Розробка технологічного процесу механічної обробки вал-шестерні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Загальна частина

1.1 Призначення деталі, принцип роботи машини

1.2 Аналіз конструкції деталі на технологічність

1.3 Фізико-механічні властивості матеріалу деталі. Хімічний склад

2. Технологічна частина

2.1 Вибір і характеристика типу виробництва

2.2 Аналіз існуючого технологічного процесу

2.3 Вибір та обґрунтування методу отримання заготовки

2.4 Розробка технологічного маршруту обробки деталі

2.5 Вибір технологічних баз

2.6 Розробка операційного технологічного процесу

2.6.1 Розрахунок між операційних припусків і операційних розмірів

2.6.2 Вибір обладнання та технологічної оснастки

2.7 Розрахунок режимів різання

2.8 Розрахунок норм часу на дві операції

2.9 Розробка керуючої програми для верстату з ЧПК

3. Спеціальна частина

3.1 Опис і необхідний розрахунок різального інструменту - черв'ячна шліцьова фреза

3.2 Опис та необхідний розрахунок вимірювального інструменту - калібр - скоба 70h6

3.3 Опис та необхідний розрахунок спеціального пристрою - пристрій для радіально-свердлувальної операції

Список використаної літератури

Вступ

Всі галузі промисловості та народного господарства, в умовах постійно прогресуючого науково-технічного прогресу, потребують високоефективних, високоточних та автоматизованих машин. Наявність яких дає можливість виготовляти якісну конкурентоспроможну продукцію. В рішенні цих задач, поставлених перед машинобудуванням важлива роль належить такій науці, як технологія машинобудування. Вона охоплює увесь комплекс питань, які стосуються методів виготовлення машин і правильної розробки технологічних процесів машинобудівного виробництва. Здійснення цих етапів неможливо без висококваліфікованих спеціалістів: конструкторів, технологів, наладчиків. Залучення таких спеціалістів дає можливість постійно вдосконалювати технології виготовлення машин та розробки раціональних технологічних процесів.

В процесі підготовки студентів механічних спеціальностей передбачено виконання курсової роботи з технології машинобудування, яка дає можливість виявити рівень підготовки та творчий потенціал студенту.

Основна задача роботи - розробка технологічного процесу механічної обробки деталі виданої керівником проекту, яка передбачає: вибір обладнання, оснащення, методів отримання заготовок, розрахунок режимів різання та інше.

В сучасних умовах жорсткої конкуренції на ринку праці, студенту необхідно, як найкраще, оволодіти теоретичними знаннями та практичними навичками, в першу чергу, за своєю спеціальністю, саме для цього і передбачено виконання курсової роботи з технології машинобудування, як одної з основних дисциплін для інженерів механічних спеціальностей.

Дана курсова робота напрямлена на закріплення, поглиблення та узагальнення знань, отриманих студентом під час лекцій та практичних занять. Робота передбачає самостійну роботу з літературою, довідниками, Державними стандартами, а також вміння доцільно поєднати теоретичні дані з практичним досвідом, для цього необхідно консультуватися з керівником проекту, по виникаючим в ході роботи питанням.

1. Загальна частина

1.1 Призначення деталі, принцип роботи машини

Задана деталь ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ 2К.01.065 входить до складу комбайна "Кировец".

Комбайн призначений для механізації виїмки вугілля пологих пластів з кутом падіння до 35°, а також по повстанню і падінню з кутом до 10 град, при опірності пласта різанню до 360 кН/м, з потужністю пласта від 0,55 до 0,9 м. При кутах падіння 9 град і вище комбайн повинен застосовуватися із запобіжною лебідкою. Комбайн працює по челноковій або односторонній схемі з самозарубкою без ніш або з мінімальними їх розмірами для розміщення приводів конвеєра в правому і лівому забоях.

Комбайн оснащений одним безцінним механізмом подачі з гідроприводом і вбудованим автоматичним фрикційним гальмівним пристроєм, що здійснює утримання комбайна на конвеєрі при його зупинках.

Сумлінний органом цього комбайна являється двухрейковий кільцевий бар.

Працює спільно з конвеєром типу СП87П і крепью 1М88

Комбайн складається з наступних основних вузлів:

- електродвигун

- вантажний щиток

- двухрейковий кільцевий бар

- механізм переміщення

- редуктор для регулювання по потужності пласта.

- гідроциліндр

- пульсатор

Задана деталь входить до складу редуктора різальної частини і служить для передачі крутного моменту. Є тіло обертання. Виготовлена із сталі 20Х2Н4А ГОСТ 4543-71. На деталі є зубчастий вінець, шліцьове з'єднання, два отвори з різьбленням М12-7Н.

1.2 Аналіз конструкції деталі на технологічність

Одним з важливих етапів проектування є відробіток конструкції деталі на технологічність. Метою цього етапу є виявлення можливості зниження собівартості і трудомісткості виготовлення без збитку для службового призначення деталі, за рахунок незначних змін в її конструкції.

У курсовій роботі розглядається вал-шестерня 2К.01.065

Для виготовлення валу необхідно вибрати матеріал, що має підвищену зносостійкість і високу твердість. Для цих цілей вибираємо конструкційну сталь марки 20Х2Н4А з наступним проведенням термічної обробки

В результаті якісної оцінки деталі на технологічність, можна зробити наступні висновки:

1. Матеріал деталі - сталь 20Х2Н4А ГОСТ 4543-71 повністю відповідає умовам експлуатації і вимогам по міцності, зносостійкості, поверхневим деформаціям і тому подібне

2. Конструкція деталі забезпечує достатню жорсткість при механічній обробці на металорізальному устаткуванні.

