Разработка технологического процесса сборки редуктора

1. Проектирование технологического процесса сборки изделия

1.1 Анализ служебного назначения изделия и технологичности его конструкции

Редуктор планетарный одноступенчатый (И 00.72.00.00 Сп) предназначен для передачи крутящего момента с целью его увеличения (i=4,6).

Проведем анализ технологичности изделия:

1) изделие допускает возможность «разбиения» его на ряд узлов с независимой сборкой - в плане возможности узловой сборки изделие технологично;

2) нет возможности независимого и одновременного присоединения узлов к базовому элементу изделия (исключая пробки 13 и 20) - в этом плане изделие не технологично;

3) сборку изделия при наличии соответствующего оборудования есть возможность механизировать - в плане механизации изделие технологично;

4) в большинстве детали и узлы изделия доступны для инструментов и контроля - в плане инструментальной доступности и контролепригодности изделие технологично;

5) детали и сборочные единицы изделия имеют высокую степень унификации - в плане унификации изделие технологично;

6) для сборки изделия не требуются сложные приспособления - в плане применения простых приспособлений изделие технологично;

7) возможность использования методов достижения точности рассмотрено в пункте 1.2.

Рассматривая в комплексе пункты 1) - 7), делаем вывод, что, изделие имеет технологичную конструкцию.

1.2 Размерный анализ сборочных размерных цепей

Размерный анализ сборочных размерных цепей необходим для обоснованного назначения допусков размеров или иных размерных параметров деталей, входящих в размерные цепи, исходные звенья которых влияют на выполнение служебного назначения изделия. Размерный анализ проведем по методике [1].

Рассчитаем цепь

А_?=-А₁+А₂+А₃+А₄+А₅+А₆+А₇+А₈+А₉-А₁₀,

где А_? - несовпадение делительных окружностей шестерни ведущей и саттелита (см. приложение). Данные по размерной цепи занесем в таблицу 1.1.

По таблицам 1, 3, 4, 5 приложения [1] выбираем допуски несоосности и заносим их в таблицу 1.1.

Посмотрим не обеспечивается ли требуемая точность методом полной взаимозаменяемости. Для этого найдем погрешность замыкающего звена по формуле:

где ?А_i - погрешность звеньев, составляющих цепь.

Таблица 1.1. Составляющие размерной цепи

№	Параметр передачи	Обозначение	Величина	?2
1	Радиус делительной окружности зубьев шестерни ведущей	А1	0,010	0,166
2	Несоосность диаметра делительной окружности зубьев шестерни ведущей и шейки под подшипник	А2	0,020	0,127
3	Несоосность шейки под подшипник и внешнего кольца подшипника	А3	0,013	0,127
4	Несоосность внешнего кольца подшипника и посадочным отверстием под подшипник в водиле	А4	0,020	0,127
5	Несоосность посадочного отверстия под подшипник в водиле и оси условной окружности, по диаметру которой расположены отверстия под оси сателлита	А5	0,040	0,127
6	Радиус оси условной окружности, по диаметру которой расположены отверстия под оси сателлита	А6	0,020	0,166
7	Несоосность оси отверстия под оси сателлитов и оси сателлита	А7	0,015	0,127
8	Несоосность оси сателлита и внутреннего кольца подшипника	А8	0,015	0,127
9	Несоосность внутреннего кольца подшипника и делительной окружности зубьев сателлита	А9	0,020	0,127
10	Радиус делительной окружности зубьев сателлита	А10	0,010	0,166
Примечание - при посадке с натягом несоосность не учитываем

?А_?=0,01+0,02+0,013+0,02+0,04+0,02+0,015+0,015+0,02+0,01=0,183 мкм

Видно, что ?А_?<ТА_?, (0,183?0,08) значит методом полной взаимозаменяемости требуемой точности мы не добиваемся. Ужесточать требования на изготовление не имеет смысла, поэтому проверим, обеспечивается ли требуемая точность методом неполной взаимозаменяемости.

Для этого найдем погрешность замыкающего звена по формуле:

,

где ?А_i - погрешность звеньев, составляющих цепь.

При браке Б=0,27% имеем t=3 и получаем ?А_?=0,069<0,08

При браке Б=0,01% имеем t=3,29 и получаем ?А_?=0,076<0,08.

Дальнейшее уменьшение брака ведет к тому, что ?А_?> ТА_?, а это недопустимо. Вывод: принимаем метод неполной взаимозаменяемости для достижения требуемой точности, с процентом брака Б=0,01%.

1.3 Технологическая схема сборки изделия

Технологическая схема сборки показывает в какой последовательности необходимо присоединять друг к другу и закреплять элементы, из которых собирают изделие. При разработке технологической схемы сборки изделия будем руководствоваться рекомендациями [2, 3].

Используя рекомендации, выделяем базовую деталь - корпус 1 - и разбиваем изделие на узлы для составления общей и поузловой сборки (см. приложение).

Удобно выделить подузлы второго порядка:

1) сателлиты 6 с подшипниками 31;

2) винты 21 с гайками 25;

3) шестерню ведущую 5 с подшипником 32,

которые будут входить в подузел первого порядка - водило в сборе.

В данном курсовом проекте мы совместим схемы общей и поузловых сборок (см. приложение).

1.4 Тип производства. Обоснование организационной формы сборки

Тип производства при сборке определим по методике [2] в зависимости от годового выпуска изделий и ориентировочной определенной суммарной трудоемкости сборки машины. Определим такт выпуска по формуле:

мин

где F_Д - действительный годовой фонд рабочего времени сборочного оборудования в одну смену;

m - количество рабочих смен в сутки;

N - годовой объем выпуска изделий.

По таблице 4.1 [2] определяем тип производства - массовое.

На выбор организационной формы сборки влияют конструкция изделия, его размеры и масса, объем выпуска изделий и сроки выпуска.

