Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Завершающей стадией обучения в ТТК является выполнение дипломного проекта. Дипломное проектирование является большой самостоятельной работой будущего специалиста, направленный на решение конкретных задач в области совершенствования технологии организации производства и улучшения технико-экономических показателей проекта. Выполнение дипломного проекта служит важнейшей формой приобретения навыков самостоятельной работы будущего специалиста, так как приходится решать большой комплекс инженерных и технических задач.

В процессе работы над дипломным проектом будущий специалист должен проявить свои творческие способности, показать умение разрабатывать перспективные техпроцессы изготовления деталей в машиностроении. Качество дипломного проекта характеризуется главным образом глубиной технологических и конструкторских разработок и элементами новизны, внесенными дипломником.

Основные задачи дипломного проекта:

1) проанализировать базовый (заводской) технологический процесс изготовления вал-шестерни и выявить его основные недостатки.

2) На базе базового техпроцесса разработать технологический процесс изготовления вал-шестерни для заданной программы выпуска, устранив основные недостатки базового техпроцесса

3) Проанализировать разработанный техпроцесс с точки зрения возникновения опасных и вредных факторов, возможных при изменении базового техпроцесса. В случае выявления таких факторов принять меры по их устранению или защите от их воздействия

4) Спроектировать участок механического цеха по обработке вал-шестерни

5) Рассчитать себестоимость изготовления вал-шестерни

6) Определить экономическую эффективность разработанного техпроцесса по обработке вал-шестерни.

1. Описание конструкции машины или узла (сборочной единицы), в которую входит изготавливаемая деталь

Данная деталь является вал-шестерней и предназначена для передачи передачи крутящего момента.

На рисунке 1.1. приведен фрагмент узла.

Рисунок 1.1 - Редуктор.

деталь машина обработка технология

Вал-шестерня 1, установлена в двух подшипниках 10 и 9, внутри корпуса редуктора 11, закрытого крышкой 4 в которой расположено уплотнение 3, прилегающее к шейке вала. Также на вал-шестерни расположены шестерня открытой передачи 2, устанавливающейся на шлицы и ориентируемая в осевом направлении при помощи втулки 12, находящаяся в зацеплении с колесом 13 и шкив ременной передачи 6.

Вал-шестерня 1. в редукторе осуществляет передачу и распределение крутящего момента. Передача вращающего момента осуществляется посредством ременной передачи на шкив через шпонки 7 и 8, и распределяется на две зубчатые передачи (на колеса 5 и 13).

1.1 Служебное обозначение поверхностей детали

Классификация поверхностей детали по служебному назначению

Рисунок 1.2 - Систематизация поверхностей

Таблица 1.1 - Классификация поверхностей детали по служебному назначению

№	Вид поверхностей	Номера поверхностей
1	Исполнительные	9,24,31,36
2	Основные конструкторские базы (ОКБ)	5,14,22,28
3	Вспомогательные конструкторские базы (ВКБ)	32,16,34
4	Свободные	остальные

2. Технологическая часть

2.1 Анализ технологичности конструкции детали

Вал-шестерня редуктора перемещения штабелера изготовлена из стали 38Х2МЮА-конструкционная среднелегированая.

Таблица 2.1. Химический состав стали

C	Mn	Si	Cr	Mo	Al
0.35-0.42	0.3-0.6	0.2-0.45	1.35-1.65	0.15-0.25	0.7-1.1

Среднее содержание углерода обеспечивает вязкость сердцевины, что после азотирования позволяет получить высокую твердость поверхности зубьев и обеспечить достаточную прочность всей детали.

Добавки марганца повышают твердость и износотойкость стали.

Кремний увеличивает прочность, при сохранении вязкости, а также повышает упругость материала.

Добавки хрома при незначительном снижении пластичности, повышают прочность и корозионную стойкость стали.

Молибден увеличивает упругость и коррозионную стойкость.

Алюминий повышает вязкость и коррозионную стойкость.

Также содержание молибдена и алюминия являются обязательными для азотируемости стали. В свою очередь азотирование позволяет значительно увеличить износостойкость и предел выносливости при циклопеременных нагрузках.

Конфигурация поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. При анализе детали был выявлены следующие недостатки:

- Отсутствуют канавок под выход инструмента на шлифуемых шейках.

- Отсутствуют фаски на шлицевом соединении.

- Нет допусков на торцевое биение и перпендикулярность упорных торцев подшипников.

В остальном, деталь достаточно технологична.

Одним из показателей технологичности детали является коэффициент использования материала. Коэффициент использования материала:

,

где - масса детали (изделия);

- масса заготовки.

2.2 Выбор типа производства

Определим предварительно тип производства, используя годовой объём выпуска и массу детали (3,8 кг. и 10000 штук в год).

Из таблицы видно, что производство будет среднесерийным. Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объёмом выпуска, чем в единичном производстве. При серийном производстве используют универсальные станки, оснащённые как специализированным, так и универсальным оборудованием. В серийном производстве технологический процесс изготовления преимущественно дифференцирован, то есть, расчленён на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определённых станках.

Таблица 2.2. Выбор стратегии разработки технологического процесса

Показатель технологичности процесса	Серийное производство
1. Форма организации технологического процесса	Переменнопоточная
2. Повторяемость выпуска изделий	Периодически повторяются
3. Унификация технологического процесса	Разработан единичный технологический процесс
4. Заготовка	Профильный прокат
5. Припуски	По таблицам

2.3 Анализ существующего технологического процесса

Анализ существующего технологического процесса должен быть проведён с точки зрения обеспечения качества продукции. При этом следует выяснить, правильно ли он составлен для выполнения требований технологического процесса.

