Главная роль в техническом прогрессе отводится машиностроению. Тяжелое машиностроение является ведущей отраслью народного хозяйства. Основные задачи, стоящие перед машиностроением, заключаются в

ВВЕДЕНИЕ

Главная роль в техническом прогрессе отводится машиностроению. Тяжелое машиностроение является ведущей отраслью народного хозяйства. Основные задачи, стоящие перед машиностроением, заключаются в следующем:

-разработка прогрессивных производственных процессов;

-замена ручного труда механизированным.

Машиностроение призвано выпускать комплекты машин, оборудования и приборов, обеспечивающих повышение производительности труда, снижение материалоемкости, улучшения качества продукции, рост фондоотдачи. Для интенсификации механической обработки в последнее время все шире применяют автоматизацию и механизацию технологических процессов.

Предприятия оснащаются прогрессивным оборудованием, станками с ЧПУ, в том числе с автоматической сменой инструмента, роботизированными комплексами.

Все это требует дальнейшего повышения научно-технического уровня, совершенствования методов организации производства.

В дипломном проекте необходимо разработать технологический процесс, специальный режущий и мерительный инструмент, приспособление, спроектировать план участка для групповой механической обработки. В заводской технологический процесс были внесены следующие изменения: внедрение операций с ЧПУ, на вертикально-фрезерной операции применяется приспособление, станки на участке расставлены по ходу технологического процесса.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Описание конструкции и служебного назначения детали

Рассматриваемая деталь – вал – шестерня, является основной частью редуктора, предназначенного для передачи вращательного движения. Основной рабочей частью является бочка детали с зубьями m=3мм z=35. Наибольший диаметр вала Æ112,09мм, длина 70мм, шероховатость наружного диаметра 3,2мкм. Длина детали 277мм. С двух сторон вала имеются опорные шейки Æ50k6 и Æ50h6, с шероховатостью 1,25мкм, предназначенные для установки подшипников. На шейках Æ70h6 имеется открытый шпоночный паз шириной 20Р9мм, предназначенный для установки призматической шпонки для передачи крутящего момента.

По конструкции имеет ступенчатую форму с двухсторонним расположением ступеней.

Эскиз детали приведен на рисунке 1.1.

Деталь изготавливается из конструкционной легированной стали 38Х2Н2МА ГОСТ 4543-71. Химический состав и механические свойства стали приведены соответственно в таблицах 1.1, 1.2.

Таблица 1.1 – Химический состав стали 38Х2Н2МА ГОСТ 4543-71

Марка стали	Химический состав в %
С	Si	Mn	Cr	Ni	S
38Х2Н2МА	0,36-0,4	0,17-0,37	0,25-0,5	1,3-1,7	1,3-1,7	£0,025

Рисунок 1.1 – Эскиз детали

Таблица 1.2 – Механические свойства

Марка материала	Механические свойства
Предел прочности при растяжении, sв (МПа)	Предел прочности при изгибе, sт (Мпа)	Относительное удлинение, j %	Относительное сужение, y, %	НВ
Сталь 38Х2Н2МА					£269

1.2 Технологический контроль чертежа и анализ детали на

технологичность

Принцип технологичности конструкции состоит в наиболее полном удовлетворении эксплуатационных требований наиболее рационального и экономичного изготовления машин. Основными критериями оценки технологичности конструкции являются трудоемкость и себестоимость их изготовления. Чем меньше трудоемкость и себестоимость изготовления, тем они более технологичны. Принятая для проектирования деталь удовлетворяет требованиям технологичности. Деталь достаточно прочная и жесткая, что позволяет не снижать режимы резания при механообработке. Жесткость конструкции будет препятствовать появлению деформаций в процессе обработки. Базовые поверхности детали имеют достаточную протяженность, позволяющую быстро и надежно устанавливать деталь при механообработке и монтаже.

Деталь конструктивно не сложная, имеет удобные базовые поверхности и не вызывает особых технологических трудностей при обработке. Является достаточно жесткой, т. к. Lmах/Dmax=277/112,09=2,47<10, следовательно, ее обработка может производиться без применения дополнительных приспособлений. Конфигурация детали обеспечивает удобный подвод и вывод режущего инструмента. Наиболее ответственные поверхности Ø50k6 и Æ50h6 выполняются по 6 квалитету, однако они не выходят за пределы экономической точности при обработке шлифованием. Шероховатость назначена не жестче экономически обоснованной Ra=12,5 мкм по ГОСТ 2784 – 73.

