Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Ее продукция — машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Рост промышленности, а так же темпы перевооружения их новой технологией и техникой в значительной степени зависят от уровня развития машиностроения.
Основными задачами технологии машиностроения являются проектирование всего комплекса технологических средств, обеспечивающих выпуск продукции заданного качества в заданном количестве и в установленные сроки, а так же снижение себестоимости выпускаемой продукции, повышение качества, уменьшение времени, затрачиваемого на производство изделия, повышение коэффициента использования материала, автоматизация технологических процессов.
Технологическая подготовка производства является определяющим этапом в цикле производства машин и механизмов. Один из этапов технологической подготовки производства состоит в разработке техпроцесса изготовления деталей машин.
Быстрый рост машиностроения — важнейшей отрасли промышленности определяет темпы переоснащения народного хозяйства новой техникой и вызывает необходимость дальнейшего совершенствования технологии машиностроения. В данном курсовом проекте в качестве узла представлен вал-шестерня.
Редуктором называют механизм, состоящий из одной или нескольких механических (зубчатая, цепная, червячная и т.д.) или гидравлических передач, предназначенный для уменьшения скорости вращения и увеличения вращающего момента.
Редукторы классифицируют по нескольким признакам, важнейшими из которых являются: тип используемых передач, количество ступеней, взаимное расположение осей и их положение в пространстве, способ крепления и др. При этом тип передачи — главный классификационный признак.
Редукторы общего машиностроительного применения предназначены для уменьшения частоты вращения и увеличения вращающего момента в условиях эксплуатации, оговоренных в ГОСТ 16162-78.
Состояние машиностроения во многом определяет развитие и других отраслей народного хозяйства. В различных областях науки и техники применяются машины и механизмы с деталями типа вал-шестерня. Данные детали, исходя из высоких требований к технико-экономическим и эксплуатационным показателям машин и механизмов, должны обладать высокой надёжностью, ремонтопригодностью, технологичностью, минимальными габаритами, удобством в эксплуатации.
Следовательно, данный курсовой проект актуален и необходим, так как деталь вал-шестерня является составной частью редукторов и многих других машин и механизмов в машиностроении.
Роль силикатной промышленности в народном хозяйстве
... кремния в народном хозяйстве. Как видно из вышеописанного большая часть силикатов используется в основном в строительстве. Также нельзя приуменьшать роль соединений кремния в таких отраслях промышленности, как производство ... ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80% ...
Количество деталей в партии и штук, одновременно запускаемых в производство, определим по формуле:
N = 5000 штук — годовая программа выпуска (для среднесерийного производства с учетом массы детали m=2,47 кг N = 5000 штук).
1. Общая часть
1.1 Служебное назначение и техническая характеристика заданной детали
Вал-шестерня представляет собой тело вращения, располагается в корпусе редуктора, работает в зацеплении с другим зубчатым колесом с целью передачи крутящего момента от двигателя к приводам. Ступенчатая форма вала позволяет свободно передвигать каждую деталь вдоль вала до ее посадочного места и просто фиксировать ее на этом посадочном месте в осевом направлении.
Вал-шестерня устанавливается в корпусе редуктора с помощью двух подшипников. Цилиндрические поверхности Ш35h6 мм и Ш40js6 мм являются опорными и служат базовыми поверхностью для установки подшипников качения. Необходимое условие для данных поверхностей — посадка с натягом и шероховатость Ra1,6 мкм и Ra0,4 мкм соответственно, что необходимо для работы редуктора в соответствии с предъявленными ему требованиями.
Цилиндрическая поверхность Ш40m6мм служит для базирования соединительной муфты на выходном конце вала, которая передает крутящей момент от двигателя к редуктору. Наличие закрытого осуществляет передачу крутящего момента. Ось паза должна быть симметрична и параллельна относительной оси шейки вала, на которой паз расположен. Необходимые условия для данных поверхностей — посадка с натягом и шероховатость Ra0,8 мкм.
Цилиндрические канавки Ш33мм и Ш37,5 мм- две штуки шириной 1,9 мм служит для базирования стопорного колец под подшипник для его плотной фиксации и для предотвращения соскальзывания подшипника с конца вала.
Цилиндрические канавки Ш33 мм шириной 3 мм — технологические канавки, они служат для выхода рабочего инструмента, что облегчает обработку заготовки. Необходимая шероховатость Ra3,2 мкм.
Центровые отверстия В4 ГОСТ 14034-74 служат для базирования вала при его обработке и контроле. Базирование по центровым отверстиям осуществляется на токарных, зубообрабатывающих, шлифовальных операциях. Располагаются центровые отверстия на торцах вала. В центровых отверстия типа В имеется коническое отверстие с углом 120О, которое служит для защиты от повреждений рабочей поверхности с углом 60О.
Наличие зубчатого венца с эвольвентным профилем обеспечивает зацепление вала-шестерни с зубчатым колесом. Степень точности зубчатого венца существенно влияет на выбор методов получения зубьев. Зубчатый венец, имеющий точность 7-ой степени необходимо подвергать отделочной обработке, что удорожает изготовление вала-шестерни и усложняет маршрут обработки.
Точность зубчатого венца обозначается по четырем нормам точности: на первом месте указывается степень по нормам кинематической точности; на втором — по нормам плавности; на третьем — по нормам контакта и виду бокового зазора — В. Степени точности по всем трем нормам одинаковые 7-В.
1.2 Анализ технологических требований на изготовление детали
Технологические требования по чертежу:
Твердость поверхности зубьев 48…52 HRC ТВЧ (токами высокой частоты).
Разработка детали типа «вал»
... процессов ее изготовления. Таблица 3. Конструкторский анализ детали по поверхностям № Наименование поверхности Количество поверхностей Количество унифицированных элементов Квалитет точности Параметр шероховатости R а , мкм 1 Торец вала Ш35 ... для оттока масла в процессе работы круга. Шпоночные пазы служат для крепления колес и подшипников на валу (для предотвращения проскальзывания). Наиболее широкое ...
Поверхностная закалка глубиной слоя ?1,5мм обеспечивает повышение контактной прочности и повышение износостойкости зубчатого зацепления.
2. Допуск по овальности и конусообразности поверхностей Б и В не более 0,01 мм, так как данные поверхности являются посадочными под подшипник и должны обеспечивать полный контакт поверхности с кольцами подшипника Б — без зазора, В- с зазором. Обеспечивается получением высокой точности и низкой шероховатости.
3. Свободные охватываемые размеры h14, остальные ±IT/2 — указывается по какому квалитету выполняется размер для которого не указан квалитет.
4. Твердость стали 40Х составляет 150…200 НВ. В технических условиях на изготовление детали требуется повысить твердость поверхности детали с помощью улучшения до НВ 215…285.
Термическим улучшением называют термическую обработку, состоящую из закалки на мартенсит и последующего высокого отпуска на сорбит. Закалкой стали называется операция термической обработки, заключающаяся в нагреве, выдержке и последующем охлаждении в различных средах с целью получения при комнатной температуре неустойчивых продуктов распада аустенита, т.е. с целью повышения твердости и прочности. Повышение твердости и прочности достигается превращением аустенита в одну из самых прочных структур — мартенсит. Деталь подвергается термообработке.
