Совершенствование технологической операции с помощью методов технического творчества

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра оборудования и технологии

машиностроительного производства

Контрольная работа по дисциплине

«Основы технического творчества»

На тему: «Совершенствование технологической

операции с помощью методов технического творчества»

Преподаватель: профессор Гордеев А.В.

Студент: Саттаров П.В.

Группа: ТМз - 431

Тольятти 2008 г.

Задание на контрольную работу по дисциплине “Методы технического творчества ”

Цель работы - закрепить знания и умения в области методологии технического творчества (ТТ).

Задача работы - усовершенствовать шлифовальную операцию технологического процесса (ТП) обработки передней поверхности чашечного долбяка с помощью методов ТТ.

1. Описание операции и её критический анализ

1.1 Описание операции

Операция 060 ТП шлицефрезерная, нарезание шлицов на поверхности 1, червячной фрезой. Предварительно поверх была обработана: черновое точение, закалка, чистовое точение.

Заготовка детали - штамповка из конструкционной стали 45, с твердостью после термообработки 40…45HRC. Заготовка была обработана: фрезерование торцов и центрование, черновую и чистовую токарная обработка с двух сторон, термообработку. Перед данной операцией она имеет точность 8 квалитета и шероховатость Ra=3.2мкм. Обрабатываемая поверхность является исполнительной поверхностью.

Режущий инструмент - червячная фреза однозаходная из быстрорежущей стали Р6М5 в соответствии с ГОСТ 8027 - 86 , с твердостью рабочей части 63…66 HRC, при этом твердость рабочей части фрезы, изготовлена из быстрорежущей стали с содержанием ванадия 3% и более и кобальта 5% и более, твердостью 64…67HRC.Профиль зубьев шлифованный. Шпоночный паз изготовлен по ГОСТ 9472-90. Стойкость между переточками 500 деталей.

Заготовка крепится в центрах.

Оборудование - шлицефрезерный станок 5350Б. Наибольший диаметр фрезерования 150мм, расстояние между осями фрезы и изделия 40 - 140мм, расстояние между центрами 1500мм, наибольшая длинна фрезерования 1425мм, число нарезаемых зубьев 4 - 38, наибольший модуль фрезерования 6мм, наибольший диаметр фрезы 140мм, пределы оборотов фрезы в минуту 80 - 250 об/мин, мощность главного электродвигателя 5.2 квт.

Скорость резания:

Осевая подача 2мм/об;

Скорость резания 40м/мин;

Глубина фрезерования 2.75мм;

Основное технологическое время 1.3 мин;

1.2 Выявление недостатков операции

С целью выявления недостатков операции проводим индивидуальный обратный мозговой штурм (ОМШ). На первой стадии ОМШ выявлены следующие недостатки операции:

1. Прекращение подачи фрезерного суппорта

2. Срезание зубьев заметное, заметное после небольшого фрезерования.

3. Движение фрезерного суппорта рывками.

4. Неправильный угол наклона зубьев косозубого колеса.

5. Дрожание фрезы, дробленная поверхность, следы вибрации на нарезаемых зубьях.

6. Заметная огранка профиля нарезаемого зуба, заметная неравномерность в срезании стружки за один оборот фрезы.

7. Большее значение параметра шероховатости поверхности зубьев фрезеруемого колеса(шлица).

8. Низкая производительность.

9. При уменьшении твердости резко понижается нагрузочная способность вала.

10. Длительное время установки заготовки, что ведёт к увеличению штучного времени на операцию.

11. Большие нагрузки на зубья инструмента.

12. Отсутствие в станке ЧПУ.

13. Низкая прочность РИ.

14. Неоптимальная конструкция РИ.

15. Высокая температура резания.

16. Сравнительно небольшая стойкость инструмента.

1.Основное технологическое время (мин^-1)

где b - длинна шлицев, мм; b = 38мм;

l₁ - время фрезы, l₁ = 8,29мм;

l₂ - перебег фрезы, l₂ = 4мм;

z - число шлицев; z = 6;

n - частота вращения фрезы, принимаем n = 170;

S₀ - осевая подача фрезы, S₀ = 1,5мм/об;

K - число заходов червячной фрезы К = 1;

Врезание определяется по формуле:

Где h - глубина фрезерования, h = 2мм;

d_a0 - внешний диаметр червячной фрезы, d_a0 = 70мм;

2. Не идеальность формы червячной фрезы

Как правило червячные фрезы изготавливают цилиндрической формы которая не позволяет фрезе работать более производительней. Также быстро режущая сталь ( фреза изготовлена из стали Р6М5 ) не рассчитана на длительную стойкость инструмента в следствии чего фрезу необходимо перезатачивать после обработки не более 500 деталей. После определенного количества переточек червячная фреза теряет свои изначальные технические характеристики, то есть класс точности. Поэтому после потери своих изначальных свойств использовать фрезу не возможно, возникает необходимость в приобретении новой фрезы, а это дополнительные материальные затраты. Еще одной немаловажной причиной приводящей к быстрому износу режущих кромок фрезы может не оптимальная заточка передних и задних углов червячной фрезы.

