележников Анатолий Владимирович _________

Заместитель директора по УП и ВР Е.С. Смолкина

Дипломный проект выполнен с оценкой

Секретарь ГЭК Петрова Наталья Владимировна

Светлый 2020



Содержание

Введение

Глава 1. Анализ состояния вопроса и обоснование целесообразности разработки темы

1.1 Характеристика объекта производства

1.2 Выбор метода изготовления заготовки

1.3 Определение типа производства

1.4 Анализ технологичности конструкции детали

1.5 Анализ базового технологического процесса

1.5.1 Выбор варианта технологического маршрута

1.5.2 Выбор технологических баз

1.5.3 Расчет припусков на механическую обработку

1.5.4 Расчет и назначение режимов резания

1.5.5 Техническое нормирование

1.6 Обеспечение качества проектных решений

Глава 2.Конструкторская часть

2.1 Проектирование и расчет специального станочного приспособления

2.2 Анализ возможных вариантов конструкции приспособления

2.3 Проектирование и расчет специального режущего инструмента

2.4 Выбор средств автоматизации

Заключение

Список использованной литературы



Введение

деталь припуск режущий автоматизация

Машиностроение является материальной основой технического перевооружения всех отраслей производства. Его главная задача - обеспечить все отрасли высокоэффективными машинами и оборудованием. Необходимо, чтобы производительность новых машин была более высокой, а стоимость единицы мощности снижалась.

Выбор технологии и производственного оборудования должен диктоваться не только требованиями обеспечения надлежащего качества выпускаемого изделия и высокой производительности труда, но и необходимостью достижения возможного полного использования исходного материала, в особенности металла.

Направление развития отечественного машиностроения должно определяться не только постоянным ростом объема производства, но и одновременно и повышением качества продукции, ростом производительности труда, снижением себестоимости и повышением эффективности капитальных вложений.

В условиях высоких темпов научно-технического и социально экономического прогресса развития производства, его эффективность зависит не только от умения коллективов предприятий мобилизовать свои внутренние резервы. В настоящее время основные направления в технологии машиностроения сводятся к следующему:

- стремление к максимальному сокращению обработки деталей резанием, путем придания заготовкам деталей машин наибольшей точности и приближения по формам, размерам и качеству поверхности к готовым деталям;

- интенсификация технологического процесса и повышение производительности труда путем применения для механической обработки высокопроизводительного и автоматизированного оборудования и агрегатных станков, работа которых основана на принципе высокой концентрации операций, путем применения твердосплавного и металлокерамического инструмента, а также приспособлений с быстродействующими зажимами;

- внедрение разнообразных методов автоматизации технологического процесса горячей и холодной обработки деталей и сборки изделий;

- комплексная автоматизация всех процессов производства.

В настоящее время наряду с задачей повышения эффективности эксплуатации существующего парка оборудования поставлена задача увеличения производства средств автоматизации, оснащенных микропроцессорами и малых ЭВМ, а также гибких производственных систем. Станки с числовым управлением (ЧПУ) постепенно заменяют оборудование с ручным управлением. Они широко применяются в единичном, мелкосерийном и серийном производстве практически во всех отраслях машиностроения.

По виду различают: частичную, полную, единичную, комплексную, первичную, вторичную автоматизацию. В массовом и крупносерийном производстве прогрессивная технология, как правило, позволяет внедрять комплексную автоматизацию в виде автоматических линий, цехов или заводов. В серийном производстве с типовыми и групповыми технологическими процессами автоматизация применяется в виде переналаживаемых автоматических линий, станков-автоматов, станков с переналаживаемыми устройствами, позволяющими использовать одни и те же автоматизирующие устройства после замены у них отдельных элементов или после их переналадки на другое обрабатываемое изделие.

Эффективность производства, его механический процесс, качество выпускаемой продукции во многом зависит от опережающего развития производства нового оборудования от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок.

В данной пояснительной записке на основании анализа действующего технологического процесса изготовления детали «Картер»

Целью работы является разработка нового, более прогрессивного технологического процесса с применением многоцелевых станков.

Задачами дипломной работы являются:

· Проанализировать и усовершенствовать технологический процесс изготовления детали «Картер».

· Внести изменения в базовый технологический процесс на операции, производимые на универсальном оборудовании.

· Произвести подробный анализ средств технологического оснащения при изготовлении детали «Картер».

· Выбрать средства автоматизации и механизации.

· Произвести анализ целесообразности разработки темы, анализ выбора заготовки и метода её получения, определить тип производства, привести объемы выпуска продукции, рассчитать припуски, рассчитать режимы резания и нормы времени на операциях механической обработки.



Глава 1. Анализ состояния вопроса и обоснование целесообразности разработки темы

1.1 Характеристика объекта производства

Картер -- нижняя часть блока цилиндров, а поддон -- нижняя часть картера. Прикрывая собой коленчатый вал и другие детали кривошипно-шатунного механизма, он одновременно служит резервуаром системы смазки.

Картер и другие корпусные детали заключают в себе или поддерживают детали машин. Картера в значительной степени определяют работоспособность и надежность машин по критериям виброустойчивости, точности работы под нагрузкой и долговечности. Основными критериями работоспособности картеров служит жесткость. Повышенные упругие перемещения в корпусник деталях приводят к неправильной работе механизма, способствует возникновению различных колебавши. Картер в двигателе выполняет важную задачу - в нем хранится моторное масло, залитое в двигатель. Внутри могут быть установлены самые разные детали - к примеру, нижняя часть маслонасоса. Картер есть не только у двигателя. Такие детали можно встретить на КПП, на мостах и в любых механизмах, куда заливается масло. Вот что такое картер в общем. Однако следует понимать, что данная деталь может несущественно отличаться от других типов поддонов. Отличия могут быть в форме, а также в материале, из которого изготовлена деталь.



