Рис. 2 Схема установки вала на жесткий центр.

На рис. 2. представлена схема установки вала на жесткий и подвижный центры для обработки ступени вала в размер l .

Диаметр центрового отверстия может колебаться в пределах

.

Измерительной базой для размера l будет левый торец вала. Перемещение суппорта станка прекращается выключением подачи при достижении резцом размера С. Так как измерительная и установочная база не совпадают, то .

, если вместо жесткого центра применить конструкцию плавающего центра. В результате этого торец вала станет установочной базой.

Наиболее часто используемыми чистовыми технологическими базами для деталей типа вал являются центровые отверстия, т.к. основным размером на вал является как правило его диаметр. Установка по центровым отверстиям позволяет "поймать" ось детали и при этом погрешность базирования на диаметр будет нулевой.

Заготовка, приходящая на производство не имеет центровых отверстий. Ввиду этого на первой операции деталь заживается в призмы, фрезеруются торцы и после этого рассверливаются центровые отверстия, которые и используются почти на всех операциях, т.к. позволяют легко, быстро и надежно закрепить деталь и при этом не мешают обработке.

3.5 Выбор методов обработки поверхностей заготовки и определение количества переходов. Выбор режущего инструмента

Выбор способов и обоснование количества переходов по обработке поверхностей заготовки предопределяет стремление превратить заготовку в деталь самым коротким и экономичным путем.

На выбор способов обработки влияют:

v конструктивные особенности детали и ее размеры;

v требования к качеству готовой детали;

v свойства заготовки;

v количество деталей, подлежащих изготовлению;

v технико-экономические показатели способов обработки.

Выбор способов и средств для обработки каждой поверхности заготовки ведут в направлении, обратном ходу технологического процесса (от готовой детали) и начинают с нахождения такой технологической системы, которая позволяет экономичным путем достичь необходимое качество материала и геометрическую точность детали. Однако избираемая технологическая система в состоянии обеспечить требуемое качество детали только при определенных входных значениях характеристик заготовки по тем же показателям, как и у готовой детали.

Рассмотрим выбор методов обработки и определения количества переходов на примере участка вала диаметром 20 мм, посадкой к6 - под подшипники.

Для посадки 20к6 определяем предельные отклонения:

Д = +0,015

Д = +0,002

Тд=0,015-0,002=0,013

В качестве заготовке имеем поковку, для которого согласно ГОСТ 2590-71 имеем:

Дзаг = 0,4

Дзаг = -0,7

Тзаг=0,4-(-0,7)=1,1

Конечную точность этого участка оправки обеспечивает чистовое шлифование.

Чистовому шлифованию должно предшествовать предварительное круглое шлифование. которое обеспечивает:

Ra=1.6, T3=0.033, h=0.02,

где h-глубина дефектного слоя.

Дв4=0 Дн4=-0.033

Таким образом обеспечивается уточнение:

Предварительному шлифованию должно предшествовать чистовое точение, которое обеспечивает:

Ra=3,2, T2=0.084, h=0.03

Дв3=0 Дн3=-0.084

Таким образом обеспечивается уточнение:

Чистовому точению должно предшествовать черновое точение, которое обеспечивает:

Ra=6,3, T1=0.21, h=0.08

Дв2=0,1 Дн2=-0.11

Таким образом обеспечивается уточнение:

Зная допуск на заготовку определяем уточнение, полученное на первой операции:

Таким образом, выполнение четырех переходов обеспечивает:

е0=е1*е2*е3*е4=5,24*2,5*2,55*2,54=84,8, е0?ет

Вывод: выбранные технологические переходы обеспечивают достижение точности детали.

На выбор режущего инструмента влияют следующие параметры:

ь требования к качеству детали;

ь свойства материала обрабатываемой заготовки;

ь выполняемая операция или переход;

ь возможности и состояние используемого технологического оборудования;

ь экономические показатели.