техническое творчество шлифовальная фреза долбяк

1.3 Формулировка цели усовершенствования

Целью усовершенствования шлицефрезерной операции является повышение производительности и снижение себестоимости обработки путём совмещения технологических переходов, оптимизации схемы фрезерования, усовершенствование формы фрезы, подобрать материал с большей стойкостью.

Правило РПВ

Сущность правила РПВ: выполняются оба требования ФП, но в разные моменты времени. Правило РПВ включает приёмы:

РПВ1 «Оптимизация»: разделить действие так, чтобы в каждый момент ОТ находился в оптимальных условиях;

РПВ2 «Предварительное действие»: выполнить действие до начала работы*, изменить последовательность действий;

РПВ3 «Опережение»: выполнить действие чуть раньше*;

РПВ4 «Прерывистость»: заменить непрерывное действие прерывистым*, изменить соотношение времени действий и пауз, использовать паузы для другого действия.

Перед шлицефрезерной операцией вал был подвергнут термообработке, в результате чего твердость металла возросла - это стало причинной быстрого износа режущих кромок фрезы, которые в свою очередь стали производить обработку менее качественней.

Заложенная стойкость фрезы 500 деталей, но учитывая то что вал был подвергнут термообработке , фактическая стойкость фрезы равняется 300 деталей. Заменить фрезу необходимо после обработки 300 деталей т.к. в дальнейшем обработанные детали не будут соответствовать параметрам чертежа, и в тоже время фрезу нельзя заменить по окончанию обработки 300 деталей т.к. заложенная стойкость фрезы 500 деталей.

Для разрешения противоречия применим приём РПВ2 «Предварительное действие»:

Применение предварительного подогрева заготовки плазменной дугой позволит повысить производительность обработки при одновременном возрастании стойкости инструмента. В результате чего фрезу можно использовать для обработки 500 деталей не опасаясь за то что фреза затупится раньше назначенного срока.

Правило РПП

Сущность правила РПП: выполняются оба требования ФП, но применительно к разным частям ОТ. Правило РПП включает приемы:

РПП1 «Дробление»: разделить ОТ на части с одинаковыми функциями*;

РПП2 «Деление»: разделить ОТ на части с разными функциями*;

РПП3 «Оптимизация»: разделить ОТ на части так, чтобы каждая часть находилась в оптимальных условиях;

РПП4 «Противоположность»: разделить ОТ на части со свойствами, противоположными свойствам ОТ в целом.

Имеем недостаток: в результате после непродолжительной работы червячной фрезы ( примерно после обработки 250-ти деталей, хотя стойкости фрезы 500 деталей ) на поверхности нарезаемых шлицев появляется огранка, в следствии не равномерной нагрузки на зубья фрезы. Было выявлено следующие ФП фреза должна обработать 500 деталей при этом чтобы все обработанные детали соответствовали требованиям чертежа.

Для разрешения противоречия применим приём РПП3 «оптимизация»:

разделим червячную фрезу на части с разными функциями. Фреза должна выполнять две функции: фреза должна обработать 500 деталей без потери качества( не допустить появления огранки на шлицах ) и после обработки 500 деталей фреза должна как можно меньше износиться. Для этого необходимо оптимизировать нагрузку на зубья фрезы.

Для выполнения данных условий предлагаю изменить схему снятия припуска. Для этого на режущей части фрезы необходимо выполнить различные стружкоразделительные канавки или фаски на вершине зуба, изготавливаются зубья в виде волнистого профиля.

Зуб червячной фрезы с дополнительными режущими кромками

Червячная фреза с дополнительными режущими кромками на зубьях обеспечит равномерное снятие припуска с обрабатываемой заготовки в связи с этим нагрузка на зубья будет равномерной а значит фреза будет изнашиваться менее интенсивней.

Целью выявления недостатков операции проводим индивидуальный обратный мозговой штурм (ОМШ) [1,4]. На первой стадии ОМШ выявлены следующие недостатки операции:

1)При уменьшении твердости резко понижается нагрузочная способность вала.

2)Низкая стойкость круга вследствие засаливания, что требует его частой правки.

3)Большие силы резания, вследствие чего происходит отжим заготовки от шлифовального круга, потеря точности, увеличение времени обработки из-за необходимости выхаживания.