Рис.1 Картер

1.2 Выбор метода изготовления заготовки

Картер является деталью сложной конфигурации, поэтому для изготовления заготовки используют метод литья в кокиль. Кокильное литье - особый вид получения фасонных отливок методом залива расплавленного металла в специальные разъемные металлические формы, которые называют кокиль. Он состоит из 2х полуформ, плиты и вставки. Полуформы скрепляют с помощью замков. Для выравнивания и центрирования используют штыри. Технология изготовления отливок при данном виде литья включает в себя

· очистка поверхностей от грязи, масляных пятен, ржавчины;

· нагрев кокильной формы перед заливкой в нее раскаленного металла;

· нанесение термоизолирующего покрытия;

· нанесение слоя краски. Это необходимо для регулирования скорости охлаждения и затвердевания металла, так как интенсивное охлаждение расплава отрицательно влияет на качество отливки;

· при нанесении термоизолирующего слоя используют различные огнеупорные материалы: асбест; графит; тальк; карбид; шамот. Термоизолирующее покрытие позволяет избежать появления раковин, скопления газов, пригара отливки к кокилю.

· установка стержней и втулок;

· закрытие кокиля на замки, рычаги, зажимы или другие запорные устройства;

· заливка расплавленного металла через литник;

· охлаждение формы и отливки до заданной температуры;

· открытие кокиля; извлечение отливки из формы;

· удаление литников и промывников.

Материал для картера выбирается с учетом выше указанных критериев изготовления детали.

Для изготовления картера применяют алюминиево-кремниевый сплав АК12 (старая марка - АЛ2), относящийся к силуминам, имеет хорошую коррозийную стойкость, а также повышенный уровень литейных и механических свойств. Ввиду таких уникальных технологических параметров, он успешно конкурирует с черными металлами, постепенно вытесняя их традиционных областей промышленности: автомобильного и текстильного машиностроения.

АК12 - литейный сплав, который по действующим стандартам ГОСТ 1583-93 содержит до 90% алюминия, легируемого кремнием. Плюс ко всему в его состав входят малые добавки марганца, титана, никеля и других элементов.

Такой высокий процент кремния - 10-13 %, содержащийся в сплаве АК12, обеспечивает его отличную жидкотекучесть и литейные качества, позволяя понижать температуру литья и продлевать срок службы отливки. Небольшие добавки различных металлов, вводимые в состав сплава АК1, значительно повышают его эксплуатационные характеристики.

В частности, марганец не только увеличивает термическую прочность, но и препятствует приставанию отливаемых деталей к стенкам форм, а также связывает примеси железа и уменьшает его вредное влияние не качество материала. Добавки титана, приводящие к измельчению зерна, также положительно влияют на литейность и механическую обрабатываемость сплава. из алюминиевого литейного сплава АК12М2 ГОСТ 1583-93. Сплав АК12М2 имеет следующие механические и физические свойства:

предел кратковременной прочности - 186-260 МПа;

относительное удлинение при разрыве- 1-1,5%;

относительное сужение - 40 %;

твердость по Бринеллю - 83,4 МПа;

плотность - 2.66-3 г/см³;

удельное сопротивление (при 20^оС) - 0.0457 ОмЧмм²/м;

коэффициент теплопроводности - 0.36 ккал/смЧсекЧ^оС.

Химический состав сплава представлен в таблице 1.

Рис. 2 Таблица 1 Химический состав сплава АК12М2, %

1.3 Определение типа производства

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций

(58)

где число различных технологических операций;

эффективный годовой фонд работы оборудования;

плановый коэффициент выполнения норм,

сумма штучного времени по всем операциям технологического процесса;

годовой объем выпуска деталей,

Эффектный годовой фонд работы

(59)

где количество рабочих дней в году,

продолжительность смены,

число смен работы,

процент плановых потерь времени на ремонт оборудования,

Согласно ГОСТ 14004-83 для крупносерийного производства таким образом данное производство является крупносерийным.

1.4 Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность конструкции изделия - это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Общие технологические требования к конструкции деталей машин можно сформулировать следующим образом: конфигурация детали должна представлять собой сочетание простых геометрических форм, обеспечивающих удобную, надежную базу для установки заготовки в процессе ее обработку и дающую возможность применения высокопроизводительных технологических методов изготовления. Заданная точность и шероховатость поверхностей детали должна быть строго обоснована ее служебным назначением.

Каждая деталь должна изготавливаться с минимальными трудовыми и материальными затратами.

Размеры и поверхности детали имеют оптимальные параметры точности и шероховатости; в детали предусмотрены удобные базирующие поверхности; она обладает необходимой жесткостью, то есть l ? 10d; оси отверстий перпендикулярны поверхности детали; конструкция детали обеспечивает свободный вход и выход инструмента. Однако данная деталь имеет некоторые нетехнологичные элементы в виде глухих отверстий небольшого диаметра. В этих отверстиях предусмотрен конус от сверла, а также обеспечен недорез резьбы. В целом, конструкцию детали можно признать технологичной.

Чертёж детали «Картер» соответствует всем приведенным требованиям ЕСКД и ЕСТД, т.е. чертеж детали дает полное представление о конструкции и форме ее поверхностей. На чертеже имеются все размеры, необходимые для изготовления детали.

