Задание

По заданному чертежу детали разработать технологический процесс обработки детали:

– анализ чертежа детали на соответствие требованиям чертежа по шероховатости, погрешностей формы и расположения поверхностей, по результатам которого выполняется чертёж детали с уточнёнными показателями точности;

– обоснование вида заготовки (выбор и определение её размеров, выполнение эскиза заготовки с припусками на механическую обработку);

– выбор технологических баз для обработки её основных поверхностей (теоретические схемы базирования на основании операций механической обработки);

– проектирование маршрутной карты механической обработки детали (выбрать оборудование, приспособление и инструмент);

– составить операционные технологические карты на две операции из маршрута обработки заданной детали;

– рассчитать режимы резания для двух переходов, из разных операций и последовательно методике расчёта отразить в пояснительной записке;

– режимы резания на остальные переходы определить таблично из справочника;

– для проектируемых операций определить штучное время изготовления и последовательно методике расчёта отразить в пояснительной записке;

– составить карты эскизов установки заготовки для двух операций.



1 Технологический анализ чертежа и служебного назначения детали

а) Описание изделия и выявление функциональных поверхностей детали (основные и вспомогательные поверхности).

Вал предназначен для передачи крутящего момента, устанавливается в коробке передач (коробке редуктора) на подшипниках качения. Данный вал состоит из 2-х опорных шеек под подшипники, свободной поверхности, ступени для установления на нём зубчатого колеса, ступени вала, на который устанавливается полумуфта, звёздочка, шкив, или зубчатое колесо открытой передачи. Зубчатое колесо на валу крепится с помощью шпоночного соединения, для чего на нём предусмотрена шпоночная канавка. Полумуфта, звёздочка, шкив, или зубчатое колесо открытой передачи запрессовываются на вал.

- На опорные шейки вала устанавливаются подшипники качения, т.о., эти поверхности должны обрабатываться по 6 квалитету точности под внутреннее кольцо подшипника с полем допуска вала m6, что рекомендуется стандартами по посадкам подшипников. Таким образом, посадка опорных шеек вала записывается O50m6. Шероховатость этих поверхностей Ra = 0,8.

- На ступени вала O45 устанавливается зубчатое колесо, эта поверхность должна быть обработана по 7 квалитету с полем допуска отверстия Н7, что рекомендуется стандартами по посадкам зубчатых колес, шкивов, звездочек. Таким образом, посадка ступени вала под зубчатое колесо записывается O45Н7. Шероховатость этой поверхности Ra = 3,2.

- На ступени вала O45 устанавливается полумуфта, либо зубчатое колесо, либо звёздочка, либо шкив, эта поверхность должна быть обработана по 9 квалитету с полем допуска вала d9, что рекомендуется стандартами по посадкам зубчатых колес, шкивов, звездочек. Таким образом, посадка ступени вала записывается O45d9. Шероховатость этой поверхности Ra = 1,6.

б) Анализ простановки размеров; соответствия требований чертежа по шероховатости поверхностей и точности их изготовления; погрешностей формы и требований точности взаимного расположения основных и вспомогательных баз.

- шероховатости поверхности указаны по старому ГОСТу;

- шероховатости под подшипники качения, шкивы, зубчатые колеса указаны неверно;

- не проставлены размеры фасок торцевых концов вала;

- не указаны обозначения диаметров;

2 По результатам имеющихся ошибок в черчении и старых ГОСТов выполняем чертеж вала.



3 Обоснование вида заготовки, выбор и определение ее размеров (эскиз заготовки с указанием размеров, учитывающих припуски на механическую обработку)

Используем в качестве заготовки круглый прокат, что экономично для изготовления гладких и ступенчатых валов с небольшой разницей в диаметрах шеек, так как в противном случае получаются значительные отходы металла в стружку и затраты на обработку резанием.

3.1 Расчет объема детали

Рисунок 1 - Эскиз детали

Объем цилиндра V определяем по формуле:

, мм³

где R - радиус цилиндра, мм

Н - длина цилиндра, мм

V_д= V₁ + V₂+ V₃+ V₄+ V₅+ V₆ +V₇=664,19 cм³

3.2 Расчет массы детали

Масса цилиндра G определяем по формуле:

_ст , кг

где ?_ст - плотность стали (= 7,87 гр / см),

G_дет=664,19 •7,87=5,227

3.3 Расчет объема заготовки

По номинальному диаметру детали 70 мм по стандартным значениям принимаем диаметр заготовки 75 мм. Общая длина детали составляет 370 мм. Исходя из диаметра проката принимаем с учетом припусков на подрезку торцов 3 мм и на разрезку заготовки (механической ножовкой) 2 мм, выбираем длину заготовки L_заг = 376 мм.