Руководствуясь принципами [2], применяем подвижную поточную сборку с расчленением процесса на операции и передачей собираемого объекта от одной позиции к другой посредством механических транспортирующих устройств; такт выпуска строго регламентирован (см. выше).

1.5 Выбор технологических баз на общей и узловых сборках

При выборе технологических баз при сборке будем руководствоваться принципами, описанными в [3]. Технологические базы должны обеспечивать устойчивое положение базовой детали при сборке и способствовать достижению заданной точности сборки.

На общей сборке в качестве технологической базы будем использовать ОКБ корпуса, на узловой сборке сателлитов будем использовать боковую поверхность сателлита, на узловой сборке винта - цилиндрическую поверхность винта, на узловой сборке шестерни ведущей - одну из шеек шестерни ведущей. Выбранные нами технологические базы оптимальны и обеспечивают требуемую точность сборки изделия.

1.6 Разработка технологического процесса сборки

Составление плана сборки.

Для разработки технологического процесса сборки составим перечень работ в виде таблицы 1.2, содержащей наименование сборочных работ в последовательности, диктуемой технологической схемой сборки, и данные по нормированию всех необходимых видов работ [2].

Таблица 1.2. Перечень работ по сборке изделия

№	Содержание переходов	Время, мин
1. Узловая сборка корпуса
1	Установить корпус в приспособление	0,07
2	Установить 2 винта в съемник масла	0,05
3	Ввернуть винты в корпус предварительно	20,10
4	Подтянуть винтоверт	0,04
5	Ввернуть винты в корпус окончательно	0,11
6	Выключить винтоверт, выпустить из рук	0,03
7	Установить центральное колесо в корпус	0,10
8	Ввернуть винты в корпус предварительно	30,10
9	Подтянуть винтоверт	0,04
10	Ввернуть винты в корпус окончательно	30,15
11	Выключить винтоверт, выпустить из рук	0,03
12	Снять корпус в сборе	0,03
13	Промыть корпус в сборе	0,04
14	Переместить корпус в сборе	0,02
15	Просушить корпус в сборе	0,16
16	Переместить корпус в сборе на общую сборку	0,02
Итого	0,54
2. Узловая сборка водила
1	Установить водило в приспособление	0,05
2	Вставить ось сателлита в водило	30,07
3	Ввернуть винт в сборе в водило предварительно	30,09
4	Подтянуть винтоверт	0,04
5	Ввернуть винт в водило окончательно	30,15
6	Выключить винтоверт, выпустить из рук	0,03
7	Подтянуть гайковерт	0,04
8	Ввернуть гайку на винт окончательно	30,06
9	Выключить гайковерт, выпустить из рук	0,03
10	Вставить шестерню ведущую в сборе в водило	0,12
11	Установить на оси сателлита кольцо	30,08
12	Установить на оси сателлита сателлит в сборе	30,09
13	Установить на оси сателлита кольцо	30,08
14	Установить крышку водила	0,11
15	Вставить в водило болт	30,08
16	Установить на болт шайбу	30,03
17	Навернуть на болт гайку предварительно	30,09
18	Подтянуть гайковерт	0,04
19	Навернуть гайку на болт окончательно	30,06
20	Выключить гайковерт, выпустить из рук	0,03
21	Смазать подшипник машинным маслом	0,10
22	Напрессовать подшипник на шестерню ведущую	0,10
23	Смазать подшипник машинным маслом	0,10
24	Напрессовать подшипник на шестерню ведущую	0,10
25	Снять водило в сборе	0,03
26	Переместить водило в сборе	0,02
27	Промыть водило в сборе	0,04
28	Переместить водило в сборе	0,02
29	Просушить водило в сборе	0,16
30	Переместить водило в сборе на общую сборку	0,02
Итого	3,72
3. Узловая сборка шестерни ведущей
1	Установить шестерню ведущую в приспособление	0,04
2	Смазать подшипник машинным маслом	0,10
3	Напрессовать подшипник на шестерню ведущую	0,10
4	Снять шестерню ведущую в сборе	0,03
5	Переместить шестерню ведущую в сборе на общую сборку	0,02
Итого	0,29
4. Узловая сборка сателлита
1	Установить сателлит в приспособление	0,04
2	Смазать подшипник машинным маслом	20,10
3	Впрессовать подшипник в сателлит	20,10
4	Снять сателлит в сборе	0,04
5	Переместить сателлит в сборе на общую сборку	0,02
Итого	30,50
5. Узловая сборка винта
1	Установить гайку на винте	0,15
2	Переместить винт в сборе на общую сборку	0,02
Итого	30,17
6. Общая сборка редуктора планетарного одноступенчатого
1	Установить корпус в сборе в приспособление	0,07
2	Установить втулку на водило	0,13
3	Смазать подшипник машинным маслом	0,10
4	Напрессовать подшипник на водило	0,10
5	Установить кольцо на водило	0,09
6	Установить манжету в крышку корпуса	0,08
7	Установить прокладку на крышку корпуса	0,10
8	Установить крышку корпуса в корпус	0,08
9	Ввернуть винт в корпус предварительно	60,09
10	Подтянуть винтоверт	0,04
11	Ввернуть винт в корпус окончательно	0,13
12	Выключить винтоверт, отпустить	0,03
13	Установить манжету в крышку	0,08
14	Установить прокладку на крышку	0,12
15	Установить крышку в корпус	0,09
16	Ввернуть болт в корпус предварительно	60,09
17	Подтянуть гайковерт	0,04
18	Ввернуть болт в корпус окончательно	0,08
19	Выключить гайковерт, отпустить	0,03
20	Установить манжету в крышку	0,08
21	Установить прокладку на крышку	0,10
22	Установить крышку в корпус	0,08
23	Ввернуть винт в корпус предварительно	60,09
24	Подтянуть винтоверт	0,04
25	Ввернуть винт в корпус окончательно	0,13
26	Выключить винтоверт, отпустить	0,03
27	Установить кольцо уплотнительное на пробке	20,03
28	Установить пробку в корпус предварительно	20,09
29	Подтянуть винтоверт	0,04
30	Ввернуть пробку в корпус окончательно	20,11
31	Выключить винтоверт, отпустить	0,03
32	Контролировать легкость вращения шестерни ведущей	0,21
33	Снять редуктор в сборе	0,04
Итого	3,62
Всего	9,89

Составление маршрутной технологии.