Качество изготовления изделия (точность, надежность, долговечность) определяется техническими условиями на изготовление деталей.

Требования предъявляемые к поверхностям детали, методы обработки и методы контроля приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Методы обработки и контроля поверхностей детали

Требование	Метод обработки	Метод контроля
допуск соосности шеек Æ50k6 и Æ50h6 не более 0,024 мм относительно базы В и Г;	Шлифование	Калибр индикаторный
допуск торцового биения поверхности Æ70 не более 0,03 мм относительно базы В;	Чистовое точение	Индикатором часового типа на контрольном стенде
допуск торцового биения поверхностей Æ112,09 не более 0,03 мм относительно базы Б;	Чистовое точение	Индикатором часового типа на контрольном стенде
допуск радиального биения поверхностей Æ70 h6 не более 0,016 мм относительно базы В и Г;	Шлифование	Калибр индикаторный
допуск радиального биения поверхности Æ112,09 не более 0,016 мм относительно базы В и Г;	Шлифование	Калибр индикаторный
допуск радиального биения поверхности Æ112,09 не более 0,040 относительно базы Д;	Шлифование	Калибр индикаторный
допуск параллельности не более 0,026 боковых стенок шпоночного паза 20мм относительно базы Б; допуск	Фрезерование	Калибр для контроля шпоночных пазов
допск симметричности в диаметральном выражение не более 0,2 боковых стенок шпоночного паза 20мм относительно базы Б.	Фрезерование	Калибр для контроля шпоночных пазов

Эти требования необходимы для обеспечения точности установки детали в сборочной единице.

Обработка поверхностей детали может производиться при отсутствии специального режущего инструмента, что существенно повышает технологичность детали и позволяет применять стандартный режущий инструмент и оснастку. Если учесть, что жесткость конструкции, надежность технологических баз, жесткость крепления под обработку обеспечивают стабильность и точность обработки и допускают применение высокопроизводительных методов обработки, то чистовую токарную операцию и фрезерную, при фрезеровании шпоночного паза, можно производить на станках с ЧПУ.

Выполним количественную оценку детали на технологичность, для этого определим коэффициент технологичности по точности и шероховатости.

Определим уровень технологичности по точности. Квалитеты точности поверхностей записаны в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Точность размеров поверхностей детали

Квалитет
Кол-во поверхностей

Определим средний квалитет точности размеров детали по формуле:

, (1.1)

где Т_i- квалитет точности размера;

n_i- количество размеров данного квалитета точности.

Определим коэффициент технологичности по точности по формуле:

, (1.2)

Определим уровень технологичности по точности по формуле:

, (1.3)

Так как , то деталь по точности не технологична.

Определим уровень технологичности по шероховатости для данной детали. Для этого запишем значения шероховатости поверхностей детали в таблицу 1.5.

Таблица 1.5 - Точность размеров поверхностей детали

Класс шероховатости
Кол-во поверхностей

Определим средний класс шероховатости поверхностей детали по формуле:

, (1.4)

где Ш_i - класс шероховатости;

n_i - количество поверхностей данного класса шероховатости.

Определим коэффициент технологичности по шероховатости по формуле:

, (1.5)

Определим уровень технологичности по шероховатости по формуле:

, (1.6)

Так как то деталь по шероховатости не технологична.

Исходя из качественного и количественного анализа детали на технологичность можно сделать вывод, что данная деталь в целом является технологичной.

1.3 Выбор и обоснование типа производства

В зависимости от массы детали, размера производственной программы и характера изготовляемой продукции, трудоёмкости изготовления, габаритных размеров различают три типа производства: единичное, серийное и массовое. Серийное производство разделяется на: мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное.

Ориентировочное определение типа производства по заданной программе и массе детали устанавливается по таблице.

Согласно заданию годовая программа выпуска составляет 500 деталей. Масса детали – 10кг. Следовательно, нашему случаю соответствует мелкосерийный тип производства.

Мелкосерийное производство характеризуется довольно ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска.

Условия мелкосерийного производства позволяют использовать как универсальные станки, так и станки с ЧПУ, оснащенные универсальными, универсально-сборными и специальными приспособлениями. Это позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления детали.

Технологический процесс изготовления детали дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках.

Практически, при проектировании технологических процессов, а так же в заводских условиях величину партии деталей определяют из расчета пропускной способности сборки с тем, чтобы обеспечить бесперебойную сборку.