Существуют количественная и качественная оценка показателей технологичности изделия. Количественная оценка исследуется по трем параметрам: по уровню технологичности по точности обработки, по шероховатости поверхности, по коэффициенту использования материала. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная.

Она начинается с анализа применяемого материала и далее учитывается обрабатываемость, стоимость, возможность получения, а также замены более легким, прочным материалом или материалом с повышенными физико-механическими свойствами.

Количественная оценка показателей технологичности.

Уровень технологичности по точности обработки определяется по формуле:

, (1)

где , - соответственно базовый и достигнутый коэффициенты.

Достигнутый коэффициент определяется по формуле

(2)

где - средний квалитет точности обработки изделия, который определяется по формуле:

, (3)

где - число размеров соответствующего квалитета точности;

Т - квалитет точности.

.

Принимаем 12 квалитет точности.

Достигнутый коэффициент будет равен

Учитывая, что достигнутый коэффициент должен равняться базовому, то уровень технологичности по точности обработки равен:

.

По данному коэффициенту оценка технологичности - удовлетворительно.

Уровень технологичности конструкции по шероховатости поверхности определяется по формуле

(4)

где , - соответственно базовый и достигнутый коэффициенты шероховатости поверхности.

Достигнутый коэффициент шероховатости поверхности определяется по формуле

, (5)

где - средняя шероховатость, которая определяется по формуле

, (6)

Принимаем среднюю шероховатость .

Достигнутый коэффициент будет равен

Учитывая, что достигнутый коэффициент должен равняться базовому, то уровень технологичности по шероховатости поверхности равен

.

По данному коэффициенту оценка технологичности - удовлетворительно. Коэффициент использования материала - это отношение массы детали к массе заготовки, %



, (7)

где q -масса детали, кг;

Q - масса заготовки, .

По данному коэффициенту оценка технологичности - удовлетворительно.

1.5 Анализ базового технологического процесса

Базовый технологический процесс изготовления детали «Картер» представлен в таблице 2. В качестве метода получения заготовки используется литье в кокиль, который характеризуется достаточно высоким коэффициентом использования материала. Поверхности данной детали обрабатываются фрезерованием, растачиванием, центровкой, сверлением, зенкерованием.

Таблица 1 Базовый технологический процесс изготовления детали «Картер»

№ операции	Наименование операции	Оборудование	Оснастка
005	Заготовительная
010	Вертикально-сверлильная Зенкеровать центральное отверстие до диаметра Ш46,7+0,62 мм напроход.	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	Зенкер 2320-7530 Р6М5 ГОСТ 12489-71 Прихват ГОСТ 14733-69 Втулка 6100-0145 ГОСТ 13598-85 Доп.0,0 Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89
015	Фрезерная Фрезеровать освобождения, выдерживая размеры: 63+0,74 мм, 8-0,36 мм, 5,5-0,3 мм 12±0,25 мм, 160±0,4 мм, 12+0,43 мм радиусы R6, толщину стенок не менее 5 мм.	Вертикальный консольно-фрезерный станок 6К12	Фреза концевая Ш10мм Р6М5 ГОСТ 17026-71 Тиски ГОСТ 28241-89 Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89
020	Фрезерная Фрезеровать поверхность Б за один проход, выдерживая размер 45,5 мм (46-0,5)	Вертикальный консольно-фрезерный станок 6К12	Фреза концевая Ш20мм Р6М5 ГОСТ 17026-71 Тиски ГОСТ 28241-89 Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89 Щуп 0.05 ТУ 2-034-225-87-100%
025	Фрезерная Фрезеровать плоскость основания, выдерживая размер 10±0,8мм	Вертикальный консольно-фрезерный станок 6К12	Фреза концевая Ш25мм Р6М5 ГОСТ 17026-71 Прихват ГОСТ 14733-69 Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89 Щуп 0.05 ТУ 2-034-225-87-100% Щуп 0.1 ТУ 2-034-225-87
030	Контроль	Стол
035	Центрование Центровать семь отвертий под резьбу M6-5H6H, выдерживая размеры 115±0,43мм, R104, 100, 95, 104, 65, 15°, 60°, 60°	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	Центровочное сверло Ш12мм Р6М5 ГОСТ 14952-75 Тиски ГОСТ 28241-89
040	Сверлильная Сверлить семь отвертий диаметром Ш5мм под резьбу M6-5H6H на глубину 18±0,21мм.	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	Сверло Ш5мм Р6М5 ГОСТ 2034-80 Кондуктор скальчатый Пробка 8133-8312 с.13а - 100%
045	Сверлильная Сверлить четыре отверстия диаметром Ш9мм напроход.	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	Сверло Ш9мм Р6М5 ГОСТ 2034-80 Кондуктор скальчатый Пробка 8133-0920 Н14 стр.36 5Н6Н Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89
050	Контроль	Стол
055	Сверлильная Снять фаски 1х45° в семи отверстиях диаметром Ш5мм	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	Зенкер 2353-0103 ГОСТ 14953-80 Тиски ГОСТ 28241-89
060	Резьбонарезная Нарезать резьбу М6-5Н6Н в семи отверстиях диаметром Ш5 мм	Резьбонарезной станок Р-130	Метчик M6х1-6Н ГОСТ 3449-84 Тиски ГОСТ 28241-89 Рез. Пробка ПР: 8221-0030-5Н6Н
065	Фрезерная Фрезеровать паз на стенке картера, выдерживая размеры 15±0,21мм, 5+0,3 мм, R30, R104, 60°.	Вертикальный консольно-фрезерный станок 6К12	Фреза пазовая Ш50мм Р5М6 ГОСТ 3964-69 Прихват ГОСТ 14733-69 Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89
070	Слесарная Зачистить заусенцы и притупить острые кромки после фрезерования	Верстак слесарный	Напильник 2820-0023 ГОСТ 1465-80
075	Фрезерная Фрезеровать плоскость параллельную базе Б	Вертикальный консольно-фрезерный станок 6К12	Фреза концевая Ш25мм Р6М5 ГОСТ 17026-71 Тиски ГОСТ 28241-89 Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89 Щуп 0.05 ТУ 2-034-225-87-100%
080	Фрезерная Фрезеровать отверстие Ш51,5 мм, выдерживая размер 115±0,43 мм.	Вертикальный консольно-фрезерный станок 6К12	Фреза концевая Ш25мм Р6М5 ГОСТ 17026-71 Прихват ГОСТ 14733-69 Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89
085	Расточная Расточить отверстие диаметром Ш52 мм (база А), выдерживая размер 115±0,43	Горизонтально-расточной станок 2620	Резец расточной 2140-0026 ГОСТ 18882-73 Планшайба Штангенциркуль ШЦЦ-I 0-150-100% ГОСТ 166-89
090	Центрование Центровать четыре отверстия под резьбу М6-5Н6Н, выдерживая размер 115±0,43мм.	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	Центровочное сверло Ш12мм Р6М5 ГОСТ 14952-75 Тиски ГОСТ 28241-89
095	Сверлильная Сверлить четыре отверстия диаметром Ш5мм под резьбу М6-5Н6Н	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	Сверло Ш5мм Р6М5 ГОСТ 2034-80 Кондуктор скальчатый Пробка 8133-8312 с.13а-100%
100	Сверлильная Снять фаски 1x45° в четырех отверстиях диаметром Ш5мм и 0,5х45	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	Зенкер 2353-0103 ГОСТ 14953-80 Тиски ГОСТ 28241-89
105	Резьбонарезная Нарезать резьбу М6-5H6H в четырех отверстиях диаметром Ш5мм	Резьбонарезной станок Р-130	Метчик M6х1-6Н ГОСТ 3449-84 Тиски ГОСТ 28241-89 Рез. Пробка ПР: 8221-0030-5Н6Н
110	Слесарная Зачистить заусенцы и притупить острые кромки после фрезерования	Верстак слесарный	Напильник 2820-0023 ГОСТ 1465-80
115	Промывка Промыть деталь в горячем моющем растворе и обдуть сжатым воздухом	Моечная машина мод.АС3702 ГАЗ	Перчатки резиновые К50 Щ20 ГОСТ 20010-74 Очки защитные тип "О" ГОСТ 12.4.013-85
120	Контрольная Наружный осмотр: деталь должна быть чистой, без заусенцев, трещин и острых кромок.	Стол

