Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра Технологии машиностроения

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ДП.250140.22-04.31.06

Тема: Технологическая подготовка производства валов насоса центробежного СДВ 2700/26,5

Аннотация

В дипломном проекте представлен анализ технических условий и технологический процесс сборки насоса центробежного СДВ 2700/26,5.

Разработан рабочий маршрутно-операционный технологический процесс механической обработки валов насоса центробежного СДВ 2700/26,5. Приведен анализ служебного назначения и технологических условий, конструкция вала ведомого отработана на технологичность, обоснован выбор заготовки. Выполнены расчеты припусков и режимов резания, а также нормирование технологического процесса. Разработано: механизированное приспособление для установки детали при сверлении отверстий на горизонтально-расточном станке модели 2651.

Решен комплекс вопросов организации и экономики производства: определены оптимальные для заданных условий формы организации сборки и механической обработки; выполнены соответствующие расчеты и составлена смета цеховых расходов и плановая калькуляция себестоимости вала ведомого и всего центробежного насоса СДВ 2700/26,5, а также таблица технико-экономических показателей проекта.

В соответствии с заданием выполнены разработки по безопасности жизнедеятельности, охране труда и окружающей среды.

The summary

In the degree project the analysis of specifications and technological process of assembly of the pump centrifugal СДВ 2700/26,5 is submitted.

The working маршрутно-operational technological process of machining of shaft of the pump centrifugal СДВ 2700/26,5 is developed. The analysis of service purpose(appointment) and technological conditions is given, the design of the shaft conducted is fulfilled on adaptability to manufacture, the choice of preparation is proved. The accounts припусков and modes of cutting, and also нормирование of technological process are executed. Is developed: the mechanized adaptation for installation of a detail at drilling apertures on horizontal - расточном the machine tool of model 2651.

The complex of questions of organization and economy of manufacture is decided(solved): determined optimum for the given conditions of the form of organization of assembly and machining; the appropriate accounts are executed and the estimate of the shop charges and scheduled accounting of the cost price of the shaft of conducted and all centrifugal pump СДВ 2700/26,5, and also table of technical and economic parameters of the project is made.

According to the task the development on safety of ability to live, protection of work and environment are executed.

Введение

Целью проекта является достижение наибольшего экономического эффекта (по сравнению с существующим) путем оптимального и технологически целесообразного использования имеющегося оборудования, при проектировании производственного процесса изготовления детали типа «вал» насоса центробежного СДВ 2700/26,5.

Изначально материально-техническая база ремонтно-механических цехов была спроектирована и укомплектована для массового и крупносерийного типов производств, чтобы обеспечивать производственно-политические задачи того времени.

На данный момент вся технология производства деталей требует серьезного и экономически взвешенного пересмотра, так как мелкосерийный тип производства, имеющий место в настоящее время на предприятии, не даст необходимого экономического эффекта. Если его осуществить на оборудовании, предназначенном для массового выпуска продукции, поэтому в своем дипломном проекте я хочу наглядно продемонстрировать механизм себестоимости детали (типа «вал») путем анализа и улучшения производственных показателей при проектировании технологической подготовки производства.

1. Общая часть

заготовка деталь операционный режим

1.1 Описание служебного назначения узла

Насос, устройство для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) главным образом жидкости в результате сообщения ей энергии (кинетической или потенциальной). Различают динамические насосы и объемные насосы. Иногда насосом называют также устройства для сжатия или разрежения газов (напр., вакуумные насосы) и для перемещения материалов (цемента и др.) потоком газа.

Объемный насос, перемещает жидкость (газ в вакуумных насосах) путем периодического изменения объема рабочей камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса. Различают объемные насосы роторные, поршневые, диафрагменные и др.

Динамический насос, насос, в котором среда перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса. Различают лопастные (центробежный насос), трения (струйный насос, вихревой насос, дисковый насос) и электромагнитные динамические насосы.

Центробежный насос, динамический насос, в котором жидкость перемещается под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с профильными лопатками. Центробежные насосы для сжатия и подачи газов называются центробежными вентиляторами и компрессорами.

В рассматриваемом случае представлен центробежный насос СДВ 2700/26,5.

Материалы основных деталей: корпуса, крышки, рабочего колеса, уплотнительных колец - чугун СЧ20; защитных втулок - сталь 30Х13; вала - сталь 40Х.

1.2 Определение типа производства

Ремонтно-механический цех является ремонтной базой для цехов завода. Основная задача ремонтно-механического цеха заключается в выполнении годового объема изготовления и реставрации запасных частей для всех цехов завода качественно, в срок и на 100%. Поэтому каждый работник цеха должен четко знать и выполнять инструкцию, соответствующую должности и профессии. Цель политики в области качества, как завода, так и цеха - это выполнение требований потребителей для повышения их удовлетворенности.

Возможности цеха позволяют практически полностью обеспечивать завод запасными частями, полностью изготавливая их у себя. Изготовление запасных частей и агрегатов проходит полный цикл, начиная с литья, поковки, механической обработки, сборки, сдачи отделу технического контроля, и заканчивая отправкой на склады завода или сразу в цехи готовой продукции.