Количество деталей в партии “n” в штуках определяется по формуле

, (1.7)

где N=500шт – годовая программа выпуска;

t=3 – количество дней запаса деталей на складе для ритмичной

работы сборочного участка;

Ф = 255 – число рабочих дней в году.

Принимаем 6 деталей.

1.4 Выбор вида и метода получения заготовки

В машиностроении основными видами заготовок для деталей являются стальные и чугунные отливки, отливки из цветных металлов и сплавов, штамповки, поковки и всевозможные профили проката.

На выбор заготовки оказывают влияние следующие факторы: материал детали, вид производства, конфигурация, точность и размеры детали, трудоёмкость изготовления.

Выбрать заготовку это значит:

- установить метод её получения;

- наметить припуски на обработку;

- рассчитать размеры заготовки;

- указать допуски на неточность изготовления заготовки.

Начинают выбор заготовки с оценки и учета свойств материала детали. Всегда нужно стремиться, чтобы форма и размеры заготовки как можно больше приблизились к форме и размерам готовой детали. При правильно выбранном методе получения заготовки, уменьшается трудоёмкость механической обработки, сокращается расход металла, режущего инструмента, высвобождается оборудование, уменьшается себестоимость обработки. Для заданной детали рассматриваем два метода получения заготовки:

- заготовка, полученная штамповкой;

- заготовка, полученная ковкой.

Рассмотрим первый вариант: метод получения заготовки штамповкой.

Эскиз заготовки по первому варианту выполнен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Эскиз заготовки из штамповки

Определяем коэффициент использования материала “K_M” по формуле

, (1.8)

где М_Д- масса детали, кг;

М_З- масса заготовки, кг.

Масса заготовки “M_З” определяется по формуле

, (1.9)

где =7,85г/см³- плотность стали;

V_З- объём заготовки, см³.

Объём заготовки находим как сумму объёмов отдельных частей.

V_З=V₁+V₂+V₃+V₄+ V₅, (1.10)

Для определения размеров заготовки на каждую обрабатываемую поверхность назначаем припуски на обработку по ГОСТ7505-74.

Определяем объёмы отдельных частей заготовки «V» в сантиметрах кубических по формуле

, (1.11)

где d – диаметр ступени заготовки, см;

l – длина ступени заготовки, см.

V_З= 138,9+305,2+867,5+295,8+146,34=1753,74см³

По формуле (1.9) определяем массу штамповки.

=7,85·1753,74=13,7кг

Определим массу поковки полученную методом горячей объёмной штамповки. Для этого назначим припуски на диаметральные и линейные размеры. Результаты запишем в таблицу 1.6.Эскиз заготовки показан на рисунке 1.2.

По точности изготовления заготовка штамповка относится к II классу точности. По группе стали: М₂ – легированная сталь.

Определим степень сложности штамповки по формуле:

(1.12)

где G_n, G_ф – массы соответственно штамповки и простой фигуры

рассчитывается по формуле (1.13):

(1.13)

рассчитывается по формуле (1.14):

(1.14)

Определим степень сложности:

Штамповка относится по степени сложности к С₁.

Таблица 1.6 - Назначение припусков по ГОСТ 7505 – 74

Размер поверхности, мм	Параметры шероховатости	Общий припуск на размер	Размер заготовки, мм
Ø50	1,25 (7 класс)	3,9 2=7,8	Ø57,8
Ø70	3,2 (6 класс)	3,7 2=7,4	Ø77,4
Ø112,09	3,2 (6 класс)	3,7 2=7,4	Ø119,49
Ø70	3,2 (6 класс)	3,7 2=7,4	Ø77,4
Ø50	1,25 (7 класс)	3,9 2=7,8	Ø57,8
L 46	12,5 (4 класс)	3,5 2=7	L 53
L 57,5	12,5 (4 класс)	3,7 2=7,4	L 64,9
L 70	6,3 (5 класс)	3,7 2=7,4	L 77,4
L 55,5	12,5 (4 класс)	3,7 2=7,4	L 62,9
L 48	12,5 (4 класс)	3,9 2=7,8	L 55,8

По формуле (1.8) определяем коэффициент использования материала.

Определяем коэффициент использования материала для второго варианта получения заготовки, т.е. для заготовки, полученной ковкой.

Эскиз заготовки по второму варианту выполнен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Эскиз заготовки полученной методом ковки

Определяем объем заготовки:

V_З=V₁+V₂+V₃+V₄+ V₅, (1.15)

Для определения размеров заготовки на каждую обрабатываемую поверхность назначаем припуски на обработку по ГОСТ7829-70.