Из условных обозначений на чертеже следует:
5. Радиальное биение на цилиндрических поверхностям Ш40js6 мм и Ш35h6 мм 0,025 мм необходимо соблюдать для осуществления нормальной сборки и работы узла (для избежания биения в зубчатом зацеплении, износа, шума и вибрации).
Обеспечивается обработкой инструментом, настроенным на размер, получением высокой точности и низкой шероховатости.
6. Радиальное биение 0,025 мм к цилиндрической поверхности Ш40h6 мм при посадке с натягом необходимо соблюдать для того, чтобы ограничить большие биения в муфте, снижение шума и вибрации.
7. Допуск симметричности 0,1 мм и параллельности 0,025 мм боковых поверхностей шпоночного паза задают для того, чтобы ограничить отклонения геометрического расположения посадочной поверхности и осуществления хорошей сборки. Обеспечивается геометрической точностью режущего инструмента, а так же погрешностью его установки.
8. Торцевое биение 0,025 мм к цилиндрической поверхности Ш40 мм задаётся для того, чтобы ограничить отклонения геометрической формы торцов дорожек для опор колец подшипников. Обеспечивается точением цилиндрической поверхности и ее торцев за 1 установ без смены инструмента, по принципу единства баз.
В технические требования необходимо внести некоторые дополнения:
9. Допуск соосности 0,05 мм цилиндрических поверхностей Ш40js6 мм и Ш35h6 мм необходим для предотвращения перекоса зубчатого зацепления, нормального пятна контакта и несимметричного расположения подшипников. Обеспечивается точением цилиндрической поверхности и ее торцев за 1 установ без смены инструмента, по принципу единства баз.
1.3. Анализ технологичности конструкции детали
Технологичность конструкции — это соответствие детали изделия заданным условиям производства, которые обеспечивают изготовление данной детали или изделия с минимальной трудоемкостью и себестоимостью их изготовления.
Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью ...
... времени, связанные с переналадкой, а, следовательно, повысить производительность обработки или контроля деталей сложной формы. Целью проекта является модернизация токарного патронно-центрового станка с ЧПУ мод. 16К20Ф3 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм. ...
1. Деталь «вал-шестерня» имеет сложную конструкцию, что включает в себя наличие закрытого шпоночного паза, зубчатой поверхности.
2. Деталь имеет возможность базироваться в центрах, для этого в торцевых поверхностях вала предусматриваются центровые отверстия В4 ГОСТ 14034-74. Центровочные отверстия необходимы для выполнения закона постоянства баз и совмещения (установочной и измерительной) и избегания погрешности обработки в радиальном направлении.
4. Подвод-отвод рабочих и контрольно-измерительных инструментов удобен.
5. Вал-шестерня имеет длину L=238 мм, средний диаметр вала:
т.е. жесткость детали достаточна для интенсивных режимов резания.
6. Материал детали сталь 40Х ГОСТ 4543-71 не требует применения специального режущего инструмента, а его физико-механические свойства определяют необходимую долговечность и надежность при выполнении детали своих функций, что позволяет при работе минимизировать число отказов и ремонтов.
7. Деталь состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов: линейных размеров, зубчатого венца. Это способствует использованию стандартных режущих и измерительных инструментов.
8. Деталь симметрична относительно своей оси.
9. На детали имеются фаски — эти элементы являются унифицированными, что способствует повышению технологичности конструкции детали.
10. Чертёж имеет достаточное количество видов и сечений. Размеры проставлены достаточно точно.
11. Сделаем анализ шероховатости особенно точных участков данной детали в зависимости от квалитета размеров и уровня относительной геометрической точности. Для цилиндрических поверхностей Ш40js6 мм и Ш35h6 мм шероховатость проставлена верно. При нормальном уровне геометрической точности, 6-ом квалитете размера и номинальных размерах цилиндрических поверхностей Ш18-50 мм шероховатость составляет а = 0,4 — 1,6 мкм.
Нетехнологичными элементами конструкции данной детали являются закрытый шпоночный паз, для его обработки используется только концевая фреза и маятниковая подача; зубчатый профиль, необходимо использовать дорогостоящий инструмент — червячную модульную фрезу; центровочные отверстия, затрудняется подвод СОЖ, большая трудоёмкость выполнения
Вывод. Анализ технологичности конструкции вала-шестерни показал, что, в целом, деталь технологична для данного типа производства, за исключением нескольких моментов. Например, можно заменить закрытый шпоночный паз открытым, с целью возможности его обработки дисковой фрезой. Что касается правильности проставления чертежных размеров, то необходимо на ответственные поверхности добавить допуски на цилиндричность и соосность. С точки зрения использования режущего инструмента конструкция детали позволяет не использовать фасонные резцы.
1.4 Определение типа и организационной формы производства
В машиностроении условно различают три основных типа производства: массовое, серийное и единичное. Исходя из годовой программы выпуска и массы детали определяем тип производства — среднесерийное производство.
При серийном производстве изготавливают серию изделий, регулярно повторяющихся через определенные промежутки времени. Характерный признак серийного производства — выполнение на рабочих местах нескольких повторяющихся операций. Серийное производство в свою очередь делится на крупносерийное, среднесерийное и мелкосерийное производство:
- большая годовая программа выпуска изделий;
- узкая номенклатура выпускаемых изделий;
- заготовки имеют как можно меньшие припуски на обработку;
- для механической обработки используется стандартный специальный инструмент;
- невысокая квалификация рабочих (2-3 разряд);
- закрепляемость операций (2…10 операций на одном рабочем месте);
- трудоемкость изготовления деталей мала, а т.к. трудоемкость является одной из составляющих себестоимости продукции, то себестоимость также мала;
- применение специального оборудования и инструмента снижает гибкость производства до минимума.
Серийное производство характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры деталей партиями, повторяющимися через определенные промежутки времени. Это позволяет использовать наряду с универсальным специальное оборудование. При проектировании технологических процессов предусматривают порядок выполнения и оснастку каждой операции.
Для организации среднесерийного производства характерны следующие черты. Цехи, как правило, имеют в своем составе предметнозамкнутые участки, оборудование на которых расставляется по ходу типового технологического процесса.
В результате возникают сравнительно простые связи между рабочими местами и создаются предпосылки для организации прямоточного перемещения деталей в процессе их изготовления.
Предметная специализация участков делает целесообразной обработку партии деталей параллельно на нескольких станках, выполняющих следующие друг за другом операции. Как только на предыдущей операции заканчивается обработка нескольких первых деталей, они передаются на следующую операцию до окончания обработки всей партии.
Таким образом, в условиях среднесерийного производства становится возможной параллельно-последовательная организация производственного процесса. Это его отличительная особенность.
Изделия изготавливаются крупными партиями или сериями, которые повторяются через определенный промежуток времени.
Оборудование — станки специальные, автоматы или полуавтоматы. Расстановка оборудования строго по технологическому процессу.
Режущий инструмент — специальный.
Квалификация рабочего — невысокая (средняя).
2. Технологическая часть
2.1 Выбор и обоснование вида заготовки и метода ее получения
Метод — это совокупность способов формообразования или формоизменения. В машиностроении используется 3 основных метода получения заготовок:
- литье;
- обработка материалов давлением;
- использование готового проката;
- порошковая металлургия.