3. Деталь має елементи, зручні для закріплення заготівлі при обробці (центрові отвори, шийки валу)

4. Форми поверхонь, що підлягають обробці, не представляють складнощі (в основному - поверхні обертання діаметром Ш70h6, Ш85, Ш115.42); є можливість максимального використання стандартизованних і нормалізованих різальних і вимірювальних інструментів.

5. З точки зору забезпечення заданої точності і шорсткості поверхонь деталь не представляється складною (точність обробки деталі Ra 2.5, Rz40).

На підставі якісного аналізу на технологічність можна зробити наступний висновок: деталь цілком технологічна, немає необхідності вносити до її конструкції або використовуваного матеріалу, які-небудь зміни.

1.3 Фізико-механічні властивості матеріалу деталі. Хімічний склад

Деталь 2К.01.065 виготовлена із сталі 20Х2Н4А по ГОСТ 4543-71

Марка: 20Х2Н4А

Замінник: 20ХГНР, 15ХН2ТА, 20ХГНТР

Класифікація: Сталь конструкційна легована

Доповнення: Сталь хромонікелева

З цієї сталі виготовляють: шестерні, вал-шестерні, пальці і інші цементуємі особливо відповідальні високонавантажені деталі, до яких пред'являються вимоги високої міцності, пластичності і в'язкість серцевини і високої поверхневої твердості, що працює під дією ударних навантажень або при негативних температурах.

Детальніше можна упізнати в приведених нижче таблицях доповнення:

Таблиця 1.3.1 - Хімічний склад в % матеріалу 20Х2Н4А ГОСТ 4543 - 71

Таблиця 1.3.2 - Температура критичних точок матеріалу 20Х2Н4А

Таблиця 1.3.3 - Технологічні властивості матеріалу 20Х2Н4А

Таблиця 1.3.4 - Механічні властивості при Т = 20С матеріалу 20Х2Н4А

Таблиця 1.3.5 - Фізичні властивості матеріалу 20Х2Н4А

Доповнення:

Таблиця 1.3.1 - Хімічний склад в матеріалу 20Х2Н4А ГОСТ 4543 - 71

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.16 - 0.22	0.17 - 0.37	0.3 - 0.6	3.25 - 3.65	до 0.025	до 0.025	1.25 - 1.65	до 0.3

Таблиця 1.3.2 - Температура критичних точок матеріалу 20Х2Н4А

Ac1 = 710, Ac3(Acm) = 800, Ar1 = 640

Таблиця 1.3.3 - Технологічні властивості матеріалу 20Х2Н4А

Зварюваність:	трудносвариваемая.
Флокеночувствительность:	чутлива.
Схильність до відпускної крихкості:	малосклонна.

Таблиця 1.3.4 - Механічні властивості при Т = 20С матеріалу 20Х2Н4А

Сортамент	Розмір	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Пруток, ГОСТ 4543-71	Ш 15		1270	1080	9	45	780	Загартування і відпустка
Твердість матеріалу 20Х2Н4А після відпалу, ГОСТ 4543-71	HB 10 -1 = 269 МПа

Таблиця 1.3.5 - Фізичні властивості матеріалу 20Х2Н4А

T	E10 - 5	a106	l	r	C	R109
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2.03			7850
100			24

Позначення:

Механічні властивості:

y - Відносне звуження, [ % ]

KCU - Ударна в'язкість, [ кДж / м2]

HB - Твердість по Бринеллю, [МПа]

Фізичні властивості:

T - Температура, при якій набуті цих властивостей, [Граду]

E - Модуль пружності першого роду, [МПа]

a - Коефіцієнт температурного розширення (діапазон 20 - T ), [1/Град]

l - Коефіцієнт теплопровідності (теплоємність), [Вт/(м·град)]

r - Щільність матеріалу, [кг/м3]

C - Питома теплоємність матеріалу (діапазон 20 - T ), [Дж/(кг·град)]

R - Питомий електроопір, [Ом·м]

Зварюваність: - трудносварна - для отримання якісних зварних з'єднань вимагаються додаткові операції: підігрівши до 200-300 град. при зварюванні, термообробка після зварювання - відпал.

2. Технологічна частина

2.1 Визначення типу виробництва

Тип виробництва по ГОСТ 3.1121-84 характеризується коефіцієнтом закріплення операцій (К_З.О.):

1 < К_З.О. < 10 - масове і великосерійне виробництво;

10 < К_З.О. < 20 - середньо серійне виробництво;

20 < К_З.О. < 40 - дрібносерійне виробництво;

40 < К_З.О. - одиничне виробництво.

Для наближеного визначення типу виробництва скористаємося табл. 2.1.

Таблиця 2.1 - Залежність типу виробництва від обсягу річного випуску і маси деталі.

Маса деталі кг	Тип виробництва
	Одиничне	Дрібно - серійне	Середньо-серійне	Крупно-серійне	Масове
	Обсяг річного випуску деталей (N) шт.
< 1,0	<50	50…500	500…5000	5000…50000	>50000
1,0…2,5	<40	40…400	400…4000	4000…40000	>40000
2,5…5,0	<30	30…300	300…3000	3000…30000	>30000
5,0…10,0	<20	20…200	200…2000	2000…20000	>20000
>10,0	<10	10…100	100…1000	1000…10000	>10000

Оскільки маса деталі близько 11,4 кг і обсяг річного випуску деталей N = 4900 штук, то орієнтовно для подальших розрахунків можна прийняти тип виробництва - великосерійне.

Серійним виробництво, характеризується виготовленням партіями, що повторюються, виробів. Розміри партій (кількість заготівель що одночасно подаються на робоче місце) можуть бути великими і малими. Вони визначають серійність виробництва.