В базовом технологическом процессе используются:

- вертикально-сверлильный станок 2Н135, который предназначен для сверления, рассверливания, зенкования, зенкерования и развертывания;

- вертикальный консольно-фрезерный станок 6К12, предназначенный для выполнения всех видов фрезерных работ, сверления, зенкерования и растачивания;

- резьбонарезной станок Р-130, предназначенный для нарезания внутренней резьбы;

- горизонтально-расточной станок модели 2620, предназначенный для сверления, растачивания, зенкерования отверстий, обтачивания торцов и цилиндрических поверхностей радиальным суппортом планшайбы, фрезерования плоскостей торцовыми фрезами, фрезерования пазов хвостовыми фрезами, нарезания внутренних резьб расточным шпинделем;

- верстак, предназначенный для слесарной обработки вручную на рабочем столе;

- моечная машина АС3702 ГАЗ, которая предназначена для промывки деталей.

На всех операциях механической обработки применяются специальные приспособления с ручным зажимом.

Для получения детали с заданными параметрами важно правильное применение режущего инструмента. В технологическом процессе применяются фрезы концевые, пазовые, зенкеры, сверла спиральные, центровочные, расточные резцы, метчики.

Для контроля качества изготовления детали применяются различные стандартные контрольно-измерительные средства:

- штангенциркуль ШЦЦ-I-150-l00% ГОСТ 166-89;

различные щупы (ГОСТ 882-75);

различные калибры-пробки (ГОСТ 14807-69);

1.5.1 Выбор варианта технологического маршрута

С точки зрения технологии базовый технологический процесс не является совершенным. В нем применяются универсальные станки, которые используются по мощности от 10% до 50%. Применяются простейшие приспособления с ручным зажимом. В результате обработки нескольких партий производится частая переналадка оборудования, что вызывает увеличение вспомогательного времени на операцию.

Произведя анализ базового технологического процесса, можно предложить следующие мероприятия по его совершенствованию:

Произведя анализ базового технологического процесса, можно предложить следующие мероприятия по его совершенствованию:

1. В базовом технологическом процессе операции 015, 020, 025, 035, 040, 045, 055, 060, 065 выполнялись на универсальных станках 6К12, 2Н135, Р-130, в проектируемом технологическом процессе эти операции переводим на обрабатывающий центр DMC-60T;

2. Объединить операции 075, 080, 085, 090, 095, 100, 105 (в базовом техпроцессе) в одну операцию 025, используя обрабатывающий центр DMC-60T;

3. На вертикально-сверлильной операции 010 (в проектируемом техпроцессе) применить приспособление с пневмозажимом;

4. Объединить операции 015-060, 065-105 в одну операцию и обработку производить на станке DMC-60Т;

5. На операцию 010, которая выполняется на станке 2Н135 спроектировать специальное станочное приспособление с пневмоприводом;

6. Для контроля 3-х отверстий Ш5мм спроектировать калибр расположения.