Данные заводского (базового) технологического процесса по обработке зубчатого конического колеса сведём в таблицу 5.

Таблица 2.3

№ операции	Название операции	Содержание операции
00	Заготовительная	Резка проката80 l=270 мм
10	Токарная	Торцевать, проточить наружный диаметр до 72 мм.
15	Термическая	Высокий отпуск для понижения твердости и снятия напряжений.
20	Токарная	Точить с припуском 0,3 мм 658,3; с припуском 0,8 мм 58; с припуском 1 мм 50, 38, 45, 24; центровать.
25	Круглошлифовальная	Шлифовать 68,63
30	Шлицефрезерная	Фрезеровать шлицы с припуском 0,8 мм
35	Фрезерная	Фрезеровать шпоночный паз с припуском 0,2 мм; фрезеровать 22 мм.
40	Зубофрезерная	Нарезать зубья согласно требований.
45	Слесарная	Зачистить заусенцы.
50	Химикотермическая	Азотировать (HV850…1050)
55	Круглошлифовальная	Шлифовать 68,63 58 50 45 24 38 сняв слой азотации.
60	Шлицешлифовальная	Шлифовать шлицы сняв слой азотации.
65	Координатношлифовальная	Шлифовать шпоночные пазы.
70	Контрольная
75	Маркировочная	Маркировать
80	Консервация

Представленный технологический процесс позволяет выполнить все требования, но трудоемок.

Можно исключить шлицешлифовальную и координатношлифовальную операции, выполнив шлицы и шпоночные пазы после снятия слоя азотации (чернового шлифования). Также считаю целесообразным диаметр заготовки уменьшить до 75 и всю механическую обработку вести после отпуска заготовки. В рамках оптимизации технологического процесса для среднесерийного производства предлогаю ввести фрезерноцентровальную операцию.

2.4 Выбор вида заготовки, её конструирование с технико-экономическим обоснованием

Произведём технико-экономический расчёт двух вариантов изготовления заготовок: покат и штамповка на ГКМ. Годовой объём выпуска 10000 шт. Масса детали 3,8 кг. Рабочий чертёж детали (лист 1), материал - сталь 38Х2МЮА. Тип производства - среднесерийный.

Вариант 1:

За основу расчёта промежуточных припусков принимаем наружный диаметр детали 68,63_-0,3 мм. (лист 1).

Устанавливаем предварительный маршрут технологического процесса обработки поверхности детали68,63_-0,3 мм.

Обработку поверхности 68,63_-0,3 мм. производят в жёстких центрах, на токарном копировальном станке с автоматической загрузкой.

Технологический маршрут обработки данной поверхности:

Операция 10 Токарная черновая

20 Токарная чистовая

Определяем припуск на механическую обработку:

,

где D_н - номинальный диаметр обрабатываемой поверхности;

z - припуск на обработку;

D_Р - расчётный диаметр с учётом припуска на обработку.

,

По расчётным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатанного проката обычной точности по ГОСТ 2590-71.

Круг

Нормальная длина проката при данном диаметре 4…7 м. Отклонения для 75 мм. равны () мм. [Добрыднев, с. 43, табл. 3.14]

Определим общую длину заготовок:

,

где L_з - номинальная длина детали мм;

z_подр. - припуск на подрезку торцевых поверхностей.

[2, с. 40, табл. 3.12]

Принимаем длину заготовки L_з=2652 мм.

Определим объём заготовки:

,

где L_З - длина стержня (заготовки) с плюсовым допуском, см;

D_З.П - диаметр заготовки по плюсовым допускам, см.

Определим массу заготовки:

где - плотность материала.

;

Выбираем оптимальную длину проката для изготовления заготовки. Потери на зажим заготовки l_ЗАЖ.=80 мм.

Заготовку отрезают на ножницах, Это самый производительный и дешёвый способ.

Длину торцевого обрезка проката определяем из соотношения:

,

где d - диаметр сечения заготовки,

d=80 мм.

Число заготовок, исходя из принятой длины проката по стандартам, определяется по формуле:

,

где L_ПР - длина выбранного проката.

При длине проката 4 м.:

Получаем 14 заготовок.

При длине проката 7 м.:

Получаем 26 заготовок.

Остаток длины (некратность) определяется в зависимости от принятой длины проката.

или

;

Из проката длиной 4 м.:

или

Из проката длиной 7 м.:

или

Из расчётов на некратность следует, что прокат длиной 7 м. для изготовления заготовок экономичнее, чем прокат длиной 4 м.

Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине проката составят:

;

Потери материала на длину торцевого обреза проката в процентном отношении к длине проката составят:

;

Общие потери к длине выбранного проката:

;

Расход материала на одну деталь с учётом всех технологических неизбежных потерь определяем по формуле:

;

Коэффициент использования материала:

;

Стоимость заготовки из поката:

,

где С_М - цена 1 кг. материала заготовки;

С_отх. - цена отходов материала.

Полная стоимость вычислится как:

где С_об-оринтировочная стоимость обработки;

где С_уд-удельные затраты на снятие 1 кг стружки;

К_о-коэффициент обрабатываемости;

Вариант 2:

Заготовка изготовлена методом горячей объёмной штамповки на горизонтально - ковочной машине (ГКМ).