Розрізняють виробництво великосерійне, середньосерійне і дрібносерійне. Чим більше за партію, тим рідше змінюваність на робочих місцях, тим ближче виробництво наближається до масового типу виробництва і тим дешевше може бути продукція, що випускається.

Визначаємо партію деталей для серійного типу виробництва за формулою

шт. (2.1)

де N-річна програма випуску, шт.

t-кількість днів на яку потрібно мати запас деталей на складах, днів

Ф - кількість робочих днів на рік, дні.

2.2 Аналіз існуючого технологічного процесу

Задана деталь, 2К.01.065 вал-шестерня, виготовляється на ГМЗ "Універсал" по приведеному нижче маршруту обробки.

Таблиця 2.2.1 - Заводський маршрут обробки деталі

№ операції	Найменування операції
000	Заготівельна
005	Фрезерноцентрувальна
010	Токарна
015	Токарна
020	Радіально-свердлувальна
025	Токарна
030	Токарна
035	Зубодолбіжна
040	Зубодолбіжна
045	Шлицефрезерна
050	Слюсарна
055	Маркувальна
060	Мийна
065	Контрольна
070	Термічна
075	Центрошлифовальна
080	Круглошлифовальна
085	Круглошлифовальна
090	Шлицешлифовальна
095	Мийна
100	Контрольна
105	Консервація

З представленого вище технологічного маршруту обробки деталі, бачимо що при крупносерійному виробництві не доцільно користуватися цим маршрутом, оскільки будуть великі витрати часу і праці робітників на виготовлення деталі, що призводитиме до великих витрат на виробництво деталі і до збільшення її собівартості.

2.3 Вибір і обґрунтування методу отримання заготівлі

Розрахунок розмірів заготівлі

Одним із засадничих принципів вибору методу отримання заготівлі є забезпечення максимального наближення її форми, розмірів і якості поверхні до аналогічних характеристик отримуваної деталі . В цьому випадку істотно скорочується витрата металу, об'єм механічної обробки і виробничий цикл виготовлення деталі. Проте при цьому в заготівельному виробництві збільшуються витрати на технологічне устаткування і оснащення, їх ремонт і обслуговування. Тому при виборі методу отримання заготівлі слід виробляти техніко-економічний аналіз двох етапів виробництва - заготівельного і механічної обробки.

Вибір методу отримання заготівлі повинен здійснюватися на основі технічного і економічного принципів. Відповідно до технічного принципу вибраний технологічний процес повинен повністю забезпечувати виконання усіх вимог на виготовлення виробу. Відповідно до економічного принципу виготовлення заготівлі слід вести з мінімальними виробничими витратами. З декількох можливих методів отримання виробу за інших рівних умов вибирають найбільш економічний, а при рівній економічності - найбільш продуктивний.

Основними видами заготівель для деталей, що виготовляються з металів і їх сплавів, являються:

а) сортовий матеріал, що виготовляється прокатом, волочінням і тому подібне з чорних металів і кольорових сплавів (прутки круглого, квадратного і шестигранного перерізу, труби, плоский прокат - листи, смуги, стрічки). Деякі з цих видів заготівель можуть застосовуватися і для ряду неметалічних матеріалів (винипласт, гетинакс, текстоліт та ін.);

б) відливання (литі заготівлі);

в) поковки і штампування.

Для неметалічних деталей початковою сировиною найчастіше є різні порошкоподібні матеріали, вживані для наступного формоутворення пресуванням йди іншими методами.

З приведеного переліку вибираємо метод отримання заготівлі - штампування.

Штампувальне устаткування - Кривошипні горячештамповочні преси: відкрите (облойна) штампування

Цей вид і метод отримання заготівлі був вибраний оскільки конструкція деталі не складна, виробництво деталі великосерійне. При цьому методі отримання заготівлі буде найбільше використання матеріалу і найменші витрати праці робітника (в порівнянні з іншими методами)

1. Початкові дані по деталі

1.1. Матеріал - сталь 20X2H4A (по ГОСТ 4543)

1.2. Маса деталі - 11,4 кг

2. Початкові дані для розрахунку

2.1. Маса поковки (розрахункова) - 17,1 кг;

(2.3.1)



де - розрахункова маса поковки, кг;

- маса деталі, кг;

- розрахунковий коефіцієнт, що встановлюється відповідно до додатка таблиці. 20 [ГОСТ 7505-89]. Розрахунковий коефіцієнт K_р = 1,5

2.2. Клас точності - Т4 додаток 1 [ГОСТ 7505-89].

2.3. Група стали - М1 див. таблицю 1 [ГОСТ 7505-89].

Середня масова доля вуглецю в сталі 20X2H4A: 0,16 % С; сумарна масова доля легуючих елементів - 5,22 % (0,3 % Mn; 0,17 % Si; 1,3 % Cr; 0,2 % Cu, 3.25 Ni).

2.4 Міра складності - С3

(2.3.2)

(2.3.3)

2.5. Конфігурація поверхні роз'єму штампу - П табл. 1.[ГОСТ 7505-89].

2.6. Початковий індекс - 12 таблиця 12 [ГОСТ 7505-89].

3. Припуски і ковальський напуск

3.1. Основні припуски на розміри таблиця 3 [ГОСТ 7505-89], мм:

3.2. Додаткові припуски, що враховують, :

- зміщення по поверхні роз'єму штампу 0,4 мм (див. таблицю 4);

- вигнутість, відхилення від площинної і від прямолінійності 0,5 (див. таблицю. 5)

4. Розміри поковки і їх відхилення, що допускаються, див. таблицю 2.3.1

4.1. Розміри поковки, мм: таблицю 2.3.1

4.2. Радіус закруглення зовнішніх кутів 4,0 мм див. табл. 7 [ГОСТ 7505-89].