Определяем объёмы отдельных частей заготовки «V» в сантиметрах кубических по формуле:

, (1.16)

где d – диаметр ступени заготовки, см;

l – длина ступени заготовки, см.

V_З=150,16+349,07+1064,7+339,7+155,1=2058,73

По формуле (1.9) определяем массу поковки.

=7,85·2058,73=16,1кг

Определим массу поковки. Для этого назначим припуски на диаметральные и линейные размеры. Результаты запишем в таблицу 1.7.Эскиз заготовки показан на рисунке 1.3.

Таблица 1.7 - Назначение припусков по ГОСТ 7829 – 70

Размер поверхности	Общий припуск на размер	Размер заготовки с предельным отклонением
Ø50	6 2	Ø 56 2
Ø70	7 2	Ø77 2
Ø112,09	9 3	Ø121,09 3
Ø70	7 2	Ø77 2
Ø50	6 2	Ø56 2
L 46	15 5	L 61 5
L 57,5	17,5 5	L 75 5
L 70	22,5 7,5	L 92,5 7,5
L 55,5	17,5 5	L 73 5
L 48	15 5	L 63 5

По формуле (1.8) определяем коэффициент использования материала.

Экономическое обоснование выбора заготовки

Определяем стоимость заготовок полученных по каждому варианту.

Определяем стоимость заготовки по первому варианту, т.е. стоимость штамповки «С_з1» по формуле

, (1.17)

где S_з1 –стоимость 1 тн. штамповок, грн;

S_отх – стоимость 1 тн. отходов, грн;

М_з1 – масса заготовки, кг;

М_д – масса детали, кг.

Определяем стоимость заготовки по второму варианту, т.е. проката «С_з2» по формуле

, (1.18)

где S_з2 –стоимость 1 тн. поковок, полученных прокатом, грн;

S_отх – стоимость 1 тн. отходов, грн;

М_з2 – масса заготовки, кг;

М_д – масса детали, кг.

Сравнивая основные технико-экономические показатели двух вариантов изготовления заготовок, выполняем таблицу, в которую вносим рассчитанные показатели по каждому варианту.

Таблица 1.8 – Экономические показатели вариантов заготовок

Вид заготовки	КИМ	Стоимость заготовки
Штамповка	0,72	87,2
Поковка	0,62	61,35

Определяем годовую экономию материала «Э_м» в килограммах по формуле

Э_м=(М_з1 - М_з2) N, (1.19)

где М_з1 – масса заготовки проката, кг;

М_з2 – масса заготовки штамповки, кг;

N – годовая программа, шт.

Э_м=(16,1 – 14,3) 500=900кг

Годовой экономический эффект от уменьшения стоимости заготовки по первому варианту «Э» определяется по формуле

Э=(С_з1 – С_з2)N, (1.20)

где С_з1 – стоимость штамповки, грн;

С_з2 – стоимость проката, грн;

N – годовая программа выпуска, шт.

Э=(90,8-61,35) 500=14725грн

Делаем вывод, что экономичнее будет заготовка, полученная штамповкой.

1.5 Разработка маршрутной технологии

Организационная форма разработки технологического процесса изготовления детали определяется типом производства, конструкцией детали и техническими требованиями на изготовление детали. Заданные технические требования на изготовление детали могут быть обеспечены обработкой на станках нормальной точности при использовании принципа постоянства технологических баз.

Маршрутный технологический процесс изготовления детали – это последовательность обработки заготовки с указанием номера, наименования и краткого содержания технологических операций.

В маршрутных технологических картах указывается оборудование, на котором операции выполняют, технологическая оснастка и измерительный инструмент.

Маршрутный технологический процесс изготовления вала-шестерни представлен в таблице 1.9.

Таблица 1.9– Маршрутный технологический процесс изготовления детали

№ оп.	Наименование и краткое содержание операции.	Наименование оборудования	Технологические базы
	Фрезерно-центровальная Фрезеровать торцы предварительно. Зацентровать заготовку с двух сторон одновременно.	МР-71М	Черновые поверхности Æ50
	Токарно-винторезная Точить с переустановом все поверхности с припуском под термообработку	16К20	Центровые отверстия, наружная поверхность
	Термическая Произвести термическую обработку 277…321НВ	Печь камерная с подвижным подом
	Фрезерно-центровальная Фрезеровать торцы предварительно. Зацентровать заготовку с двух сторон одновременно.	МР-71М	Наружный диаметр шеек
	Токарная с ЧПУ Точить поверхности в меру с одной стороны, а поверхность Æ50h6 с припуском под шлифование.	16К20Ф3	Центровые отверстия, наружная поверхность