Кроме этого, цех занимается реставрацией деталей узлов и агрегатов.

В случае непредвиденных ситуаций, поломок оборудования, остановки или аварии в цехах завода, ремонтно-механический цех в кратчайший срок изготавливает требуемые детали, по возможности, исключая длительные простои оборудования и задержку производства.

Довольно разнообразный парк металлообрабатывающего оборудования и наличие высококвалифицированных специалистов позволяет ремонтно-механическому цеху изготавливать своими силами практически всю номенклатуру требуемых деталей. Это говорит о том, что цех является надежным тылом объединения, без которого невозможно обойтись.

В состав цеха входят два основных производства: литейное и механоремонтное.

Изначально материально-техническая база была спроектирована и укомплектована для массового и крупносерийного типов производств, чтобы обеспечивать производственно-политические задачи того времени.

Процесс подготовки производства - это совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных частичных процессов создания продукции. Фазами подготовки производства являются: конструкторская, технологическая и организационная подготовка производства. Чрезвычайно важным элементом организации процессов подготовки производства является определение целей организации в конкретных условиях. Этот этап имеет своей задачей определение объекта работ, перечня его технико-экономических параметров, срока начала и окончания работ, специфических условий и требований. Все работы должны быть упорядочены во времени. Следует определить последовательность их выполнения, наиболее рациональную для достижения минимума затрат времени на подготовку производства.

Важнейшим элементом работ по организации подготовки производства является обеспечение надлежащего уровня организации труда работающих и создание условий для осуществления всего комплекса работ по созданию продукции. Необходима реализация информационного, материального, технического и организационного обеспечения работ, входящих в комплекс подготовки производства.

Тип производства оказывает главное влияние на технологию и организацию процесса сборки. Исходя из заданной производственной программы выпуска, и характера подлежащих обработке деталей, устанавливаем тип производства.

Особенности технологического процесса и форм организации труда зависят от объема производства одинаковых изделий за период времени. В связи с этим условно различают единичный, серийный и массовый тип производства.

Согласно ГОСТ 14004-74 единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых или ремонтируемых изделий с малым объемом производства.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями (сериями) и сравнительно большими объемами выпуска.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени.

Исходя из заданной производственной программы и характера подлежащих обработке деталей, устанавливаем тип производства.

Производственная программа выпуска вала массой m=32,1 кг составляет NB =1000 шт. Отсюда делаем вывод, что тип производства серийный. В серийном производстве изделия собираются партиями, повторяющимися через определенный промежуток времени.

Исходя из того, что серийное производство может быть мелкосерийным, среднесерийным и крупносерийным, то определяем вид серийного производства. Так как количество узлов в серии N=1000 шт., то производство мелкосерийное (таблица 2,[1]).

Определим режим работы и фонды времени работы оборудования и бюджета времени рабочего

Для определения количества необходимого оборудования и числа рабочих рассчитывается :

- номинальный годовой фонд времени работы оборудования ФН рассчитываем по формуле

(1.1)

где ФК - количество календарных дней в году, ФК =365 дней;

ФП - количество праздничных дней в году, ФП =8 дней;

ФВ - количество выходных дней в году, ФВ =104 дня;

h - продолжительность смены, h=8 часов;

Т - число часов, на которое сокращается рабочая смена, Т=1 час;

S - сменность, S=1;

С - количество сокращенных рабочих дней в году, С=6 дней.

Подставляя значения, получаем

- действительный годовой фонд работы оборудования ФД рассчитываем по формуле

ФД = ФН* RРЕМ , (1.2)

где RРЕМ - коэффициент, учитывающий простои оборудования в плановом ремонте, RРЕМ =0.97 - для металлорежущего оборудования;

Подставляя значения, получаем

ФД =2018*0.97=1957 часов.

- эффективный фонд времени работы оборудования ФЭФ рассчитываем по формуле

ФЭФ = ФР RЗАГР , (1.3)

где RЗАГР - средний коэффициент загрузки оборудования, RЗАГР =0.80.9, принимаемый дополнительно для учета неполной загрузки оборудования при серийном и единичном производстве;

ФР - бюджет времени одного рабочего, находимый из анализа фактического бюджета времени одного рабочего и возможности уменьшения потерь рабочего времени, ФР =1850 часов.

Подставляя значения, получаем

ФЭФ=1850*0.8=1480 часов.

Расчет программы выпуска

Определяем программу запуска для цехов механической обработки:

, (1.4)

где NВ - годовой объем выпуска изделий, NВ =1000 шт.;

RKJ - количество деталей, приходящихся на единицу изделия j типоразмера, RKJ = 1 шт.;

RT - коэффициент технологических потерь, учитывающий брак и другие потери, RT =0.

NЗ ==1000 шт.

Для сборочных цехов программа запуска принимается равной программе выпуска изделий

NЗ = NВ =1000 шт.

Так как производство является мелкосерийным, то опреде6ляем величину партии, т.е. количество деталей, запускаемых в производство одновременно :

, (1.5)

где N - количество деталей по годовой программе вместе с запасными частями, N=1000 шт.;

Ф - число рабочих дней в году, Ф=253 дня;

t - число дней, на которые необходимо иметь запас деталей на промежуточном складе для бесперебойной работы сборочного цеха, t=10 дней.

n==39,5 шт.