4.3. Штампувальний ухил - 7° див. таблицю 18 [ГОСТ 7505-89].

4.4. Відхилення розмірів (див. таблицю. 8), що допускаються, мм: див. таблицю 2.3.1

4.5. Допуск довжини стержня 6,0 мм - по п. 5.6.

4.6. Невказані граничні відхилення розмірів - по п. 5.5 [ГОСТ 7505-89].

4.7. Невказані допуски радіусів закруглення - по п. 5.23 [ГОСТ 7505-89].

4.8. Висота задирки, що допускається, в площині роз'ємну матриць 2,4 мм

4.9. Допускається висота торцевої задирки 7,0 мм - по п. 5.11[ГОСТ 7505].

4.10. Відхилення, що допускаються :

від площинної і від прямолінійності 1,0 мм - по п. 5.16;

від вигнутості 0,8 мм див. таблицю 13 [ГОСТ 7505-89].

4.11. Величина зміщення по поверхні роз'єму штампу, що допускається, 1,0 мм див. таблицю. 9 [ГОСТ 7505-89].

4.12. Відхилення, що допускаються, штамп. ухилів - по п. 5.24 - (7 ± 1,7)°.

Таблиця 2.3.1 - Розміри заготівлі

Оброблювані розміри деталей	Шорсткість поверхонь	Основні припуски	Розрахункові розміри пакувань	Допуск відхилення розмірів	Розміри пакування
	Ra2.5	1,9		+1,4 -0,8
	Ra2.5	1,9		+1,4 -0,8
	Rz40	1,8		+1,6 -0,9
	Rz40	1,7		+1,4 -0,8
	Ra2.5	1,9		+1,4 -0,8
1	Rz40	1,6		+1,3 -0,7
	Rz40	1,8		+1,6 -0,9
	Ra2.5	1,9		+1,4 -0,8
102h12	Rz40	1,8		+1,6 -0,9
272h12	Rz40	2,3		2,1 -1,1

Коефіцієнт використання метала

(2.3.4)

В даному випадку використовується 67% метала із заготівлі, що знаходитися в межах необхідного для деталей важких машин.

2.4 Розробка технологічного маршруту обробки деталі

Після аналізу існуючого технологічного процесу, я дійшов висновку що він не економічний. У зв'язку з цим розробляємо новий технологічний процес обробки деталі.

№ операції	Найменування операції
000	Заготівельна
005	Фрезерно-центрувальна
010	Токарна з ЧПК
015	Токарно-гидрокопірювална
020	Радіально-свердлувальна
025	Токарно-гидрокопірювална
030	Токарно-гидрокопірювална
035	Шлицефрезерная
040	Зубофрезерна
045	Зубофрезерна
050	Слюсарна
055	Маркувальна
060	Мийна
065	Контрольна
070	Термічна
075	Центрошліфувальна
080	Круглошліфувальна
085	Круглошліфувальна
090	Шлицешліфувальна
095	Мийна
100	Контрольна
105	Консервація

Новий розроблений технологічний маршрут обробки деталі відповідайте великосерійному типу виробництва.

2.5 Вибір технологічних баз

При розробці технологічних операцій потрібна особлива увага приділити вибору баз для забезпечення точності обробки деталей і виконання технічних вимог креслення.

При виборі баз необхідно приймати поверхні, що не підлягають обробці, а якщо деталі мають декілька необроблюваних поверхонь, то за базу потрібно приймати ту з них, яка повинна мати найменше зміщення відносно своєї осі або бути з найменшим припуском на обробку.

При виборі баз необхідно приймати поверхні, від яких даний розмір на кресленні, що визначає положення оброблюваної поверхні.

Бази повинні забезпечити відсутність неприпустимих деформацій деталі, а також простоту конструкції верстатного пристосування із зручною установкою, кріпленням і зняттям оброблюваної деталі.

Вибір чорнових технологічних баз

Чорнові технологічні бази використовуються при першому встановленні заготівлі на початковому етапі її обробки, метою якого є підготовка чистових технологічних баз.

Вибір чистових технологічних баз

Чистові технологічні бази використовуються на усіх наступних після першого установах заготівлі при її обробці. При виборі цих баз слід дотримувати основні принципи базування.

У звідній таблиці приведемо класифікацію технологічних баз на усіх етапах виготовлення деталі.

Рисунок 1. Технологічні базові поверхні деталі 2К.01.065

Таблиця 2.5.1 - Вибір технологічних баз

№ операції	Найменування операції	Базові поверхні
000	Заготівельна	Ї
005	Фрезерно-центрувальна	3,8
010	Токарна з ЧПК	1,3,9
015	Токарно-гідрокопіювальна	1,8,9
020	Радіально-свердлувальна	5,9
025	Токарно-гідрокопіювальна	1,3,9
030	Токарно-гідрокопіювальна	1,8,9
035	Шліцефрезерна	1,8,9
040	Зубофрезерна	1,3,9
045	Зубофрезерна	1,3,9
050	Слюсарна	Ї
055	Маркувальна	Ї
060	Мийна	Ї
065	Контрольна	Ї
070	Термічна	Ї
075	Центрошліфувальна	1,4,9
080	Круглошліфувальна	1,3,9
085	Круглошліфувальна	1,8,9
090	Шліцешліфувальна	1,8,9
095	Мийна	Ї
100	Контрольна	Ї
105	Консервація	Ї

2.6 Розробка операційного технологічного процесу

2.6.1 Розрахунок між операційних припусків і операційних розмірів

Правильне призначення припусків на обробку заготівлі забезпечують економно матеріальних і трудових витрат, якість випуску продукції знижує собівартість виробу. Міжопераційні припуски має дуже важливе значення в процесі обробки деталі.