В проектируемом технологическом процессе учтены недостатки базового технологического процесса, сделаны соответствующие замены и проведены мероприятия по совершенствованию технологического процесса: объединены несколько операций в одну на более совершенном оборудовании, введено специальное приспособление с пневмоприводом и контрольно-измерительное средство.



Таблица 2 Вариант технологического процесса изготовления детали «Картер»

Базовый технологический процесс	Проектируемый технологический процесс
№ опер	Наименование операции	Модель оборуд.	Тшт мин.	№ опер	Наименование операции	Модель оборуд.	Тшт мин.
005	Заготовительная		-	005	Заготовительная		-
010	Вертикально-сверлильная	2Н135	0,71	010	Вертикально-сверлильная	2Н135	0,459
015	Фрезерная	6К12	1,32	015	Программно-комбинированная	DMC-60Т	5,413
020	Фрезерная	6К12	1,91	020	Слесарная	Верстак	-
025	Фрезерная	6К12	1,18	025	Программно-комбинированная	DMC-60Т	4,245
030	Контроль	Стол	-	030	Слесарная	Верстак
035	Центрование	2Н135	0,34	035	Промывка	АС3702 ГАЗ	0,212
040	Сверлильная	2Н135	1,12	040	Контроль	Стол	-
045	Сверлильная	2Н135	0,65	-
050	Контроль	Стол	-	-
055	Сверлильная	2Н135	0,74	-
060	Резьбонарезная	Р-130	0,96	-
065	Фрезерная	6К12	0,21	-
070	Слесарная	Верстак	-	-
075	Фрезерная	6К12	0,24	-
080	Фрезерная	6К12	0,31	-
085	Расточная	2620	0,47	-
095	Сверлильная	2Н135	0,68	-
100	Сверлильная	2Н135	0,13	-
105	Резьбонарезная	Р-130	0,41	-
110	Слесарная	Верстак	-	-
115	Промывка	АС3702 ГАЗ	0,2	-
120	Контроль	Стол	-	-
Итого	-	-	11,59	Ито-го	-	-	10,33



1.5.2 Выбор технологических баз

Под базированием в машиностроении понимают придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системе координат. Выбор баз является одним из важнейших моментов в разработке технологических процессов, так как от него зависит точность и качество обработки поверхностей детали, а также конструкция приспособления.

При разработке технологического процесса для каждой операции выбирается исходные (определенные) базы и проставляются исходные, (операционные) размеры. Это наиболее ответственный этап разработки технологического процесса и проектирования приспособлений.

При выборе баз руководствуются следующими рекомендациями: соблюдение принципа единства баз, т.е. по возможности обеспечивать совмещение технологической и конструкторской баз. Это значит задавать положение обрабатываемой поверхности по возможности теми же размерами, которые проставлены на чертеже детали.

Отступление от этих правил приводит к ужесточению допусков на исходные размеры, так как вместо конструкторских размеров приходится вводить технологические размеры, на которые назначаются меньшие допуски. Во-вторых, технологическая база, по возможности, должна обеспечивать неизменность положения заготовки в процессе её об-работки, т.е. должна быть постоянной.

Технологические базовые поверхности необходимо выбирать так, чтобы заготовка имела устойчивое и однозначное положение относительно инструмента. Для этого при выборе схемы базирования и закрепления необходимо руководствоваться двумя основными схемами базирования: принципом единства баз и принципом постоянства баз.

Деталь «Картер» базируется по схеме базирования плитки.

Базирование происходит по трем базам:

1) установочная (опорные точки 1,2,3);

2) направляющая (опорные точки 4,5);

3) опорная (опорная точка 6).

Установочная база является технологической явной, и лишает заготовку трех степеней свободы. Направляющая база является технологической явной, и лишает заготовку двух степеней свободы (перемещения и вращения). Опорная база (опорная точка 6) является технологической скрытой, и лишает заготовку одной степени свободы (перемещения).

1.5.3 Расчет припусков на механическую обработку

Припуск на механическую обработку является одним из важнейших факторов, влияющих на производительность труда. Так очень большие припуски увеличивают расход материала, число проходов при обработке, износ инструмента, что сказывается на себестоимости продукции. Слишком малые припуски могут вызвать брак детали. При каждом выполненном переходе необходимо предусматривать минимальный припуск на обработку, достаточный для ликвидации имеющихся погрешностей заготовки.

Произведем расчет припусков на две поверхности: поверхность, размером 10±0,08 мм, и отверстие Ш52^+0,046 мм.

Рассчитаем припуск на обработку размера Ш52^+0,046 мм. Обработка поверхности осуществляется за три перехода. Данные для расчета сведены в таблицу 4.

Таблица 3 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку наружной поверхности Ш52+0,046мм

Техн. переходы обработки поверхности Ш52+0,046	Элементы припуска	Расч. припуск, 2Zmin, мкм	Расч. размер dp, мм	Доп-к, мкм	Предельны размеры, мм	Пред. припуски, мкм
	Rz	h	с	е			Т	dmin	dmax	2zmin	2zmax
Заготовка	160	-	124,8	-		50,940	460	50,94	51,40	-	-
Зенкерование	80	50	7,49	140	695	51,635	300	51,30	51,60	200	360
Фрезерование предвар.	40	20	-	-	275	51,910	120	51,90	52,02	420	600
Растачивание чистовое	10	15	-	-	120	52,030	46	52,03	52,076	56	130
Итого										676	1090

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки

данного типа определяется по формуле:

, (8)

где - удельная кривизна;

l - длина обрабатываемого участка заготовки, в котором определяется кривизна, мм.