Принимаем n=40 шт.

2. Технологический процесс сборки изделия

2.1 Анализ соответствия технических требований и норм точности служебному назначению изделия

Исполнительными поверхностями центробежного насоса СДВ 2700/26,5 являются рабочие поверхности рабочего колеса, которые непосредственно выполняют служебное назначение данного узла.

Основными поверхностями центробежного насоса СДВ 2700/26,5 являются присоединительные поверхности всасывающего и напорного патрубка, через которые осуществляется всасывание и нагнетание рабочей жидкости.

Вспомогательными поверхностями центробежного насоса СДВ 2700/26,5 являются опорные поверхности, посредством которых становится возможно вращение рабочего колеса, то есть это посадочные поверхности, которые обеспечивают установку и закрепление подшипников качения.

Для выявления основных видов связей между поверхностями анализируем второй лист графической части.

Согласно сборочного чертежа, на котором заданы следующие технические требования:

1. При консервации насоса между фланцами всасывающего и нагнетательного патрубков и дет. поз. 25 установить заглушки согласно чертежу ЗН

Инв. № 68604, при этом дет. поз. 19, 20 не устанавливать.

2. Гидравлическое испытание на герметичность уплотнений вала проводить водой или керосином под давлением не более: 16кгс/см - для сальниковых уплотнений; 30кгс/см - для торцовых уплотнений. При испытании вал насоса должен быть провернут не менее, чем на три оборота. Допускается подтяжка сальника.

Производим анализ соответствия технических требований и норм точности , основными из которых являются плавность работы насоса и его герметичность , при заданном давлении . Делаем вывод , что при заданных проверочных условиях в технических требованиях , а так же при заданных посадках на сопрягаемых узлах и деталях , технические требования и нормы точности вполне соответствуют служебному назначению узла.

2.2 Выбор методов достижения требуемой точности изделия с помощью теории размерных цепей

Разработке или проведению анализа соответствия технических требований и норм точности служебному назначению машины могут способствовать теоретические исследования физической сущности явлений, способствующих работе машины (узла); эксперименты на опытных образцах, макетах или даже первых экземплярах машины; изучение опыта эксплуатации машин, аналогичных подготовленной к изготовлению; суждения логического характера на основании опыта.

Выбору метода достижения требуемой точности машины (узла) обычно предшествует изучение рабочих чертежей. В результате изучения рабочих чертежей выявляются состав, связь и взаимодействие всех сборочных единиц и деталей, составляющих машину (узел).

Приступая к выбору метода достижения требуемой точности машины (узла), прежде всего, необходимо сформулировать задачи, которые требуется решить в процессе достижения ее точности. Эти задачи вытекают из требований к точности машины, и каждая из них касается обеспечения точности одного из параметров размерной связи. Требуемая точность машины (узла) в процессе ее сборки достигается через технологические размерные цепи.

Для обеспечения заданной производительности насоса и во избежание задевания втулок на валу и в корпусе (без заклинивания) при работе между ними необходимо обеспечить после сборки наличие гарантированного оптимального зазора между торцами ротора и внутренней поверхности корпуса. Принимаем этот зазор равным А= 40,6 мм, и строим линейную размерную цепь “А”, в которой А является замыкающим (исходным) звеном цепи (1 лист графической части, а также рисунок 2.1).

Размерная цепь “А” состоит из следующих составляющих ее звеньев:

А1- ширина ротора;

А2- зазор между торцами ротора и корпуса (показан условно так как он вынесен в замыкающее звено и А2 =0) ;

А3- толщина левой накладки;

А4- расстояние между внутренним и наружным торцами корпуса;

А5- толщина прокладки;

А6- расстояние между торцами стакана;

А7- толщина правой накладки;

А- вышеуказанный зазор - замыкающее звено.

Звенья А1, А3, А6, А7 - уменьшающие, так как имеет одинаковое с замыкающим звеном направление стрелки по контуру цепи и, наоборот, звенья А4, А5 - увеличивающие.

Руководствуясь формулой

А= (2.1)

n- количество увеличивающих звеньев (n =2);

m- общее количество звеньев цепи , включая замыкающее (m=7, без звена А2=0);

Назначаем номиналы звеньям, заносим в таблицу 2.1 и делаем проверочный расчет по вышеприведенной формуле 2.1:

А= 4=А4+ А5-( А1+ А2+ А3+ А6+ А7)=392+2-(252+20+20+98)=394-390=4мм.

Найденное значение номинала соответствует принятому , следовательно номиналы звеньев найдены правильно.

Находим все значения А.

Верхнее и нижние предельные отклонения:

ЕSА= +0,6мм; ЕIА= -0,6мм/

Допуск: ТА= ЕSА- ЕIА=0,6-(-0,6)=1,2мм.

Координата середины поля допуска:

(2.2)

Ввиду мелкосерийности производства дальнейший расчет размерной цепи производим методом полной взаимозаменяемости. В этом случае величина среднего допуска на составляющие звенья находится по формуле:

(2.3)

- допуск замыкающего звена;

m- общее количество звеньев цепи , включая замыкающее ;

Руководствуясь найденными , назначаем экономически целесообразные допуски на все звенья , кроме звена А6К , которое принимаем в качестве корректирующего звена. Полученные данные заносим в таблицу (2.1).

Таблица 2.1- Допуски звеньев размерной цепи

Звенья	А	А1	А2	А3	А4	А5	А6К	А7
Номин. Аi	4	252	0	20	392	2	28	20
Допуск ТАi	1,2	0,18	0	0,14	0,3	0,16	0,28	0,14
Координ. Серед. п.д ЕCАi	0	-0,09	0	0,07	0	-0,08	+0,15	-0,07
Верх. и ниж. пред.откл. ЕSАi; ЕIАi	0,06	0 -0,18	0	0 -0,14	0,15	0 -0,16	+0,29 +0,01	0 -0,14
Значение Аi			0

Допуск на корректирующее звено находим из формулы :

(2.4)

Подставляем в формулу численные значения из таблицы:

;

Отсюда получаем: мм.

Полученные данные заносим в таблицу.

Руководствуясь формулой

;

назначаем предельные отклонения для каждого звена, кроме А6К и заносим в таблицу.

Руководствуясь формулой:

 (2.5)

Находим координаты середин полей допусков всех звеньев (кроме звена А6К) и заносим в таблицу 2.1.

У всех остальных звеньев (кроме А1К )координаты середины полей допусков равны нулю , так как у них предельные отклонения симметричны (равны).

Координату середины поля допуска корректирующего звена ЕСА1 находим из формулы :

(2.6)

Подставляем численные значения и получаем :

откуда : мм.

Находим верхнее и нижнее предельные отклонения корректирующего звена:

мм ;

мм ;

Заносим все полученные данные в таблицу 2.1 и делаем проверочный расчет по формулам :

;

Подставляем в формулу значения из таблицы :

мм;

мм;

Вывод: Полученные значения предельных отклонений замыкающего звена равны заданным в начале расчета, следовательно значения всех составляющих звеньев найдены правильно.

Наносим размерную цепь на чертеж узла (графическая часть- лист1).

3. Технологические процессы изготовления деталей

3.1 Служебное назначение и конструктивные особенности деталей

Валы - ответственные детали, основное их назначение заключается в передаче крутящего момента между различными механизмами машин и устройств.

Вал ведомый расположен в расточках литого чугунного корпуса на подшипниках и является одним из основных его узлов. Он предназначен для передачи крутящего момента от ведущего вала на рабочее колесо.

Рассматривая конструкцию вала ведомого и его расположения в узле (см. лист 2 графической части) определим конструкторские базы (поверхности) детали:

- основными поверхностями представленного вала являются цилиндрические опорные поверхности, являющиеся поверхностями посадок подшипников, а также посадочные поверхности рабочего колеса и полумуфты от которой передается крутящий момент;

- исполнительными поверхностями являются поверхности шпоночных пазов, передающий крутящий момент от соединительной муфты на рабочее колесо на длину вала;

- вспомогательными поверхностями являются торцы вала 3, цилиндрические поверхности и резьбовые поверхности .

Остальные поверхности, не сопрягаемые с поверхностями других деталей в узле, являются свободными и определяют только конструктивную форму детали.

Отсюда делаем вывод, что для достижения максимальной точности при изготовлении детали основные поверхности должны будут являться основными технологическими базами при механической обработке детали, и для соблюдения единства баз они также должны являться конструкторскими базами

После выявления поверхностей вала, исходя из анализа взаимодействия поверхностей и служебным, назначаем на деталь технические требования:

Исходя из выше приведенного анализа поверхностей и особенностей конструкции насоса и детали вала вычерчиваем рабочий чертеж вала.

3.2 Анализ технологичности конструкции детали

В современном машиностроении обработка снятием стружки даже в весьма развитых отраслях доходит до 30-40% от общей трудоемкости изготовления машин. Поэтому технологичность деталей, подвергающихся механической обработке, имеет очень важное значение, особенно в связи с механизацией и автоматизацией технологических процессов.

Валы и оси - ответственные детали, основное их назначение заключается в размещении на них вращающихся частей (зубчатых колес, шкивов, барабанов, дисков, кулачков, рычагов и т.д.). Основное назначение валов заключается в передаче крутящего момента между различными механизмами машин и устройств.

Основными показателями качества валов и осей являются точность их геометрических форм в поперечном и продольным сечениям.

Шпоночные и шлицевые соединения валов с центрированием по внутренней поверхности более трудоемки, однако они могут быть изготовлены точнее, чем с центрированием по наружной поверхности вала.

Эвольвентные шлицевые соединения обладают по сравнению с прямобочным повышенной прочностью благодаря утолщению шлицев у основания. Валы с эвольвентными шлицами можно изготовлять с большой точностью.