Степень сложности С1. Точность изготовления поковки - класс 1. Группа стали М1.

Объем заготовки определяем исходя согласно размерам определенным при ее конструировании, для этого надо условно разбить фигуру заготовки на отдельные простые элементы и проставить на них размеры с учётом плюсовых допусков. (рисунок 3)

Рисунок 3 - Упрощенная заготовка

Определим объём отдельных элементов заготовки:

,

где D - диаметр сечения выбранного участка заготовки с учётом верхнего отклонения;

L - длина выбранного участка заготовки с учётом верхнего отклонения.

;

;

;

Общий объём заготовки:

;

;

Масса штампованной заготовки:

;

.

Принимая неизбежные технологические потери (угар, облой и так далее) при горячей объёмной штамповке равными 10%, определим расход материала на 1 деталь:

;

Коэффициент использования материала на штампованную заготовку:

;

.

Стоимость штампованной заготовки:

;

Найдем полную стоимость:

Годовая экономия материала от выбранного варианта изготовления заготовки:

,

где -вес заготовки из проката;

- вес заготовки изготовленной методом горячей объёмной штамповки.

Экономический эффект изготовления заготовки из штамповки:

,

Таблица 2.4 - Экономические показатели

Показатели	Вариант 1	Вариант 2
КИ.М.	0,4	0,51
Стоимость заготовки, руб.	259,4	341,94

Техноэкономические расчёты показывают, что заготовка полученная методом горячей объёмной штамповки на ГКМ, более экономична по использованию материала, но существенно дороже чем заготовка из проката на основании чего применение ее считаю не целесообразным.

2.5 Разработка технологического маршрута и план обработки

Разработку технологического маршрута начинаем с заполнения карты исходных данных в таблицу 2.4



Рисунок 4.1. Нумерация поверхностей детали

Таблица 2.5 - Карта исходных данных

№п\п	№Поверхности	Шероховатость Rа	Рекомендуемые операции	Технические требования
1	2	3	4	5
2	34,35,18,19	12,5	Фрезерноцентровальная
3	1,2,4,7,9,10,11,12,13,15,17,21,22,26,27,28,29, 30,	12.5	Токарная черновая Токарная чистовая Шлифовальная
4	2,22,28	3,2	Токарная черновая Токарная чистовая Шлифовальная	Радиальное биение относительно оси центров для поверхности 2; перпендикулярность к шейкам торцев 21 и27.
5	5,14,16	1.6	Токарная чистовая Токарная черновая Шлифовальная черновая Шлифовальная чистовая	Радиальное биение относительно оси центров; соосность поверхностей 5и14.
6	3	0,8	Токарная чистовая Токарная черновая Шлифовальная чистовая Шлифовальная чистовая
7	36	12,5	Фрезерная

Выбор оборудования производим исходя из технологических возможностей станков и их технических характеристик.

Так для токарной обработки применим токарновинторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3, на нынешнем этапе развития электронных технологий, системы числового программного управления несущественно удорожают станок и при этом нетолько значительно расширяют технологические возможности станка, но и повышают его производительность. Применение станка с ЧПУ на токарной чистовой операции при контурной обработке позволят одновременно проточить диаметры, обработать торцы и получить фаски.

На фрезерноцентровальной операции применим станок 2А931.

Зубонарезание произведем на станке 5К301П.

Для нарезания шлицев применим станок 5350А.

Также применим шпоночнофрезерный станок 6Д91.

На фрезерной операции используем станок 6Т104.

На шлифовальной операции круглошлифовальный станок 3М153.

Технические характеристики выбранных станков приведены в таблице 4.2.

Таблица 2.6

№п\п	Модель оборудования	Диапазон частот вращения n мин-1	Диапазон подач S0 мм/мин	Мощность кВт	Габариты Станка мм	Масса Станка кг
1	16К20Ф3	12,5-2000 22 скорости	3-1200 1,5-600 Бесступенчато	10	17101750	4000
2	2А931	500-2000	0,01-0,16	4,4	20001050	2390
3	5350А	80-250	0,63-5	6,5	25851550	4100
4	6Д91	500-4000	20-1200	2,2	13201380	920
5	6Т104	63-2800	11,2-500	2,2	12501205	830
6	3М153	50-1000	0,05-5	7,5	25401950	4000

Маршрут обработки представлен в таблице 2.7

Таблица 2.8 - Технологический маршрут обработки детали

№ опер	Название операции	№ обработанных поверхностей	Квалитет IT	Шероховатость Rа, мкм	Модель Станка
1	2	3	4	5	6
000	Отрезная		16	40	8Б72
005	Фрезерно- центровальная	18,19,34,35	10	12,5	2А931
010	Контрольная
015	Токарная черновая	1,2,3,5,7,9	12	20	16К20Ф3
020	Токарная чистовая	1,2,3,5,7,8,26,29,30,33,37	10	12,5	16К20Ф3
025	Токарная черновая	12,14,16	12	20	16К20Ф3
030	Токарная чистовая	10,11,12,14,15,16,17,21, 22	10	12,5	16К20Ф3
035	Токарная	4,6,13,22,28,30	8	3,2	16К20Ф3
040	Контрольная
045	Зубофрезерная	8,23,20	8-в	6,3	5К301П
050	Слесарная
055	Контрольная
060	Фрезерная	36	10	12,5	6Т104
065	Слесарная
070	Термическая
075	Круглошлифо-вальная	3,5,14,16	8	2,5	3М153
080	Круглошлифо-вальная	38	8	2,5	3М153
085	Моечная
090	Контрольная
100	Шлицефрезерная	32,31	7	3,2	5350А
105	Контрольная