Припуски слід призначати оптимальними з урахуванням конкретних умов обробки. Завищені припуски призводять до зайвої витрати матеріалу, зростання трудомісткості обробки, зносу інструменту, електроенергії. Недостатні припуски можуть перешкоджати виправленню погрішностей від обробки і отриманню необхідної точності і шорсткості обробленої поверхні на виконаному переході.

Вибрані міжопераційні припуски по таблиці. 221-224 [4] і розраховані операційні розміри зводимо в таблиці. 2.6.1

Приклад розрахунку міжопераційного розміру ()

Розрахунок міжопераційних розмірів ведеться в зворотному порядку від кінцевої операції до початкової.

Шліфування () (кінцевий розмір узятий з креслення деталі)

Точіння чистове

де 70 - діаметр при шліфуванні; 0,4 - припуск на обробку, h13 - квалітет точність обробки поверхні на цій операції

Точіння чорнове _

де 70,4 - діаметр при чистовому точінні; 1,2 - припуск на обробку

Заготівля _

де 71,6 - діаметр при чистовому точінні; 4,0 - припуск на обробку

Інші розміри розраховуються аналогічно.

Таблиця 2.6.1 - Міжопераційні розміри і припуски

План обробки	Квалітет	Шорсткість	Припуск	Розмір з відхиленнями
()
Заготовка	-	-	-
Точити
Точити
Шліфувати
Заготовка	-	-	-
Точити
Точити
Заготовка
Точити
Точити
Заготовка	-	-	-
Точити			3,5
Точити			1,1
Шліфувати			0,4
Заготовка	-	-	-
Точити
Точити
Заготовка	-	-	-
Точити
Точити
Заготовка	-	-	-
Точити
Точити
Заготовка	-	-	-
Точити
Точити
Заготовка	-	-	-
Точити
Точити
Шліфувати

2.6.2 Вибір устаткування і технологічного оснащення

Вибір верстатного устаткування є одним з найважливіших завдань при розробці технологічного процесу механічної обробки заготівлі. Вибір моделі верстата визначається його можливістю забезпечити виконання технічних вимог, що пред'являються кресленням деталі.

При виборі верстатного устаткування необхідно враховувати:

1) Характер виробництва;

2) Методи досягнення заданої точності при обробці;

3) Необхідну змінну або годинну продуктивність;

4) Відповідність верстата розмірам деталі;

5) Потужність верстата;

6) Зручність управління і обслуговування верстата;

7) Габаритні розміри і вартість верстата;

8) Можливість оснащення верстата високопродуктивними пристосуваннями і засобами механізації і автоматизації;

9) Кінематичні дані верстата (подача, частота обертання та ін.)

Дані по вибору устаткування зведені в таблиці 2.6.2

Таблиця 2.6.2 - Верстатне устаткування

Найменування верстата	Габаритні розміри, мм	Частота оберт. мм/про	Потуж. ел. двигуна	Подача, мм/про
МР-73М	3970х1750х2000		12	130...740
Токарно-револьверний 1Н325	3945х990х1555	80-3150	3,0	-
Радіально-свердлувальний 2Н150	1290х805х2960х	22,5-1000	7,5	0,05-2
Вертикально-фрезерний 6Р11	1480х1990х2360	50-1600	5,5	16
Токарний з ЧПУ 16К20ФЗ	6000х3450х2150	6,3-1250	17	Sпр.=1 - 600 Sпопер.=1-1200
Шліфувальний верстат для центрувальних гнізд ЗА920	850х500х1565	6000-15000	0,25	-
Круглошліфувальний верстат ЗУ131ВМ	3120х2080х2060	-	7,5	40...500
Шліцешліфувальний верстат 3В451В- 1	2600х1700х1900	-	8,89	-
Шліцефрезерний напівавтомат 5350	250х150х500	80-250	11,6	0,0,8-5

При розробці технологічного процесу механічної обробки заготівлі необхідно правильно вибрати пристосування, які повинні сприяти підвищенню продуктивності праці, точності обробки, поліпшенню умов праці, ліквідації попередньої розмітки заготівлі вивіряння їх при установці на верстаті. Застосування верстатних пристосувань і допоміжних інструментів при обробці заготівель дає ряд переваг :

- підвищує якість і точність обробки деталей;

- скорочує трудомісткість обробки заготівель за рахунок різкого зменшення часу, що зачіпає на установку, вивіряння і закріплення.

- створює можливість одночасної обробки декількох заготівель, закріплених в загальному пристосуванні.

В умовах великосерійного виробництва слід застосовувати швидкодіючі спеціальні верстатні пристосування з пневмо, гідро- і іншими приводами затиску в процесі обробки деталі.

При розробці технологічного процесу механічної обробки заготівлі вибір різального інструменту, його виду, конструкції і розмірів значною мірою зумовлюється методами обробки, властивостями оброблюваного матеріалу, необхідній точності обробки і якості оброблюваної по поверхні заготівлі.

При виборі різального інструменту необхідно прагнути приймати стандартний інструмент, але, коли доцільно, слід застосовувати спеціальний інструмент.

Різальний інструмент необхідно вибирати по відповідних стандартах і довідковій літературі залежно від методів обробки деталей.

При проектуванні технологічного процесу механічної обробки заготівлі для міжопераційного і остаточного контролю оброблюваних поверхонь, необхідно використовувати стандартний інструмент, враховуючи тип виробництва, але в той же час, коли доцільно, слід застосовувати спеціальний контрольно-вимірювальний інструмент або пристосування.

У великосерійному виробництві рекомендується застосовувати граничні калібри (скоби, пробки) і методи активного контролю.