Основной конструктивной и технологической базой валов и осей является их геометрическая ось. Исходя из эксплуатационного назначения деталей рассматриваемого класса, определяются основные конструктивно-технологические требования к ним, которые заключаются в следующем:

§ прямолинейность геометрической оси;

§ концентричность наружных (внутренних) поверхностей относительно геометрических осей;

§ точное расположение шпоночных пазов, шлицев, резьб как относительно осей, так и по поперечным сечениям деталей.

Материалом для изготовления осей и валов обычно служат углеродистые и конструкционные стали, реже чугун и другие металлы. Чтобы обеспечить качественное и экономичное изготовление валов и осей, учитывая перечисленные выше общие требования к ним, необходимо в процессе проектирования соблюдение следующих основных требований:

Точные валы и оси целесообразно обрабатывать в центрах, при этом следует предусматривать оставление центров в готовой детали на случай переточки или перешлифовки вала при ремонте. Наличие центров упрощает контроль;

Гладкие валы и оси небольших диаметров и длин целесообразно изготавливать из чистого калиброванного проката. Для ступенчатых валов, особенно большой длины, применение такого проката не всегда оправдано, так как получение прямолинейной геометрической оси без дополнительной обработки (рихтовки, упрочняющей обработки и т.п.) технологически затруднено;

Ступенчатые валы и оси должны иметь небольшие перепады диаметров, при этом на разных ступенях желательно иметь одинаковые перепады. Длины ступеней должны быть одинаковыми или кратными;

В мелкосерийном производстве для более эффективного использования гидросуппортов на операциях токарной обработки целесообразно применять групповую обработку, т.е. выполнять обработку валов нескольких наименований, различающихся по размерам в пределах группы, на одном станке с минимальной переналадкой.

При проектировании валов и осей со шлицами следует предусматривать возможность свободного выхода режущего инструмента, для чего диаметр вала, прилегающий к шлицевому участку, выполняют меньше внутреннего диаметра шлицев. Допустимо, но нежелательно превышение наружного диаметра шлицев буртом или шейкой, прилегающей к шлицевому участку, более чем на 3-5 мм. Необходимо избегать отверстий, пересекающих закаленную зону (особенно закаливаемую ТВЧ). Такие отверстия чаще всего являются причинами появления трещин и оплавления кромок.

Для устранения этого явления следует предусматривать фаски. Также целесообразно предусматривать фаски у торцов, если они подвергаются закалке с нагревом ТВЧ. Целесообразно у торцов оставлять незакаленные участки длиной l=2 - 3 мм. Длина закаленного участка может быть выполнена с точностью по длине ±3 мм. При закалке ступенчатых валов необходимо оговаривать незакаленные пояски около торцов, уступов.

В итоге проанализировав рабочий чертеж детали (см. лист 2 графической части), можно сделать вывод, что при проектировании конструкции детали были максимально соблюдены все вышеперечисленные требования к технологичности детали, а также необходимо и достаточно установлены технические требования (см. пункт 2.2.1) на изготовление детали с учетом ее служебного назначения.

3.3 Анализ технических условий на изготовление деталей

1. Шероховатость рабочих поверхностей не грубее Ra=2,5 мкм.

2. Неравномерность твердости на поверхностях вала не должна превышать 50% от допуска на твердость, указанного на чертеже.

3. В собранном насосе валы должна проворачиваться легко от руки легко, плавно без заеданий.

4. Головки маслоуказателей, заливной и сливной пробки должны быть окрашены в красный цвет.

5. Наружные поверхности насоса должны быть окрашены (за исключением таблички предприятия изготовителя и выступающих концов валов ) атмосферной эмалью.

6. Предельные отклонения номинальных размеров высоты осей вращения валов относительно опорных плоскостей не должны превышать указанных величин:

Высота осей, мм до 50 Св. 50 до 250 Св. 250 до 630 Св. 630 до 1000

Пред. окл. мм -0,4 -0,5 -1,0 -1,5

7. Конструкция вала должна исключать течь масла из корпуса и проникновение внутрь грязи и воды.

8. На корпусе насоса должны быть предусмотрены элементы для строповки при транспортировании и во время монтажа.

9. Конструкция маслоуказателя и масляных систем должна исключать возможность их повреждения при транспортировки.

3.4 Существующие технологические процессы изготовления деталей

На данный момент существует следующий технологический процесс изготовления детали представленный в таблице 3.1.

Таблица 3.1

№	Наименование операции	Содержание операции	Оборудование
00	Заготовительная	Отрезать от прутка 100 заготовку с учетом припусков на дальнейшую механическую обработку	Отрезной ножовочный станок мод. 872А
10	Токарная	1. Подрезка одного торца; зацентровка, центровое отверстие - В6,3. 2. Переустановка. 3. Подрезка другого торца; зацентровка, центровое отверстие- В6,3. 4. Переустановка. 5. Обработка половины заготовки по контуру согласно чертежа. 6. Переустановка. 7. Обработка второй половины заготовки по контуру согласно чертежа.	Токарно-винторезный станок мод. 1К62 с установленными на нем патроном трехкулачковым самоцентрирующимся
15	Контрольная	Контроль полученных на токарной операции размеров, с учетом припусков под последующую шлифовку	Плита контрольная; штангенциркуль ШЦ-1-0,1-200 ГОСТ166-80; калибр; образцы шероховатостей
20	Резьбонарезная	1. Нарезка резьбы М68х2. 2. Переустановка. 3. Нарезка резьбы М68х1,5.	Токарно-винторезный станок мод. 1К62 с установленными на нем центрами с поводком
25	Термическая	Закалка в масле с высоким отпуском НB 230.....285	Печь для объемной закалки
30	Шлифовальная	1. Шлифовка посадочных шеек с одной стороны. 2. Переустановка. 3. Шлифовка посадочных шеек с другой стороны.	Круглошлифовальный станок мод. 3А153
35	Моечная	Промывка детали	Моечная машина
40	Фрезерная	1. Фрезерование шпоночного паза. 2. Фрезерование шпоночного паза. 3. Фрезерование стопорнго паза.	Вертикально-фрезерный станок мод. 6Н82
45	Слесарная	Зачистка заусенцев после фрезерной операции	Стол слесарный с тисками

3.5 Выбор заготовки. Предварительная технико-экономическая оценка выбора заготовки по минимуму приведенных затрат

Заготовка должна гарантировать минимальную трудоемкость и себестоимость изготовления детали при заданной программе выпуска. Форма, размеры и точность заготовки должны максимально приближаться к форме, размерам и точности готовой детали. На выбор метода и способа получения заготовки влияют: материал детали, конфигурация, размеры и вес, программа выпуска и др.

Заготовками для изготовления вала могут служить:

- штамповка;

- ковка;

- периодический прокат;

- обжатие на ротационно-ковочных машинах;

- электровысадка;

- калиброванный прокат круглого сечения.

В условиях единичного и мелкосерийного производства для ответственных, тяжело нагруженных деталей, работающих в условиях переменных нагрузок, а также в агрессивных средах (валы, шестерни, роторы и другие ответственные детали) в качестве заготовок целесообразно использовать поковки. Это такие заготовки, получаемые ковкой или штамповкой, поскольку в процессе деформирования создается мелкозернистая, направленная волокнистая структура, значительно повышающая физико-механические свойства материала ([14], с.11).

Также в условиях единичного и мелкосерийного производства для деталей представляющих собой тела вращения с относительно небольшими перепадами диаметров целесообразным является применение готового калиброванного проката круглого сечения.

В качестве примера метода получения заготовки рассмотрим штамповку и свободную ковку, а также круглый прокат. Эти методы наиболее рациональны и экономически целесообразны, принимая во внимание программу выпуска детали N=1000 шт. и мелкосерийность производства.

Штампованные заготовки находят широкое распространение в машиностроении в связи с их высокими механическими свойствами, высокой производительностью процессов штамповки и низкой себестоимостью деталей. Часто поверхности штамповок , сопрягаемые с поверхностями других деталей при сборке, обрабатывают механически. В этих случаях при выборе материала детали обязательно следует учитывать не только его эксплуатационные характеристики, но также пластические свойства и обрабатываемость резанием.

С технологической точки зрения, наиболее просто осуществляется штамповка без нагрева заготовки. Так осуществляют холодную высадку, холодное выдавливание и другие методы. Однако в этом случае материал должен обладать высокой пластичностью. Штамповку низкопластичных материалов осуществляют с нагревом заготовки, что не только вызывает удлинение технологического цикла, но ведет к дополнительным трудностям, связанным с предотвращением окисления или газонасыщения материала, изменением его микроструктуры особенно в зонах критических деформаций.

Заготовки, полученные ковкой, обычно подвергаются механической обработке по всем поверхностям в отличи от штампованных заготовок, которые могут иметь поверхности и элементы, точность и качество поверхности которых обеспечиваются в процессе штамповки. Поэтому изготовление деталей из поковок вызывает повышенный расход металла и большой объем механической обработки. Однако затраты на специальную оснастку относительно не велики.

При выборе материала следует иметь в виду, что сопротивление деформированию сталей и их пластичность, обеспечивающая получение готовой детали из заданной заготовки при минимальных затратах, определяется главным образом процентным содержанием углерода.

Высоколегированная и жаропрочная сталь и сплавы обладают худшей деформируемостью по сравнению с инструментальной сталью, большим упрочнением при высоких температурах, резко выраженной гетерогенностью структуры, высоким сопротивлением деформированию, низкой прочностью межкристаллических связей при высоких температурах, необходимостью особых условий нагрева. Хорошей технологичностью обладают детали, изготовленные из углеродистых и конструкционных легированных сталей.

С учетом всего вышесказанного можно принять заготовку - штамповку. Но по причине проведенного анализа вывод таков, что производство, связанное с механической обработкой металлов является на да побочным, хотя и необходимым только для ремонтных целей изношенных и сломанных деталей. Ремонтное производство- это производство с огромной номенклатурой выпускаемых изделий.

Отсюда вытекает, что для нашего конкретного вала, который является к тому же крупногабаритным, оптимальной будет заготовка из калиброванного проката круглого сечения (см. рисунок 3.1).

Технические требования на заготовку:

1.*Размер для справок.