деталь машина обработка технология

2.7 Выбор средств технологического оснащения

Таблица 2.9. Выбор средств технологического оснащения

№ оп.	Название операции	Наименование приспособления	Наименованиеи модель оборудования	Наименование инструмента	Наименование котрольноизмери-тельного инструмента
005	Фрезерно-центровальная	Тиски с призматическими самоцентрирующи-ми губкамиГОСТ12195-86; 2е инструментальных головокГОСТ13041-83	Фрезерноцен-тровальный автомат 2A931	Центровочное сверло ГОСТ 14952-75 4 Р6М5 (2 шт.) Четырехугольная пластина Т5К10 ГОСТ 19057-80 (2 шт.)	Калибр с индикато-ром для контроля глубины центровых отверстий Эталон калибра ГОСТ 4224-81
015 025	Токарная Черновая	Центр ГОСТ13214-67 Зажимной задний центр КМ-5 Патрон поводковый	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3	Ромбическая пластина Т15К6 ГОСТ 18877-73	Жесткий калибр скоба
020 030	Токарная чистовая	Центр ГОСТ13214-67 Зажимной задний центр КМ-5 Патрон поводковый	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3	Треугольная пластина Т5К10 ГОСТ 19057-80	Жесткий калибр скоба ШЦ2
035	Токарная	Центр ГОСТ13214-67 Зажимной задний центр КМ-5 Патрон поводковый	Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3	Пластина канавочная Т5К10 ГОСТ 18884-73	Жесткий калибр скоба
045	Зубофрезерная	Задний центр ГОСТ 18260-72 Центр ГОСТ 13214-79 Поводок раздвижной ГОСТ 16211-70 Оправка для червячной фрезы	Зубофрезерный станок 5К301П	2х заходная червячная фреза 90 ГОСТ 19265-85 Р9К10	Эталон для контроля эвольвенты, стенд с идикатором.

2.8 Расчет и определение промежуточных припусков

Расчет припусков аналитическим методом.

Исходные данные

Заготовка - прокат.

Рассчитаем припуски на наиболее точную цилиндрическую поверхность - шейку 50к6 Последовательность обработки данной поверхности, оборудование, установка приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.10

№	Методы обработки поверхности	Операции	Оборудование	Установка заготовки
1	Точение черновое	015	16К20Ф3	В центрах
2	Точение чистовое	020	16К20Ф3	В центрах
3	Шлифование черновое	075	3Б151Т	В центах
4	Шлифование чистовое	120	3Б151Т	В центах

Таблица 2.11 - Параметры поверхности

№ п\п	№ операции	Шероховатость Rz, мкм	Дефектный слой h, мкм	Погрешность установки у
1	000	80	250	-
2	015	20	50	100
3	020	12.5	25	50
4	075	6.3	20	0
5	120	1.6	15	0

Расчет припусков по переходам

Данные исходных значений допусков, элементов припуска и расчетов припуска приведены в таблице 2.8.

Расчет припусков по переходам

Таблица 2.12 - результаты расчетов

№перехода	Технологический переход IT	Элементы припуска, мкм	2Zmin, мкм	dminрасч, мм	Tdi, мкм	Предельные размеры, мм	Предельные припуски, мм
		Rzi	hi	сi	устi
									dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
1	Прокат IT16	160	250	985	-	-	55.338	3000	53.558	56.568	-	-
2	Точить на черно IT13	50	50	60	100	2800	50.907	400	50.568	50.968	5.6	6
3	Точить на чисто IT10	25	25	40	50	581	50.326	120	50.168	50.288	0.68	0.8
4	Шлифо-вать IT8	10	20	20	0	202	50.124	46	50.048	50.094	0.194	0.24
5	Шлифо-вать IT6	5	15	10	0	122	50.002	20	50.002	50.022	0.072	0.092

Определим элементы припуска _о и _уст



где с_см - кривизна смещения

с_кор - кривизна коробления

с_ц-кривизна центровки

где _к-удельная кривизна

L-длина заготовки

_к=1.5 мкм/мм [1, c. 180, табл. 1]

Величина отклонения расположения заготовки центровки

где _з - допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на фрезерно-центровальных операциях

_з =1,3 мм

Суммарное отклонение расположения

Погрешность установки при базировании заготовки в центрах

₂=190 мкм [2, с. 139, табл. 6]

Остаточное суммарное расположение заготовки после черновой обработки



где Ку - коэффициент уточнения [6, с. 190]