На підставі вищевикладеного виконуємо вибір пристосувань, різального і вимірювального інструменту:

Різець прохідної 2101-0011 Т5К10 ГОСТ 18879-79;

Різець 2101-0013 Т5К10 ГОСТ 18879-79

Свердло 2301-3575 ГОСТ 10903-77

Зенкування 2363-1001 ГОСТ 16086-70;

Мітчик 2621-1507 Н9 ГОСТ 3266-81

Фреза 2214-0153 Т5К10 ГОСТ 9473-80

Фреза КП 5.05050310 ТВМ 08.00.001

Фреза 4.000 Р6М5/HSS ОСТ 2И41- 14-87

Фреза 6.000 Р6М5/HSS ОСТ 2И41- 14-87

Шліфувальний круг EW10x25 24АСТКф ГОСТ2447- 82

Шліфувальний круг ПП150х32х13 25А40СТ7Л5 ГОСТ 2424-83

Для контролю різьблення :

Пробка різьбова 8221-3055 7Н ГОСТ17758- 72

Калібр-скоби:

Скоба Ш50.3h13 ГОСТ 18363-73;

Скоба Ш70,4h13 ГОСТ 18363-73;

Скоба Ш85+0,87 ГОСТ 18363-73;

Скоба Ш114,96 ГОСТ 18363-73;

Шаблони:

Шаблон 15+0.7

Шаблон 73-0,74

Шаблон 107+0,87

Шаблон R1.6

Шаблон R2

Для котролю шліцьової поверхні

Шагомір S1 ГОСТ 5368-81

Скоба 8102-00004 ГОСТ 18355-73

Калібр кільце 8211-0186 ГОСТ17763- 72

Калібр кільце 8211-0208 ГОСТ17763- 72

Обробка ведеться з використанням рідини, яка сама охолоджується.

Описуємо склад СОЖ:

5% - емульсія з емульсола на основі окисленого петролатуму;

Склад емульсола :

22,4% - петролатум емульсольный окислений;

5,0% - асидол масляною;

20-62,3% - масло індустріальне;

3,5% - їдкий натр;

6,8% - вода

2.7 Розрахунок режимів різання

Завершуючим етапом розробки технологічного процесу механічної обробки деталі є призначення раціонального режиму різання, який полягає головним чином у виборі найбільш вигідного поєднання швидкості різання і подачі, що забезпечують в цих умовах з урахуванням доцільного використання різальних властивостей інструменту і кінематичних можливостей устаткування, найбільшу продуктивність праці і найменшу вартість операцій.

У наш час немає необхідності розрахувати режими різання по емпіричних формулах або вибирати по таблицях, оскільки існує безліч CAD/CAM/CAE/PDM/CALS програм, які дозволяють проводити розрахунки в автоматичному режимі. Одній з таких, є програма "ВЕРТИКАЛЬ - V3" компанією АСКОН (Росія), що випускається, якій ми і користуватимемося.

Для використання цієї програми необхідно мати креслення деталі (2К.01.065 Вал-шестерня), вибрати устаткування, різальний і вимірювальний інструмент, а також розрахувати міжопераційні розміри і припуски, що ми зробили раніше.

Усі розрахунки вироблені в автоматичному режимі, тому отримані дані відразу заносимо в технологічний процес виготовлення деталі 2К.01.065 Вал-шестерня (КП 5.05050310 ТВМ 08.00.000 ТП)

Розрахунок режимів різання на радіально - свердлувальну операцію по емпіричним формулам

Глибина різання.

При свердлінні глибина різання

Подача. При свердлінні отворів без обмежуючих чинників вибираємо максимально допустиму по міцності свердла подачу [табл.25, стр. 276, 2].

.

Швидкість різання. Швидкість різання обчислюємо за формулою:

. (2.7.1)

Значення коефіцієнта і показників міри вибираємо по таблиці. 28 [стор. 278, 2], а значення періоду стійкості Т - по таблиці. 30 [стор. 279, 2]:



Коефіцієнт є твором коефіцієнтів, що враховують вплив матеріалу заготівлі [таблиця. 1-2, стор. 261-262, 2], глибину свердління [таблиця. 31, стор. 280, 2], матеріалу інструменту [табл. 6, стр.263, 2]:

,

де

K_v= 0,54?1?1 = 0,54.

.

Момент, що крутить, і осьову силу розраховують по формулах:

; . (2.7.2)

ачення коефіцієнтів та і показників міри вибираємо по таблиці.32 [стор. 281, 2]: для моменту, що крутить, :

для осьової сили:

Коефіцієнт, що враховує фактичні умови обробки, залежить тільки від матеріалу оброблюваної заготівлі і визначається вираженням:

,

де K_Mp=== 1,29.

;

.

Потужність різання визначаємо по формулі:

, (2.7.3)

де частота обертання інструменту або заготівлі :

. (2.7.4)

.

(2.7.5)

.

2.8 Розрахунок норм часу

Розрахунок норм часу також можна розрахувати автоматично, за допомогою CAD/CAM/CAE/PDM/CALS програм, а саме "ВЕРТИКАЛЬ-V3".

Цей розрахунок вироблятися разом з розрахунком режимів різання, виходячи з режимів різання. Оскільки режими різання ми розраховували раніше, то в автоматичному режимі ми отримали і норми часу на механічну обробку деталі 2К.01.065 Вал-шестерня.

Зведемо розрахунки норм часу в таблиці 2.8.1

Усі інші норми часу можна подивитися у в технологічному процесі виготовлення деталі 2К.01.065 Вал-шестерня (КП 5.05050310 ТВМ 08.00.000 ТП)

У зв'язку з тим, що малий об'єм річної програми не великий (4900 шт.), для раціонального використання верстатів та повної їх загрузки, додаємо ще деталей для обробки:

2К.01.066 - Вал-шестерня 7600 шт.