Окончание таблицы 1.9 – Маршрутный технологический процесс изготовления

детали

	Токарная с ЧПУ Точить поверхности в меру с другой стороны, а поверхность Æ50к6 с припуском под шлифование.	16К20Ф3	Центровые отверстия, наружная поверхность
	Круглошлифовальная Шлифовать поверхности Ø50k6; Ø70; Ø50h6 окончательно.	3М153А	Центровые отверстия, наружная поверхность
	Зубофрезерная Фрезеровать зубья m=3 z=35	5К310	Центровые отверстия
	Зубошлифовальная Шлифовать зубья m=3 z=35	5В832	Центровые отверстия
	Вертикально-фрезерная Фрезеровать шпоночный паз В=20	6Р13	Поверхность Æ50k6 и Æ50h6.
	Контрольная.	Контрольная плита.

1.6 Выбор и обоснования технологических баз

Для повышения точности обработки деталей на металлорежущих станках необходимо соблюдать два принципа:

- принцип постоянства баз;

- принцип совмещения баз.

Принцип постоянства технологических баз заключается в том, что на различных операциях при обработке детали одни и те же поверхности детали следует принимать за установочные технологические базы.

При изготовлении вала-шестерни такими поверхностями являются центровые отверстия. Поэтому на первой станочной операции на фрезерно-центровальном станке получают центровые отверстия. Эти отверстия при изготовлении детали служат базами на следующих операциях: токарных, круглошлифовальной.

Принцип совмещения баз заключается в том, что при обработке детали необходимо совмещать опорную технологическую базу с измерительной. Тогда погрешность базирования равна нолю. На токарной чистовой и на шлифовальной операциях ось детали совмещается с осью центров станка.

Выбор технологических баз по всем технологическим операциям изготовления вала-шестерни приведен в таблице 1.9.

1.7 Выбор оборудования и станочных приспособлений

При проектировании технологического процесса устанавливаем план, и метод обработки заготовки и одновременно указываем на каком станке будет выполняться операция. При выборе оборудования необходимо руководствоваться следующими правилами:

— соответствие основных размеров станка габаритным размерам обрабатываемой детали;

— соответствие производительности станка количеству подлежащих обработке деталей;

— возможность более полного использования станка по мощности и по времени;

— наилучшая себестоимость обработки;

— наименьшая отпускная цена станка.

Одновременно с выбором оборудования нужно выбрать приспособление необходимое для данной операции. Выбранные приспособления по всем операциям должны обеспечить повышение производительности труда.

В среднесерийном типе производства допускается использование универсального оборудования и специальных приспособлений, обеспечивающих высокую точность механической обработки.

Виды выбранного оборудования и приспособления приведены в таблице 1.10.

Таблица 1.10 – Выбор оборудования и приспособлений

Операция	Модель станка	Размеры обрабатываемой детали, мм	Частота вращения шпинделя мин^–1	Подача, мм/мин (мм/об)	Мощность, кВт	Приспособ ление
Диам.	Длина
	МР-71М	25-125	200-500	125-712	20-400	15,3	Гидромеханический зажим
	16К20			12,-1600	0,05-2,8		3^Х-кулачковый патрон; центра вращающиеся
	МР-71М	25-125	200-500	125-712	20-400	15,3	Гидромеханический зажим
	16К20Ф3			12,5-2000	3-1200		3^Х-кулачковый патрон, центр вращающийся

Таблица 1.10 – Выбор оборудования и приспособлений

Операция	Модель станка	Размеры обрабатываемой детали, мм	Частота вращения шпинделя мин^–1	Подача, мм/мин (мм/об)	Мощность, кВт	Приспособ ление
Диам.	Длина
	3М153А			50-1000	----	5,5	Центра и поводковый патрон
	5К310		----	63-480	0,63-4		Центра
	5В832	20-200	----		3,78-165		Центра и поводковый патрон
	6Р12			31,5-1600	25-1250	7,5	Пневматический зажим

Выбор режущего, вспомогательного и измерительного инструментов на операции технологического процесса.

На основании маршрутного технологического процесса разрабатываем пооперационный технологический процесс, включающий в себя все необходимые для обработки данные и последовательность выполнения переходов. Все сведения о режущем, мерительном и вспомогательном инструменте приводятся в операционно-технологических картах технологического процесса.