для перехода 2 К_у =0,06

для перехода 3 К_у =0,04

для перехода 4 К_у =0,02

для перехода 5 К_у =0,01

тогда

с₂= К_у2с_о= 9850,06 = 60 мкм

с₃= К_у3с_о= 9850,04 = 40 мкм

с₄ = К_у4с_о= 9850,02 = 20 мкм

с₅ = К_у5с_о= 9850,01 = 10 мкм

Погрешность установки

₃=₁К_у= 25000,04 = 100 мкм

₄=₁К_у= 25000,02 = 50 мкм

Погрешность установки на 4 и 5 переходах ₅= 0

Минимальный припуск на черновую обработку

промежуточные расчетные размеры по обрабатываемым поверхностям

dmin_i-1=d_i min +2Zmin_i

d min₅ = 50.002 мм

d min₄ = 50.002+0.122=50.124 мм

d min₃ = 50.124+0.202=50.326 мм

d min₂ = 50.326+0.581=50.907 мм

d min₁ = 50.907+2.8=53.707 мм

d max_i = d_i min +Td_i

d max₁ = 53.707+3=56.707 мм

d max₂ = 50.907+0.4=51.307 мм

d max₃ = 30,282+0,084 = 30,366 мм

d max₄ = 30,616+0,33 = 30,946 мм

d max₅ = 33,55+2.0 = 35,55 мм

минимальные припуски

2Zmin_i = d_i-1 min - d_i max

2Zmin₂ = 53.7-51.4=2.3 мм

2Zmin₃ = 51-50.42=0.58 мм

2Zmin₄ = 50.3-50.15=0.15 мм

2Zmin₅ = 50.1-50.02=0.08 мм

максимальные припуски

2Zmax = d_i-1 max - dmin _i

2Zmax₂ = 56.7-51=5.7 мм

2Zmax₃ = 51.4-50.3=1.1 мм

2Zmax₄ = 50.42-50.1=0.32 мм

2Zmax₅ = 50.15-50=0.15 мм

Рисунок - Структура припуска

Проверка результатов расчёта

2Zmax_i - 2Zmin_i = TD_i + TD_i-1 - условие проверки

2Zmax₅ - 2Zmin₅ = 0.15 -0.008 = 0.07

TD₄ + TD₅ = 0.046 + 0.02 = 0.066

2Zmax₄ - 2Zmin₄ =0.32 - 0.15 = 0.17

TD₃ + TD₄ = 0.12 + 0.046 = 0.166

2Zmax₃ - 2Zmin₃ =1.1 - 0.58 = 0.52 мм

TD₂ + TD₃=0.4+0.12 = 0.52 мм

2Zmax₂ - 2Zmin₂ = 5.7-2.3 =3.4

TD₁ + TD₂ =3+.04 = 3.4

Расчеты показывают, что расчёт припусков выполнен верно.

Назначение припусков табличным методом.

Таблица 2.13 - Сводная таблица припусков

№п\п	Размер	Вид обработки	Припуск на Обработку 2Zmin, мм	Допуск IT, мкм
1	22	Токарная черновая Токарная чистовая	5 3	0,62
2	38	Токарная черновая Токарная чистовая Шлифовальная черновая	5 1.5 0.4	0,62 0,1 0.075
3	50	Токарная черновая Токарная чистовая Шлифовальная черновая Шлифовальная чистовая	2.8 0.6 0.2 0.1	0.74 0.12 0.075 0.02
4	45	Токарная черновая Токарная чистовая Шлифовальная черновая Шлифовальная чистовая	2.8 0.6 0.15 0.05	0.74 0.12 0.1 0.1
5	58	Токарная черновая Токарная чистовая Шлифовальная черновая	5 1 0.4	0.74 0.12 0.12
6	68	Токарная черновая Токарная чистовая Шлифовальная черновая	5 2 0.4	0.74 0.3 0.3
7	24	Токарная черновая Токарная чистовая Шлифовальная черновая Шлифовальная чистовая	3 0.5 0.4 0.1	0.62 0.084 0.03 0.02
8	263	Отрезная Фрезерноцентрова-льная	10 7	1,5 0.81
9	25	Токарная черновая Токарная чистовая	2 0.5	0.62 0.4
10	41	Токарная черновая Токарная чистовая	2 0.5	0.62 0.4
11	88	Токарная черновая Токарная чистовая	3 0.75	0.87 0.54
12	104	Токарная черновая Токарная чистовая	3 0.75	0.87 0.54

2.9 Расчёт режимов резания

Расчет режимов резания на токарную операцию 020

Исходные данные

Деталь - вал-шестерня

Материал - сталь 38Х2МЮА (_в =1060 МПа НВ=270)

Заготовка - прокат

Обработка - токарная чистовая

Тип производства - серийное

Приспособление - патрон поводковый с центром

Смена детали - ручная

Жесткость станка - средняя

Содержание операции, содержание переходов, длина обработки и величина припуска приведены в таблице

Таблица 2.14

Содержание перехода	Длина обработки	Припуск
Точить поверхности, выдержать размеры 22-0.084;38.5-0.1;45.25-0.1;50.2-0.12; 58.5-0.12;69-0,3	200	0,3

Выбор режущего инструмента

Резец токарный проходной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. h=20 b=20 L=140

Пластина 3х гранная, Т15К6

ц=92?, ц1 =8?, л=0 б=11?

Данные оборудования

Модель-16К20Ф3

Мощность 10 кВт

Число скоростей шпинделя 22

Частота вращения шпинделя 12,5-2000 об/мин

Подача суппорта:

Продольная 3-1200 мм/мин

Поперечная 1,5-600 мм/мин

Число ступеней подач: б/с

Расчет режимов резания

Глубина резания t= 0.3 мм.

Подача S= 0.25 мм/об [3, с. 268, табл. 14].