2К.01.067 - Вал-шестерня 5600 шт.

2К.01.069 - Вал-шестерня 4300 шт.

2К.01.069 - Вал-шестерня 5300 шт.

2К.01.069 - Вал-шестерня 3300 шт.

2К.01.069 - Вал-шестерня 6300 шт.

2К.01.069 - Вал-шестерня 3900 шт.

2К.01.069 - Вал-шестерня 4300 шт.

2К.01.069 - Вал-шестерня 6200 шт.

2К.01.069 - Вал-шестерня 4100 шт.

Загальна річна програма випуску деталей, буде становити 44200 шт.

Таблиця 2.8.1 - Норми часу на кожну операцію

№ опер.	Найменування операції	Тшт	Спр	Кз	N кВт	Модель
005	Фрезерно-центрувальна	13	1	0,76	12	МР-73М
010	Токарна з ЧПК	4,6	1	0,97	17	16К20ФЗ
015	Токарно-гідрокопіювальна	4,8	1	0,60	3	1Н325
020	Радіально-свердлувальна	5,28	1	0,40	7,5	2Н150
025	Токарно-гідрокопіювальна	5,2	1	0,805	3	1Н325
030	Токарно-гідрокопіювальна	5,9	1	0,52	3	1Н325
035	Шліцефрезерна	21,4	1	0,83	11,6	5350
040	Зубофрезерна	11,5	2	0,83	11,6	5350
045	Зубофрезерна	11,5	2	0,80	11,6	5350
075	Центрошліфувальна	7,6	1	0,45	0,25	ЗА920
080	Круглошліфувальна	11,8	1	0,80	7,5	ЗУ131ВМ
085	Круглошліфувальна	12,9	1	0,86	7,5	ЗУ131ВМ
090	Шліцешліфувальна	11,1	1	0,82	8,89	3В451В- 1
	Всього	126,5	15

2.9 Розробка керуючої програми для верстату з ЧПК

Керуюча програма розробляється згідно ескізу та операційної карти технологічного процесу виготовлення деталі 2К.01.065 Вал-шестерня (КП 5.05050310 ТВМ 08.00.000 ТП).

Нижче приведена керуюча програма, розроблена для операції 010 (токарна з ЧПК)

N0 Т1 - вибір інструмента

N1 M3 - увімкнення шпинделя проти годинникової стрілки

N2 M43 - третій діапазон обертів

N3 S7 - число обертів

N4 *WX3580 - одночасний прискорений підхід

N5 Z27500 до початкової точки

N6 G95 - режим обертальної подачі

N7 F60 - робоча подача

N8 Z27272 - підхід до деталі

N9 Z21524 - точіння поверхні

N10 X4266 - підрізання торця

N11 Z18826 - точіння поверхні

N12 X5808 - підрізання торця

N13 M42 - другий діапазон обертів

N14 S8 - число обертів

N15 F80 - робоча подача

N16 Z11200 - точіння поверхні

N17 *X12000 - одночасний прискорений відхід до кінцеву точки

N18 WZ27500 (відхід у безпечну зону)

N19 S0 - вимкнення подачі

N20 M5 - вимкнення шпинделя

N20 M30 - кінець програми.

вал-шестерня різання фреза

3. Спеціальна частина

3.1 Опис і необхідний розрахунок різального інструменту - черв'ячна шліцьова фреза

Теоретичні відомості.

Черв'ячна шліцьова фреза це інструмент який працює по методу обгинання профілю оброблюваної деталі. Черв'ячні фрези є черв'як, на якому прорізають канавки що утворюють передню поверхню зубів і простір для розміщення стружки. Витки затиловані з метою отримання задніх кутів. Черв'ячні шліцьові фрези бувають двох типів - для нарізування шліцьових валів з евольвентним профілем шліців і шліцьових валів з прямобічним профілем. Ці фрези застосовуються для обробки валів з різним типом центрування - з центруванням по зовнішньому або внутрішньому діаметру і бічним граням. Для нарізування шліцьових валів з центруванням по внутрішньому діаметру і бічним граням призначені черв'ячні фрези з "вусиками", що забезпечують отримання прямолінійної ділянки по усій висоті зуба валу, а утворювані ними канавки біля основи зубів полегшують процес шліфування. Для нарізування шліцьових валів з центруванням по зовнішньому діаметру і бічним граням служать черв'ячні фрези без вусиків. Черв'ячні фрези проектуються залежно від серії валу - легка, середня або важка і виготовляються наступних класів точності :

– Клас А. Застосовуються для чистового нарізування шліцьових валів з полями допусків по товщині зуба d9, h9, e9, f9 і внутрішньому діаметру - e9;

– Клас В. Застосовуються для чистового нарізування шліцьових валів з полями допусків по товщині зуба d10 і внутрішньому діаметру - e8 (допуск на зовнішній діаметр валу не лімітується);

– Клас С. Призначений для чорнової обробки шліцьових валів.

По конструкції черв'ячні фрези бувають:

Цілісні, насадні, збірні.

По виду обробки:

– чорнові (як правило, багатозахідні);

– чистові і прецезионні.

По виду черв'яка покладеного в основу черв'ячної фрези :

– эвольвентні;

– архимедові;

– конволютні.

Проектування черв'ячної фрези для шліцьового валу

Початкові дані для проектування:

характеристика шліцьового валу ;

довжина валу мм;

величина фаски мм.