Рисунок 2 - Эскиз заготовки

Объем заготовки определяем по формуле:

,см³

3.4 Расчет массы заготовки

Массу заготовки определяем по формуле:

, кг

3.5 Определение коэффициента использования металла

Значение данного коэффициента должно быть больше 0,75, но так как производство единичное, то допускается применение выбранной заготовки. В качестве альтернативы в качестве заготовки может быть использована поковка.

3.6 Выбор заготовки

Для условий единичного производства выбираем в виде заготовки круглый прокат D = 75мм

Вид проката - круг, точность проката - Б (повышенная), диаметр проката - 85, марка стали - 45, группа качества поверхности - 3ГП, термическая обработка - ТО.

4. Выбор технологических баз для обработки её основных поверхностей

Для выполнения технологических операций требуется не только осуществить базирование обрабатываемой заготовки, но также необходимо обеспечить её неподвижность относительно приспособления на весь период обработки, гарантирующую сохранение неизменной ориентировки заготовки и нормальное протекание процесса обработки. Для этого необходимо исключить возможность трёх прямолинейных движений заготовки в направлении выбранных координатных осей и трёх вращательных движений вокруг этих или параллельных им осей (то есть лишить заготовку детали шести степеней свободы). Для определения заготовки необходимо наличие шести опорных точек

Рисунок 3 -Технологические базы

9 - исполнительная поверхность;

1, 2, 3, 18 - основная база;

4, 5, 6, 7, 8, 19 - вспомогательная поверхность;

10, 11, 12,13,14, 15, 16, 17 - свободные поверхности;



Рисунок 4 - Схема базирования

1, 2, 3, 4 - двойная направляющая технологическая база;

5, 6 - опорная технологическая база;

1. Для обработки поверхностей 3, 4, 7, 8, 11, 12, 15, 16, 17 на токарно-винторезном станке используем установку заготовки в 3 -х кулачковом самоцентрирующемся патроне с поджимом задним центром.

2. Аналогично для поверхностей 1, 2, 5, 6, 10, 13, 14.

3. Для обработки поверхности 9 на вертикально-фрезерном станке заготовку устанавливаем в призмы .



5 Проектирование маршрутной карты

В условиях единичного производства применяются универсальные станки :

Для токарной обработки - токарно-винторезный станок 1К62. Инструмент: резец проходной упорный Т15К6, резец проходной отогнутый Т15К6, измерительный инструмент - штангенциркуль.

Для фрезерной обработки - вертикально-фрезерный станок 6Р12Б. Инструмент: шпоночная фреза Р6М5, измерительный инструмент - штангенциркуль.

Для шлифовальной обработки - круглошлифовальный станок 3М153. Инструмент:

шлифовальный круг ПП500*43*200 23А 40 - см², измерительный инструмент - штангенциркуль.



8 Расчет режимов резания

8.1 Расчет режимов резания при токарной черновой операции

Черновое точение:

Исходная информация: глубина резания ; число проходов 1; диаметр шейки ; Величина подачи определяется по таблицам, инструмент- резец Т15К6 проходной упорный, , станок токарно-винторезный 1К62, частота вращения шпинделя: максимальная ; минимальная . Количество скоростей ; мощность электродвигателя .

Значение подачи определяется по видам обработки, при черновом точении принимаем:

Скорость резания при точении рассчитывается по эмпирической формуле,

где - коэффициент принимается по таблице, ;

- стойкость инструмента, ;

- подача резца, ;

- эмпирические коэффициенты, определяемые по табличным

данным,; ; ; ;

- произведение коэффициентов,

где - коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

(10)

где - временное сопротивление материала заготовки, ,

.

- коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

;

- коэффициент, учитывающий качество материала инструмента;

;

и - коэффициенты, учитывающий влияние углов в плане инструмента; и ;

- коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца; ;

- коэффициент, учитывающий влияние вида обработки; ,



Рассчитаем частоту вращения шпинделя

,

Принимаем действительную частоту вращения

;

Расчет действительной скорости резания

; (12)

Определяем затраты мощности на резание

(13)

(14)

Где - эмпирические коэффициенты, выбираемые по табличным данным

; ; ; ;

- поправочный коэффициент;

(15)

где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

, (16)

где - показатель степени, выбираемый по табличным данным;

;

- коэффициенты, учитывающие влияние геометрических размеров режущей части инструмента

;

;

;

;

;

;

Мощность затрачиваемая на резание с учетом затрат энергии в приводе станка

, (17)

Где - КПД станка ();

меньше мощности привода станка 1К62 , делаем вывод, что станок подходит для выполнения данной технологической операции.