При составление маршрутной технологии будем руководствоваться рекомендациями [2]. Данные о технологическом оборудовании приведены в [4]. В виду массового производства исключаем следующие виды работ: расконсервирование, распаковка, продувка, промывка, протирка, входной контроль.

Технологический маршрут оформим в виде таблицы 1.3

Таблица 1.3. Маршрут технологический процесса сборки изделия

№	Операция	Оборудование	Тшт, мин
1. Узловая сборка корпуса
05	Установить маслосъемник 19 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический двухшпиндельный гайковерт	0,54
10	Установить центральное колесо 7 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление	0,43
15	Ввернуть винты 24 в корпус1	Специальное установочно-зажимное приспособление Электрический винтоверт	0,58
2. Узловая сборка водила
05	Установить оси сателлитов 11 в водило 3	Специальное установочно-зажимное приспособление	0,57
10	Установить винты в сборе 21 в водило 3	Специальное установочно-зажимное приспособление Электрический винтоверт	0,56
15	Установить шестерню ведущую в сборе 5 в водило 3	Специальное направляющее приспособление Электрический гайковерт	0,40
20	Установить сателлит в сборе 6 и кольцо 10 на ось сателлита 11	Специальное направляющее приспособление	0,55
25	Установить крышку водила 4 на водило 3	Специальное установочно-зажимное приспособление	0,41
30	Установить болт 14, шайбу 34 и гайку 26 на водило 3 предварительно	Специальное установочно-зажимное приспособление	0,43
35	Установить болт 14, шайбу 34 и гайку 26 на водило 3 окончательно и напрессовать подшипник 30 на шестерню ведущую 5	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический гайковерт	0,57
40	Напрессовать подшипник 33 на водило 3	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический пресс одинарного действия	0,28
3. Узловая сборка шестерни ведущей
05	Напрессовать подшипник 32 на шестерню ведущую 5	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический пресс одинарного действия	0,31
4. Узловая сборка сателлита
05	Впрессовать подшипник 31 в сателлит 6	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический пресс одинарного действия	0,54
5. Узловая сборка винта
05	Установить гайку 25 на винте 21		0,55
7. Общая сборка редуктора
05	Установить водило в сборе 3 в корпус 1, подшипник 32 и втулку 8 на водило 3	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический пресс одинарного действия	0,55
10	Установить кольцо 27 на водило 3, манжету 28 и прокладку 15 на крышку корпуса 9, крышку корпуса 9 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление	0,50
15	Установить винт 23 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление	0,50
20	Прокладку 22 на крышку 2, крышку 2 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический шестишпиндельный гайковерт	0,53
25	Установить болт 26 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление	0,50
30	Установить манжету 28 и прокладку 17 на крышку 12, крышку 12 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический шестишпиндельный гайковерт	0,54
35	Установить винт 23 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление	0,50
40	Установить пробку 13 в корпус 1	Специальное установочно-зажимное приспособление Пневматический шестишпиндельный гайковерт	0,57
45	Контролировать легкость вращения шестерни ведущей	Специальное установочно-зажимное приспособление Электрический винтоверт	0,57

Для транспортировки узлов и деталей на узловых и общей сборках будем использовать ленточный конвейер. Для установки и зажима базовых деталей - специально спроектированные установочно-зажимные приспособления. Для сокращения времени на сборку резьбовых соединений будем использовать многошпиндельные гайковерты [4].

Определим суммарную трудоемкость сборки изделия по формуле [2]:

,

где ?=2% - часть оперативного времени на организационно-техническое обслуживание рабочего места,

?=5% - часть оперативного времени на перерывы для отдыха.

Данные занесем в таблицу 1.3 в соответствующую графу.

Проектирование сборочных операций

При проектировании сборочных операций будем руководствоваться рекомендациями [2]. Технологический процесс сборки оформим в виде сборочных технологических карт (см. приложение).

2. Проектирование технологического процесса изготовления детали

2.1 Анализ служебного назначения детали и назначение технических требований

Деталь - корпус (И00.72.00.01) - предназначена для размещения в ней валов, шестерен, крышек и др., должна обеспечить требуемое взаимное расположение составных частей изделия в условиях работы машины. Материал детали - серый чугун СЧ15 с твердостью НВ180±15 единиц. Наша деталь относится к II - корпусные детали с внутренними цилиндрическими поверхностями. Деталь работает при средних величинах нагрузок и температуры с низкими условиями загрязнения. Проведем классификацию поверхностей детали по их функциональному назначению (см. рис. 2.1), данные занесем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Классификацию поверхностей детали по их функциональному назначению

№	Виды поверхности	№ поверхности
1	Исполнительные	1, 2, 7
2	ОКБ	8
3	ВКБ	3, 4, 5, 9, 12, 16, 18, 21, 24, 27, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60
4	свободные	6, 10, 11, 13, 14, 19, 20, 22, 23, 25, 26, 28, 29, 31, 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59 и все необрабатываемые поверхности

При разработке чертежа детали и назначении технических требований будем придерживаться рекомендаций [6, 7, 8].

2.2 Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность конструкции детали должна обеспечивать наименьшие затраты при ее изготовлении, сборки изделия, его эксплуатации и ремонте. При оценке технологичности будем руководствоваться требованиями, изложенными в [8].

· Деталь имеет достаточную жесткость, прочность и удобные технологические базы для обработки детали с нескольких сторон.