4)Высокая температура шлифования, что ведёт к возникновению прижогов на обрабатываемой поверхности при попытке ужесточить режим шлифования.

5)Низкая размерная стойкость круга вследствие его интенсивного изнашивания, что ведёт к потере точности и требует частой подналадки.

6)Недостаточная концентрация переходов, что ведёт к потере как основного, так и вспомогательного времени.

7)Вибрации при работе, что ведёт к волнистости и дроблению обработанной поверхности.

8)Неоптимальная характеристика круга, что не позволяет работать на оптимальных режимах.

9)Большие расходы на правку рабочей поверхности круга вследствие его низкой стойкости и высокой стоимости правки.

10)Необходимость прерывания процесса шлифования для контроля обработки.

11)Наличие ручного труда при обработке торца.

12)Низкая прочность шлифовального круга, что не позволяет повысить скорость шлифования из-за опасности его разрыва.

13)Длительное время установки заготовки в поводковом устройстве, что ведёт к увеличению штучного времени на операцию.

14)Неудовлетворительные условия для размещения стружки, что ведёт к росту сил резания и засаливанию круга.

15)Низкая эффективность охлаждения вследствие того, что СОЖ не попадает в зону обработки.

16)Установившийся температурный режим, что является одной из причин высокой температуры в контакте круга с заготовкой.

В механизмах и машинах валы служат для передачи движения вращения. Обычно валы устанавливаются в корпусные детали на подшипниках качения и несут на себе детали передаточных устройств (шестерни, шкивы, муфты и т.п.).

Исполнительными поверхностями валов являются шпоночные пазы и шлицевые поверхности, сопрягающиеся с деталями передаточных механизмов, либо винтовые, зубчатые поверхности на самом валу. Через эти поверхности валы и передают крутящий момент.

Основной конструкторской базой детали типа «вал» является геометрическая ось подшипниковых шеек вала и торцовая поверхность одной из них, которой вал держится в корпусе в осевом направлении.

Вспомогательными базами, определяющими положение присоединяемых к валу деталей, являются поверхности ступеней и их торцы, на которые садятся детали передаточных механизмов.

Основной технологической базой деталей типа «валы» является ось центровых отверстий в крайних торцах вала, которые обрабатываются при базировании заготовки вала по будущим подшипниковым шейкам. Принцип постоянства базирования соблюдается обработкой валов почти на всех операциях в центрах. Лишь в некоторых случаях (фрезерование шпоночных пазов) вал базируется по самой поверхности подшипниковых ше ек.

Типовой маршрут изготовления деталей типа «вал» состоит из следующих технологических операций (серийное производство):

1. фрезерование торцов и зацентровка вала на двухсторонних фрезерно-центровальных полуавтоматах с базированием по черным шейкам и торцу вала (или одной из ступеней).

2. черновая токарная обработка на токарных гидрокопировальных или многорезцовых полуавтоматах с базированием по центровым отверстиям обычно в две операции - с одной и с другой стороны.

3. термическая обработка - улучшение, нормализация.

4. чистовая токарная обработка на токарных полуавтоматах или станках с ЧПУ с базированием на центровые отверстия в две операции - с одной и с другой стороны.

5. предварительное шлифование точных шеек вала на кругло шлифовальных станках (возможно с ЧПУ), база - центровые отверстия.

6. фрезерование шпоночных пазов на вертикально фрезерных или специальных станках с базированием по шейкам вала, на которых нарезаются шпоночные пазы.

7. фрезерование шлицев на шлицефрезерном станке с базированием на центровые отверстия (реже шейку вала и центровые отверстия - для длинных валов).

8. фрезерование зубьев на зубофрезерном станке с базированием по схеме операции 7.

9. шевингование зубьев на шевинговальных станках, бзирование как на предыдущих операциях.

10. нарезание крепежных резьб на резьбофрезерных станках гребенчатой фрезой, установка по центровым отверстиям.

11. термическая обработка - цементация (малоуглеродистых сталей), закалка (обьемная или токами высокой частоты) и отпуск.

12. окончательное точных (подшипниковых) шеек вала на круглошлифовальном станке (возможно с ЧПУ).

13. шлифование шлицев на шлицешлифовальных станках.

14. шлифование зубьев на зубошлифовальных станках.

15. калибровка резьб и зачастка заусенцев.

16. доводка особо точных поверхностей (6 квалитет).

17. промывка, пассивация, сушка.

18. приемочный контроль ОПС.

Наличие или отсутствие каких-либо конструктивных элементов (например крепежных резьбовых отверстий в торце вала) приведет включению (или исключению) в маршрут дополнительных операций.

Размещено на Allbest.ru