8.2 Расчет режимов резания при фрезерной операции

Фрезерование шпоночного паза:

Исходные данные: параметры обработки: глубина резания t = 5 мм; ширина фрезерования В = 14 мм; число проходов i = 1; Длина рабочего хода L =40 мм; инструмент- шпоночная фреза, Р6М5, призма, патрон 3-х кулачковый, осевая шпонка, штангенциркуль. Станок вертикально-фрезерный 6Т12, частота вращения шпинделя: максимальная n_max=1250 мин, минимальная n_min = 16 мин^-1., количество скоростей К = 19, мощность электродвигателя N_эл.дв = 7,5 кВт.

Определение расчетной скорости резания при фрезеровании поверхности.

где C_V - коэффициент, определяемый по табличным данным,;

C_V =12;

D - диаметр фрезы, D = 14 мм;

Т - период стойкости инструмента, Т=60 мин;

t - глубина резания;

S_z - подача на один зуб, S_z = 0,028 мм/зуб;

В - ширина фрезерования; мм;

Z - число зубьев фрезы, Z = 2;

q, m, x, y - показатели степеней, определяемые по табличным данным

q = 0,3; m = 0,3; x= 0,3; y=0,25;

K_v - коэффициент, учитывающий фактические условия резания,

K_v=K_mvK_uvK_nv,

где K_mv - коэффициент, учитывающий качество материала заготовки;

K_uv - коэффициент, учитывающий материал инструмента, K_uv = 0,3;

K_nv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки,

K_nv = 0,9;



где n - показатель степени, выбираемый по табличным данным,

_В - временное сопротивление материала заготовки, _В =770 МПа;

K_v = 0,980,30,9 = 0,26;

м/мин;

Расчетная частота вращения фрезы:

n=;

n==60,7мин

Принимаем действительную частоту вращения фрезы n=50 мин

Окружная сила при фрезеровании:

S - подача на один оборот фрезы,



Крутящий момент на шпинделе:

Мощность резания:

где: действительная окружная скорость фрезы (м/мин)

Мощность электродвигателя:

,

где - КПД станка =0,5;

кВт.

N_{эл.дв.устан.}=0,036 кВт (для станка вертикально-фрезерного 6Р12Б)

0,036<7,5N_эл.дв.<N_{эл.дв.устан.}, т.е. проверка по мощности выполнена.



9 Расчет основного и штучно-калькуляционного времени

При выпуске продукции отдельными партиями подготовительно-заключительное время устанавливается на все партии, так как оно не зависит от количества однородной продукции, изготовляемой по определенному заданию. В этом случае норму времени на изготовление единицы продукции (изделия) или выполнения единицы работы (операции) устанавливается без подготовительно-заключительного времени и называют нормой штучного времени .

(18)

где - основное время,

- вспомогательное время,

- время обслуживания рабочего места,

- время на отдых и личные надобности.

Основное время при токарной операции определяется по формуле:

,

где - длина рабочего хода, мм;

- количество проходов;

- подача резца, мм/об;

- частота вращения заготовки, об/мин;

;

- длина обрабатываемой поверхности;

- величина врезания;

- сход резца.

При прорезке узких канавок на шейках вала, проточки шейки до уступа

Пример, для черновой обработки:

Вспомогательное время затрачивается рабочим на приемы, без которых невозможен ход выполнения операции.

(19)

где - время на установку и снятие детали;

- время, связанное с выполнением перехода (управление станком, механизмами и инструментом);

- время на контрольные измерения.

Вспомогательное время определяют по нормативам, разработанным на комплексы приемов, составленных по технологическим признакам работ для каждого типа оборудования.

Нормативы времени на обслуживание рабочего места классифицируют по типам станков в процентах от оперативного времени , которое устанавливают на операцию в целом и оно равно:



(20)

Штучное время при чистовом точении , мин

, (21)

где - основное время;

- вспомогательное время на установку, крепление и снятие детали, на выполнение переходов при управлении станком, на контрольные измерения;

- время на обслуживание рабочего места;

- время на отдых и личные надобности;

Где - оперативное время;

Штучно-калькуляционное время, мин

(22)

где - количество деталей в партии, ;

- подготовительно-заключительное время.



Для токарной черновой:

Для токарной чистовой: