Проектирование технологического процесса производства вала шестерня

Размещено на http://www.allbest.ru/

10

4

1. Анализ объекта производства

1.1 Объект производства

Объектом производства является деталь "вал шестерня" КТБ 14.046.03.01. с годовой программой выпуска 1000 шт.

Рисунок 1.1 - Деталь "вал шестерня" КТБ 14.046.03.01.

1.2 Служебное назначение детали

Детали типа тел вращения широко распространены в машиностроении. Валы используют для передачи крутящего момента. Обычно валы устанавливают в корпусах редукторов, в качестве опор используют шейки валов, на которые устанавливаются подшипники, они имеют высокую точность. Крутящий момент передается посредством зубчатых колес выполненных заодно с валом.

Исполнительными (рабочими) поверхностями данного вала является зубчатый венец m=6, z=12. Основными конструкторскими базами являются шейки диметром 50k6 и 35k6, остальные поверхности в том числе торцы вала являются свободными поверхностями. Все поверхности данной детали являются обрабатываемыми.

Материал детали "вал шестерня" КТБ 14.046.03.01. Сталь 40Х ГОСТ 4543-71

Химический состав материала приведен в таблице 1.

Механические свойства стали приведены в таблице 2.

Таблица 1 - Химический состав материала Сталь 40 ГОСТ4543-71

Марка стали	Содержание элементов в %
	C	Cr	Mn	Si	S,P	Ni, Cu
Сталь 40Х	0,36?0,44	0,80?1,10	0,5 ?0,8	0,17?0,37	Не более 0,035	Не более 0,3

Таблица 2 - Механические свойства стали

Марка стали	Временное сопротивление разрыву в, МПа	Предел текучести,0,2, МПа	Относительное удлинение 5, %	Относительное сужение , %	Твердость НВ	Ударная вязкость, Дж/см2
Сталь 40Х	980	780	10	45	147?178	59

1.3 Технологичность конструкции детали

Каждая деталь должна изготовляться с минимальными трудовыми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в значительной степени правильным выбором варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, применением оптимальных режимов обработки. На трудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние ее конструкция и технические требования на изготовление.

Отдельному анализу подвергаются технические требования на точность взаимного расположения поверхностей: отклонений от соосности, параллельности, перпендикулярности поверхностей. Здесь выявляются базовые поверхности, относительно которых задаются эти отклонения, устанавливается взаимосвязь базовых поверхностей. Технологичность детали обеспечивается, если число таких базовых поверхностей минимально (2-3) и если они связаны непосредственно между собой размерами и допусками на точность их расположения.

Количественная оценка технологичности производится расчетом ряда показателей, характеризующих отдельные свойства:

Оценка обрабатываемости материала Кто

, (1.1)

, (1.2)

Твердость стали HRC 34…42

?в = 980 МПа.

Kг = 1;

Коэффициент обрабатываемости точением

Коэффициент обрабатываемости фрезерованием

при шлифовании равен 1,0

Для детали "вал шестерня" КТБ 14.046.03.01.

Оценка технологичности формы детали Ктф

Для детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315" Ктф = 1, так как у детали отсутствуют поверхности сложной геометрической формы.

Оценка удобства базирования заготовки Ктб

Так как при обработке детали не используются искусственные технологические базы, то Ктб = 1.

Возможность использования инструментов стандартных размеров Ктс

где - количество нестандартного инструмента.

Для обработки детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315" не используется специальный инструмент, поэтому:

Показатель соответствия шероховатости заданной точности Ктш

Ктш=1, так как шероховатость всех поверхностей не превосходит, величины шероховатости установленной для каждого квалитета.

Суммарная технологичность объекта производства:

Рисунок 1.2 - Анализ технологичности детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315".

Тип производства по ГОСТ 3.1108 характеризуется коэффициентом закрепления операций Кз.о, который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению подразделением в течение месяца, к числу рабочих мест.

Для массового производства Кз.о. = 1; для крупносерийного - Кз.о. = 1 ? 10; для среднесерийного - Кз.о. = 10 ? 20; для мелкосерийного производства - Кз.о. = 20 ? 40.

Для каждой операции вычислим значение фактического коэффициента загрузки рабочего оборудования по формуле:

(1.3)

где mp - количество станков;

Р - принятое количество рабочих мест.

Располагая штучным временем, затраченным на каждую операцию, определяем количество станков:

(1.4)

где N - годовая программа, 1000 шт.

Тшт - штучное время, мин;

Fд - действительный годовой фонд времени: для станков с ЧПУ массой до 10 т - 3890 часов при двухсменном режиме работы;

?з.н. - нормативный коэффициент загрузки оборудования, равный для серийного производства 0,85.

Составим ведомость штучного времени для детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315" по базовому технологическому процессу и сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Ведомость штучного времени для детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315"

Номер операции	Наименование операции	Тшт, мин
005	токарная черновая	4,7781
010	токарная чистовая	1,7663
015	сверлильная	1,0858
020	фрезерная	0,8659
025	долбежная	1,0365
030	кругло-шлифовальная	0,3107

Расчетное количество станков для детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315"

Т.О.,

,

,

,

,

,

,



Таблица 1.2 - Определение Кз.о. для детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315"

Операция	Тшт, мин		Р
005	4,7781	0,02	1	0,02	15,14
010	1,7663	0,008	1	0,008	30,59
015	1,0858	0,005	1	0,005	25,30
020	0,8659	0,004	1	0,004	28,93
025	1,0365	0,005	1	0,005	25,30
030	0,3107	0,001	1	0,001	69,65
			?=6		?=195,51
Кз.о. = =195,51/6=32,58 принимаем 33 тип производства - мелкосерийное

1.4 Анализ исходной заготовки

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью изготовления. Выбрать заготовку -- значит установить способ ее получения.

В условиях существующего производства можно рассмотреть два способа получения заготовок:

Прокат:

Стоимость партии заготовок из проката можно вычислить по формуле:

(1.5)

Где - масса заготовки из проката, кг;

N - программа выпуска, шт/год;

= 15000 руб/т.



Штамповка:

= 35000 руб/т.

Mшт = 1,2mдет = 1,2*6,9 = 8,28 кг

Тогда стоимость партии штампованных заготовок равна:

Из приведенных выше расчетов видно, что заготовки из проката и штампа по экономическим показателям практически не отличаются. Поэтому заготовку для детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315" принимаем из сортового проката круглого сечения мм по ГОСТ 2590-88.

Материал, из которого изготавливается деталь, определяет три важных момента при проектировании технологического процесса:

1. Способ получения заготовки (литье, штамповка, прокат);

2. Возможность обработки на интенсивных режимах (обрабатываемость материала, износ и стойкость режущего инструмента);

3. Наличие тех или иных операций термической обработки для снятия остаточных напряжений, для получения заданной твердости.

Для изготовления детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315" используем углеродистую конструкционную сталь 3.

Исходный материал (до термической обработки) - сталь 3 имеет следующие механические свойства:

бт = 314 МПа;

бв = 785 МПа;

HB = 225;

?s = 23%.

Применение: Детали, требующие более высокой прочности при средней вязкости: оси, валы коленчатые и распределительные, кронштейны, штоки, зубчатые колеса, нагруженные болты, гайки, шайбы.

Из данной стали можно получать заготовки, указанным выше методом, обрабатывать их при высоких режимах резания и применять закалку с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ).



2. Используемое оборудование и оснастка

2.1 Необходимое оборудование для осуществления технологических операций

Для токарных операций выбираем станок 16К20Ф3

Рисунок 2.1 - Токарно-винторезный станок 16К20Ф3.

Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 предназначен для токарной обработки в полуавтоматическом режиме наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности.

Особенности конструкции:

- высокопрочная станина, выполненная литьем из чугуна марки СЧ20 с термообработанными шлифованными направляющими обеспечивает длительный срок службы и повышенную точность обработки;

- привод главного движения, включающий главный двигатель 11 кВт и шпиндельную бабку обеспечивает наибольший крутящий момент до 800 Нм;

- высокоточный шпиндель с отверстием 55 мм, позволяющий обрабатывать детали из пруткового материала;

- зона обработки может быть оснащена как линейной наладкой, так и револьверной головкой;

- надежная защита шарико-винтовых пар обеспечивает долговечность работы механизмов перемещения по координатам X и Z

Система ЧПУ. Токарный станок 16К20Ф3 оснащается различными системами ЧПУ. Модификации станка в зависимости от комплектации устройством ЧПУ имеют разные индексы (например, 16К20Ф3С32). Контурная система ЧПУ обеспечивает движение формообразования, изменение в цикле обработки значений подач и частот вращения шпинделя, индексацию поворотного резцедержателя, нарезание резьбы по программе. Число одновременно управляемых координат - 2, всего управляемых координат - 2. Дискретность задания поперечных перемещений подачи (по оси Х) - 0,005 мм, продольных перемещений (по оси Z) - 0,01 мм. Станок 16К20Ф3 с устройством ЧПУ 2Р22 оснащен главным приводом КЕМРОН и приводом подач КЕМТОК по оси Z и X.

Обозначение. Буквенно-цифирный индекс станка 16К20Ф3 обозначает следующее: цифра 1 - это токарный станок; цифра 6 - обозначает токарно-винторезный станок, буква К - поколение станка, цифра 20 - высота центров (200 мм). Наличие "Ф3" в конце индекса говорит о наличии ЧПУ - числового программного управления.

Наименование параметров	Ед.изм.	Величины
Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной	мм	500
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом	мм	220
Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах	мм	1000
Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе	мм	55
Наибольший ход суппорта поперечный	мм	210
Наибольший ход суппорта продольный	мм	905
Максимальная рекомендуемая скорость рабочей продольной подачи	мм/мин	2000
Максимальная рекомендуемая скорость рабочей поперечной подачи	мм/мин	1000
Количество управляемых координат		2
Точность позиционирования	мм	0,01
Диапазон частот вращения шпинделя	1/об.	20...2500
Максимальная скорость быстрых поперечных перемещений	м/мин	7,5
Количество позиций инструментальной головки		6
Мощность привода главного движения	кВт	11
Суммарная потребляемая мощность	кВт	21,4
Габаритные размеры станка	мм	3700х2260х1650
Масса станка (без транспортера стружкоудаления)	кг	4000

Программа перемещений инструмента, управление главным приводом и вспомогательные команды вводятся в память системы управления с клавиатуры пульта оператора, а так же с кассеты внешней памяти и могут корректироваться с пульта оператора ЧПУ с визуализацией на панели цифровой индикации.

Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 оснащается 6-, 8- или 12-позиционной автоматической универсальной головкой (УГ9321, УГ9324, УГ9325) с горизонтальной осью поворота. Головка имеет инструментальный диск на 6 радиальных и 3 осевых инструмента (6-позиционная) или на 8 блоков под радиальные и осевые инструменты (8-позиционная) или 12 блоков под радиальные и осевые инструменты, комбинированные при наладке на деталь (12-позиционные).

Для фрезерования и сверления выбираем многоцелевой станок ИРП500ПМФ4.

Рисунок 2.2 - Многоцелевой специальный ИР500ПМФ4

Станок ИР500ПМФ4 предназначен для обработки корпусных заготовок; на нем можно производить сверление, зенкерование, растачивание точных отверстий, фрезерование по контуру с линейной и круговой интерполяцией, нарезание резьбы метчиками. Поворотный стол станка устанавливается в 72 позиции с точностью ±5", что позволяет обрабатывать соосные отверстия консольным инструментом с поворотом стола. Станок оснащается гидромеханическим устройством для автоматической смены столов-спутников, которое находится перед станком и обеспечивает ориентацию и фиксацию стола-спутника и его загрузку-разгрузку. Станок может поставляться и в комплекте с накопителем столов-спутников - это уже гибкий производственный модуль. Высокая степень автоматизации станка позволяет встраивать его в автоматические линии и автоматизированные производства с управлением от ЭВМ. Класс точности станка П.

Техническая характеристика станка ИР500ПМФ4 с ЧПУ. Размеры рабочей поверхности плиты-спутника (длина X ширина) 500x500 мм; максимальный диаметр растачиваемого отверстия 125 мм; максимальный диаметр сверления 40 мм; вместимость магазина 30 инструментов; число частот вращения шпинделя 89; пределы частот вращения шпинделя 21-3000 мин-1; пределы подач стола, шпиндельной бабки, стойки (бесступенчатое регулирование) 1-2000 мм/мин; скорости быстрых перемещений подвижных механизмов до 10 000 мм/мин; габаритные размеры станка 6000x3750x3100 мм.

Устройство ЧПУ комбинированное с линейной и круговой интерполяцией. Станок укомплектован разными устройствами ЧПУ и от этого зависит дискретность задания перемещений, но в среднем она составляет 0,002 мм. Число управляемых координат /из них одновременно 3/2. Имеется 79 корректоров (эта цифра меняется в разных типах устройств ЧПУ). Ввод программы с перфоленты (код. ISO, EUA) или от ЭВМ; считывание с перфоленты - фотоэлектрическое, отрабатываются автоматические циклы по ISO. Некоторые из устройств ЧПУ, работающих со станком, имеют диагностику неисправностей механических, электрических, электронных и гидравлических систем станка.

Для продалбливания шпонпаза выбираем долбежный станок 7А420.



Рисунок 2.3 - Долбежный станок 7А420

Долбежный станок 7А420 с механическим приводом предназначен для изготовления шпоночных пазов, шлицев и канавок на фасонных и плоских поверхностях в мелкосерийном и единичном производстве, а также в ремонтных мастерских.