2.**Припуск на механическую обработку.

3. Материал: Круг В310 ГОСТ 2590-88

40Х-2-б ГОСТ 4543-71

Рисунок 3.1

3.6 Выбор методов обработки и оборудования

3.6.1 Выбор оборудования

Выбор типа станка прежде всего определяется возможностью обеспечить выполнение технических требований, предъявляемых к обработанной детали в отношении точности ее размеров, формы и шероховатости поверхностей, а также наименьшими затратами времени и средств на обработку. Поэтому выбранное оборудование должно обладать необходимой точностью и производительностью обработки при минимальной ее себестоимости.

На фрезерно-центровальной операции используем горизонтально-расточной станок модели 2А620-1. Деталь устанавливается на призмы, расстояние между которыми регулируется движением по направляющим, и сверху фиксируется прижимами. Это позволяет обрабатывать заготовки разной длины.

Обработка наружных цилиндрических поверхностей вала, проточка канавок, снятие внутренних и наружных фасок, растачивание отверстий и подрезание торцев производится на токарно-винторезном станке с ЧПУ 1М63БФ101. Применение станков с ЧПУ взамен универсального оборудования имеет существенные преимущества, такие как: сокращение сроков подготовки производства на 50-75%; сокращение общей продолжительности цикла изготовления продукции на 50-60%; экономия средств на проектирование и изготовление технологической оснастки на 30-85%; повышение производительности труда за счет сокращения вспомогательного и основного времени обработки на станке и многое другое. Целесообразность применения станка с ЧПУ 1К62Ф3 заключается в том, что обработку отверстий сложной геометрической формы, требующих применения нескольких последовательно работающих инструментов, можно выполнить без изготовления специальной оснастки (кондукторов, копиров и т.д.), которая обычно применяется на универсальных станках. Возможность обработки нескольких аналогичных деталей на одном станке без переналадки оборудования, а также необходимость построения технологического процесса по принципу концентрации операций, т.е. сосредоточения операций возможно большего числа однотипных видов обработки на одном рабочем месте.

Для сверлильной операции возможно использование горизонтально-расточного станка модели 2651.

Обработка вала шлифованием производится круглошлифовальном станке 3А153. Станок данного типа позволяет осуществлять одновременно обработку торцов и цилиндрических поверхностей. Операции, производимые ранее на круглошлифовальном станке 3А161, выполняем на станке 3А153 без смены инструмента.

3.6.2 Выбор режущего инструмента

Применение того или иного типа инструмента зависит от сложности следующих факторов: вид станка, метод обработки, материал обрабатываемой детали, ее размера и конфигурации, требуемой точности и шероховатости обработки, вида производства.

Для фрезерования торцов используем фрезу 160 из твердого сплава Т5К10 по ГОСТ 24359-80 правую, левую (стр.137, табл.78, [5]).

Для механической обработки вала на станке с ЧПУ используется штатный инструмент, идущий в комплекте с токарным станком.

Режущий инструмент для станков с ЧПУ должен удовлетворять следующим требованиям:

- обладать стабильными режущими свойствами;

- удовлетворительно формировать и отводить стружку;

- обеспечивать заданную точность обработки;

- обеспечивать возможность наладки на размер вне станка (совместно с применяемым вспомогательным инструментом).

Указанные требования не позволяют в ряде случаев использовать на станках с ЧПУ режущий инструмент, применяемый на станках общего назначения.

В комплект инструмента обычно входят следующие резцы:

- резцы проходные отогнутые правые с ?=45о для обточки и подрезки торцев деталей из сталей и чугунов ГОСТ 26611-85, пластины ГОСТ19049-80;

- резцы токарные сборные для контурного точения с режущими пластинами параллелограммной формы с ?=93?95о, которые позволяют производить обточку деталей по цилиндру и конусу, обрабатывать радиусные поверхности и т.д. ГОСТ 20872-80, пластины ГОСТ19079-80;

- резцы расточные с механическим креплением твердосплавных пластин для растачивания глухих отверстий и фасок ГОСТ 26212-85, пластины ГОСТ19049-80;

- резцы для проточки наружных прямых канавок шириной от1 до 6 мм;

- резцы подрезные отогнутые с пластиной трехгранной правильной формы с ?=93о ГОСТ 26611-85, пластины ГОСТ 19043-80. ([4],с.261, таблица 8.2)

Центровые отверстия сверлим центровочным сверлом ГОСТ 14952-62 ([4],с.391,таблица 10.16). Обработка отверстия до 39 мм ведется набором спиральных сверл с коническим хвостовиком 34 мм и 39 мм ГОСТ 10903-77 ([4],с.368, таблица 10.8). Дальнейшую обработку отверстия 39 до размера 46+0.62 производим растачиванием на токарно-винторезном станке с ЧПУ.

В условиях серийного и мелкосерийного производства наибольшее применение находят фрезы червячные однозаходные. Фрезерование шлицев производится червячной фрезой ГОСТ 9324-80 112 ([4],с.526, таблица 13.24). В соответствии с техническими требованиями червячные фрезы должны изготавливаться из быстрорежущей стали (ГОСТ 19265-73) с твердостью рабочей части 63-66 HRCэ.