· Существует возможность свободного подвода инструментов при изготовлении детали и сборке изделия.

· Деталь имеет несложную конфигурацию, позволяющую вести обработку нескольких поверхностей одновременно.

· Главные отверстия (поверхности 3, 7) имеют хороший доступ и есть возможность обработать их напроход.

· Материал детали имеет хорошую обрабатываемость.

Но необходимо изменить лапы корпуса:

· уберем заднюю поверхность заподлицо поверхности 2, чтоб отделить обрабатываемую поверхность от необрабатываемой и не вводить лишней операции по их обрабатыванию;

· разнесем лапы в стороны (в плоскости, перпендикулярной оси главного отверстия - пов. 7), чтоб обеспечить подвод инструмента для цекования поверхностей 20, 21, 23, 24, 26, 27, 29, 30.

Рассматривая вышеописанные выводы в комплексе с введенными изменениями, считаем, что деталь имеет технологичную конструкцию.

2.3 Тип производства и его характеристика

Тип производства в зависимости от требуемого годового объема изготовления изделия - массовое с тактом выпуска

мин

· Разработка ТП ведется на базе анализа.

· Принцип формирования операций - дифференциация операций.

· Жесткая синхронизация операций.

· Точность обеспечивается на настроенном оборудовании с активным контролем и адаптивным управлением.

· Принципы базирования - совмещение и постоянство баз.

· Оборудование, оснастка, инструмент при массовом производстве носят специальный (в основном) и специализированный характер.

· Одновременная обработка максимального числа поверхностей, в т. ч. за счет применения специального СТО.

· Непрерывная загрузка станков одними деталями.

· Коэффициент закрепления операций равен (или стремится к) 1.

· Расстановка оборудования по ходу ТП (предметная специализация участков). Настройка станков по эталону.

· Определение режимов резания на базе математической модели.

· Детальное нормирование на основе хронометража.

· Низкая квалификация рабочих при высокой квалификации наладчиков.

2.4 Выбор заготовки, разработка конструкции заготовки

Выбор заготовки означает определение рационального метода ее получения, назначение припусков на обработку резанием и выявления комплекса технических требований.

Для выбора рационального метода получения и назначения припусков на обработку резанием будем руководствоваться [9].

Таблица 2.2. Допуски на размеры и припуски на механическую обработку заготовки

№	Размер детали, мм	Допуск размера, мм	Припуск, мм
1	65	4,0
2	130	4,4	5,5
3	230	5,6
4	25	4,4	4,3
5	36	4,4	4,3
6	64	4,4	4,3
7	92	4,4	4,3
8	222	5,6	5,3
9	254	5,6
10	100	3,2
11	90	3,2
12	111	4,4
13	10	2,8
14	100	4,4	4,3
15	105	4,4	4,3
16	155	5,6	5,3
17	200	5,6	5,3
18	185	5,6	5,3
19	72	3,2
20	44	2,0
21	5	1,0
22	70	4,0
23	21	2,8
24	10	3,2
25	40	3,2
26	23	2,8
27	22	3,6	4,5
28	277	7,0
29	15	2,8
30	13	2,8
31	10	2,8
32	115	3,2
33	85	3,2	4,0
34	18	2,8	3,6
Примечание - в таблицу внесены данные по одной заготовке, способ получения которой был определен в результате расчета.

Для получения нашей заготовки можно использовать два метода получения: заготовки в песчано-глиняной форме и заготовки в оболочковой форме. Выберем тот метод, который дает больший экономический эффект [10].

Определим затраты на отливку по формуле:

руб./кг,

где руб./кг - базовая стоимость одного килограмма литых заготовок,

- коэффициент, зависящий от класса точности, [10, с. 15],

- коэффициент, зависящий от сложности заготовки, таблица 3.6 [10, с. 16],

- коэффициент, зависящий от массы заготовки, таблица 3.7 [10, с. 16],

- коэффициент, зависящий от марки материала, [10, с. 15],

- коэффициент, зависящий от объема производства, таблица 3.8 [10, с. 17],

Определим затраты на механическую обработку:

руб./кг,

где руб./кг - текущие затраты на 1 кг стружки, таблица 3.2 [10, с. 9],

руб./кг - капитальные затраты на 1 кг стружки,

- нормативный коэффициент капитальных вложений, [10, с. 9].

Определим технологическую себестоимость заготовки по формуле:

,

где Q - масса заготовки,

k_им - коэффициент использования материала,

С_заг - затраты на заготовку,

С_мех - стоимость механической обработки, отнесенная к 1 кг снимаемой стружки

С_отх - цена 1 кг отходов, таблица 3.1 [10, с. 8].

Для заготовки в песчано-глиняной форме:

руб.

Для заготовки в оболочковой форме:

руб.

По результатам видно, что заготовки в песчано-глиняной форме дешевле, значит, в нашем курсовом проекте используем заготовку в песчано-глиняной форме.

При назначении технических требований руководствуемся положениями [9] (см. приложение).

2.5 Выбор технологических баз

Выбор технологических баз важный этап при разработке ТП изготовления детали. Задача - разумно выбрать черновые и чистовые базы.

В качестве постоянных технологических баз при обработке детали мы будем использовать два точных отверстия 22, 28 и плоскость 8, тем самым автоматически обеспечиваются принципы единства и постоянства баз, а погрешность базирования на всех операциях равна нулю [5].

Для этого технологические базы должны быть заранее обработаны на отдельной первой операции обработки детали. При этом можно использовать следующую схему установки: в качестве двойной направляющей базы используется отверстие 7, в качестве опорных поверхностей: торец 1 и боковая поверхность лапы. Такая схема базирования в плане достижения точностей размеров и расположения главных поверхностей относительно основных конструкторских баз наиболее приемлемая. Однако она не дает достаточной жесткости системе, т. к. базовые точки находятся слишком далеко от места обработки, что может повлечь за собой колебания и вибрации, что в итоге приведет к невыполнению требуемых точностных характеристик. А это недопустимо. Поэтому в нашем случае мы можем принять схему базирования по трем плоскостям: верхней и одной из боковых поверхностей лап и торца 2. Это обеспечит нам требуемые точность изготовления и жесткость системы.

Вывод: в качестве черновых технологических баз выбираем верхние и одну из боковых поверхностей лап и торец 2; в качестве чистовых технологических баз - два точных отверстия 22, 28 и плоскость 8.

2.6 Технологический маршрут и план изготовления детали

При разработке технологического маршрута будем руководствоваться рекомендациями [5, 8, 11]. Размер и конструкция детали предрасполагают к обработке ее на автоматических линиях. Появляется возможность подвода инструмента и ведения обработки с двух сторон. Нет смысла организовывать процесс обработки на одной автоматической линии, ибо понижается надежность такого оборудования и при выходе из строя какого-нибудь узла, выходит из работы вся линия. Поэтому выделим в отдельную операцию растачивание поверхностей 1, 2, 3, 7 и цекование мест под крепление детали на отдельной автоматической линии. Из конструкции детали видно, что обрабатывать поверхности 55-56 вместе с остальными на единой автоматической линии нерентабельно. Для этого необходимо либо проектировать специальное приспособление для поворота заготовки на 90° в плоскости ее базирования, либо специальное приспособление, подающее инструмент со стороны направления вектора перемещения спутников с заготовками - а это большая трата времени и средств. Поэтому выделим в отдельную операцию сверление и нарезание резьбы на этих поверхностях в отдельную операцию на однопозиционном агрегатном станке, с базированием по торцу 2 и поверхностям 2 и 8. При этом можно на этой операции обработать начисто точную поверхность 7 относительно базы 8 и выполнить требования соосности этих поверхностей. Данные по разработке технологического маршрута занесем в таблицу 2.3.

План изготовления детали выполним в соответствии с требованиями [12]. Операционные допуски, шероховатость погрешность формы и расположения поверхностей выбираем по [5, 11, 13, 14]. Схемы базирования выбираем по пункту 2.5. т. к. на операции 15 схема базирования аналогичная, то дважды иллюстрировать схему мы не будем. Тип оборудования выбираем по [15].

Операцию 05 разбиваем на 6 позиций:

Таблица 2.3. Технологический маршрут изготовления детали

№ операции	Наименование оборудование	Наименование операции	№ обрабатываемых поверхностей
00	Литье в в песчано-глиняные формы	Заготовительная	См. рис. 2.1
05	Многопозиционный агрегатный станок прямоточного типа	Агрегатная	8, 19, 22, 25, 28
10	Многопозиционный агрегатный станок прямоточного типа	Агрегатная	1-4, 7, 20, 21, 23, 24, 26, 27, 29, 30
15	Автоматическая линия	Агрегатная	3, 5, 6, 9-18, 31-54
20	Многопозиционный агрегатный станок	Агрегатная	7, 55-60
25	Моечная машина	Моечная	-
30	Контрольный стенд	Контрольная	-

1) Загрузочная, разгрузочная;

2) Фрезерная;

3) Фрезерная;

4) Сверлильная;

5) Сверлильная;

6) Резервная.

Для исключения включения погрешности индексации в погрешность размера точных поверхностей 22, 28, используемых в качестве технологических баз на последующих операциях, зенкерование и развертывание ведем на одной позиции комбинированным инструментом зенкер-развертка.

Операцию 10 разбиваем на 8 позиций:

1) Загрузочная;

2) Расточная;

3) Расточная;

4) Расточная;

5) Расточная;

6) Фрезерная;

7) Фрезерная;

8) Разгрузочная.

Расточку отверстий 3 и 7 производим расточными резцами с подачей вдоль оси отверстий, а торцов 1 и 2 с поперечной подачей резцов расточными силовыми головками. Цекование ведем в две позиции крест-накрест, т. к. цилиндрические поверхности корпуса создают помехи силовым головкам.

Операцию 15 разбиваем на 13 позиций:

1) Загрузочная;

2) Сверлильная;

3) Контрольная;

4) Фрезерная;

5) Сверлильная;

6) Резьбонарезная;

7) Контрольная;

8) Сверлильная;

9) Контрольная;

10) Резьбонарезная;

11) Контрольная;

12) Расточная;

13) Разгрузочная.

После операций 2, 6, 8, 10 необходимо выполнить контроль.

Операцию 20 разбиваем на 6 позиций:

1) Загрузочная, разгрузочная;

2) Сверлильная;

3) Контрольная;

4) Резьбонарезная;

5) Контрольная;

6) Расточная;

В данном случае также необходим контроль после операций сверления и нарезания резьбы.

Данные по составленному плану обработки оформим в виде чертежа (см. приложение).

2.6 Выбор средств технологического оснащения

Агрегатные станки компонуются из нормализованных узлов: станины, столы, силовые головки, инструментальные бабки, силовые столы… при выборе средств технологического оснащения будем руководствоваться данными [11, 14, 15].

На операции 05 оптимальным вариантом будет использование агрегатного станка прямоточного типа. На фрезерных позициях необходимо использовать цилиндрические (или призматические) колонны с размещением на них вертикальных фрезерных головок для обработки торцовыми фрезами поверхность 8. Для обработки отверстий 19, 22, 25, 28 используем аналогичные колонны с силовыми головками, используемый инструмент - сверла, зенкеры, развертки.

На операции 10 оптимальным вариантом будет использование агрегатного станка прямоточного типа. На расточных позициях необходимо использовать расточные силовые головки горизонтального направления, а при подрезании торцов 1 и 2 инструмент необходимо закрепить на плансуппорте, установленным на планшайбе. На фрезерной позиции - фрезерные силовые головки вертикального исполнения, используемый инструмент - цековки.

На операции 15 оптимальным вариантом будет использование автоматической линии.

На позиции 2 (сверлильная) используем сверлильные бабки с силовыми столами, используемый инструмент - сверла.

На позиции 4 (фрезерная) используем фрезерные силовые головки, причем для обработки поверхностей 5 и 6 необходимо спроектировать специальный силовой стол для силовой головки, чтоб обеспечить подвод головки и движение подачи (врезание обеспечит привод головки). Используемый инструмент - цековка и концевая фреза.

На позиции 5 (сверлильная) используем силовые головки. Но для сверления отверстия 14 необходима специальная головка, имеющая возможность работать шпинделем вверх (45°), для подвода головки используем силовой стол. Для сверления отверстий 15 и 17, как и на позиции 4 необходим специальный силовой стол для обеспечения подвода силовой головки и перемещения ее после обработки одного отверстия к другому, ибо обеспечить одновременное сверление мы не сможем в виду конструктивных особенностей (малое расстояние между осями отверстий). Используемый инструмент - сверла.

На позиции 6 (резьбонарезная) используем сверлильную бабку и силовую головку. Для обеспечения подвода бабки и рабочей подачи используем силовой стол, а для силовой головки, как и на позиции 5 необходим специальный силовой стол (см. выше). Используемый инструмент - метчики.

На позиции 8 (сверлильная) для уменьшения времени обработки используем многошпиндельные силовые головки с насадками для одновременной обработки шести отверстий. Используемый инструмент - сверла.

На позиции 10 (резьбонарезная) для уменьшения времени обработки используем многошпиндельные силовые головки с насадками для одновременного нарезания резьбы в шести отверстиях. Используемый инструмент - метчики.

На позиции 11 (расточной) используем расточную бабку, а для обеспечения подвода бабки и рабочей подачи используем силовой стол. Используемый инструмент - расточной резец.

На позициях 3, 7, 9, 11 необходимо выполнить контроль, для этого будем использовать контрольное оборудование. В цели проекта не входит подробное изучение контрольного оборудования, поэтому типы и модели мы приводить не будем.

Данные по выбору средств технологического оснащения на операции 15 занесем в таблицу 2.5 вместе с уточненными данными по выбору материала режущей части инструментов, выбора мерительного инструмента (см. пункт 2.9)

На операции 20 оптимальным вариантом будет использование однопозиционного агрегатного станка. Для позиционирования и закрепления заготовки на шестипозиционном столе используем специальное приспособление. На сверлильной и резьбонарезной позициях используем силовые головки, на расточной - вертикальную расточную силовую головку. Используемый инструмент - расточной резец, сверло и метчик.

На операции 25 используем моечные и сушильные машины.

На операции 30 для комплексного контроля готовой детали используем набор контрольных приспособлений.

2.7 Расчет операционных размеров

Практика показала, что в массовом и крупносерийном производстве расчет припусков необходимо вести с использованием размерных цепей (см. Размерный анализ технологических процессов/ В.В. Матвеев, М.М. Тверской, Ф.И. Бойков и др. - М.: Машиностроение, 1982. - 264 с., Размерный анализ технологических процессов изготовления деталей машин: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Теория Технологии»/ Михайлов А.В. - Тольятти,: ТолПИ, 2001. 34 с.). Но данная процедура в плане корпусных деталей сложна и потребует больших временных затрат. Поэтому в данном курсовом проекте припуски мы рассчитаем по методу профессора В.М. Кована [13] на самую точную поверхность 7, данные занесем в таблицу 2.4.

Графы 3-6 заполняем, используя таблицы [13].

Найдем расчетные припуски по формуле

,мм

мм

мм

Расчетный размер находим последовательным вычитанием расчетного припуска от наибольшего предельного размера отверстия:

,

мм

мм

мм

Максимальный предельный размер находим округлением расчетного размера до знака допуска, с каким он указан в графе 9.

Минимальный предельный размер находим вычитанием из максимального предельного размера его допуска:

,

мм

мм

мм

Минимальный припуск рассчитаем как разность между наибольшим предельным размером предыдущего и выполняющегося перехода:

,

мм

мм

мм

Максимальный припуск рассчитаем как разность между наименьшим предельным размером предыдущего и выполняющегося перехода:

,

мм

мм

мм

Определим общий припуск:

,,

,

мм

мм

мм

2.8 Проектирование технологических операций

На данном этапе мы производим дальнейшую детализацию и уточнение разработанных ранее технологического маршрута и плана изготовления детали.

При обработке заготовки на операции 15 мы имеем доступ к ней с обоих торцов, поэтому инструменты будут работать в основном параллельно, за исключением тех позиций, на которых мы обрабатываем отверстия 15, 17 и нарезаем в них резьбу (см. пункт 2.7). Данные по технологическому оснащению операций приведем в таблице 2.5.

Выбор режимов резания

При выборе режимов резания будем использовать данные [16].

Позиция 2

Подачу сверла на оборот определим по формуле

,

где S_0T - табличное значение подачи,

k_Sl - коэффициент, учитывающий глубину сверления,

k_SЖ - коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы,

k_SИ - коэффициент, учитывающий материал инструмента,

k_Sd - коэффициент, учитывающий тип обрабатываемого отверстия,

k_SМ - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала.

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

сверло 1 (см. приложение): мм/об,

сверло 2: мм/об.

Скорость резания сверла определим по формуле:

,

где ?_Т - табличное значение скорости резания,

k_?М - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала,

k_?И - коэффициент, учитывающий материал инструмента,

k_?d - коэффициент, учитывающий тип обрабатываемого отверстия,

k_?О - коэффициент, учитывающий условия обработки,

k_?Т - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента,

k_?l - коэффициент, учитывающий длину сверления.

Таблица 2.5. Структура, технологическое оснащение операции 15

№ поз	Вид обработки по переходам	Режущий инструмент	Материал режущей части	Приспособления	Мерительный инструмент
I	загрузить			Специальное приспособление-спутник
II	Сверлить параллельно 1. отверстия 5, 6 2. отверстия 9, 10	Сверло 10 Сверло 10	Р10К5Ф5	Сверлильная бабка УМ3414-200, силовой стол УМ2434	Калибры, пробки
IV	Фрезеровать параллельно 1. поверхности 5, 6 2. поверхности 9, 10	Цековка 16 Концевая фреза 20	Р9М4К8Ф	1. Силовая головка 5У4025 2. Силовая головка 5У4025, специальный силовой стол	Штанген-глубометр 0…200, шаблон
V	Сверлить параллельно-последовательно 1. отверстие 14 2.1 отверстие 15 2.2 отверстие 17	Сверло 6 Сверло 3,5	Р10К5Ф5	1. Специальная силовая головка, силовой стол УМ2434 2. Силовая головка ГС03, специальный силовой стол	Калибры, пробки
VI	Нарезать резьбу параллельно-последовательно 1. резьбовое отверстие 12 2.1 резьбовое отверстие 16 2.2 резьбовое отверстие 18	Метчик 12 Метчик 4	Р18Ф2К8М	1. Сверлильная бабка УМ3414-200, силовой стол УМ2434 2. Силовая головка ГС03, специальный силовой стол	Калибры, пробки
VIII	Сверлить параллельно 1. отверстия 31, 33, 35, 37, 39, 41 2. отверстия 43, 45, 47, 49, 51, 53	Сверло 5 Сверло 7	Р10К5Ф5	Силовая головка 5У4021	Калибры, пробки
X	Нарезать резьбу параллельно 1. резьбовые отверстия 32, 34, 36, 38, 40, 42 2. резьбовые отверстия 44, 46, 48, 50, 52, 54	Метчик 6 Метчик 8	Р6М5Ф3-МП	Силовая головка 5У4021	Калибры, пробки
XII	Расточить отверстие 3	резец расточной	ВОК-60	Расточная бабка 4115, силовой стол УМ2454	Калибры, пробки
X	Мыть заготовку			Моечно-сушильная машина
Примечание - операции III, VII, IX, XI - контрольные

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

сверло 1: м/мин,

сверло 2: м/мин.

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле:

,

сверло 1: мин^-1, сверло 2: мин^-1

Найдем минутную подачу по формуле:

,

сверло 1: мм/мин, сверло 2: мм/мин.

Позиция 4

Подачу цековки / фрезы на зуб определим по формуле:

,

где S_ZT - табличное значение подачи на зуб,

k_ZC - коэффициент, учитывающий шифр схемы фрезерования,

k_ZИ - коэффициент, учитывающий материал инструмента,

k_ZR - коэффициент, учитывающий шероховатость обработанной поверхности,

k_ZФ - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности.

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

цековка: мм/зуб,

фреза концевая: мм/зуб.

Найдем скорость резания по формуле:

,

где ?_Т - табличное значение скорости резания,

k_?М - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала,

k_?И - коэффициент, учитывающий материал инструмента,

k_?П - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности,

k_?С - коэффициент, учитывающий шифр типовой схемы фрезерования,

k_?Ф - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности,

k_?О - коэффициент, учитывающий условия обработки,

k_?В - коэффициент, учитывающий фактической ширины фрезерования к нормативной,

k_?? - коэффициент, учитывающий главный угол в плане,

k_?Т - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента.

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

цековка: м/мин,

фреза концевая: м/мин.

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14):

цековка: мин^-1, фреза концевая: мин^-1.

Найдем минутную подачу по формуле:

,

цековка: мм/мин,

фреза концевая: мм/мин.

Позиция 5

Подачу сверла на оборот определим по формуле (2.12)

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

сверло 5: мм/об,

сверло 6: мм/об

Скорость резания сверла определим по формуле (2.13)

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

сверло 5: м/мин

сверло 6: м/мин

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14)

сверло 5: мин^-1>n=1250,

сверло 6: >n=2850 мин^-1

Найдем минутную подачу по формуле (2.15)

сверло 5: мм/мин, сверло 6: мм/мин.

Позиция 6

Скорость резания метчика определим по формуле:

,

где ?_Т - табличное значение скорости резания,

k_?d - коэффициент, учитывающий тип обрабатываемого отверстия,

k_?И - коэффициент, учитывающий материал инструмента,

k_?Т - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента.

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

метчик 7: м/мин,

метчик 8: м/мин.

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14)

метчик 7: мин^-1, метчик 8: мин^-1,

Подача на оборот:

метчик 7: мм/об, метчик 8: мм/об.

Найдем минутную подачу по формуле (2.15)

метчик 7: мм/мин, метчик 8: мм/мин.

Позиция 8

Подачу сверла на оборот определим по формуле (2.12)

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

сверла 9: мм/об,

сверла 10: мм/об

Скорость резания сверла определим по формуле (2.13)

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

сверла 9: м/мин

сверла 10: м/мин

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14)

сверла 9: мин^-1, сверла 10: мин^-1

частота вращения превышает паспортную частоту, принимаем n=1430 мин^-1

Найдем минутную подачу по формуле (2.15)

сверла 9: мм/мин, сверла 10: мм/мин.

Позиция 10

Скорость резания метчика определим по формуле (2.19):

метчики 11: м/мин,

метчики 12: м/мин.

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14)

метчики 11: мин^-1, метчики 12: мин^-1,

Подача на оборот:

метчики 11: мм/об, метчики 12: мм/об.

Найдем минутную подачу по формуле (2.15)

метчики 11: мм/мин,

метчики 12: мм/мин.