Станок предназначен для обработки долблением плоских и фасонных поверхностей, пазов и канавок в разнообразных деталях, а также различных видов штампов, устанавливаемых непосредственно на столе или в приспособлениях. Возможность поворота рамы с долбяком позволяет обрабатывать наклонные плоскости, не меняя позиции детали.

Стол перемещается как вручную, так и механически. Круговая подача стола дает возможность обрабатывать на станке круглые детали и зубчатые колеса.

Особенности долбежного станка 7А420

Станок оснащен:

· поворотной резцевой головкой для долбления под углом 90° в обе стороны,

· устройством наклона салазок долбяка на угол до 5° к вертикальной плоскости для изготовления шпоночных пазов в конических отверстиях, а также

· долбяком вертикально переустанавливаемым в диапазоне до 265 мм

Станок является одной из моделей гаммы долбежных станков. Он характеризуется высокой производительностью, удобством управления и обслуживания, надежностью и безопасностью в работе. В автоматическую линию станок не встраивается.

Шероховатость обработанной поверхности не менее V 6

Класс точности станка Н

Технические характеристики долбежного станка 7А420

Наименование параметра	7А420
Основные параметры станка
Класс точности станка	Н
Наибольший ход долбяка, мм	20...200
Пределы двойных ходов в минуту	40...163
Диаметр стола, мм	500
Расстояние от плоскости стола до направляющих долбяка, мм	320
Расстояние от долбяка до станины (вылет), мм	480
Установочное регулирование хода долбяка, мм	264
Наибольшее усилие резания, кг	1500
Наибольшие перемещения стола продольные, мм	500
Наибольшие перемещения стола поперечные, мм	400
Наибольшие перемещения стола круговые, град	360
Пределы подач за один двойной ход продольные, мм	0,1...1,2
Пределы подач за один двойной ход поперечные, мм	0,1...1,2
Пределы подач за один двойной ход круговые, град	0,064...0,81
Скорость быстрого перемещения стола продольная, мм/мин	1,8
Скорость быстрого перемещения стола поперечная, мм/мин	1,8
Скорость быстрого перемещения стола круговая, град/сек	3,4
Электрооборудование. Привод
Количество электродвигателей на станке	2
Электродвигатель привода главного движения, кВт	2,8
Электродвигатель ускоренного перемещения стола, кВт	1,1
Габариты и масса станка
Габариты станка (длина ширина высота), мм	2300 1270 2175
Масса станка, кг	2240

Для шлифовальной и полировальной операции выбираем станок 3М151.



Рисунок 2.4 - Кругло-шлифовальный станок 3М151

Станки модели 3м151 предназначены для наружного шлифования гладких и прерывистых цилиндрических и пологих конических поверхностей методами продольного и врезного шлифования.

Технические характеристики:

- Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:

- Диаметр: 200 мм

- длина: 700 мм

- Высота центров: 125 мм

- Диаметр шлифовального круга:

- Наименьший: 450 мм

- Наибольший: 600 мм

- Частота вращения шлифовального круга: 1590 мин-1

- Частота вращения заготовки: 50--500 мин-1

- Мощность электродвигателя привода шлифовального круга: 10 кВт

- Скорость перемещения стола от гидропривода: 0,05--5 м/мин

- Врезная подача: 0,01-3 мм/мин

Габаритные размеры станка:

- Длина: 4635 мм

- Высота: 2450 мм

- ширина: 2170 мм

- Масса: 6032 кг



2.2 Обоснование выбора режущего инструмента

Выбор режущего инструмента, его конструкции и размеров определяется видом технологической операции (точение, фрезерование, сверление), размерами обрабатываемой поверхности, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и величиной шероховатости поверхности. Основную массу режущих инструментов составляют конструкции нормализованного и стандартизованного инструмента, для подбора которого существуют многочисленные справочники и каталоги. Лишь в крупносерийном и массовом производстве применяются специальные и комбинированные режущие инструменты, проектируемые в индивидуальном порядке.

Первой задачей, решаемой технологом при подборе режущего инструмента, является назначение материала режущей части в строгом соответствии с материалом обрабатываемой детали и его свойствами (главным образом, твердостью). Существуют разного рода рекомендательные таблицы.

Общие же рекомендации следующие. Основным материалом современных режущих инструментов являются минералокерамические твердые сплавы, применяемые в виде сменных многогранных пластин (СМП). Лишь для сложнофасонного инструмента применяются быстрорежущие стали (фасонные резцы для прутковых автоматов, резьбонарезной и зубонарезной инструмент). В конструкции инструментов пайка твердосплавных пластин должна заменяться их механическим креплением. Пайку использовать в мелкоразмерных конструкциях.