Остаточные пространственные отклонения на обработанных поверхностях

(9)

где - коэффициент уточнения формы.

Для зенкерования коэффициент уточнения формы равен 0,06.

Погрешность установки заготовки определяется по следующей формуле

(10)



где е- погрешность базирования е= 0;

- погрешность закрепления заготовки,

На основании записанных в таблице данных производится расчет минимальных значений межоперационных припусков по формуле

(11)

где R_z - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

h - глубина дефектного слоя на предшествующем переходе;

с - суммарное отклонение расположения в выполняемом переходе;

е - погрешность базирования.

Минимальный припуск под зенкерование

.

Минимальный припуск под фрезерование

.

Минимальный припуск под растачивание

.

Имея расчетный размер после последнего перехода, для остальных переходов получаем для фрезерования:

d_p3 = 52,030 - 0,120 = 51,910 мм;

для зенкерования:

d_p2 = 51,910 - 0,300 = 51,635 мм;

для заготовки:

d_p1 = 51,635 - 0,460 = 50,940 мм.

Значения допусков каждого перехода принимается по таблице в соответствии с квалитетом точности того или иного метода обработки. Наименьшие предельные размеры (d_min) получаются по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наибольшие предельные размеры (d_max) определяются из наименьших предельных размеров прибавлением допусков соответствующих переходов.

Минимальные предельные значения припусков равны разности набольших предельных размеров выполняемого и предшествующего перехода, а максимальные значения соответственно разности наименьших предельных размеров.

Получаем для зенекерования:

2Z_min = 51,6- 51,4 = 0,2 мм;

2Z_max = 51,3 - 50,94 = 0,36 мм;

для фрезерования:

2Z_min = 52,02 - 51,6 = 0,42 мм;

2Z_max = 51,90 - 51,3 = 0,60 мм;

для растачивания:

2Z_min = 52,076 - 52,02 = 0,056 мм;

2Z_max = 52,03 - 51,90 = 0,13 мм.

Общие припуски Z_omin и Z_omax определяются, суммируя промежуточные припуски:

Z_{o max} = 360 + 610 + 120 = 1090 мкм ;

Z _{o min} = 200 + 430 + 46 = 676 мкм.

Произведем проверку правильности выполнения расчетов:

Z_{o max} - Z _{o min} = 1090 - 676=414 мкм;

Т_з - Т_д = 460 - 46 = 414 мкм.

Расчеты произведены верно.

Схема расположения припусков и допусков на размер Ш52^+0,046мм приведена на рис.2



Рис. 3 Схема расположения припусков и допусков на размер Ш52^+0,046мм

Рассчитаем припуск на обработку размера 10±0,08 мм. Обработка поверхности осуществляется за два перехода. Данные для расчета сведены в таблицу 5.

Таблица 4 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку наружной поверхности 10±0,08 мм.

Техн. переходы обработки поверх. 10±0,08	Элементы припуска, мкм	Расч. При. 2Zmin, мкм	Расч. раз-р lp, мм	Доп-к Т, мкм	Предельные размеры, мм	Предельные припуски, мкм
	Rz	h						lmin	lmax
Заготовка	160	-	144	-	-	10,348	530	10,34	10,87
Фрез. предв.	80	50	8,64	140	608	9,740	260	9,74	10	600	870
Фрез. чистовое	10	20	-	0	540	9,200	160	9,20	9,36	540	640
Итого:	1140	1510



Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяется по формуле 8:

Остаточные пространственные отклонения на обработанных поверхностях определяются по формуле (9). Для фрезерования коэффициент уточнения формы равен 0,06.

Погрешность установки заготовки определяется по формуле 10:

На основании записанных в таблице данных производится расчет минимальных значений межоперационных припусков по формуле

(12)

Минимальный припуск под предварительное фрезерование

;

Минимальный припуск под xbcnjdjt фрезерование

.

Имея расчетный размер после последнего перехода, для остальных переходов получаем для предварительного фрезерования:

;

для заготовки:

Значение допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с классом точности того или иного вида обработки.

В графе “Предельный размер” наименьшее значение () получается по расчетным размерам округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наибольшие предельные размеры () определяются прибавлением наименьшего предельного допуска к размерам соответствующего перехода.

Минимальные предельные значения припусков равны разности наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого перехода, а максимальные значения соответственно разности наибольших предельных размеров.

Тогда для предварительного фрезерования:

.

Для чистового фрезерования:

.

Общие припуски Z_omin и Z_omax определяются, суммируя промежуточные припуски:

Z_{o max} = 870 + 640 = 1510 мкм ;

Z _{o min} = 600 + 540 = 1140 мкм.

Произведем проверку правильности выполнения расчетов:

Z_{o max} - Z _{o min} = 1510 - 1140 = 370 мкм;

Т_з - Т_д = 530 - 160 = 370 мкм.

Расчеты произведены верно.

Схема расположения припусков и допусков на размер 10±0,08 мм приведена на рис.3.