1.8 Расчет (назначение) режимов обработки и основного времени

050 Вертикально-фрезерная.

На вертикально-фрезерном станке 6Р12 концевой фрезой фрезеруют открытый шпоночный паз глубиной t=11мм, длиной l=55,5мм и шириной паза b=20P9.

Материал обрабатываемой заготовки сталь - 38Х2Н2МА с пределом прочности s_в =1080МПа. Параметр шероховатости R=6,3мкм. Охлаждение – эмульсией.

Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режимы резания, определить основное время.

Выбираем фрезу и устанавливаем ее геометрические параметры:

Принимаем концевую фрезу с коническим хвостовиком, оснащенную пластинками из твердого сплава Т15К6.Диаметр фрезы принимаем D=20мм, угол наклона винтовых стружечных канавок = .Число зубьев z=3шт по ГОСТ 17026-90.

Назначаем режимы резания:

Устанавливаем глубину резания. Припуск снимаем за один проход t=20мм (глубина паза при фрезеровании принимается за ширину паза).

Назначаем подачу на зуб фрезы .

Назначаем период стойкости фрезы: для шпоночной концевой фрезы Т=90мин. [6, с. 290, табл. 40];

Скорость резания в “V” в метрах в минуту, допускаемая режущими свойствами фрезы определяется по формуле:

(1.21)

где Сv, m, xv, уv, qv, uv, pv – значение постоянного коефициента и показателей, Cv=234; x=0,24;y =0,26; q=0,44; u=0,1; m=0,37; p=0,13;

kv – поправочный коефициент на скорость резания

(1.22)

В зависимости от обрабатываемого материала определяется по формуле:

, (1.23)

где n_v – показатель степени, n_v=1[3, с. 262, табл. 2];

– предел прочности, = 1080 [1, с.384, табл.2];

Кг – коэффициент, Кг=1[3, с. 262, табл. 2];

– коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания, =0,9 [6, с. 263, табл.5];

– коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания, =1,15 [6, с. 263, табл. 6]

Определяем частоту вращения шпинделя “n” по формуле:

(1.24)

Корректируя частоту по паспорту станка, получаем =1600

Определяем действительную скорость резания «» в метрах в минуту по формуле:

(1.25)

Определяем минутную подачу “Sмин” в миллиметрах в минуту по формуле:

(1.26)

Определяем мощность, затрачиваемую на резание “Nрез” в киловаттах по формуле:

(1.27)

где Pz – главная составляющая сила резания определяется по формуле:

(1.28)

где Cp, x, y, u, q, w – значение постоянного коефициента и показателей, Cp=12,5; x=0,85; y=0,75; u=1; q=0,73; w=-0,13

– поправочный коефициент на силу резания

Поправочный коефициент Кмр расчитывается по формуле:

, (1.29)

где n_v – показатель степени, n_v=1[3, с. 262, табл. 2];

– предел прочности, = 1080 [1, с.384, табл.2];

Н

кВт

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка:

Nрез<Nшп (3,8<8,8). Следовательно, обработка возможна.

Определяем основное время:

(1.30)

где L – длинна паза,

y – величина врезания, y=D/2=20/2=10мм;

перебег,

1.9 Разработка расчётно-технологической карты для операции, выполняемой на станке с ЧПУ

На токарном станке с ЧПУ модели 16К20Ф3. Обрабатывается деталь вал-шестерня начисто. Материал детали сталь 38Х2Н2МА ГОСТ 4543-71. Масса детали 10 кг. Деталь крепится в трех кулачковом патроне с поджатием центра задней бабки. Базами являются центровое отверстие и поверхностьÆ50k6.

Устанавливаем последовательность обработки:

-точение наружных поверхностей начисто.

Схема выполнения обработки детали показана на рисунке 1.4.

Выбираем режущий инструмент:

- Резец прямой с φ-95⁰ для контурного точения Т15К6 25×25 L=150мм ТУ 2-035-892-92.

Рисунок 1.4 – Схема операционного технологического процесса

Назначаем режимы обработки, результаты сводим в таблицу 1.20.