В технологические карты применяемый режущий инструмент записывается напротив текста того перехода, где инструмент используется. Указывается его наименование, материал, размер и ГОСТ.

Для повышения производительности обработки применим новые инструментальные сплавы. Это повысит стойкость инструмента и режимы резания и, соответственно, производительность.

Используем при обработке детали режущий материал инструмента из минералокерамического сплава ВОК-60.

Применение этого режущего минералокерамического сплава, значительно повышает скорость резания до V = 200-400 м/мин. Но вследствие хрупкости этот сплав не следует применять для черновой обработки.

Рисунок 2.5 - Проходной резец с минералокерамической пластиной ВОК-60.

2.3 Выбор средств технического контроля

Выбор измерительных средств зависит от масштаба производства. В единичном и мелкосерийном производствах применяют универсальные средства контроля (штангенциркули, микрометры, микрометрические нутромеры и т.п.). При крупносерийном и массовом производстве применяют специальные средства (калибры-скобы, калибры-пробки, шаблоны и т.д.), а универсальные средства применяют для наладки и контроля технологического процесса (наборы мерных плиток, индикаторы и т.п.).

Главным критерием при выборе измерительных средств является допускаемая погрешность измерения ?изм, которая зависит от допуска IT на изготовление изделий. Для размеров до 500 мм установлены ряды погрешностей измерения для 2-17 квалитетов. Для грубых квалитетов 12-17 допускаемая погрешность измерения около 20%, а для точных квалитетов 6-11, около 35% от допуска на изготовление. Установленные таким образом погрешности наибольшими, которые можно допускать при измерении; они включают как случайные, так и неучтенные систематические погрешности измерения. Случайная погрешность измерения не должна превышать 0,6 от предела допускаемой погрешности. Рассчитанная таким образом погрешность измерения основанием для выбора удовлетворяющего средства измерения. Так, предельные погрешности измерения наружных линейных размеров контактными средствами в диапазоне 80-120 мм составляют: для рычажных микрометров и скоб - 5-15 мкм, для штангенциркулей 100-200 мкм, для гладких микрометров 10-15 мкм и т.п.

В технологическую карту механической обработки записывается условное обозначение инструмента, калибруемый размер (диапазон размеров) и ГОСТ.

Составим сводную ведомость средств технического контроля данных деталей (таблица 2.1).

Таблица 2.1. Средства технического контроля детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315".

Размер, мм	Точность изготовления, мм	Допуск T, мкм	Допустимая погрешность измерения ?изм,, мкм	Средство измерения и его характеристики
174	h9(-0,1)	100	33	Штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм ЩЦ - I - 200 - 0,1 - 1
	JS 14(±0,5)	1000	333	Штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм ЩЦ - I - 150 - 0,1 - 1
	JS 14(±0,43)	860	286	Штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм ЩЦ - I - 125 - 0,1 - 1
74,9	f7(	+0,076	)	106	35	Нутромер НМ75-175
		+0,030
79,9	JS 13(+0,2)	200	66	Штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм ЩЦ - I - 125 - 0,1 - 1
	JS14(±0,43)	860	286	Штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм ЩЦ - I - 125 - 0,1 - 1
	JS14(±0,43)	860	286	Штангенглубиномер с отсчетом по нониусу 0,1 мм ЩЦ - I - 125 - 0,1 - 1
30	JS 14(±0,26)	520	173	Штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм ЩЦ - I - 125 - 0,1 - 1
	Н9(+0,052)	52	17	Нутромер НМ75-175
17	JS 14(±0,21)	420	140	Штангенциркуль с отсчетом по нониусу 0,1 мм ЩЦ - I - 125 - 0,1 - 1
М12	7Н	-	-	Кольцо резьбовое ПР24-1175 ГОСТ 2016-88



3. Анализ отдельных операций и их элементов

3.1 Назначение маршрута обработки

Проектируя технологический процесс изготовления детали, сначала намечают методы обработки каждой поверхности. При этом исходят из технологических возможностей метода, применительно к форме обрабатываемой поверхности, к обеспечиваемой поверхности и к качеству поверхности, величине снимаемого припуска.

Технологический вариант механической обработки - это порядок выполнения необходимых операций (переходов) для достижения требуемой точности и шероховатости поверхностей согласно чертежа детали и принятого варианта изготовления заготовки.

Обычно все методы обработки лезвийным инструментом подразделяются на следующие этапы по назначению:

- черновая обработка, имеющая целью механическое удаление общего припуска (75-80%), полное удаление напусков, наибольшее приближение формы заготовки к форме детали. Характеризуется максимальной глубиной резания, обеспечиваемой прочностью инструмента, значительными силами резания, полным использованием мощности станка;

- получистовая обработка, имеющая целью устранение погрешностей в форме и качестве после грубой черновой обработки и подготовке поверхностей к чистовой (окончательной) обработке. На этом этапе снимается 15-20% общего припуска; режим резания ограничивается требованиями к точности и шероховатости поверхностей детали (точность не выше12 квалитета Ra не менее 6,3 мм);

- чистовая (окончательная) обработка, имеющая целью окончательную обработку поверхностей нормальной точности (8-10 квалитет) и шероховатости (Ra не ниже 2,5 мкм);

-отделочная обработка поверхностей высокой точности (6-7 квалитет) и высокого качества (шероховатость Ra 0,2 мкм).

На основе выбранных методов обработки и типовых технологических процессов составляется маршрут обработки детали для данного типа производства.

Цель составления маршрута обработки - дать общий план обработки детали, наметить содержание операций и выбрать тип оборудования. Выбор маршрута обработки существенно зависит от типа производства, уровня автоматизации и применяемого оборудования.

Схема технологического маршрута представлена в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Технологический маршрут обработки детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315".

Операция	Обрабатываемая поверхность	Станок	Модель
000 Заготовительная	-	-	-
001 Оформление документов	-	-	-
005 Токарная (черновая)	1,3,5,6,8,10	Токарно-винторезный	16К20Ф3
010 Токарная (чистовая)	1,2,3,5,6,7,8,9,10	Токарно-винторезный	16К20Ф3
015 Сверлильная	4	Многоцелевой специальный	ИР500ПМФ4
020 Фрезерная	11,12	Многоцелевой специальный	ИР500ПМФ4
025 Долбежная	13	Долбежный	7А420
030 Кругло-шлифовальная	12	Кругло-шлифовальный	3М151
035 Моечная	-	Шкаф моечный	-
040 Приёмочный контроль	-	Стол контрольный	-
045 Транспортная	-	Автопогрузчик	-

3.2 Аналитический расчёт припусков на обработку

Анализ припусков позволит понять, какой припуск оптимален для данной операции. Назначение технологичных припусков может снизить штучное время за счет более быстрого прохождения режущим инструментом зоны резания. Также при снижении припусков понижается себестоимость изготовления детали за счет экономии металла.

Но слишком маленький припуск затрудняет процесс проектирования и измерения детали. Так же небольшой припуск снижает точность обработки, так как велика вероятность ошибки. Большой припуск увеличивает основное время, больше изнашивается режущий инструмент, ухудшается качество обработки (из-за тепловых деформаций).

Рассчитаем припуск на обработку

Токарная операция (черновое точение):

; (3.1)

; (3.2)

Токарная операция (чистовое точение)

;

; (3.3)

Минимальный припуск по переходам:

1-й переход:

2-й переход:

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Результаты расчета припусков.

Переход	Слагаемые припуска, мкм	Расчетные значения	Допуск, мкм	Принятые значения
					мкм	Ap, мм	ТА	Amaх	Amin	Zmax	Zmin
0	-	-	-	-	-	177,381	2000	179,75	177,75	-	-
1	400	400	399	500	2879	17,502	250	174,85	174,60	5,15	2,9
2	100	100	17	120	602	173,900	100	174,00	173,90	0,95	0,6

Операционные размеры:

Заготовка: ;

Токарная (черновая): ;

Токарная (чистовая): ;

3.3 Аналитический расчет режимов резания

Рассчитаем режимы резания для обработки детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315"

Операция 005 Токарная (черновая)

- Точение контура детали (поверхности 1,3,5,6,8,10 - станок 16К20Ф3):

Скорость резания:

; (3.4)

где: Cv=350, S=0,4 мм/об; x=0,15, y=0,35, m=0,2;t =2,3 мм

Т = 45 мин - период стойкости инструмента;

Поправочный коэффициент, учитывающий условия резания



Kv = Kmv•Knv•Kuv; (3.5)

Кmv=0,764, Кnv=0,9, Кuv=1

Кv=0,74*0,9*1=0,687

Частота вращения шпинделя:

Операция 010 токарная (чистовая)

- Чистовое точение контура детали (поверхности 1,2,3,5,6,7,8,9,10 - станок 16К20Ф3):

Скорость резания:

;

где: Cv=420, S=0,13 мм/об; x=0,15, y=0,2, m=0,2;t =0,3 мм

Т = 30 мин - период стойкости инструмента;

Поправочный коэффициент, учитывающий условия резания

Kv = Kmv•Knv•Kuv;

Кmv=0,764, Кnv=1, Кuv=1

Кv=0,764*1*1=0,764

Частота вращения шпинделя:



Операция 015 сверлильная

- Сверлим 6 отверстий диаметром 10 мм (поверхность 4 - станок ИР500ПМФ4):

t=Dотв/2=10/2=5

Скорость резания:

;

где: Cv=7, S=0,1 мм/об; q=0,4, y=0,7, m=0,2;

Т = 15 мин - период стойкости инструмента;

Поправочный коэффициент, учитывающий условия резания

Kv = Kmv•Kcv•Kuv;

Кcv=0,767, Кnv=1, Кuv=1

Кv=0,767*1*1=0,767

Частота вращения шпинделя:

nп =2000 об/мин.

Операция 020 фрезерная

- Фрезеруем лыски (поверхности 11,12 - станок ИР500ПМФ4):

Скорость резания:

;

где: Cv=155, S=0,15 мм/об; x=0,1, y=0,4, m=0,2; р=0,1 мм, q=0,25,t=3 мм

Т = 180 мин - период стойкости инструмента;

D=6 мм

В=30 мм

Поправочный коэффициент, учитывающий условия резания

Kv = Kmv•Knv•Kuv;

Кmv=0,764, Кnv=0,9, Кuv=1

Кv=0,764*09*1=0,687

Частота вращения шпинделя:

Операция 025 долбежная

- продалбливаем шпон-паз (поверхность 13 - станок 7А420):

Скорость резания:

;

где: Cv=180, S=0,10 мм/об; x=0,15, y=0,35, m=0,2;t =0,2 мм

Т = 45 мин - период стойкости инструмента;

Поправочный коэффициент, учитывающий условия резания

Kv = Kуv•Knv•Kuv;

Куv=0,6, Кnv=0,9, Кuv=1

Кv=0,6*0,9*1=0,54

Операция 030 кругло-шлифовальная

- шлифуем поверхность 10 - станок 3М151:

Так как режимы при шлифовании во многом зависят от используемого инструмента то окончательные их значения определяют в период опытного производства.

По рекомендации ориентировочный режим резания будет иметь вид:

Vк=35 м/с, V3=20 м/мин, t=0,005 мм, S=0,2В



4. Обработка детали на станке с ЧПУ

4.1 Составление программы для системы ЧПУ 2Р22

Программирование токарной обработки рассмотрим на примере разработки управляющих программ к токарным станкам, оснащенным УЧПУ 2Р22.

Описание УЧПУ2Р22.

УЧПУ 2Р22 выполняет следующие функции: ввод управляющей программы с клавиатуры пульта управления или программоносителя; ее отработку и редактирование непосредственно на станке; составление управляющей программы по образцу, когда обработка первой детали ведется в ручном, а обработка последующих деталей в автоматическом режиме; ввод постоянных циклов в диалоговом режиме; использование сложных циклов многопроходной обработки; вывод УП на программоноситель, выполнение ряда других функций.

Развитое функциональное программное обеспечение, хранящееся в постоянной памяти устройства, включение в него сложных циклов многопроходной обработки позволяют уменьшить объем вводимой информации и упростить составление управляющей программы.

Управляющая программа записывается в виде кадров. В состав кадра входит различное число слов. Слово состоит из символа (адреса) и соответствующей цифровой информации. Условная запись кадра с максимально возможным объемом информации называется форматом кадра. Формат включает в себя набор применяемых слов и порядок их расположения. Кадр называется словом "Номер кадра" - Nи содержит одно или несколько информационных слов, заканчивается словом "Конец кадра" - ПС. К информационным словам относятся "Подготовительная функция" - G, "Размерное перемещение" (X, Z). Функция подачи (F), "Скорость главного движения" (S), "Функция инструмента", и "Вспомогательная функция" (М).

Порядок слов в кадре может быть произвольным, однако рекомендуется сохранять указанную последовательность. Программа начинается символом % и заканчивается словом "Конец программы" - М02.

Нельзя программировать в одном кадре более одного слова под одним адресом. Исключение составляют адреса G иM, но только из разных групп.