При нарезание резьбы метчиками из обыкновенного быстрорежущего материала Р6М5Ф3 инструмент имеет недостаточную стойкость, поэтому мы проводим замену режущего материала: Р6М5Ф3-МП. Это обеспечит нам требуемую стойкость.

Позиция 10

Подачу резца на оборот определим по формуле:

,

где S_OT - табличное значение подачи на оборот,

k_SП - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности,

k_SИ - коэффициент, учитывающий материал инструмента,

k_SФ - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности,

k_SЗ - коэффициент, учитывающий влияние закалки,

k_SЖ - коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы,

k_SМ - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала.

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

резец расточной 13: мм/мин

Скорость резания определим по формуле:

,

где ?_Т - табличное значение скорости резания,

k_?М - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала,

k_?И - коэффициент, учитывающий материал инструмента,

k_?? - коэффициент, учитывающий угла в плане,

k_?т - коэффициент, учитывающий вид обработки,

k_?Ж - коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы,

k_?П - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности,

k_?О - коэффициент, учитывающий влияния СОЖ,

k_?Т - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента.

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

м/мин.

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14)

мин^-1

Найдем минутную подачу по формуле (2.15)

мм/мин.

При растачивании из обыкновенного твердого сплава ВК3 инструмент имеет недостаточную стойкость, поэтому мы проводим замену режущего материала: ВОК-60. Это обеспечит нам требуемую стойкость и повысит скорость в 1,39 раз. Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14)

мин^-1

Найдем минутную подачу по формуле (2.15)

мм/мин.

Определение штучного времени

Штучное время складывается из операционного и вспомогательного времен.

Т_ШТ=Т_ОП+Т_ВП+Т_i,

где Т_ОП - время работы инструментов,

Т_ВП - время на холостые перемещения инструментов,

Т_i=0,15 мин - время индексации [5].

Т_ОП=L_раб/S_мин,

где L_раб - длина рабочего хода инструмента,

Т_ВП=L_хх/S_хх,

где L_хх - длина холостого хода инструмента,

S_хх - скорость холостого хода инструмента.

На всех операциях Т_ВП?0,10 мин.

Позиция 2

сверло 1: Т_ОП=53/281=0,19 мин сверло 2: Т_ОП=18/343=0,05 мин

Т_ШТ2=0,19+0,10+0,15=0,45 мин

Позиция 4

цековка: Т_ОП=5/293=0,017 мин фреза концевая: Т_ОП=(5+56)/400=0,153 мин

Т_ШТ4=0,153+0,10+0,15=0,403 мин

Позиция 5

сверло 5: Т_ОП=30/288=0,104 мин сверло 6: Т_ОП=2•12/75=0,14

Т_ШТ5=0,14+0,10+0,15=0,29 мин

Позиция 6

метчик 7: Т_ОП=20/208=0,13 мин метчик 8: Т_ОП=2•12/250=0,10 мин

Т_ШТ6=0,13+0,10+0,15=0,28 мин

Позиция 8

сверло 9: Т_ОП=25/85,8=0,29 мин сверло 10: Т_ОП=30/114=0,26 мин

Т_ШТ8=0,29+0,10+0,15=0,54 мин

Позиция 10

метчик 11: Т_ОП=17/122=0,14 мин метчик 12: Т_ОП=23/169=0,14 мин

Т_ШТ10=0,14+0,10+0,15=0,39 мин

Позиция 12

резец расточной: Т_ОП=43/103=0,29 Т_ШТ12=0,29+0,10+0,15=0,54 мин

Данные занесем в таблицу 2.6

Рассчитаем Т_ШТ лимитирующих позиций на остальных операциях.

Операция 05

Лимитирующая позиция - чистовое фрезерование.

Подачу фрезы на зуб определим по формуле (2.16).

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

мм/зуб

Найдем скорость резания по формуле (2.17).

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

м/мин

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14):

мин^-1

Найдем минутную подачу по формуле:

мм/мин, максимальная рабочая подача стола - 1200 мм/минмм/мин

фреза торцовая: Т_ОП=175/1200=0,15 Т_ШТ05=0,15+0,10+0,15=0,40 мин

Операция 10

Лимитирующая позиция - получистовое точение поверхности 7

Подачу резца на оборот определим по формуле (2.20)

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

мм/об

Скорость резания определим по формуле (2.21)

м/мин

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14)

мин^-1

Найдем минутную подачу по формуле (2.15)

мм/мин.

Т_ОП=64/214=0,29 Т_ШТ10=0,29+0,10+0,15=0,54 мин

Операция 20

Лимитирующая позиция - чистовое точение поверхности 7

Подачу резца на оборот определим по формуле (2.20)

Таблица 2.6. Сводная таблица режимов резания и норм времени

№ опер	№ поз.	S0 мм/об	Т мин	V м/мин	n об/мин	SМИН мм/мин	L мм	Т0 мин	TШТ мин
15	II	0,17	240	52	1655	281	53	0,19	0,45
	IV	0,04	240	76	1250	400	61	0,153	0,403
	V	0,06	240	57	2850	75	2•12	0,14	0,29
	VI	1,25	240	4,6	122	208	20	0,13	0,28
	VIII	0,06	240	55	1430	85,8	25	0,29	0,54
	X	0,7	240	3,4	135	169	23	0,14	0,39
	XII	0,38	240	189	377	143	43	0,29	0,54
05	III	0,10	240	456	1450	1200	175	0,15	0,40
10	V	0,19	240	297	1125	214	64	0,29	0,54
20	VI	0,10	240	340	1273	242	64	0,26	0,51

По таблицам [16] назначаем коэффициенты и получаем:

мм/об

Скорость резания определим по формуле (2.21)

м/мин

Найдем частоту вращения шпинделя по формуле (2.14)

мин^-1

Найдем минутную подачу по формуле (2.15)

мм/мин.

Т_ОП=64/242=0,26 Т_ШТ20=0,26+0,10+0,15=0,51 мин