Выбор способа получения заготовки зависит от конструктивных форм и размеров готовой детали, марки материала, объема выпуска изделий и типа производства. При решении этого вопроса необходимо стремиться к максимальному приближению конфигурации заготовки к конфигурации готовой детали, т.е. снижению отходов, но при этом необходимо учитывать и себестоимость получения заготовки, особенно в условиях серийного производства.
Вал-шестерня является одной из основных деталей редуктора, служит для передачи большого крутящего момента, понижения скорости вращения выходного вала.
Деталь должна изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок. Свойства материала детали должны удовлетворять существующей технологии изготовления, хранения и транспортировки. Конструкция детали должна обеспечить возможность применения типовых, групповых или стандартных технологических процессов. Конструкция детали должна обеспечивать возможность многоместной обработки. Возможность обработки максимального количества поверхностей высокопроизводительными методами и инструментами.
Деталь — изготавливается из стали 40Х (ГОСТ 4543-71) — сталь конструкционная углеродистая качественная.
Таблица 1.1 — химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71, в %
|
С |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
Cu |
|
|
0,36-0,44 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
? 0,3 |
? 0,035 |
? 0,035 |
0,8-1,1 |
? 0,3 |
|
Таблица 1.2 — физико — механические свойства стали 40Х ГОСТ 4543-71, в %
|
?в, МПа |
?т, МПа |
д, % |
ш, % |
HB |
КСU, кДж/м2 |
|
|
940 |
800 |
13 |
55 |
200…230 |
850 |
|
?в — предел кратковременной прочности;
- ?т — предел текучести для остаточной деформации;
- д — относительное удлинение;
- ш — относительное сужение;
- КСИ — ударная вязкость.
Для изготовления вала-шестерни может применяться прокат горячекатаный, штамповка и ковка. Для того чтобы выбрать оптимальный вариант изготовления заготовки, сравним все методы получения такой заготовки.
Основными критериями окончательного выбора вида и способа получения заготовок является величина, равная сумме стоимости заготовки и стоимости ее механической обработки — СУ.
СУ = Сзаг + Смех, (1)
где СУ — суммарная стоимость заготовки и механической обработки;
- Сзаг — стоимость заготовки;
- Смех — стоимость механической обработки.
Стоимость механической обработки укрупнено может быть подсчитана по формуле:
(2)
где Сстр.= 495 грн текущие затраты на механическую обработку, отнесенные к 1т.
стружки принимаются по табл. 9.1, стр. 206 [1].
;
- масса заготовки, кг;
- q — масса детали, кг;
- Ki — коэффициент изменения цен, по сравнению с 1991г.;
- Масса поковки или отливки Q может быть найдена через коэффициент весовой точности Кв.т.:
(3)
гдеQ- масса заготовки;
- q — масса детали;
- КВ.Т.
— коэффициент весовой точности [3] стр. 151, табл. 31.
Для укрупненных расчетов можно принимать КВ.Т. равным коэффициенту использования металла КИ.М..
Заготовка из горячекатонного проката:
Массу штучной заготовки из проката можно найти по формуле:
(4)
где Qпрок — масса штучной заготовки из проката, кг;
- L =24,04 см — длина заготовки, с учётом припуска;
- г = 7,8 г/см3 для стальных заготовок удельный вес (плотность) материала заготовки, г/см3, [4].
Sсеч — площадь поперечного сечения заготовки, см2;
(5)
где Dmax = 60мм= 6см — максимальный диаметр заготовки ГОСТ 2590-71 [3]
Стоимость штучной заготовки
Стоимость заготовки, полученной из проката находится по формуле [6]:
- где S =141 грн.- цена 1т. материала заготовки, [6] стр.31-32, табл.2.6;
- Ki = 20 — коэффициент изменения цен, по сравнению с 1991г.;
- Q, q — масса заготовки и детали, кг.;
- Sотд = 22,6 грн- цена 1т.
отходов в виде стружки, полученной после механической обработки, [6] стр. 31-32, табл. 2.7.
Стоимость заготовок полученных ковкой, штамповкой или отливок, определяется по [5] стр. 420 — 424
(7)
где Ц — оптовая цена 1т. заготовок, грн;
- Q, q — масса заготовки и детали, кг;
- коэффициент транспортно — заготовительных расходов;
- Sотх- цена 1т. отходов в виде стружки, полученной после мех. обработки, грн;
- Ki — коэффициент изменения цен.
где Ц — оптовая цена 1т. заготовок с учетом скидок или доплат, грн;
- Ki — коэффициент изменения цен;
- б и в — коэффициенты, зависящие от группы сложности заготовок и материала;
- Q — масса заготовки, кг;
- г — процент скидок (знак « — «) или доплат (знак « + «) к оптовой цене заготовок в зависимости от группы серийности и марки материала.
Заготовка поковка, полученная ковкой на молотах
Группа сложности поковки-1 (вал).
[1] стр. 101;
- Группа серийности — 1. Для поковок, полученных ковкой [5] — стр. 421, табл. 8;
- КВ.Т.=Ки.м.=0,76 — коэффициент весовой точности [3] стр. 151, табл. 31.
Оптовая цена 1т. заготовок с учетом скидок или доплат, грн:
- где б и в — коэффициенты, зависящие от группы сложности заготовок и материала [5];
- б=289,66 [5]-стр.420,табл.5;
- в=16,92 [5]-стр.420, табл.5;
- г = -13 — процент скидок (знак « — «) или доплат (знак « + «) к оптовой цене заготовок в зависимости от группы серийности и марки материала[5]-стр.421, табл.9;
- где = 1,05- коэффициент транспортно — заготовительных расходов;
- Sотх = 14,4 грн- цена 1т.
отходов в виде стружки, полученной после мех. обработки, [6] стр. 31-32, табл. 2.7 ;
Заготовка, полученная штамповкой в закрытых штампах на ГКМ
Группа сложности поковки — 1(вал).
[1] стр. 112;
- Группа серийности — 3, для поковок, полученных штамповкой — стр. 424, табл. 13;
- КВ.Т.=Ки.м.=0,79 — коэффициент весовой точности [3] стр. 151, табл. 31.
Оптовая цена 1т. заготовок с учетом скидок или доплат, грн:
- где б и в — коэффициенты, зависящие от группы сложности заготовок и материала [5];
- б=506,18 [5]-стр.421,табл.7;
- в=65,36 [5]-стр.421, табл.7;
- г = 15 — процент скидок (знак « — «) или доплат (знак « + «) к оптовой цене заготовок в зависимости от группы серийности и марки материала[5]-стр.421, табл.10;
- где = 1,05- коэффициент транспортно — заготовительных расходов;
- Sотх = 14,4 грн- цена 1т.
отходов в виде стружки, полученной после механической обработки, [6] стр. 31-32, табл. 2.7;
- Вывод: Экономически выгодной оказалась заготовка поковка, полученная ковкой на молотах. СУ — равная сумме стоимости заготовки и стоимости ее механической обработки составляет 21,58 грн.
2.2 Выбор методов обработки поверхностей детали
При выборе методов обработки необходимо руководствоваться таблицами экономической точности обработки, приведенными в литературе /1, 2, 12/ .
