Щит подшипниковый

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Технико-организационные данные

проектирование обработка щит подшипниковый

Исходные данные для проектирования являются:

- чертежи деталей группы;

- технические условия на изготовление деталей группы;

- программы выпуска деталей группы;

- номенклатура деталей группы - 25 наименований;

- режим работы - 2 смены;

- тип производства - среднесерийный;

- коэффициент загрузки оборудования - 0,8.

1.2 Характеристики номенклатуры обрабатываемых деталей

Номенклатура деталей группы и их основные характеристики приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Характеристика комплекта обрабатываемых деталей

На основе анализа чертежей деталей группы выбираем в качестве детали-представителя «щит подшипниковый 1», как деталь содержащую все основные поверхности деталей группы. Все остальные детали схожи по конструктивным признакам технологическому процессу. Все расчеты в дальнейшем будем выполнять относительно детали представителя.

Эскиз детали представителя приведен на рис.1.1.

Рис.1.1. Эскиз детали представителя

1.3 Предварительное определение тапе производства

В машиностроении различают 3 основных типа производства: массовое, серийное и единичное.

При серийном изготавливают серию изделий, регулярно повторяющихся через определенные промежутки времени. Характерный признак серийного производства - выполнение на рабочих местах нескольких повторяющихся операций.

При отсутствии необходимых исходных данных для расчета и исходя из годовой программы выпуска деталей N=200 шт. и массы готовой детали m=57,5 кг. Устанавливаем тип производства - среднесерийный.

1.4 Выбор и анализ технологического процесса-аналога

В качестве технологического процесса-аналога выбираем заводской технологический процесс. В качестве заготовки щита подшипникового применяется литье в песчаной форме. Мерительный и режущий инструмент приведены в таблице 1.2, используемое оборудование в таблице 1.3.

Операция 010: Токарная 1 Расточить отверстие до O136 (l=30)

2 Точить торец до O298,выдержав шероховатость 12,5

3 Точить торец до O499,выдержав шероховатость 12,5

4 Точить поверхность до l=17

Операция 020: Контроль

Операция 030: Токарная

1 Расточить ступицу щита до O298 (l=10), выдержав шероховатость12,5

2 Расточить ступицу щита до O214 , выдержав размер 55

3 Расточить выточку до O195±0,5, выдержав шероховатость 12,5

4 Расточить выточку до O160, выдержав размеры 15±0,5 и 82 и шероховатость 1.6

5 Расточить ступицу щита с O214 до O215, выдержав шероховатость 1.6

Операция 040: Контроль

Операция 050: Фрезерно-сверлильная

1 Фрезеровать поверхность, выдержав шероховатость 12,5

2 Сверлить 8 сквозных отверстия O22

Операция 060: Контроль

Таблица 1.2. - мерительный и режущий инструмент.

Таблица 1.3 Оборудование

Предложения по изменению технологического процесса аналога:

замена ручного оборудования на автоматизированное

концентрация обработки на операции

исходя из экономических расчетов выберем в качестве заготовки поковку, горячештамповочную в закрытых штампах

применение автоматического контроля для сокращения тех процесса

2. Технологическая часть

2.1 Анализ служебного назначения детали и ТУ на изготовление

Данные о детали:

* масса 57,5 кг

* материал - сталь 40Х ГОСТ1050 - 74

Щит подшипниковый служит для закрепления наружного кольца подшипника. Деталь достаточно жесткая, удобная для установки и закреплении при обработки. Требование по точности большинства поверхностей могут быть выполнены обычными высокопроизводительными методами обработки (точение, фрезерование, шлифование). Данная деталь удобна для обработки на станках с применением стандартного режущего инструмента.

Основными поверхностями детали являются (рис. 2.1.):

Основные конструкторские базы - (10, 12), имеющие точность обработки по 8 квалитету и (17) по 11 квалитету, шероховатость 1.6.

Вспомогательные конструкторские базы - (7, 9, 11, 14, 15, 16, 17).

Свободные поверхности - поверхности (1-6, 8, 13) точность обработки по 14 квалитету, шероховатость 12.5.

Что касается массы, то ее величина не создает трудностей с транспортировкой автоматизированными средствами. Габаритные размеры позволяют использовать стандартные приспособления, схваты, тару.

Химический состав стали и ее механические свойства указаны в таблицах 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1 Химический состав Сталь 40Х (ГОСТ1050-74)

Таблица 2.2 Механические свойства Сталь 40Х (ГОСТ1050-74)

По химическим и механическим свойствам сталь 40Х подходит для для деталей типа щит подшипниковый.

2.2 Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность конструкции изделия имеет прямую связь с производительностью труда, затратами времени на технологическую подготовку производства, изготовление, технологическое обслуживание и ремонт изделия. Эффективность использования станков с ЧПУ в значительной степени зависит от технологичности конструкции обрабатываемой детали. Улучшение технологичности конструкции детали способствует повышению производительности и качества обработки, сокращению типоразмеров необходимого режущего инструмента, уменьшению трудоемкости технологической подготовки деталей к обработке.

Деталь позволяет обрабатывать поверхности проходными и расточным резцами; имеются отверстия, обрабатывающиеся сверлом; имеются поверхности, которые обрабатывается цилиндрической фрезой.

Фасками с углом 45, отсутствие резьбы, отсутствие расточки канавок в отверстиях и внутренней подрезки торцев, отсутствие отверстий под углом к поверхности и пересекающихся под углом, доступность ко всем обрабатываемым поверхностям, следовательно деталь технологична.

Определим количественные показатели технологичности.

1. Коэффициент использования материала:

2. Коэффициент приведения по сложности:

Среднее значение квалитета точности:

Среднее значение параметра шероховатости:

Вывод: исходя из количественной оценки деталь-представитель достаточно технологична.

2.3 Технико-экономическое обоснование выбора метода получения заготовки

В настоящее время заготовки щитов подшипниковых получают различными методами: ковкой на молотах и прессах, горячей объемной штамповкой в открытых и закрытых штампах, литьем.

Главным при выборе метода получения заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Поэтому проведем технико-экономическое обоснование выбора метода получения заготовки из двух методов - литье в песчаной форме и поковка, горячештампованная в закрытых штампах. Расчеты сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Последовательность экономического обоснование выбора заготовки.

Исходя из расчетов, принимаем: поковку, горячештампованную в закрытых штампах.

Рис. 2.1 Эскиз заготовки

2.4 Проектирование маршрута обработки детали

При проектировании маршрута обработки детали следует учитывать: количество видов обработки каждой поверхности должно быть минимальным, обеспечивающим заданною точность и шероховатость по поверхности детали. Количество методов обработки поверхностей детали должно быть минимальным с целью использования наименьшего количества моделей технологического оборудования и типоразмеров оснастки, а также с целью максимальной концентрации элементарных переходов по технологическим операциям.

На рисунке 2.2 представлен эскиз детали "щит подшипниковый" с пронумерованными поверхностями.

Рис. 2.2 Эскиз детали с нумерацией обрабатываемых поверхностей

2.4.1 Назначение методов и видов обработки поверхностей

Назначение методов и видов обработки производился по таблицам точности обработки и сводится в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 Методы и виды обаботки

2.4.2 Формирование принципиальной схемы на уровне этапов

Назначим для каждой поверхности метод и вид обработки и сведем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 Содержание этапов обработки

2.4.3 Предварительное выделение технологических операций на уровне компоновочных схем

Предварительно выделим технологические операции на уровне компоновочных схем:

Операция 010: Токарная: обрабатываются поверхности 1, 2, 3, 4, 5, 19, 13

Операция 020: Токарная: обрабатываются поверхности 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17

Операция 030: Фрезерно - сверлильная: обрабатываются поверхности 6, 7, 8

2.4.4 Выбор баз по технологическим операциям

При решении этой задачи должны быть выполнены следующие условия:

- по возможности, принцип единства и совмещения баз:

- базирование на необработанные поверхности должно производится один раз - на первой операции.

Схема базирования по операциям приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Схемы базирования по операциям

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

2.4.5 Выбор технологического оборудования

В данном разделе решается задача выбора конкретных моделей технологического оборудования по каждой операции. При этом определяющими факторами являются:

- тип производства;

- группа оборудования;

- структура операций;

- требуемая точность обработки;

- габаритные размеры заготовки;

- методы обработки;

- уровень автоматизации;

- число режущих инструментов.

В серийном производстве используется универсальное оборудование с ЧПУ.

Таблица 4.4- Выбор моделей оборудования

Станки предназначены для чернового и чистового точения цилиндрических, конических и фасонных поверхностей деталей типа валов в один или несколько проходов по замкнутому автоматическому циклу, а также сверление, зенкерование, развертывание и нарезание резьб в центровых отверстиях. Привод главного движения - от электродвигателя постоянного тока, двухступенчатого редуктора и ременной передачи. Переключение зубчатых колес в редукторе - от пневмоцилиндра. Привод револьверной головки - электромеханический. Приводы подач включают в себя высокомоментные электродвигатели постоянного тока, зубчатые ременные передачи, вращающиеся датчики контроля пройденного пути, передачи "винт-гайка качения". Станок оснащен автоматической централизованной дозированной системой смазки направляющих уппорта и привода подач.

Станки комплектуется устройством с числовым программным управлением (ЧПУ).

2.4.6 Окончательное формирование маршрута обработки

Окончательный маршрут обработки детали типа щит формируем исходя из предварительного выделения технологических операций на уровне компоновочных схем и выбора моделей оборудования.

Окончательный маршрут обработки детали щит подшипниковый:

Операция 010:

Последовательное растачивание поверхностей 1,2,3,4,5,19 и растачивание отверстия 13.

Операция 020:

Последовательное растачивание поверхностей 9,15,16,17; растачивание отверстий 10,11,12,14.

Операция 030

Получистовое фрезерование поверхностей 6,8; сверление отверстий 7.

Операция 040

Контроль.

2.4.7 Выбор средств технологического оснащения

2.4.7.1 Выбор типа режущего инструмента

Таблица 4.5- Выбор типа режущего инструмента

2.4.7.2 Выбор приспособления

Система приспособлений определяется типом производства и точностью обработки. Вид приспособления определяется моделью технологического оборудования, схемой установки заготовки, содержанием технологической операции и точностью обработки.

Выбор проводим по [2, стр. 8-44] и по 13. стр. 227-238], результаты сводим в таблицу 4.6.

Таблица 4.6 - Выбор приспособления

2.4.7.3 Выбор типоразмера режущего инструмента

Выбор типоразмера режущего инструмента зависит от типа инструмента, модели технологического оборудования, требуемой точности обработки, формы расположения и размеров обрабатываемых поверхностей.

Выбор проводим по [3. стр. 239-299] и по [4. стр. 119-260], результаты сводим в таблицу 4.7.

Таблица 4.7 Режущий инструмент

2.4.7.4 Выбор вспомогательного инструмента

Вид инструмента предопределяется типом технологического оборудования и типом режущего инструмента. Типоразмер вспомогательного инструмента выбирается в зависимости от размеров и расположения базовых поверхностей режущего инструмента; размеров и расположения исполнительных поверхностей станка, к которым по средствам вспомогательного инструмента присоединяется режущий инструмент.

Выбор проводим по [2. стр. 284-387] и результаты сводим в таблицу 4.8.

Таблица 4.8 - Выбор вспомогательного инструмента

2.5 Разработка операционной технологии

2.5.1 Уточнение структуры операций по переходам

Операция 010:

Последовательное растачивание поверхностей 1,2,3,4,5,19 проходным резцом; растачивание отверстия 13 расточным резцом.

Операция 020:

Последовательное растачивание отверстий 9,10,11,12,14,15,16,17 проходным резцом.

Операция 030:

Последовательное обработка поверхностей 6,8 цилиндрической фрезой; сверление отверстий 7.

Операция 060:Контроль.

2.5.2 Расчет операционных припусков

Припуск - это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Расчет припусков обуславливает:

- оптимальные промежуточные размеры заготовок по всем технологическим переходам (от черновой заготовки до готовой детали):

- минимальное число технологических переходов, обеспечивающих заданное качество обрабатываемой детали:

- рациональный выбор установочных баз и методов обработки. Расчет - аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях выполнения заготовок и их обработки, определении величин элементов, составляющих припуск и их суммирования.

При проектировании технологического процесса расчет припусков будем производить именно этим методом.

Припуски на обработку и промежуточные предельные размеры определяем для поверхности 12 размером O160

1. Заготовка - штамповка нормальной точности.

2. Масса заготовки - 67,5кг

3. Маршрут обработки:

* получистовое обтачивание

* чистовое обтачивание

Вся указанная обработка выполняется с установкой заготовки в центрах. Заносим маршрут обработки в графу 1 (см. табл. 5.1).

Расчет отклонений расположения поверхностей.

Величину отклонений ?? (в мкм) для штампованной заготовки при обработке в центрах определим по формуле:

где - коробление, мкм; - смещение оси заготовки в результате погрешности центрования, мкм.

В свою очередь:

где - допуск на размер.

Получистовое растачивание. Величину остаточных пространственных отклонений r, определим по формуле:

Чистовое растачивание. Величина остаточных пространственных отклонений r =0,04*8=0,32. Рассчитанные величины пространственных отклонений заносим в графу 4.

Расчет минимальных припусков на диаметральные размеры для каждого перехода выполним по формуле:

2Zi min = 2 (Rz i-1 + hi-1 + i-1 + i);

* получистовое растачивание 2Zi min = 2(300 + 200 +160) = 1320;

* чистовое растачивание 2Zi min = 2(50 + 50 + 8) = 216;

Наименьшие расчетные размеры (графа 7) по технологическим переходам определим, складывая значения наименьших предельных размеров, соответствующих предшествующему технологическому переходу, с величиной припуска на выполняемый переход:

160,063+0,216 = 160,279;

160,279+1,32 =161,599;

Округленные наименьшие предельные размеры заносим в графу 10. Затем определяем наибольшие предельные размеры по переходам:

160,063+0,10 =160,163;

160,28+0,4 = 160,68;

160,6+5,5 = 166,1;

Результаты расчета вносим в графу 9.

Расчет фактических максимальных и минимальных припусков по

переходам проводим, вычитая соответственно значения наибольших и наименьших предельных размеров, соответствующих выполняемому и предшествующему технологическим переходам:

Максимальные размеры:Минимальные размеры:

160,68-160,63 = 0,05; 160,28-160,063 = 0,217;

166,1-160,68 = 5,42; 160,6-160,28 = 0,32;

Результаты расчета заносим в графы 11 и 12.

Таблица 5.1 Расчет припусков и допусков ступени 160А3

Расчет общих припусков проводим по уравнениям:

Проверку правильности расчетов проведем по уравнению (2.6):

.

Рис.3.1 - схема расположения припусков и допусков на обработку поверхности 12

Припуски и допуски на остальные поверхности приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Назначение табличных припусков и допусков на обрабатываемые поверхности

2.5.3 Расчет режимов резания

Режимы резания могут быть назначены по соответствующим справочным таблицам или на основе расчетно-аналитического метода определения режимов резания.

При назначении режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Расчетно-аналитическим методом рассчитаем режимы резания на обработку поверхности 12 (получистовое растачивание). Расчет режимов резания проводим по [4. стр. 261-275]

1. Исходные данные:

* обрабатываемый материал Сталь 40Х;

* режущий инструмент - резец токарный расточной Т5К10.

* станок - токарный с ЧПУ РТ724Ф301.

2. Расчет параметров режима резания при получистовом точении.

Определяем глубину резания t:

t =5,42мм

Определяем подачу 5 по [7, стр. 40, карта 4]:

S=0,68мм/об

По карте 11 [7, стр. 52] определяются поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от твёрдости и инструментального материала KSм=1,0

По карте 11 определяем поправочные коэффициенты на подачу для измененных условий обработки в зависимости от:

состояния поверхности заготовки KSn = 1,0;

вылет резца Кs1 =0,56

геометрических параметров резца KSц = 1,3;

диаметр детали Ksd = 0,8

инструментального материала Ksи = 1,15

Окончательно подачу для стадии обработки определяем по формуле:

So = S * KSи *KSn * KS1 * КSp * KSd * Ksи

So = 0,68 * 1,0 * 1,0 * 0,56 * 1,3 * 0,8 * 1,15 = 0,46 мм/об;

Рекомендуемое значение скорости резания для получистовой стадии обработки стали 40Х без корки выбираем по карте 21[7, стр. 73]:

Vт=203 м/мин

По карте 21 [7, стр. 73] выбираем поправочный коэффициент для получистовой стадии обработки в зависимости от инструментального

материала KVи = 0,85.

По карте 23 [7, стр. 82] выбираем остальные поправочные коэффициенты на скорость резания для измененных условий в зависимости

от:

группы обрабатываемости материала KVс = 0,9;

вида обработки KV0 =1,0;

жесткости станка KVj = 1,10;

механических свойств обрабатываемого материала KVм = 0,8;

геометрических параметров резца KVц = 1,0;

периода стойкости режущей части KVТ = 1,2;

наличия охлаждения KVж = 1,0.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания вычисляем по формуле:

KV = KVи *KVc * KV0 * KVj * КVм * KVц * KVt* KVж

KV = 0,85 * 0,9 * 1,0 * 1,10 * 0,8 * 1,0 * 1,2 * 1,0 = 0,81;

Окончательно скорость резания определяем по формуле:

V=VT*KV;

V = 203 * 0,81 = 164,43 м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя n:

Определяем осевую Px и радиальную Py составляющие силы резания по карте 32 [7, стр. 98]:

PXТ=900H; PYТ=360H.

По карте 33 [7, стр. 99] определяем поправочные коэффициенты на силы резания для измененных условий в зависимости от:

механических свойств обрабатываемого материала

главного угла в плане

главного переднего угла

угла наклона режущей кромки

Окончательно составляющие силы резания определяют по формулам:

PX = PXТ

PY = PYТ

PX = 900 * 1,1 * 1,0 * 0,9 * 1,0 = 891 Н;

PY = 360 * 1,0 * 1,0 * 0,9 * 1,0 =356,4 Н.

Определяем мощность резания N:

Режимы на остальные поверхности приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Режимы резания по операциям

2.5.4 Нормирование технологических операций

Под технически обоснованной нормой времени понимается время, необходимое для выполнения заданного объема работы (операции) при определенных организационно-технологических условий и наиболее эффективном методе использования всех средств производства.

Проведем расчет норм времени на токарную операцию 020.

Определяем основное время, мин:

где

t0j - основное время на j переходе, мин;

Lj - длина обрабатываемой поверхности, мм;

l - длина врезания и перебега инструмента, мм;

i - число рабочих ходов;

Sмин=n*s - минутная подача, мм/мин.

n= частота вращения заготовки или инструмента

s= подача на один оборот

Определяем штучное время на операцию, мин

tвсп- вспомогательное не перекрываемое время

а - процент потерь времени от оперативного времени

tвсп=0,8 - время загрузки разгрузки станка

б=10%

Определяем подготовительно заключительное время

Тп.з=Тп.з1+Тп.з2+Тп.з3

Тп.з1 - Обязательный комплекс затрат, мин.

Тп.з2 - Время на дополнительные приёмы не вошедшие в Тп.з1, мин.

Тп.з3 - Время на обработку пробной детали, мин

Составляющие Тп.з2,Тп.з3 определяются конкретным станком и сложностью детали и выбираются из справочных таблиц [5, стр. 604-622].

Тп.з1=12 ,Тп.з2=5,4, Тп.з3= 5,4

Тп.з=12+10+2,2=24,2

Определяем штучно калькуляционное время

Tп.з- подготовительно заключительное время

n - размер партии деталей шт.

, где

Nгод - годовой выпуск деталей шт;

S - число запусков в год

Nгод = 200, S = 12

На остальные операции назначаем нормы времени укрупнено:

Определяем основное время по приближенным формулам для

-Токарная 010

t0=0.17dl+0.18dl

-Фрезерная 050

t0=7l+0.52dl

Определяем время работы по УП, мин

tуп = (1,4?1,6)*tо

3. Определяем штучно калькуляционное время

tшт-к= 1,37*tуп

4. Определяем составляющие штучно-калькуляционного времени по

следующим формулам:

tвсп=0,085* tшт-к

tтех=0,145* tшт-к

tорг=0,17* tшт-к

tпер=0,20* tшт-к

Результаты расчёта норм времени приведены в таблице 5.4

Таблица 5.4 - Технические нормы времени по технологическим операциям

Размещено на Allbest.ru