1. Радіуси кола початку фаски на шліцьовому валику

(3.1.1)

де зовнішнього діаметру шліцьового валу

с - величина фаски

2. Радіус початкового кола

(3.1.2)

3. Висота профілю черв'ячної фрези

(3.1.3)

Згідно [5, стор. 34, таблиця.5] приймаємо наступні параметри фрези :

висота профілю

зовнішній діаметр фрези

довжина фрези

посадочний діаметр

кількість зубів фрези

падіння потилиці

4. Кут профілю

(3.1.4)

де R - радіус початкового кола

b - ширина шліца

5. Ординати точок профілю фрези

6. Кути обкату для заданих точок профілю фрези

(3.1.5)

7. Абсциси точок профілю фрези

(3.1.6)

8. Координати центру дуги, замінюючої профіль фрези

(3.1.7)

(3.1.8)

9. Радіус дуги, що заміщає профіль фрези

(3.1.9)

10. Крок профілю по нормалі

(3.1.10)

11. Товщина профілю фрези по початковій прямій

(3.1.11)

12. Падіння потилиці додаткового затилування

(3.1.12)

13. Глибина стружкової канавки фрези з шліфованим профілем

(3.1.13)

14. Середній розрахунковий діаметр фрези

(3.1.14)

15. Кут підйому витка фрези (кут нахилу стружкової канавки)

(3.1.15)

16. Крок по осі фрези

(3.1.16)

17. Крок гвинтової канавки

(3.1.17)

18. Перевірка правильності нарізування валика по висоті розташування перехідної кривої :

кут обкату для вершинної точки профілю фрези

(3.1.18)

радіус кола початку перехідної кривої

(3.1.19)

19. Визначення розмірів вусиків фрези

(3.1.20)

20. Висота профілю фрези від початкової прямої до вершини вусиків

(3.1.21)

3.2 Опис та необхідний розрахунок вимірювального інструменту - калібр - скоба 70h6

У сучасному машинобудуванні дуже важливим чинником являється виготовлення точних по розмірах і формі деталей. Так в літаках, ракетах, військовій техніці дуже важливе якісне виготовлення комплектуючих виробів. Для контролю розмірів і форми їх поверхонь використовують такі вимірювальні прилади, як калібри. Розрізняють два види цих вимірювальних інструментів - нормальні і граничні. Нормальний, який являє собою шаблон деталі, використовують для перевірки складно-профільних деталей. Граничні використовуються для виміру циліндричних, конусних, шліцьових, різьбових деталей. Принцип їх роботи полягає в тому, що у такого інструменту є прохідна (ПР) і непрохідна сторони (НЕ), розміри яких відповідають нижньому і верхньому відхиленню номінального розміру деталі.

Короткі відомості про калібри-скоби

Калібрами називаються безшкальні інструменти, призначені для контролю розмірів, форми і розташування поверхні контрольованої деталі. Калібри бувають граничні і нормальні.

Граничні калібри дозволяють встановити, чи знаходиться контрольований розмір в межах допуску (рис.3.2). Вали контролюються граничними калібрами-скобами

Рисунок 3.2 - Схема граничної калібр-скоби

Допуски калібрів-скоб

Допуски і відхилення робочих і контрольних калібрів-скоб приймають по таблицях стандартів ГОСТ 24853-81 (СТ СЭВ 157-75).

Умовні позначення допусків і відхилень по ГОСТ 24853-81.

Н1 - допуск на виготовлення робочих калібрів-скоб;

НР - допуск на виготовлення контрольних калібрів;

Z1 - координата середини поля допуску робочого прохідного калібру скоби;

Y1 - межа зносу робітника прохідного калібру-скоби;

б1 - при розмірах зверху 180мм; є межею зносу Р-ПР і координатної середини поля допуску Р-НІ калібрів-скоб.

Розрахунок калібру - скоби 70h6

Необхідні розрахунки виробляються за допомогою програми "Калібр V 31.5Х" [27] яка запрограмована ґрунтуючись на ГОСТ 24852-81.

Усі отримані розрахунки приведені на мал.

А також зведемо необхідні дані в таблицю 3.2.1

Рисунок 3.3 - Данні програми розрахунку калібр - скоби

Таблиця 3.2.1 - Розміри калібру - скоби 70h6

ПР	НЕ	Пред. відх.	Знос ПР
69,9935	69,9785	+0,005	70,003

3.3 Опис та необхідний розрахунок спеціального пристрою - пристрій для радіально-свердлувальної операції

Пристосування спеціальне КП 5.05050310.08.01.000 призначене для установки і закріплення двох деталей 2К.01.065 вал-шестерня на радіально свердлувальному верстаті для свердління отворів М12-7Н в лівому торці валу. Це пневматичне двомісне пристосування. Додатково до пристосування прикладаються два накладних кондуктора. Пристосування складається з плити, пневмоприводу, призм, косинців, прихватів.

Управління пневмоприводом вироблятися за допомогою розподільного крану.

Деталі встановлюються в призму і упираються в підставку. Прихват з вилкою повертають в горизонтальне положення. При подачі стислого повітря в праву порожнину циліндра, поршень переміщається вліво, захоплюючи за собою вилку і прихват. На кінці закріплених деталей надівають накладні кондуктори, через яких послідовно свердлять отвори під різьблення.

Після свердління кондуктори знімають, зенкують фаски і нарізують різьблення.

При подачі повітря в ліву порожнину циліндра, поршень переміщається управо, прихват звільняє затиснуті деталі.

Момент різання Мрез, що крутить, прагне повернути заготівлю навколо її осі.

Поворот деталі від моменту Мрез, що крутить, має бути виключений моментом тертя на призмі. Момент тертя буде створений силою затиску від пневмоцилиндра.

Необхідна сила затиску визначається...