Методы обработки необходимо назначить с учетом габаритных размеров, характера и точности исходной заготовки, свойств материала и других факторов. При этом следует исходить из того, что каждому методу окончательной обработки предшествует один или несколько возможных предварительных (менее точных) методов.
Методы обработки необходимо выбрать для всех поверхностей детали, начиная с самой точной и кончая самой неточной поверхностью. Оформляется этот материал в виде таблицы, пример заполнения которой приведен ниже (табл. 2.1).
Методы обработки элементарных поверхностей выбираются в зависимости от:
- формы поверхности (плоская, цилиндрическая, отверстие и т.д.);
- точности размера обрабатываемой поверхности, выражаемой через квалитет или величину допуска;
- шероховатости поверхности;
- точности формы поверхности;
- точности взаимного расположения поверхности относительно других поверхностей;
- материала заготовки;
- вида заготовки и способа ее получения;
- требуемого качества поверхностного слоя и служебного назначения поверхности детали;
- серийности и принятой организационной формы производства.
При назначении методов обработки следует учитывать основные правила выбора методов. Следует ориентироваться на требуемую точность, заданную чертежом детали, и получаемую экономическую точность различных комплексов методов обработки. Учитывается требуемая шероховатость по чертежу детали и экономически обеспечиваемая комплексом методов.
Таблица 2.1 — методы обработки поверхностей
|
№ пп |
Наименование поверхности |
Квали-тет |
Ra, мкм |
Метод получения |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
1 |
Цилиндрическая поверхность Ш35h6мм |
12 |
6.3 |
Точение предварительное |
|
|
10 |
3.2 |
Точение окончательное |
|||
|
8 |
1.6 |
Шлифование предварительное |
|||
|
6 |
0.8 |
Шлифование окончательное |
|||
|
2 |
Цилиндрическая поверхность Ш40h12мм |
12 |
6.3 |
Точение однократное |
|
|
3 |
Цилиндрическая поверхность Ш57h9мм |
12 |
6.3 |
Точение предварительное |
|
|
9 |
3.2 |
Точение окончательное |
|||
|
4 |
Зубчатая поверхность m=3 мм, z=17 |
Ст.8 |
3.2 |
Зубофрезерование однократное |
|
|
Ст.9 |
Термическая обработка — закалка |
||||
|
Ст.7 |
0.8 |
Зубошлифование |
|||
|
№ пп |
Наименование поверхности |
Квали-тет |
Ra, мкм |
Метод получения |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
5 |
Цилиндрическая поверхность Ш40js6мм |
12 |
6.3 |
Точение предварительное |
|
|
10 |
3.2 |
Точение окончательное |
|||
|
8 |
0.8 |
Шлифование предварительное |
|||
|
6 |
0.4 |
Шлифование чистовое |
|||
|
6 |
Цилиндрическая поверхность Ш40h6мм |
12 |
6.3 |
Точение предварительное |
|
|
10 |
3.2 |
Точение окончательное |
|||
|
8 |
1.6 |
Шлифование предварительное |
|||
|
6 |
0.8 |
Шлифование окончательное |
|||
|
7 |
Поверхность — паз шпоночный 12N9мм |
9 |
3.2 |
Фрезерование (маятниковая подача) |
|
|
8 |
Обработка торца А Ш40h6мм |
12 |
6,3 |
Точение однократное |
|
|
9 |
Обработка торца В Ш35h6мм |
12 |
6,3 |
Точение однократное |
|
|
10 |
Сверление центровочных отверстий типа В4 |
9 |
3,2 |
Сверление однократное |
|
|
11 |
Поверхность — канавка Ш33h9 мм В=1.9мм |
9 |
3.2 |
Точение однократное |
|
|
12 |
Поверхности — канавки Ш37.5h9 мм шириной 1.9мм |
9 |
3.2 |
Точение однократное |
|
|
13 |
Поверхность — канавка для выхода инструмента Ш33h12мм шириной 3мм |
12 |
6.3 |
Точение однократное |
|
2.3 Разработка технологического маршрута изготовления детали
|
№ |
Наименование операции |
Содержание операции |
Базы |
Оборудование |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
05 |
Разметка |
Разметка оси центрового отверстия на правом торце вала. Кернение оси центрового отверстия глубиной 2мм. |
— |
Разметочный стол. |
|
|
10 |
Токарно-винторез-ная |
Точение двух выточек под люнет на диаметрах 40 h9мм и Ш 40h6мм |
35h6мм и коническое отверстие после кернения |
Токарно-винторезный 16К20 |
|
|
15 |
Токарно-винторез-ная |
Точение торца В в люнете. Сверление центрового отверстия В4. |
35h6мм и выточка под люнет на 40h6мм |
Токарно-винторезный 16К20 |
|
|
20 |
Токарно-винторез-ная |
Точение торца А в люнете. Сверление центового отверстия B4 |
40 h6 и выточка под люнет на 40h9мм |
Токарно-винторезный 16К20 |
|
|
25 |
Токарно-винторез-ная |
Точение предварительное под Ш40h6мм, Ш40js6мм и Ш57h9мм, однократное точение Ш40h9мм, R2мм. Точение торца Д. |
Правое центровое отверстие В4, 35h6мм |
Токарно-винторезный 16К20 |
|
|
30 |
Токарно-винторез-ная |
Точение предварительное под Ш35h6мм. Однократное точение Ш40h9мм, R2мм. Точение торца С. |
Левое центровое отверстие A5, 40m6мм |
Токарно-винторезный 16К20 |
|
При изучении чертежа вала или вала-шестерни необходимо обратить внимание
на следующие особенности:
- наличие и форма центровых отверстий;
- отношение длины вала к среднему диаметру;
- требования к твердости вала в целом и его отдельных поверхностей;
- габаритные размеры и масса вала;
- имеются ли шлицы и способ центрирования по шлицам;
- для вала-шестерни определить степень точности зубчатого венца;
- имеются ли поверхности, к которым предъявляются повышенные требования по точности размера, формы или расположения (точнее 7 квалитета и VI-VII степени);
- имеются ли поверхности с шероховатостью менее Rа=0,8мкм;
- материал детали и его обрабатываемость резанием.
В маршрут обработки обязательно включают контрольные операции для промежуточного контроля и слесарные операции для зачистки заусенцев после фрезерных, протяжных, сверлильных, долбежных операций. Зачистка заусенцев может не выделяться в отдельную операцию, а вменяться в обязанности рабочего-станочника, что указывается в маршрутных и операционных картах.