В связи с этим целесообразно применить в процессе обработки нашей заготовки, следующие инструменты:

o Фреза 2210-0063 ГОСТ 9304-69 - для фрезерования торцов

o Сверло d=20мм ГОСТ 14952-75-для первого сверления отверстия в торце

o Сверло d=32мм ГОСТ 14952-75-для второго сверления отверстия в торце

o Сверло центровочное тип А d=5мм ГОСТ 14952-75- для зацентровки торцов

o Резец 2100-0405 ВК8 ГОСТ 18878-73- для чернового точения

o Резец 2100-0805 Т15К6 ГОСТ 18878-73- для чистового точения

o Сверло d=14мм ГОСТ 14952-75-для сверления отверстия под головку регулировочного винта

o Сверло d=7мм ГОСТ 14952-75-для сверления отверстия под регулировочный винт

o Сверло d=12мм ГОСТ 14952-75-для сверления отверстия под стяжной болт

o Резец 2130-0001 Т15К6 ГОСТ 18884-73-для растачивания канавки

o Шлифовальный круг - ПП 80*25*32 25А 50 СМ-5-К ГОСТ - 2424-83 - для предварительного шлифования

o Шлифовальный круг - ПП 80*25*32 25А 25 СМ-5-К ГОСТ - 2424-83 - для окончательного шлифования

o Плашка ГОСТ 9749-62-для нарезания метрической резьбы D=20мм

o Метчик ГОСТ 1604-60-для нарезания метрической резьбы d=8мм

3.6 Обоснование последовательности обработки поверхностей заготовки и разработка маршрутного технологического процесса

Выбор технологического оборудования и оснастки.

Обоснование последовательности обработки поверхностей заготовки ведут с учетом конструктивных особенностей детали и требований к ее качеству, состава переходов по обработке поверхностей заготовки и ее базирования в технологическом процессе, необходимости термической обработки. Условий организации производственного процесса и других.

Обработку заготовки обычно начинают с подготовки технологических баз. В результате чего были определены основные технологические базы - цилиндрическая поверхность оправки. При этом базирование по необработанным поверхностям в направлении выдерживаемых размеров допускается лишь один раз, поэтому шейки вала используем на первой операции - для фрезерования и зацентровки торцев, а при последующих операциях применяем эти центровые отверстия.

В начале технологического процесса с заготовки удаляем наибольшие припуски, что способствует перераспределению остаточных напряжений в материале заготовки.

Высокие требования к точности формы, относительного положения и размеров поверхностей детали вынуждают обрабатывать заготовку в несколько этапов с применением различных способов обработки. В нашем случае предварительную и окончательную обработку удается выполнить последовательно при одной установке, что значительно уменьшает погрешность обработки, а также время на обработку.

На последовательность и количество этапов обработки поверхностей заготовки влияет термическая обработка, которая неизбежно приводит к деформации заготовки, поэтому операцию - шлифование выполняем после термической обработки. Так незакаленные поверхности не шлифуют. В конце технологического процесса выполняем промывку и контроль.

Намеченная последовательность обработки поверхностей заготовки позволяет составить маршрут технологического процесса изготовления детали в виде списка переходов с соблюдением последовательности их выполнения.

Маршрутный технологический процесс данной детали представлен в маршрутной карте технологического процесса изготовления детали.

На выбор оборудования влияют следующие параметры:

ь состав технологического процесса изготовления изделия;

ь свойства материала обрабатываемой заготовки;

ь себестоимость изготавливаемого изделия;

ь требования к качеству детали.

В связи с этим целесообразно применить в процессе обработки нашей заготовки следующее оборудование:

o фрезерно-центровочный 4х шпиндельный полуавтомат, модель МР-73 - на фрезерно-центровальной операции

o многоцелевой токарный станок, модель SLT 240 - на токарной операции и сверлильной операции и нарезания резьбы

o круглошлифовальный станок 3С120В - для шлифовальный станок

o моечная машина - для промывки детали.

В соответствии с выполнением требуемых операций необходима следующая оснастка:

o призма ГОСТ 12197-66-на первой операции

o Центр А-1-2-НП ГОСТ 8742-75-для установки детали на станке

o Хомутик 7107-0039 ГОСТ 2578-70-для закрепления детали.

3.7 Определение припусков, межоперационных размеров и их допусков

Определение размеров исходной заготовки.

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.

Расчетной величиной является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

Промежуточные размеры, определяющие положение обрабатываемой поверхности, и размеры заготовки рассчитывают с использованием минимального припуска.

Для определения минимального припуска используются следующие формулы:

- при последовательной обработке противолежащих поверхностей (односторонний припуск) zi min = ( Rz + h )i-1 + Дi-1 + i

- при параллельной обработке противолежащих поверхностей (двусторонний припуск) 2zi min = 2 [ ( Rz + h )i-1 + Дi-1 + i ]

- при обработке наружных и внутренних поверхностей (двусторонний припуск)

Расчетные и максимальные значения припусков определяются по формулам:

Zi max = Zi min + Ti-1 + Ti;

Zi расч = Zi min + Ti-1

Общие припуски определяются как сумма межоперационных (расчетных).