Схема последовательности обработки детали показана на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема последовательности обработки детали

деталь вал заготовка припуск

Составим программу

Программа	Пояснения
N001S2-1400 F0,6 T1*	Второй диапазон n=1400 об/мин, s=0,6 мм/об Резец №1-черновой, включение подачи СОТС
N002X100 Z2 E*	Подход резца к начальной точке цикла
N003 Z0*	Подход резца точке 1
N004 Z-31*	Подвод в точку 2
N005X52*	Подвод в точку 3
N006Z-114*	Подвод в точку 4
N007X60*	Подвод в точку 5
N008X64*	Отвод в точку 6, конец описания контура
N009S3 2240 F0,13 T2*	Третий диапазон n=2240об/мин, s= 0,13 мм/об Резец контурный чистовой
N010Z0 X33 E*	Подход резца к начальной точке цикла н.т. Условно цилиндрическая ступень
N011Z-1,5 C1,5*	Обработка фаски 1,5х45?
N012 Z-28,5*	Подвод в точку 2
N013Z-31 Q1,0*	Обработка галтели R1,0
N014 X47,5*	Подвод в точку 4
N015Z-1,5 С1,5*	Обработка фаски 1,5х45?
N016Z-117*	Подвод в точку 6
N017Z-118 Q1,0*	ОбработкагалтелиR1,0
N018X64*	Отвод в точку 6. Конец описания детали
N019Z0 X100 E*	Подход резца к исходной точке цикла
N020S3 1250 F0,2 T3*	Третий диапазон n=1250об/мин, s= 0,2 мм/об Резец №3 расточной
N021Z2 X33 E5*	Исходная точка перед растачиванием
N022 М09*	Выключение подачи СОТС
N023M02*	Конец программы



5. Размерный анализ

Расчеты допусков на размеры деталей посадок (вал - отверстия) относительно просты. Они позволяют решать многие задачи теории точности и взаимозаменяемости в технике. Однако на практике в машинах и механизмах, приборах и других технических устройствах взаимное расположение осей и поверхностей деталей, соединяемых в изделиях, зависит от большого числа (три и более) сопрягаемых размеров. Одним из средств определения оптимальных допусков на все конструктивно и функционально связанные размеры в изделии является размерный анализ, который выполняется на основании расчетов размерных цепей. Взаимосвязь размеров и их допустимых отклонений, регламентирующая расположение поверхностей, и осей как одной детали, так и нескольких деталей, в узле или изделий, называется размерной связью деталей.

Размерной цепью называют совокупность размеров, образующих замкнутый контур, и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи.

С помощью размерного анализа решаются следующие задачи:

1. устанавливаются ответственные размеры и параметры деталей и узлов;

2. уточняются номинальные размеры и их предельные отклонения;

3. рассчитываются и уточняются нормы точности на машины;

4. обосновываются измерительные и технологические базы;

5. выбираются измерительные средства для контрольных операций в процессах изготовления, испытания, контроля качества изделий, деталей и др.

Задачи размерного анализа решаются на основе теории размерных цепей. Расчет размерных цепей является необходимым этапом конструирования машин и приборов.

Размеры, входящие в размерную цепь называются звеньями. Звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате решения поставленной задачи, называется замыкающим.

Замыкающее звено в размерной цепи всегда одно. Остальные звенья размерной цепи называются составляющими. Составляющие звенья бывают увеличивающие и уменьшающие. Увеличивающим называют составляющее звено, с увеличением которого увеличивается замыкающее звено. Уменьшающим называют составляющее звено, с увеличением которого уменьшается замыкающее звено.

Проведём размерный анализ детали К9.384.00 КЦ1 "полумуфта электродвигателя SMN 225/4 - 45 кВт к/м №36 SRN36*315". Для этого построим расчётную схему спроектированного технологического процесса (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Расчетная схема



Список использованной литературы

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т., Т. 1. - 6-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1982. - 736 с.

Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для машиностроительных специальных вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - Минск: Высшая школа, 1983. - 256 с.

Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: Учебник. - М.: Высшая школа, 1985. - 304 с.

Зенкин А.С., Петко И. В. Допуски и посадки в машиностроении: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Техника, 1984. - 311 с.

Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов: Учебное пособие для вузов по специальности "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты". - М.: Машиностроение, 1984. - 272с.

Кучер А.М., Киватицкий М.М., Покровский А.А. Металлорежущие станки: Альбом общих видов, кинематических схем и узлов. - Л.: Машиностроение, 1972. - 308 с.

Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты". - Л.: Машиностроение, 1985. - 496с.

Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т., Т. 1 / Под ред. Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. - 4-е изд., М.: Машиностроение, 1985

Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т., Т. 2 / Под ред. Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

Технологичность конструкций изделий: Справочник / Под. ред. Адамирова Ю.Д. - М.: Машиностроение, 1985. - 368 с.

Размещено на Allbest.ru