Таблица 2.2 — Технологические операции и последовательность обработки вала — шестерни
|
№ |
Наименова-ние операции |
Содержание операции |
Базы |
Оборудование |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
35 |
Токарная с ЧПУ |
Точение окончательное Ш40h6мм, Ш40js6мм и Ш57h9мм, торца Д поверх. Ш57h9мм Точение канавок b=1,9мм, Ш37,5мм Точение двух фасок 2х450 |
Центровые отверстия. Торец А вала. |
Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 |
|
|
40 |
Токарная с ЧПУ |
Точение окончательное Ш35h6мм, торца С поверх. Ш57h9мм Точение канавки b=1,9мм, Ш33мм Точение канавки b=3мм, Ш33мм Точение двух фасок 2х450 |
Центровочные отверстия. Торец В вала. |
Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 |
|
|
45 |
Шпоночно-фрезерная |
Фрезерование шпоночного паза b=12N9мм с маятникой подачей |
Две поверх. Ш35h6мм. Торец А Ш40h6мм |
Шпоночно-фрезерный с 6Д91 |
|
|
50 |
Слесарная |
Зачистка заусенцев по краям шпоночного паза |
— |
Верстак слесарный |
|
|
55 |
Зубофре- зерная |
Фрезерование зубьев однократное m=3мм, z=17, Ст.8-В |
Центровые отверстия |
Зубофрезерный п/а 5К310А |
|
|
60 |
Слесарная |
Опиловка заусенцев на торцах зубьев со стороны выхода червячной фрезы |
— |
Верстак слесарный |
|
|
65 |
Контрольная |
Промежуточный контроль заготовки перед термообработкой |
— |
Контрольный стол |
|
|
70 |
Термическая |
Закалка зубьев m=3мм, z=17, ТВЧ НRС 48…52 |
— |
Термический цех |
|
|
75 |
Зубошли-фовальная |
Шлифование зубьев, m=3мм, z=17, Ст.7-В |
Центровые отверстия |
Зубошлифо-вальный п/а 5В832 |
|
|
80 |
Круглошлифо-вальная |
Шлифование предварительное 40h6мм, Ш40js6 мм со стороны торца В |
Центровые отверстия |
Круглошлифо-вальный ЗМ153 |
|
|
85 |
Кругло-шлифо-вальная |
Шлифование предварительное 35h6 мм со стороны торца А |
Центровые отверстия |
Круглошлифо-вальный ЗМ153 |
|
|
90 |
Кругло-шлифо-вальная |
Установ А Шлифование окончательное 40h6мм, Ш40js6мм со стороны торца В Установ Б Шлифование окончательное 35h6 мм со стороны торца А. |
Центровые отверстия |
Круглошлифо-вальный ЗМ153 |
|
|
95 |
Моечная |
Промывка и сушка деталей |
— |
Моечная машина ММ-600К |
|
|
100 |
Контрольная |
Окончательный контроль детали |
Контрольный стол ОТК |
||
Содержание и последовательность операций
Операции 05-20. Эти операции направлены на подготовку баз для дальнейшей обработки.
Вал шестерня имеет два центровых отверстия типа В4. Обработать торцы и эти центровые отверстия на фрезерно-центровальной операции невозможно — заготовка вала — поковка, полученная ковкой и имеющая большие припуски на торцах (около 10-12мм), которые нельзя фрезеровать за один ход.
Обработать торцы и получить центровые отверстия, возможно, было бы на гаризонтально-росточном станке, но габаритные размеры вала малы и не соответствуют возможностям этого станка.
Возможна обработка на токарном станке, но только с применением люнета, т.к. заготовка вала не может быть установлена в патроне с вылетом не более четырех средних диаметров. При установке без люнета потребовалось бы продвинуть заготовку в шпиндель станка, имеющий отверстие диаметром менее диаметра заготовки (для 16К20 отверстие в шпинделе 53мм).
Для установки поковки в люнете требуется обработка поверхностей, по которым базируется заготовка и происходит ее вращение. Обработать такие поверхности (выточки) возможно если один конец вала установить в патроне, а другой поджать в торец задним центром станка. Обработка должна вестись при малых оборотах шпинделя и малых силах резания. Вдавливать задний центр в заготовку недопустимо, что приведет к поломке центра. Поэтому, предварительно необходимо получить хотя бы небольшое углубление на торце заготовки, что и делается на операции 05 — разметочной.
На операциях 15 и 20 ведется точение торцов и сверление центровых отверстий В4 с двух сторон.
Операция 25- 30. Выполняется предварительное точение с базированием в центровых отверстиях В4. Так как припуски в поковке, полученной ковкой большие, заготовка неточная по форме и расположению поверхностей, то предварительное точение производится на универсальном токарно-винторезном станке за несколько ходов с разбивкой припуска.
Операция 35 и 40. Для окончательной обработки применен токарный станок с ЧПУ, т.к. обработка более сложная, чем при предварительном точении. Кроме точения окончательного шеек вала выполняется точение фасок, торца и канавок. Обработка более производительная, чем на 16К20. Можно совместить операции 35 и 40 и выполнить обработку за два установа А и Б.
Операция 45. Обработка ведется на шпоночо-фрезерном станке шпоночной фрезой с маятниковой подачей рамочным способом. Применение шпоночно-фрезерного станка с ЧПУ более предпочтителен в среднесерийном производстве, чем вертикально-фрезерный.
Операция 50. Заусенец по краям шпоночного паза должен быть удален, чтобы избежать травмирования рабочих и обеспечить сборку с зубчатым колесом. Операция не нуждается в механизации т.к. легко выполняется плоским напильником рабочим станочником — фрезеровщиком
Операция 55. Обработка зубьев m=3, z=17, 7-В. На 050 операции предварительно фрезеруются 17 зубьев с точность 8-В. Обработка ведется на зубофрезерном п/а червячной модульной фрезой. Требуемая точность зубьев по чертежу 7-В. Необходима закалка зубьев ТВЧ до 48…52 HRC. После ТВЧ точность может снизиться от полученной до ТВЧ на 0,5-1 степень. Поэтому применено окончательное зубофрезерование червячной фрезой повышенной точности (класс А-А) методом обкатки (7 степень).
Операция 60. Слесарная операция необходима для снятия заусенцев перед закалкой ТВЧ, когда их твердость может значительно возрасти. Выполняется вручную, т.к. на валах — шестернях невозможно удалить заусенцы на зубофасочных станках.
Операция 65. Контроль необходим перед дорогостоящей — зубошлифовальной операцией и перед отправкой на закалку в другой цех.
Операция 70. При закалке ТВЧ точность зубьев снижается до 8 степени. Шероховатость не изменяется.
Операция 75. Применена зубошлифовальная операция, т.к. после термообработки твердость зубьев равна НRС 52-56 и возможна только абразивная обработка. Кроме этого, нужно значительно повысить точность с 8 степени после закалки ТВЧ до 7 степени, что нельзя обеспечить другими методами абразивной отделочной обработки.
Операция 80 Шлифование с продольной подачей. Вначале шлифуют на длине 58 мм с припуском под окончательное шлифование 40h6 мм. На втором переходе, на участке 24 мм шлифуют в размер 40js6. Диаметр 40js6 меньше, чем диаметр 40h6 с учетом припуска на окончательное шлифование. Данная операция может выполняться на круглошлифовальном станке с ЧПУ в автоматическом цикле.
Операция 85. Шлифование одной поверхности Ш35h6 мм выполняется на настроенном, на размер станке, поэтому эта обработка не совмещена с обработкой других поверхностей. Шлифование предварительное, поэтому выполняется с врезной подачей, что более производительно и, что возможно при длине шлифуемой ступени меньше, чем ширина круга.
Операция 90. Окончательное шлифование подшипниковых шеек необходимо, т.к. к ним предъявляются повышенные требования по точности формы. Окончательное шлифование требует применения более мелкозернистого круга, чем при предварительном или однократном шлифовании.
Операции 95 и 100. На операции 95 выполняется маркировка деталей партии в соответствии с требованием чертежа и очистка деталей от СОЖ, эмульсии, грязи и стружки. При больших габаритах деталей и в условиях единичного и мелкосерийного производства моечные машины не применяют.
После окончательного контроля детали защищают от коррозии нанесением консистентной смазки на точные поверхности и отправляют на склад. В случае если детали сразу поступают на сборку, то консервация может не выполняться.
2.4 Выбор оборудования и приспособлений
Металлорежущие станки подбираются по следующим критериям:
По технологическим возможностям станка.
По требуемой точности станка.
В зависимости от габаритов заготовки.
По требуемой производительности станка и в зависимости от типа производства.
05-20 операции — обработка торцов А и В, сверление центровых отверстий:
Точение торцов заготовки и сверление центровых отверстий осуществляется на станке модели 16К20 с паспортными данными:
- Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:
над станиной 400
над суппортом220
- Наибольшая длина обрабатываемой заготовки 750-1500 мм
- Класс точности по ГОСТ 8-82H
- Наибольшая масса устанавливаемой заготовки, кг:
закрепленного в патроне300
закрепленного в центрах 1300
- Число ступеней частот вращения шпинделя:
прямого23
обратного 12
- Пределы частот вращения шпинделя, мин:
прямого12,5-2000
обратного 19-2420
- Пределы рабочих подач, мм/об:
продольных0.07-4.16
поперечных0.035-2.08
- Мощность электродвигателя привода главного движения 10 кВт.
Режущий инструмент:
Резец токарный проходной упорный правый, ц=900 , Т14К8, ГОСТ 18870-73, Размер державки резца НхВ=25х20 мм. Толщина пластины твердого сплава h=6 мм.
Сверло центровое типа В4 Гост 14034-74.
Приспособления: люнет 6046-0001
25 — 30 Токарная предварительная:
Точение наружных цилиндрических поверхностей осуществляется на станке модели 16К20.
Режущий инструмент: резец токарный проходной упорный отогнутый правый с углом в плане 90о с пластинами из быстрорежущей стали Т14К8. Размер державки резца НхВ=25х20 мм. Толщина пластины твердого сплава h=6 мм. ГОСТ 18870-73
Приспособления: патрон 3-х кулачковый самоцентрирующийся ГОСТ 2675-51, центр вращающийся ГОСТ 8742-79;
Патрон поводковый с центром плавающим, центр задний вращающийся
ГОСТ 18259-72
Измерительный инструмент: ШЦ-I-0.1-125 ГОСТ166-80.
35 — 40 Токарная окончательная:
Точение наружных цилиндрических поверхностей осуществляется на станке модели 16К20.
Режущий инструмент: резец токарный проходной упорный отогнутый правый с углом в плане 90о с пластинами из быстрорежущей стали Т15К10. Размер державки резца НхВ=25х20 мм. Толщина пластины твердого сплава h=6 мм. ГОСТ 18870-73
Приспособления: патрон 3-х кулачковый самоцентрирующийся ГОСТ 2675-51, центр вращающийся ГОСТ 8742-79;
Патрон поводковый с центром плавающим, центр задний вращающийся
ГОСТ 18259-72
Измерительный инструмент: ШЦ-I-0.1-125 ГОСТ166-80.
45 Операция шпоночно-фрезерная:
Фрезерование шпоночного паза осуществляется на станке модели 6Д91 с паспортными данными:
- Ширина фрезеруемого паза 3…20 мм,
- Диаметр обрабатываемого вала 8..80мм,
- Мах длина фрезеруемого паза 300мм,
- Частота вращения шпинделя 500;630;800;100;1250;1600;2000;2500;
- 3150;4000 мин-1;
- Приспособление: Призмы опорные ГОСТ 12195-66, ГОСТ 12938-67 — Прихваты передвижные изогнутые для станочных приспособлений ГОСТ 12938-67.
Режущий инструмент: фреза шпоночная цельная твердосплавная dЧlЧL = 10Ч13Ч45 мм, ГОСТ 16463-80.
- Поперечная подача фрезерной головки 15…30 мм/мин
- Мощность электродвигателя 2,2 кВт.
Измерительный инструмент: ШЦ-I-0.1-125 ГОСТ166-80.
55 Операция зубофрезерная:
Нарезание эвольвентного профиля зубчатых колёс осуществляется на станке полуавтомате для цилиндрических колёс модели 5К310А:
- Мах диаметр обрабатываемой заготовки 200мм;
- Мах размеры нарезаемых колес:
- модуль 4;
- длина зуба прямозубых колес 200мм;
- Мах диаметр устанавливаемой червячной фрезы 125мм;
- Мах осевое перемещение фрезы 50мм;
- Частота вращения шпинделя 63-480 об/мин;
Приспособление: центры упорны ГОСТ 13214-79, хомутик поводковый ГОСТ 16488-70
Режущий инструмент:. цельная прецизионная червячная модульная фреза типа 2 класс точности АА модуль 3, диаметр 70мм, длина 85мм ГОСТ 9324-80.
- Мощность электродвигателя 4 кВт.
Измерительный инструмент: зубомер ГОСТ 4446-59
75 Операция зубошлифовальная
Применяем полуавтомат зубошлифовальный для цилиндрических колес, работающий абразивным червяком модели 5В835. Предназначен для шлифования прямозубых и косозубых цилиндрических колес абразивным червяком методом непрерывной обкатки. Для серийного и крупносерийного производства. Технические характеристики станка:
- Класс точности станка по ГОСТ 8-82, (Н,П,В,А,С)В
- Диаметр обрабатываемой детали 500 мм
- Пределы частоты вращения шпинделя Min/Max20/2000 об/мин
- Число инструментов в магазине12
- Габариты станка (Длинна Ширина Высота)2830Ч2210Ч2345 (мм)
- Масса9200
- Мощность двигателя1.5 кВт
Режущий инструмент: два шлифовальных круга тарельчатого профиля 1ТП 275Ч20Ч20 ГОСТ 16175-81.
Приспособление: центры упорны ГОСТ 13214-79, стяжной хомут с винтом ГОСТ 28191-89
Измерительный инструмент: зубомер ГОСТ 4446-59, микрометр, ШЦ-I-I-0.1-125 ГОСТ166-80.
80 — 90 Операция круглошлифовальная
Производится на станке модели 3М153. Техническая характеристика станка:
- Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:
диаметр: 140 мм
длина: 500 мм
- Высота центров: 90 мм
- Наибольшие размеры шлифовального круга:
Наибольший диаметр: 500 мм
Высота : 63мм
- Частота вращения шпинделя шлифовального круга: 1900 об\мин
- Частота вращения шпинделя заготовки: 50—1000 мин-1
- Скорость перемещения стола: 0,02—5 м/мин
- Мощность электродвигателя привода главного движения: 7,5 кВт
Приспособление: центры упорны ГОСТ 13214-79, хомутики поводковые для шлифовальных работ ГОСТ 16488-70
Режущий инструмент: шлифовальный круг прямоугольного профиля 100Ч50Ч75 ГОСТ 16168-80.
Измерительный инструмент: образцы шероховатости поверхности ГОСТ-9378-93, ШЦ-I-I-0.1-125 ГОСТ166-80.
2.5 Определение величины припусков на обработку заготовки
Заготовка, предназначенная для механической обработки, изготовляется с припуском на размеры готовой детали.
Припуском на обработку принято называть слой материала, удаляемый с поверхности, образующейся в результате обработки заготовки режущим инструментом для получения окончательных размеров и заданного качества поверхности детали.
Припуски разделяют на общие и межоперационные или межпереходные, т.е. такие, которые удаляют при выполнении отдельной операции или перехода.
Различают минимальные, номинальные и максимальные припуски на обработку. Расчету подлежат минимальные припуски на обработку.
Колебание же размера обрабатываемой поверхности заготовки в пределах допуска на ее изготовление создает колебание величины припуска от минимального до максимального.
Влияние величины припуска на экономичность процесса обработки велико. Чем больше припуск, тем большее количество рабочих ходов необходимо сделать для его удаления, тем больше трудоёмкость механической обработки, больше энергетические затраты. Поэтому припуск должен иметь величину, обеспечивающую выполнение установленных требований в отношении шероховатости поверхности и точности размера детали при наименьшем расходе металла и минимальной себестоимости детали, т.е. припуск должен быть оптимальным.
Минимальный припуск по переходам механической обработки определяют двумя методами: расчетно-аналитическим, учитывающим конкретные условия обработки, и опытно-статистическим (табличным) без учета конкретных условий изготовления детали.
2.5.1 Определения припусков расчетно-аналитическим методом
На основании рабочего чертежа детали, маршрута комплексного технологического процесса и таблицы методов обработки записать в таблицу обрабатываемые элементарные поверхности и технологические переходы (методы) обработки в последовательности их выполнения, начиная от заготовки до окончательной обработки.
Расчет на поверхность Ш40js6
Таблица 4.1 — Исходные данные
|
Наименование поверхности и методы обработки |
Идекс i |
мкм |
мкм |
Отклоне-ния, мм |
мкм |
|
|
40js6 Заготовка |
0 |
500 |
500 |
±2 |
4000 |
|
|
Точение предварительное |
1 |
40 |
40 |
— 0,25 |
250 |
|
|
Точение окончательное |
2 |
15 |
15 |
— 0,1 |
100 |
|
|
Шлифование предварительное |
3 |
5 |
5 |
— 0,039 |
39 |
|
|
Шлифование окончательное |
4 |
— |
— |
±0,008 |
16 |
|
|
Примечание: і — индекс метода обработки или перехода;
|
||||||
Определение минимальных припусков
; [1]
где 2Zi min — минимальный припуск на i-ом переходе или методе обработки;
- Rzi-1 — величина параметра шероховатости, полученной на предшествующем переходе;
- величина дефектного слоя;
- пространственные погрешности заготовки, полученные на предшествующем переходе;
- индекс перехода или метода обработки.
Точение предварительное, :
;
;
- где — величина коробления заготовки;
- погрешность зацентровки вала.
;
- где — удельная величина кривизны для заготовки, мкм/мм;
- диаметр заготовки;
- расстояние от торца заготовки до заданной поверхности.
При установке заготовки в самоцентрирующих призмах при зацентровке равно:
д — допуск на диаметральный размер базовый поверхности
Точение окончательное, i=2
;
;
- где — остаточные пространственные отклонения в заготовке после точения предварительного;
- пространственные отклонения после термической обработки (термообработки нет).
где К1- коэффициент уточнения формы для точения предварительного.
Шлифование предварительное, i=3 :
;
;
- где К2 — коэффициент уточнения формы для точения предварительного.
Шлифование окончательное, і=4:
;
;
- где К3 — коэффициент уточнения формы для шлифования однократного.
Определение максимальных припусков
Максимальные припуски находятся исходя из схемы расположения полей припусков и допусков на обработку поверхности 40js6.
Шлифование предварительное, і=4:
Шлифование окончательное, i=3:
Точение предварительное, i=2:
Точение предварительное, :
Определение операционных размеров,
После шлифования окончательного (i=4) операционный размер равен di=d4=dном.дет
Шлифование предварительное, i=3:
Точение окончательное, і=2:
Точение предварительное, і=1:
Определение номинального размера заготовки,
В результате аналитического расчета, учитывающего конкретные условия обработки, найдены операционные размеры d3,d2,d1 и номинальный размер заготовки.
Операционные размеры указываются в маршрутных и операционных картах при записи содержания переходов.
Общий припуск на заготовку для поверхности 40js6
2.5.2 Определения припусков опытно-статистическим (табличным) методом
Опытно-статистический (табличный) метод широко распространен в машиностроении, так как позволяет достаточно быстро выбратьминимальный размер припуска.
Табличные значения операционных (промежуточных) припусков на механическую обработку приведены в нормативахь [1 — 3], [6 — 7].
Табличные значения общих припусков на механическую обработку регламентируются ГОСТами и приведены в [1 — 3], [5].
Величины допусков и предельные отклонения на операционные размеры, и размеры в детали даются в справочнике [9].
Таблица 2.5 — Расчет припусков табличным методом
|
Наименование поверхности и методов ее обработки |
Припуск на диаметр |
Получаемый размер |
Допуск или отклонение |
|
|
Поверхность ш35 n6мм 4.Шлифование окончательное h6 3.Шлифование предварительное h8 2.Точение окончательное h10 1.Точени предварительное h12 0.Заготовка |
2*0,05 2*0,15 2*0,5 2*3,3 2*4 |
35,0 35,1 35,4 36,4 43 |
-0.016 -0,039 -0,1 -0,25 ±2,0 |
|
|
Поверхность ш40 h9мм 1.Точени однократное h9 0.Заготовка |
2*4 2*4 |
40 48 |
-0,05 ±2,0 |
|
|
Наименование поверхности и методов ее обработки |
Припуск на диаметр |
Получаемый размер |
Допуск или отклонение |
|
|
Поверхность ш57 h9мм 2.Точение окончательное h9 1.Точени предварительное h12 0.Заготовка |
2*0,55 2*3,95 2*4,5 |
57 58,1 66 |
-0,074 -0,3 ±2,0 |
|
|
Поверхность зубчатая ш57 h9, m=3мм, Sc=4.161мм, hc = 0.299мм 2.Зубошлифование однократное h6 1.Зубофрезерование однократное h8 0.Заготовка |
0,3 0,3 |
4,161 4,461 |
7-В 8-В |
|
|
Поверхность ш40 js6мм 4.Шлифование окончательное js6 3.Шлифование предварительное h8 2.Точение окончательное h10 1.Точени предварительное h12 0.Заготовка |
2*0,05 2*0,15 2*0,5 2*3,3 2*4 |
40,0 40,1 40,4 41,4 48 |
-0,008+0,008 -0,039 -0,1 -0,25 ±2,0 |
|
|
Поверхность ш40 h6мм 4.Шлифование окончательное h6 3.Шлифование предварительное h8 2.Точение окончательное h10 1.Точени предварительное h12 0.Заготовка |
2*0,05 2*0,15 2*0,5 2*3,3 2*4 |
40,0 40,1 40,4 41,4 45 |
-0,016 -0,039 -0,1 -0,25 ±2,0 |
|
|
Поверхность торец А ш35 h6мм 1.Точени однократное h12 0.Заготовка |
5 5 |
35 40 |
-0,25 ±2,0 |
|
|
Поверхность торец В ш40 h6мм 1.Точени однократное h12 0.Заготовка |
5 5 |
40 45 |
-0,25 ±2,0 |
|
|
Поверхность канавка ш33 h9мм шириной 1,9мм 1.Точени однократное h9 0.Заготовка |
2*1 2*1 |
33 35 |
-0,062 -0,016 |
|
|
Поверхность канавка ш33 h9мм шириной 3мм 1.Точени однократное h9 0.Заготовка |
2*1 2*1 |
33 35 |
-0,25 -0,016 |
|
|
Поверхность канавка ш37 h9мм шириной 1,9мм 1.Точени однократное h9 0.Заготовка |
2*1,5 2*1,5 |
37 40 |
-0,062 -0,016 |
|
2.6 Расчет и установление режимов обработки
Режимы резания могут определяться расчетно-аналитическим методом и по таблицам. на одну операцию ниже приводится пример расчета режимов резания расчетно-аналитическим методом и на одну операцию — табличным.