Таблица 1.20 –Таблица режимов обработки

№	Технологический переход	t,мм	S,мм/об	V,м/мин	n,мин^-1
	Наружное точение		0,6

Составляем таблицу координат опорных точек

Таблица 1.21 – Координаты опорных точек к переходу 1

Номер опорной точки
Х	46,5	46,5	50,5	50,5	52,5	66,5	70,5
Z			-2	-47	-48	-48	-50

Таблица 1.21 – Координаты опорных точек к переходу 1

Номер опорной точки
Х	70,5	72,5	108,6	112,6	112,6
Z	-102,5	-103,5	-103,5	-105,172	-173,5	-173,5

Таблица 1.22 – Рукопись УП для УЧПУ2Р22

Номер кадра	Содержание кадра	Примечание
№1	T1 S1 535 F0,6
№2	X 46,5 Z5 E	точка 1, быстрый ход
№3	X 50,5 Z-2 С2	точка 3, фаска
№4	Z-47	точка 4
№5	X 52,5 Z-48 R-1	точка 5, скругление
№6	X 66,5	точка 6
№7	X 70,5 Z-50 С2	точка 7,фаска
№8	Z-102,5	точка 8
№9	X 72,5 Z-103,5 R-1	точка 9, скругление
№10	X 108,6	точка 10
№11	X 112,6 Z-105,172 С2	точка 11, фаска
№12	X 118 Z-173,5	точка 13
№13	М02	конец УП

1.10 Расчет нормы времени на операцию

К основным факторам, характеризующим технологический процесс изготовления детали входит время, необходимое на обработку детали.

Оно является технической нормой для оплаты труда, для калькуляции стоимости детали, определения количества оборудования для выполнения программы и определения потребного количества рабочих.

Техническая норма времени рассчитывается на технологическую операцию.

Это время состоит из подготовительно - заключительного времени (Т_п.з.) и штучного времени (Т_шт.).

Подготовительно-заключительное время на подготовку к работе и действия связанные с ее окончанием зависит от сложности работы. Назначается это время по нормативам.

Штучное время «Т_ШТ» в минутах определяется по формуле:

Т_шт=ΣТ_осн+ΣТ_в+Т_обс+Т_отл (1.31)

где ΣТ_осн - суммарное основное время по всем технологическим переходам, мин;

ΣТ_в - суммарное вспомогательное время по всем переходам, мин.

Основное время по всем технологическим переходам рассчитывается согласно режимов обработки.

Вспомогательное время по каждому переходу определяется по нормативам.

Сумма основного времени и вспомогательного составляет оперативное время.

Т_оп= ΣТ_осн+ ΣТ_в, (1.32)

Время на обслуживание рабочего места (Т_обс) и время на отдых и личные надобности (Т_от.л) принимается в процентах от оперативного.

(Т_обс)=4,5%; (Т_от.л)=4 %

Норма штучного времени на технологическую операцию «Т_ШТ» определяется по формуле:

, (1.33)

где Т_ОП –оперативное время, мин;

а_обс – время на обслуживание рабочего места, принимается в процентах от оперативного времени, а_обс=4,5% [3, с. 138…160];

а_от.л – время на отдых и личные надобности, принимается в процентах от оперативного времени, а_от.л=4% [3, с. 138…160].

Определим норму штучного времени для фрезерно-центровальной операции.

Составляем таблицу затрат времени на элементы операции.

Таблица 1.23 – Затраты времени на операцию

Переход	Содержание операции	ТО,мин	ТВ,мин
	Установить заготовку в призмы, закрепить		1,5
	Фрезеровать паз	0,27	0,2
	Снять деталь		1,5

Определяем оперативное время по формуле (1.32):

Топ =0,27+3,2=3,47мин

Штучное время определяем по формуле (1.33):

Определяем норму штучно-калькуляционного времени «Т_Ш-К» в минутах на технологическую операцию зацентровки заготовки на фрезерно-центровальном полуавтомате по формуле

, (1.34)

где Т_П.З – подготовительно- заключительное время на операцию, мин;

n – величина партии деталей, одновременно запускаемых в производство;

Т_ШТ- штучное время на операцию, мин.

Подготовительно - заключительное время определяем по нормативам времени Т_П.З=14.

Величина партии деталей определена в пункте 1.3

1.11 Расчет и проектирование специального приспособления

В качестве специального приспособления спроектируем и рассчитаем зажимное приспособление для вертикально-фрезерной операции.

Приспособлением называются вспомогательные устройства, которые используются для механической обработки, сборки и контроля деталей, сборочных единиц и изделий.

Станочные приспособления, которые используются для установки и закрепления на станках обрабатываемых заготовок. В зависимости от вида механической обработки подразделяют на приспособление для токарных, сверлильных, фрезерных, расточных, шлифовальных и т.д. Станочные приспособления составляют 80…90% общего парка технологической оснастки. Использование приспособление обеспечивает: повышение продуктивности труда благодаря сокращению времени на установку и закрепления заготовок, при частичном или полном перекрытии дополнительного машинного времени и при уменьшении последнего с помощью многоместной обработки, совмещение технологических переходов и повышения режимов резанья; повышение точности обработки благодаря устранения выверки при установки и связанных с ней ошибок; облегчения условий работы станочников; расширение технологических возможностей оборудования; повышение техники безопасности труда.

В дипломном проекте необходимо спроектировать приспособление к вертикально – фрезерному станку.

Приспособление состоит с основания, которым он устанавливается на столе станка, на опорной площади приспособления есть направляющие шпонки. которые входят в «Т» - образные пазы стола станка и определяют положение корпуса на столе станка. Корпус 3 приспособления крепится следующим образом: в «Т» - образные пазы стола станка входит головка болта 9, а стержень с шайбой 14 и гайкой 11 в проушины.

Корпус представляет собой пневмокамеру 2 двухстороннего действия. Пневмокамера состоит из двух получаш, опорной планки, с помощью которой шток крепится к диафрагме. На корпус пневмокамеры крепится плита 4 с помощью болтовых соединений, на нее установлены две призмы 7, которые сориентированы с помощью направляющих шпонок 16, зафиксированных винтами и использующиеся для установки детали, что обрабатываются. Также на плите установлена стойка 5, которая повышает и регулирует по высоте зажимную планку 6, что закреплена на штоке пневмокамеры.

При зажиме детали сжатый воздух подается в штоковую полость, шток перемещается вниз с зажимною планкой, таким образом деталь закрепляется.

В бесштоковую полость пневмокамеру через штуцер подается сжатый воздух под рабочим давлением 0,4 МПа, при этом шток перемещается вверх вместе с зажимною планкой и деталь разжимается.

Сила закрепления Q для данного механизма рассчитывается по формуле:

(1.35)

где – сдвигающая сила резания, Н;

– коэффициент трения

Сдвигающая сила при зажиме определяется по формуле:

(1.36)

где – главная составлящая сила резания, Н

Расчет основных параметров зажимного механизма

Исходные данные:

1. Исполняемая операция – вертикально-фрезерная.

2. Необходимое усилие зажима – .

3. Глубина фрезерования – 11 мм.

4. Подача S=0,05 мм/зуб.

Исходя из необходимой силы зажимания в качестве силового привода по ГОСТ 15608-81 выбираем пневмокамеру двустороннего действия, с рабочим давлением в сети МП.

К основным параметрам зажимного механизма привода, который проектируется, относительно диаметра диафрагмы, штока и опорной шайбы.

Определяем диаметр диафрагмы в середине камеры по формуле (1.37):

(1.37)

где D_д – диаметр диафрагмы, мм;

– сила зажимания, Н;

– рабочее давление в сети, МПа;

– коэффициент полезного действия

=346,06мм

Корректируем диаметр диафрагмы по ГОСТ 9987-70 мм.

Определяем диаметр штока по формуле (1.38):

(1.38)

где – диаметр диафрагмы, мм

Определяем диаметр опорной шайбы по формуле (1.39):

(1.39)

где – диаметр диафрагмы, мм

=224мм

1.12 Расчет и проектирование специального режущего инструмента

В качестве специального режущего инструмента спроектируем червячную модульную фрезу.

Червячные фрезы представляют собой одно- или многозаходный червяк. Расположенные вдоль оси профильные стружечные канавки образуют зубья, которые имеют передние и задние по вершине и боковым сторонам углы, необходимые для обеспечения резания. Зубья фрезы затылованы. Червячные фрезы применяются для нарезания цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями внешнего зацепления, червячных колес и шлицевых пазов. Фрезы разделяются на черновые, чистовые и прецезионные.

Цельные фрезы и зубчатые рейки к сборным фрезам изготавливают из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73. Твердость рабочей части фрез HRC 62-65. При содержании в стали ванадия и кобальта твердость составляет HRC 63-65. Профиль зубьев шлифован. У чистовых фрез передний угол равен нулю.

Фрезы для нарезания прямозубых и косозубых колес с малым углом наклона зубьев изготавливают без заборного конуса. Заборный конус необходим для нарезания колес с углом наклона зубьев свыше 30 . Стружечные канавки обычно располагают параллельно оси. Фрезы одного номера изготавливают правозаходными и левозаходными.

Исходные данные:

-угол за

Дата добавления: 2015-11-04