Zобщ =Zрасч 1 + Zрасч 2 +... + Zрасч n

Если расчет выполнен правильно, должны выполняться условия:

Zпрi max - Zпрi min = Ti-1 + Ti;

Zпробщ max - Zпробщ min = Tд +Tз

Расчет припусков на размер 20k6 Ra=1,6

Обработку указанной поверхности следует производить в 4 этапа:

1. Точение предварительное

2. Точение окончательное

3. Шлифование черновое

4. Шлифование чистовое

Для обработки целесообразно выбрать в качестве технологической базы ось заготовки, которая является двойной направляющей базой.

На всех операциях деталь устанавливается по центровым отверстиям, ввиду чего погрешность установки y1 = y2 = y3 = y4 = 0

Определение расчетных значений минимальных припусков:

§ Точение предварительное:

Rа = 1,6, RZ =4* Rа =6,4 мкм ( 0,0064 мм), h = 0.02, Д=0.006

2zmin 4 = 2(0.0264 + 0.006) = 0.0648 мм

§ Точение окончательное:

Rа = 3,2, RZ =4* Rа =12,8 мкм ( 0,0128 мм), h = 0.03, Д=0.025

е=0,25*0,084=0,021 мм

2zmin 3 = 2(0.0428 + 0.0326) = 0.15 мм

§ Шлифование предварительное:

Rа = 6,3, RZ =4* Rа =25,2 мкм ( 0,0252 мм), h = 0.08, Д=0.1

е=0,25*0,021=0,0525 мм

2zmin 2 = 2(0.1052 + 0.113) = 0.44 мм

§ Шлифование окончательное:

RZ ==125 мкм ( 0,125 мм), h = 0.15, Д=0.52

е=0,25*1,1=0,275 мм

2zmin 1 = 2(0.275 + 0.59) = 1.73 мм

Определение расчетных значений максимальных припусков:

2Zmaxi = Zi min +Ti+ Ti-1

2рmax 4 = 0.0648+0.013+0.033=0.1108 мм

2рmax 3= 0,15+0,033+0,084=0,267 мм

2рmax 2= 0,44+0,084+0,21=0,734 мм

2рmax 1= 1,73+0,21+1,1=3,04 мм

Определение номинальных припусков:

2ZH4=H3+Zmin4+B4=0+0,0648-0,015=0,0498

2ZH3=H2+Zmin3+B3= -0,084+0,15+0=0,066

2ZH2=H1+Zmin2+B2= -0,11+0,044+0=0,33

2ZH1=Hзаг+Zmin1+B1=-0,7+1,73+0,1=1,13

Расчёт межпереходных размеров

А4=DД=

А3=Дд+2ZH4=20+0,0498=20,0498

А2=А3+2ZH3=20,0498+0,066=20,1158

А1=А2+2ZH2=20,1158+0,33=20,4458

Азаг=Дзаг=А1+2ZH4=20,4458+1,1321,5758

Zоб=Дзаг-Ддет=22-20=2 мм.

2Zточения=Дзаг-Ддет=22-20,2=1,8 мм.

(2Z2= 0,3мм 2Z1= 1,5мм)

2Zшлифования= Д2-Ддет =20,2-20=0,2 мм.

(2Z4= 0,1мм 2Z3= 0,1мм)

В связи с тем, что требования к качеству заготовки на наибольшем диаметре заготовки не высокие, то целесообразно выбрать заготовку того же диаметра плюс припуск на черновую обработку.

3.8 Назначение режимов резания

Глубина резания t: при черновой обработке (предварительной) назначают по возможности максимальную t, равную всему припуску на обработку или большей части его; при чистовой (окончательной) обработке - в зависимости от размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Подача S: при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов; при чистовой обработке - в зависимости от требуемой точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость резания v: рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки, которые имеют общий вид

.

Значения коэффициента Сv и показателей степени, содержащихся в этих формулах, так же как и периода стойкости Т инструмента, применяемого для данного вида обработки, приведены в таблицах для каждого вида обработки. Вычисленная скорость резания учитывает конкретные глубины резания, подачи и стойкости и действительна при определенных табличных значениях других факторов. Поэтому для получения действительного значения скорости резания v с учетом конкретных упомянутых факторов вводится поправочный коэффициент Кv. Тогда действительная скорость резания v=vтб*Кv, где Кv - произведение ряда коэффициентов. Важнейшими из них, общими для всех видов обработки, являются:

Кмv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

Кмv =0,5 -при обработке резцами из быстрорежущей стали;

Кпv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

Кпv = 1.0 - для заготовки из проката.

Киv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Киv = 1,0 - для инструментального материала для Т15К6.

Стойкость Т - период работы инструмента до затупления, приводимый для различных видов обработки, соответствует одноинструментной обработки.

Основное время для перехода рассчитывается по формулам: для точения, сверления:

То = (L/n*So)*i ; L = l1+l2+l3

l1 - длина обраб. поверх.

l2 - величина врезания ин-та

l3 - величина переб. ин-та

i - число проходов

для нарезания резьбы

§ метчиками и плашками: То = (L+Lвсп)/n*P

P - шаг резьбы

Lвсп - вспомогательный ход метчика

§ гребенкой: То = L/SM; L = 1,2*П*d

для фрезерования: То = (L/SM)*i

для шлифования: То = (L/SВ*Вкр*nдет)*i*k,

i = a/SLX,

где а - припуск

к = 1,2 - 1,5

Вкр - ширина шлифовального круга

Рассчитаем режимы резания на примере одного перехода.

Операция 005 фрезерно-центровальная

Переход 1. Фрезеровать торцы.

Инструмент - фреза торцевая, материал режущей части Т15К6, диаметром 80мм,

§ период стойкости Т = 180 мин.

§ глубина фрезерования t = 2 мм,

§ подача на зуб фрезы S = 0,3 мм/об.

§ Число проходов i=1

Вычисляем скорость резания при фрезеровании торца:

Коэффициенты :Cv = 332

q = 0.2

x = 0.1

y=0.4

u=0.2

p=0

m=0.2

B=51,297

Определим общий поправочный коэффициент

Kv = Kmv * Knv * Kuv

Knv = 1

Kuv = 0.9

Kr = 0.8

Используя формулу скорости получим: V = 20.1 м/мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

мин-1

Принимаем по паспорту станка n = 300 мин-1

Фактическая скорость резания :

м/мин

Режимы резания для остальных переходов определяем по справочникам:

Операция круглошлифовальная

3.9 Нормирование операций

Операция круглошлифовальная

Общее основное время на операцию:

T0 = T01 + T02 = 0,75+ 0,7 = 1,45 мин.

Штучное время на операцию определяется:

Tшт = T0 + TВ+ TТ.об + Tорг.об + Tотд

ТВ= 0,33мин - вспомогательное время

Время технического - ТТ.об организационного - Торг.об обслуживания и отдых Тотд составляет 15% от оперативного времени - Топ = То + ТВ

Тшт = 1,45+ 0,33 + 0,9 ( 1 + 15/100) = 2,8 мин

В условиях серийного производства определяется штучно-калькуляционное время:

Тшт.к = Тшт + , мин

Подготовительно-заключительное время Тп.з = 20 мин.

Размер партии деталей определяем укрупненно, исходя из годовой программы выпуска изделий:

n = шт

F3 = число дней запаса на складе для обеспечения непрерывности производства;

253 - среднее количество рабочих дней в году.

Штучно-калькуляционное время: Tшт.к = 2,8 + = 4,23 мин

3.10 Контроль точности детали

Точность изготовления оправки проверяют в определенной последовательности: сначала определяют правильность формы поверхностей, затем их геометрические размеры и потом их положения. Такая последовательность необходима для того, чтобы можно было путем исключения погрешностей измерять с наибольшей точностью тот параметр, который необходимо проверить.

Измерительными базами при проверке оправки обычно являются поверхности торца и шейки, которые, будучи его основными базами, определяют положение всех остальных поверхностей при работе оправки на станке. Поэтому при проверке оправку устанавливают опорными шейками с упором в один торец на призмы контрольной плиты или специальных контрольных устройств. Одна из призм обычно регулируемая по высоте.

Правильность геометрической формы проверяют в нескольких сечениях, перпендикулярных к оси оправки: овальность и конусообразность - с помощью скоб с отсчетным устройством (типа СР по ГОСТ 11098-75), а круглость - с помощью кругломера (по ГОСТ 17353-80).

Диаметральные размеры в зависимости от степени точности и их значения проверяют скобами с отсчетным устройством СР (по ГОСТ 11098-75), а также микрометром (цена деления 0,01).

Затем контролируют правильность положения поверхностей относительно оси вращения оправки.

1. Схема измерения перпендикулярности. Величина перпендикулярности составляет 0,01мм

2. Схема измерения торцевого биения. Величина торцевого биения составляет 0,02мм

Заключение