Рис. 4 Схема расположения припусков и допусков на размер 10±0,08 мм

1.5.4 Расчет и назначение режимов резания

Произведем расчет режимов резания на вновь спроектированную операцию 025. Данная операция состоит из следующих переходов:

1) Фрезеровать плоскость параллельную базе Б;

2) Фрезеровать отверстие Ш51,5 мм, выдерживая размер 115±0,43 мм;

3) Расточить отверстие диаметром Ш52 мм (база А), выдерживая размер 115±0,43;

4) Центровать четыре отверстия под резьбу М6-5Н6Н, выдерживая размер 115±0,43мм;

5) Сверлить четыре отверстия диаметром Ш5мм под резьбу М6-5Н6Н;

6) Снять фаски 1x45° в четырех отверстиях диаметром Ш5мм и 0,5х45;

7) Нарезать резьбу М6-5H6H в четырех отверстиях диаметром Ш5мм;

Произведем расчет режимов резания на первый переход. Материал заготовки - алюминий АК12 М2 ГОСТ 1583-89, инструмент - Фреза HM90 E90A-D25-3-W25 Искар.

Глубина фрезерования равна t = 25 мм.

Ширина фрезерования равна В = 5 мм.

Подача на зуб равна s_z = 0,07 мм/зуб.

Скорость резания определяется по формуле:

, (13)

где С_v, q, m, x, y, u, р, - коэффициент и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала и вида обработки;

D - диаметр фрезы, мм;

T - период стойкости инструмента, мин;

t - глубина резания, мм;

s_z - подача, мм/зуб;

K_V - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий условия резания.

, (14)

где K_МV - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания. Для алюминия K_МV = 0,8;

K_ПV - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания. K_ПV = 0,9;

K_ИV - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания. K_ИV = 1.

Принимаем С_V = 46,7; m = 0,33; y = 0,5; q = 0,45; х = 0,5; u = 0,1; р = 0,1.

Период стойкости инструмента принимается равным Т=90.

Тогда скорость резания:

м/мин.

Частота вращения шпинделя станка определяется по формуле:

. (15)

об/мин.

По паспорту станка принимаем n = 280 об/мин.

Фактическая скорость определяется по формуле:

. (16)

м/мин.

Окружная сила при фрезеровании определяется по формуле:

(17)

где С_р, x, y, u, q, w - коэффициент и показатели степени;

n - частота вращения фрезы, об/мин;

s_z - подача на зуб, мм/зуб;

В - ширина фрезерования, мм

z - число зубьев фрезы;

D - диаметр фрезы, мм;

n - чистота вращения, об/мин;

К_МР - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала. К_МР = 1.

Принимаем С_p = 68,2; x = 0,86; у = 0,72; u = 0,1; q = 0,86; w = 0.

Н.

Крутящий момент определяется по формуле:

(18)

где P_Z - окружная сила, Н;

D - диаметр фрезы, мм.

Нм.

Мощность резания определяется по формуле:

. (19)

Расчет режимов резания на второй переход производится аналогично по формулам (2.19-2.25). Результаты расчета режимов резания для второго перехода сведем в таблицу 6

Таблица 5 Режимы резания для второго перехода

№ перехода	t, мм	В, мм	sz, мм/зуб	V, м/мин	n, об/мин	Pz, Н	Mкр, Нм	Nрез, кВт
2 переход	6	14	0,07	36,1	460	26,9	3,36	0,01

Произведем расчет режимов резания на третий переход. Материал заготовки - алюминий АК12 М2 ГОСТ 1583-89, инструмент - Головка BHF MB50-50x60 Искар.

Глубина резания равна t = 0,3 мм.

Подача равна s = 0,29 мм/об.

Скорость резания определяется по формуле:

, (20)

где С_v, m, x, y - коэффициент и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала и вида обработки;

T - период стойкости инструмента, мин;

t - глубина резания, мм;

s - подача, мм/об;

K_V - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий условия резания.

, (21)

где K_МV - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания. Для алюминия K_МV = 0,8; K_ПV - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания. K_ПV = 0,9;

K_ИV - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания. K_ИV = 1.

Принимаем С_V = 328; m = 0,28; y = 0,5; х = 0,12. Период стойкости инструмента принимается равным Т=60.

Тогда скорость резания:

м/мин.

Сила резания при растачивании определяется по формуле:



(22)

где С_р, x, y, n- коэффициент и показатели степени;

t - глубина резания, мм;

V - скорость резания, м/мин;

s - подача, мм/об;

К_Р - поправочный коэффициент.

, (23)

К_Р = 1Ч1Ч1,15Ч1Ч1,04 = 1,196

Принимаем С_p = 50; x = 1; у = 0,75; n = 0.

Н.

Мощность резания определяется по формуле:

. (24)

Режимы резания на четвертый переход принимаем по табличным значениям. Заносим эти режимы резания в таблицу 7

Таблица 7 Режимы резания для четвертого перехода

№ перехода	t, мм	sz, мм/об	V, м/мин	n, об/мин
4 переход	3	0,14	24	650

Произведем расчет режимов резания на пятый переход. Материал заготовки - алюминий АК12 М2 ГОСТ 1583-89, инструмент - Сверло SCD 050-020-060 АРЗ IC908 Искар.

Глубина резания равна t = 2,5 мм.

Сверление происходит без ограничивающих факторов, поэтому принимаем максимально допустимую по прочности сверла подачу s = 0,27 мм/об для обработки заданного материала.