Расчётная скорость резания [3, c. 265]:

,

где C_U - поправочный коэффициент; C_U = 420 [3, c. 269, табл. 17];

T - стойкость, мин; Т= 90 мин

t - глубина резания, мм;

m, x, y - показатели степени; m= 0.2, x= 0.15, y= 0.2;

K_U - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания [3, c. 282];

,

где K_MU - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [3, c. 261, табл. 1];

K_ПU - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; K_ПU = 1.0 [3, c. 263, табл. 5];

K_ИU - коэффициент, учитывающий материал инструмента; K_ИU = 1.0 [6, c. 263, табл. 6];

,

где K_Г - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; K_Г = 1.0 [6, c. 262, табл. 2];

_в-предел прочности; n_U - показатель степени; n_U = 1,0;

Тогда:

.

Тогда:

.

Тогда:

м/мин.

Частота вращения шпинделя:

,

где V - расчётная скорость резания, м/мин;

Тогда:

Переход 1: точение 22

n₁ =

Переход 2: точение 38.5

n₂ =

Переход 3: точение 45.25

n₃ =

Переход 4: точение 50.2

n₄ =

Переход 5: точение 58.5

n₅ =

Переход 6: точение 69

n₃ =

Корректировка режимов резания по паспортным данным станка:

фактическая частота вращения шпинделя

Переход 1: n = 2000 об/мин;

Переход 2: n = 1800 об/мин;

Переход 3: n = 1600 об/мин;

Переход 4: n = 1400 об/мин;

Переход 5: n = 1200 об/мин;

Переход 6: n = 1000 об/мин;

тогда фактическая скорость резания:

Переход 1:

V =

Переход 2:

V =

Переход 3:

V =

Переход 4:

V =

Переход 5:

V =

Переход 6:

V =

Расчёт сил резания

Главная составляющая силы резания:

P_z =

где C_P - поправочный коэффициент; C_P = 300 [3, c. 273, табл. 22]; x, y, n - показатели степени; x= 1.0, y= 0.75, n= -0.15 [3, c. 273, табл. 22];

K_P - поправочный коэффициент

Kp=K_MрKpKpKpKrр

K_MP - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала [3, c. 264, табл. 9];

K_MP =

где _в-предел прочности;

n - показатель степени; n = 0.75 [3, c. 264, табл. 9];

Тогда:

K_MP =

Kp, Kp, Kp, Krр - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания

Kp=0,89 Kp=1,0 Kp=1,0 Krр = 1,0 [3, c. 275, табл. 23];

Тогда:

P_z = = 158 Н.

Мощность резания

=0,67 кВт

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка: Nшп= Nд=100.75= 7.5 кВт; 0,67< 7.5

Вывод: Ообработка возможна.

Расчет режимов резания на шлифовальную операцию

Исходные данные:

Деталь - вал-шестерня

Материал - сталь 38Х2МЮА _В =1060 МПа НВ=780

Заготовка - прокат

Обработка - круглошлифовальная

Шлифкруг - ПП50040127 24А25СМ18К

Тип производства - серийное

Приспособление - патрон поводковый с центром

Смена детали - ручная

Жесткость станка - средняя

Структура операций (последовательность переходов)

Оп 30 Шлифовальная

Шлифовать поверхности, сняв слой азотации, выдерживая размеры: 68.63_-0.3; 50.1^+0.75; 58_-0.5; 45.25_-0.1; 38_-0.025; 24.1^+0.03

Расчет элементов режимов обработки

Глубина резания t = 0,4 мм.

Расчет скорости шлифовального круга

, [4, с. 172, карта Ш1]

где: D - диаметр круга;

n_КР - частота вращения круга;

Скорость вращения детали

Уточняем скорость вращения детали по паспорту станка

n=320 мин^-1

Действительная скорость резания

Предварительная обработка

Sм= Sм прК₁К₂К₃, [4, с. 173]

Окончательная обработка

Sм.ок= Sм окК₁К₂К₃,

Где - Sм пр, Sм.ок - минутные подачи по таблице, мм/мин [4, с. 174, карта Ш1]

К₁ - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и скорости круга К₂ - коэффициент, зависящий от припуска и точности; [4, с. 174, карта Ш1]

К₃ - коэффициент, зависящий от диаметра круга, количества кругов и характера поверхности.

Sм= 2 мм/мин

Sм.пр= 21.10.91=1,98 мм/мин

Sм.ок= 21.10.551=1,21 мм/мин

Определение времени выхаживания

t_ВЫХ=0.09 мин [4, с. 175]

Определение величины слоя, снимаемого при выхаживании

а_ВЫХ=0.03 мм [4, с. 174, карта Ш1]

Расчет машинного времени

где: а_ПР - величина слоя снимаемого при предварительной обработке;

а_ОК - величина слоя снимаемого при окончательной обработке;

S_ПР - подача на этапе предварительной обработки;

S_ОК - подача на этапе окончательной обработки;

а_ОК=а - (а_ПР-а_ВЫХ) [4, с. 169]

а_ПР=(0.4-0.5) a [4, с. 169]

а_ПР=0.2

а_ОК=0.4 - (0.17+0.03)=0.2 мм

Расчет режимов резания на фрезерной операции 060

Исходные данные:

Деталь - вал-шестерня

Материал - сталь 38Х2МЮА _В =1060 МПа НВ=270

Заготовка - прокат

Обработка - фрезерная

Инструмент-фреза концевая 12 с напаянными пластинами Т15К6

Тип производства - серийное

Приспособление - патрон поводковый с центром, делительная головка

Смена детали - ручная

Жесткость станка - средняя

Выбор подачи

S_Z=0,06 [3, с. 238, таблица 3,4]

Расчет скорости резания.

где C_V - табличная скорость резания;

D - диаметр фрезы;

Т - стойкость инструмента;

t - припуск;

S_Z - подача на зуб;

В-ширина снимаемого слоя;

Z - число зубьев фрезы;

где K_MV - коэффициент учитывающий свойства материала;

K_ПV - коэффициент учитывающий качество поверхности;

K_UV - коэффициент учитывающий материал инструмента;

K_MV =0.95, K_ПV =1, K_UV =1 [3, с. 287, таблица 39]

q=0.44, x=0.24, у=0.26, u=0.1, p=0.13, m=0.37; [3, с. 287, таблица 39]

Определим частоту вращения фрезы.

Уточним частоту вращения фрезы по паспорту станка.

n=2200 мин^-1

Рассчитаем силу резания.

С_P=12.5, X=0.85, Y=0.75, U=1, q=0.73, W=-0.13, K_MP=1; [3, с. 291, таблица 41]

Определим мощность на шпинделе станка.

где N_СТ - мощность станка;

N_Д - мощность двигателя станка;

- коэффициент полезного действия станка;

N_СТ=2.20.75=1.65 кВт

Вывод: Ообработка возможна.

Расчет режимов резания на зубофрезерной операции

Исходные данные:

Деталь - вал-шестерня

Материал - сталь 38Х2МЮА _В =1060 МПа НВ=270

Заготовка - прокат

Обработка - зубофрезерная

Инструмент-фреза червячная 115 сборная, однозаходная

Материал инструмента - Р6М5Ф3

Тип производства - серийное

Приспособление - патрон поводковый с центром, делительная головка

Смена детали - ручная

Жесткость станка - средняя

Рассчитаем длину рабочего хода фрезы.

L_P.X.=L_PE3+У+L_ДОП, [4, с. 139, карта З-1]

где L_P.X - длина рабочего хода фрезы;

У - длина перебега и врезания;

L_ДОП - длина дополнительного хода;

где b - ширина венца;

- угол наклона зубьев;

У=22 мм, [4, с. 304]

L_P.X=40.4+22=62.4 мм

Определим подачу и скорость резания.

где S_ТАБ - табличная подача фрезы за один оборот заготовки;

S₀ - подача фрезы за один оборот заготовки;

K_S - коэффициент учитывающий свойства материала;

где К₁ - коэффициент учитывающий свойства материала;

К₂ - коэффициент учитывающий свойства материала инструмента;

S_ТАБ=1.8 мм/об, V_ТАБ=60 м/мин, К₁=1.5, К₂=1.2, К_S=1.5.

Найдем частоту вращения фрезы.

Уточним найденную частоту по паспорту станка.

n=300 мин^-1

Найдем действительную скорость резания.

Найдем время обработки.

, [4, с. 140, карта 3-1]

где Z - число зубьев шестерни;

- число заходов фрезы;

q - количество одновременно обрабатываемых деталей;

Таблица 2.15 - сводная таблица режимов резания.

№ опер.	Операция/переход	Припуск t, мм	Подача S0, мм/об	Скорость резания V, м/мин	Скорость главного движения n, мин-1	Подача минутная Sм, мм/мин
015 025	Токарная черновая 22 38 45 50 58 68,63 24	5 5 5 5 5 5 3	0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5	90 90 90 90 90 90 90	950 750 600 600 500 400 950	380 260 210 210 175 140 330
020 030	Токарная чистовая 22 38 45 50 58 68,63 24	3 2 0.6 0.6 1.5 1.5 0.5	0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25	207 207 207 207 207 207	2000 1800 1600 1400 1200 1000 2000	500 450 400 350 300 240 500
045	Зубофрезерная	2.25	3	110	300	900
100	Шлицефрезерная	3	1	30	200	200
060	Фрезерная	3	0.24	138	2200	530
110	Шпоночнофрезерная	1	0.05	55	2200	80
075	Шлифовальная черн. 38 45 50 58 68,63 24	0.4 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4	0.002 0.003 0.003 0.003 0.003 0.004	50 50 50 50 50 50	600 400 350 320 350 250	1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
120	Шлифовальная чист. 24 45 50	0.05 0.1 0.1	0.001 0.001 0.001	500 300 300	40 40 40	0.5 0.5 0.5

2.10 Расчет технических норм времени

Рассчет время обработки на все операции

где L_Р.Х. - длина рабочего хода:

S_M - минутная подача режущего инстркмента;

Операция 015 (токарная черновая левого конца):

68

58

50

45

38

22

Операция 015 (токарная черновая правого конца):

58

50

24

Операция 020 (токарная чистовая левого конца):

22

38

45

50

58

68

Операция 030 (токарная чистовая правого конца):

24

50

58

Операция 035 (токарная).

Определи время затрачиваемое на холостые ходы (ускоренная подача S_M=4800 мм/мин).

Определим машинное время на операциях, по формуле:

Операция 075 (кругошлифовальная).



где L - длина шлифуемой шейки;

t - время обработки одного участка;

S_М.П. - продольная минутная подача;

38

58

68

Операция 080 (шлифовальная):

Операция 120 (круглошлифовальная).

Операция 060 (фрезерная).

Операция 110 (шпоночнофрезерная).

Операция 015 - токарная черновая

Т_шт = t_о + t_всп + t_ТО + t_ОТ

tо - основное время обработки поверхности

t_всп - вспомогательное время

t_ТО - время на техническое обслуживание

t_ОТ - время перерывов и отдыха

t_о = 3.7 мин

t_всп = t_УС + t_ЗО + t_УП + t_ИЗМ, мин

t_УС - время на установку и снятие детали

t_ЗО - время на закрепление и открепление детали

t_УП - время на приемы управления

t_ИЗМ - время на измерение детали

t_УС + t_ЗО = 0.27 мин [6, с. 198, табл. 5.4]

t_УП = 0.05 мин [6, c. 202 табл. 5.8]

t_ИЗМ = 0.09 мин [6, с. 206 табл. 5.10]

t_всп = 0.27 + 0.05 + 0.09 = 0.41

t_ТО = 0.002 мин [6, с. 210, табл. 5.18]

t_ОТ = 0.03 мин [6, с. 213, табл. 5.22]

Т_шт = 3.7 + 0.41 + 0.002 +0.006 + 0.03 = 4.15 мин

Т_шт.к. = + Т_шт, мин

Т_п-з - подготовительно-заключительное время

n - объем партии

где N - годовая программа;

а - периодичность запуска;

Ф - годовой фонд времени;

Т_п-з = 10 мин [6, с. 215 табл. 6.3]

Т_шт.к. = + 4.15 = 4.2 мин

Вычисления на следующие операции производится аналогично: по тем же источникам и формулам.

Операция 075 - шлифовальная предварительная

Т_шт = t_о + t_всп + t_ТО + t_ОО + t_ОТ

t_о = 5.64 мин

t_всп = t_УС + t_ЗО + t_УП + t_ИЗМ

t_УС = 0.03 мин

t_ЗО = 0.24 мин

t_УП = 0.03 мин

t_ИЗМ = 0.06 мин

t_всп = 0.03 + 0.24 + 0.03 + 0.06 = 0.36 мин

t_ТО = 0.039 мин

t_ОО = 0.017 мин

t_ОТ = 0.07 мин

Т_шт = 5.64 + 0.36 + 0.039 + 0.017 + 0.07 = 6.126 мин

Т_п-з = 11 мин

Т_шт.к. = + 6.126 = 6.173 мин

Операция 025 - фрезерная

Т_шт = t_о + t_всп + t_ТО + t_ОО + t_ОТ,

t_всп = t_УС + t_ЗО + t_УП + t_ИЗМ

t_УС = 0.02 мин

t_ЗО = 0.06 мин

t_УП = 0.06 мин

t_ИЗМ = 0.07 мин

t_всп = 0.02 + 0.06 + 0.06 + 0.07 = 0.21 мин

t_ТО = 0.042 мин

t_ОО = 0.019 мин

t_ОТ = 0.06 мин

Т_шт = 0.17 + 0.21 + 0.042 + 0.019 + 0.06 = 0.5 мин

Т_п-з = 16 мин

Т_шт.к. = + 0.5 = 0.57 мин

Операция 045 - зубофрезерная

Т_шт = t_о + t_всп + t_ТО + t_ОО + t_ОТ

t_о = 2.5 мин

t_всп = t_УС + t_ЗО + t_УП + t_ИЗМ

t_всп = 0.05 + 0.06 + 0.27 = 0.38 мин

t_ТО = 0.15 мин

t_ОО = 0.074 мин

t_ОТ = 0.28 мин

Т_шт = 2.5 + 0.38 + 0.15 + 0.074 + 0.28 = 3.484 мин

Т_п-з = 28 мин

Т_шт.к.= + 3,484 = 3.6 мин

На остальные операции время будем рассчитывать по источнику [6, с. 146]. Данные сведем в таблицу 12.1

Таблица 2.16 - сводная таблица штучного времени

№ опер	Название операции	ТО, мин	TВ, мин	ТОБ, мин	ТШТ, мин	ТП-З, мин	ТШТ-К, мин
005	Фрезерно-центровальная	0.2	0.06	0.01	0.42	17	0.45
015	Токарная черновая	3.7	0.41	0.002	4.15	10	4.2
020	Токарная чистовая	0.585	0.41	0.002	1.03	10	1.08
025	Токарная черновая	0.95	0.41	0.002	1.4	10	1.45
030	Токарная чистовая	0.054	0.41	0.002	0.504	10	0.554
035	Токарная	0.12	0.41	0.002	0.507	10	0.62
040	Контрольная						0.03
045	Зубофрезерная	2.5	0.38	0.234	3.484	28	3.6
050	Слесарная	0.2					0.2
055	Контрольная						0.05
060	Фрезерная	0.17	0.21	0.061	0.5	16	0.57
065	Слесарная	0.2					0.2
070	Термическая
075	Круглошлифо-вальная	5.64	0.36	0.056	6.126	11	6.173
080	Круглошлифо-вальная	0.33	0.36	0.056	0.816	11	0.863
085	Моечная						0.02
090	Контрольная						0.03
100	Шлицефрезерная	1.08	0.38	0.234	2.18	28	2.42
105	Контрольная						0.06
110	Шпоночнофрезерная	0.45	0.21	0.061	0.71	16	0.78
115	Слесарная						0.2
120	Круглошлифовальная	0.5	0.36	0.056	0.986	11	1.033
125	Моечная						0.02
130	Контрольная						0.5

Размещено на Allbest.ru