На все остальные операции режимы резания находятся по таблицам и приведены в таблицах.
2.6.1 Определения режимов резания расчетно-аналитическим методом
Деталь: вал-шестерня.
Заготовка — поковка, полученная ковкой на молотах.
Материал заготовки: сталь 40Х ГОСТ 4543-71.
Твердость заготовки — НВ=200.
Предел прочности при растяжении ?в=940МПа.
Операция: 25 — токарная.
Оборудование: токарно-винторезный станок модели 16К20.
Приспособление — патрон поводковый с центром плавающим, центр задний вращающийся.
Содержание операции:
Переход 1: Точить поверхности, выдержав Ш40h6, l1 = 60 ± 0.3 предварительно.
Переход 2: Точить поверхности, выдержав Ш40js6, l2 = 21 ± 0.3 предварительно.
Переход 3: Точить поверхности, выдержав Ш40h9, однократно.
Переход 4: Точить поверхности, выдержав Ш57h9, l2 = 30 ± 0.3 предварительно.
Режущий инструмент: резец токарный проходной упорный правый, ц=900 , Т14К8.
Передний угол г=00, ц=50, л=00.
Размер державки резца НхВ=25х20 мм.
Толщина пластины твердого сплава h=6 мм.
Последовательность расчета:
1. Определение глубины резания t и числа ходов i:
Переход 1: t1=3,3мм, i=1.
Переход 2: t2=3,3мм, i=1.
Переход 3: t3=2,0мм, i=2.
Переход 4: t1=2,63мм, i=3.
2. Определение стойкости резца Т:
Для одноинструментальной обработки принимается стойкость Т=30мин, [1].
3. Выбор подачи суппорта по нормативам S0норм:
Для всех переходов принимается нормативная подача S0норм = 0,3-0,5мм/об, [1].
4.Корректировка подачи по станку S0:
Принимается подача для всех переходов S0=0,47мм/об
5. Определение расчетной скорости резания Vp :
;
- где Cv — коэффициент, учитывающий материал заготовки и режущей части резца, вид обработки и диапазон подач;
- Тр — стойкость инструмента;
- t- глубина резания;
- Sн- подача;
- Kv- поправочный коэффициент на измененные условия обработки;
- m, x, y- показатели степени.
;
- где Kmv, Knv, Kuv, Kцv, Ko- коэффициенты, учитывающие материал заготовки, состояние поверхности заготовки, материала инструмента, главный и вспомогательный углы в плане.
;
- где Кг — коэффициент, характеризующий группу стали;
- ?в — предел точности при растяжении материала заготовки;
- n — показатель степени.
Переход 1, 2, 3, 4:
Переход 1:
Переход 2 — точение обработанной поверхности, то есть без корки, :
Переход 3:
Переход 4:
6. Определение расчетной частоты вращения шпинделя np:
;
- где Vp — расчетная скорость резания, м/мин;
- D — диаметр обработанной поверхности, мм.
Переход 1:
Переход 2:
Переход 3:
Переход 4:
Для расчета приняты диаметры поверхности, получаемые после последнего хода (i), так как при этом получаются большие значения np.
7. Корректировка частоты вращения шпинделя по станку n:
Принимаются ближайшие значения n по паспортным данным станка с учетом допустимости превышения n на 15-20% по сравнению с np.
Переход 1: — превышение на 11%, что не существенно.
Переход 2:
Переход 3: — превышение на 0,02%, что не существенно.
Переход 4: — превышение на 4%, что не существенно.
8. Определение фактической скорости резания V:
;
- где D — диаметр обработанной поверхности, мм;
- n — принятая частота вращения шпинделя.
Переход 1:
Переход 3:
Переход 4:
9. Проверка режимов резания.
При предварительном точении выполняется проверка.
а. Проверка подачи по допустимой прочности пластины твердого сплава.
Должно выполняться условие:
;
- где S0- принятая подача, мм/об;
- Sдоп — допустимая подача, мм/об.
;
- где — табличное значение допустимой подачи, мм/об;
- К1 и К2 — поправочные коэффициенты, учитывающие механические свойства материала заготовки и угол ц.
Условие проверки выполняется.
б. Проверка по допустимой мощности резания.
Должно выполняться условие:
;
- где Nрез — наибольшая мощность резания при точении, кВт;
- Nдв- мощность двигателя главного привода, кВт;
- З — К.
П. Д. станка;
;
- где Рz- наибольшая силы резания, Н;
- V — скорость резания, м/мин.
;
- где Ср — коэффициент, учитывающий условия обработки;
- t, V, S — режимы резания;
- Kp — поправочный коэффициент, учитывающий измененные условия обработки.
;
- где KMP, Kцp, Kгp, Kлp- коэффициенты, учитывающие материал заготовки и геометрические параметры резца.
;
- где ?в- предел точности при растяжении материала заготовки;
- показатель степени.
Затруднительно определить на каком переходе 1, 3 или 4 наибольшая мощность резания, поэтому расчеты выполняются для всех этих переходов.
Переход 1:
Переход 3:
Переход 4:
Наибольшая мощность резания на втором переходе N2=3,48кВт.
Мощность двигателя станка Nдв=10кВт, з=0,8.
Условие проверки выполняется.
в. Проверка по допустимой осевой силе.
Должно выполняться условие:
;
- где Рх- осевая сила подачи;
- Рдоп- допустимая осевая сила подачи по станку.
;
- Проверка выполняется для первого перехода, так как на этом переходе наибольшая сила Рх.
Условие выполняется.
2.6.2 Определения режимов резания табличным методом
Таблица 2.6 — сводная ведомость режимов резания
|
№ опера-ции |
№ Пере-ходов |
Наименование операции и переход |
Режимы резания |
||||
|
t, мм |
S, мм/об |
V, м/мин |
n, об/мин |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
15 |
Токарная |
||||||
|
1 |
Точить торец В, выдержав L= 248±0,5 мм, однократно |
2,5 |
0,16 |
95 |
630 |
||
|
2 |
Сверлить центровое отверстие |