Скорость резания при сверлении определяется по формуле:

, (25)

где С, q, m, y - коэффициент и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала: С=36,3; q = 0,25; m = 0,125; y = 0,55;

Т - период стойкости инструмента; T = 60 мин;

К- общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания и рассчитывающийся по формуле:

, (26)

где К - поправочный коэффициент на обрабатываемый материал, К=0,8;

К- поправочный коэффициент на инструментальный материал, К=0,9; К- поправочный коэффициент, учитывающий глубину сверления, К=1. = 0,72.

Тогда скорость резания будет равна

м/мин.

Частота вращения инструмента определяется по формуле:



, (27)

.

Принимаем по паспорту станка n = 3600 об/мин.

Корректируем скорость резания

(28)

м/мин.

Осевая сила резания при сверлении определяется по следующей формуле

(29)

где , q, y - коэффициент и показатели степени, учитывающие материал заготовки, материал инструмента и тип обработки; =9,8; q = 1,0; y = 0,7;

K- поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия обработки и определяющийся из соотношения:

, (30)

где - поправочный коэффициент, учитывающие влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости. Для алюминия = 1.

= 191,1 Н.

Крутящий момент при сверлении, определяется по следующей формуле:

(31)

где С, q, y - коэффициент и показатели степени, учитывающие материал заготовки и инструмента и тип обработки; С= 0,005; q = 2,0; y=0,8;

= 0,44 Нм.

Мощность резания рассчитывается по формуле:

(32)

= 0,16 кВт.

Произведем расчет режимов резания на шестой переход. Материал заготовки - алюминий АК12 М2 ГОСТ 1583-89, инструмент - Головка MM ECF45-100-4T06 Искар.

Глубина резания определяется по формуле:

, (33)

где - диаметр отверстия после зенкерования, мм;

d - диаметр отверстия до зеркерования, мм.

t = 0,5Ч(7,3-5) = 1,15мм.

Принимаем подачу s = 0,3 мм/об для обработки заданного материала.

Скорость резания при зенкеровании определяется по формуле:



, (34)

где С, q, m, x, y - коэффициент и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала: С=27,9; q = 0,2; m = 0,125; x=0,1; y = 0,4;

Т - период стойкости инструмента; T = 60 мин;

К- общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания и рассчитывающийся по формуле:

, (35)

где К - поправочный коэффициент на обрабатываемый материал, К=0,8;

К- поправочный коэффициент на инструментальный материал, К=1;

К- поправочный коэффициент, учитывающий глубину, К=1.

Поправочный коэффициент , тогда = 0,72.

Тогда скорость резания будет равна

м/мин.

Частота вращения инструмента определяется по формуле:

, (36)

.

Принимаем по паспорту станка n = 1250 об/мин.

Корректируем скорость резания



(37)

м/мин.

Осевая сила резания при зенкеровании определяется по следующей формуле

(38)

где , x, y - коэффициент и показатели степени, учитывающие материал заготовки, материал инструмента и тип обработки; = 9,8; x = 1,0; y = 0,4;

K- поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия обработки и определяющийся из соотношения:

=1, (39)

где - поправочный коэффициент, учитывающие влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.

= 68,7 Н.

Крутящий момент при зенкеровании, определяется по следующей формуле:

(40)

где С, x, q, y - коэффициент и показатели степени, учитывающие материал заготовки и инструмента и тип обработки; С= 0,005; q = 2,0; y=0,8, x=0;

= 1,01 Нм.

Мощность резания рассчитывается по формуле:

(41)

= 0,12 кВт.

Произведем расчет режимов резания на седьмой переход.

При нарезании резьбы различают продольную подачу s равную шагу и поперечную, определяющую глубину резания t, равную высоте резьбового профиля, соответствующей числу рабочих ходов i.

s=1 мм/об.

Скорость резания определяется по формуле:

, (42)

где С_v, m, x, y, q - коэффициент и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала и вида обработки;

T - период стойкости инструмента, мин;

s - подача, мм/об;

D - диаметр нарезаемой резьбы, мм;

K_V - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий условия резания.

, (43)



где K_МV - поправочный коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала. K_МV = 0,7;

K_ИV - коэффициент, учитывающий материал режущей части инструмента. K_ИV=1;

K_СV - коэффициент, учитывающий способ нарезания резьбы. Поскольку нарезание резьбы происходит метчиком, то K_СV=1.

Принимаем С_V = 64,8; m = 0,9; y = 0,5; q = 1,2. Период стойкости Т=90.

Тогда скорость резания:

м/мин.

Частота вращения шпинделя станка определяется по формуле (2.26):

об/мин.

По паспорту станка принимаем n = 350 об/мин. Фактическая скорость резания определяется по формуле (2.22):

м/мин.

Крутящий момент определяется по формуле:

, (44)

где Р - шаг резьбы, мм;

К_Р = К_МР = 1,3;

Принимаем С_м = 0,0022; q = 1,8; у = 1,5.

Нм.

Мощность резания определяется по формуле:



(45)

1.5.5 Техническое нормирование

Техническая норма времени на обработку заготовки является одним из основных па-раметров для расчета стоимости изготовляемой детали, определения потребного количества оборудования, заработной платы рабочих и планирования производства. Проектируя любой вариант технологического процесса, необходимо стремиться к снижению нормы времени, что достигается сокращением основного () и вспомогательного () времени.

Произведем нормирование на операцию 010.

Норма штучного времени определяется по следующей формуле:

(46)

где основное технологическое время;

вспомогательное время;

время технического и организационного обслуживания, взя-тое в процентном соотношении от оперативного времен...