Для чистовой обработки прямозубых и косозубых колес с наружными и внутренними зубьями в диапазоне модулей 0,2-8,0 мм предназначаются шеверы ГОСТ 8570-80.

При механической обработке вала в качестве СОЖ используется 5%-ную эмульсолу Укринол-1, Аквол-11 (стр.154,табл.5.2,[7]) по ТУ 38-101197-76. Подвод СОЖ осуществляем через сопловые насадки свободно подающей струей с предварительным охлаждением СОЖ.

3.6.3 Выбор оснастки

Технологическую оснастку станка составляют приспособления, вспомогательный и режущий инструмент.

Приспособления предназначены для расширения технологических возможностей станков, повышения их производительности и точности при обработке заготовок и облегчения условий работы на станке. Приспособления для закрепления режущего инструмента и заготовок должны обеспечивать быструю установку, надежность и правильность закрепления.

Эти устройства должны быть удобны и безопасны в работе.

Для одновременного фрезерования торцов заготовки и их центрирования применяем способ закрепления заготовки на опорных призмах ГОСТ 12195-66 на фрезерно-центровальном станке.

Для токарной обработки заготовки на токарно-винторезном станке модели 16К20Ф3 используем для установки заготовки центр передний ГОСТ 13214-79 и задний центр для поджима ГОСТ 8742-75.

Для сверления осевого отверстия применяем закрепление заготовки в разжимном цанговом патроне ГОСТ 2876-80 по предварительно обработанной поверхности.

На операции шлифования заготовку с учетом анализа вариантов базирования устанавливаем в поводковом патроне ГОСТ 18260-72 и задним центром ГОСТ 13214-79.

3.7 Выбор методов и средств технического контроля качества

Для обеспечения надлежащего контроля необходимо правильно выбрать средства и способы контроля. При этом нужно, чтобы измерительные средства соответствовали требованиям, которые предъявляются к точности обрабатываемых деталей. Предельная погрешность измерительных средств не должна превышать 1020% допуска измеряемой величины. При выборе измерительных средств необходимо также учитывать экономические показатели их себестоимости, время на настройку, на измерение, надежность работы и т.п.

Наиболее распространенным инструментом для измерения размеров деталей после черновой и получистовой токарной обработки является штангенциркуль ШЦ-1 ГОСТ 166-86. В условиях серийного производства детали измеряют предельными скобами ГОСТ 18362-73 (цилиндрические наружные поверхности) и предельными пробками ГОСТ 14810-69 (для контроля отверстий). С их помощью оценивают два размера, один из которых соответствует большему отклонению, а другой меньшему. Предельные калибры дают возможность контролировать одновременно размер детали и отклонение формы поверхности, ограниченной проверяемым размером.

Контроль торцов и канавок в серийном производстве осуществляют шаблонами-уступомерами, линейками (где не требуется высокой точности) и штангенлубиномерами. В том случае, когда контроль и измерение производятся с высокой точностью применяется контрольное приспособление, оснащенное индикаторами

ГОСТ 577-68 (см. лист 10 графической части). Это универсальное приспособление позволяет контролировать торцовое биение относительно геометрической оси детали и друг относительно друга, отклонение формы шейки вала - овальность и непараллельность шлицев.

Шероховатость поверхности детали оцениваем путем сравнения их с эталонами чистоты ГОСТ 9378-75, представляющие собой образцы, изготовленные из стали с шероховатостью обработанных поверхностей, соответствующих разным степеням шероховатости поверхности. Контроль производят сравнением проверяемых поверхностей с образцами с помощью лупы или, пользуясь сравнительным микроскопом, позволяющим одновременно просматривать обе поверхности - эталона и проверяемой детали. А также при помощи щуповых и оптических приборов (профилометров и профилографов).

Радиальное биение измеряем индикатором ИРБ ГОСТ 5584-75 и прибором ПБ 500М ГОСТ 9696-82.Торцовое биение проверяем индикатором ИЧ 05 кл 1 ГОСМТ 557-68.

Для контроля канавок и некоторых линейных размеров применяются различные шаблоны.

3.8 Выбор технологических баз. Предварительная разработка маршрутных технологических процессов изготовления деталей. Предварительный выбор оборудования

Точность детали во многом определяется выбором технологических баз при механической обработке. При проектировании технологического процесса изготовления той или иной детали в каждом конкретном случае при выборе баз необходимо учитывать ее конструктивные особенности (конфигурацию, размеры, жесткость и т.п.). При этом желательно осуществлять принципы постоянства баз и совмещения баз. Кроме того, следует различать выбор технологических баз для обработки большинства операций технологического процесса. В первую очередь, необходимо выбирать базы для обработки большинства поверхностей детали, а затем базы для первой и первых операций.

Основными параметрами точности, непосредственно зависящими от порядка базирования и базирующих поверхностей, являются размеры и характеристики, определяющие точность относительного положения обрабатываемых поверхностей. Это радиальное биение относительно общей оси поверхностей 170h6, 180h8, 170h8, допускается:

а) поверхности 170 h6 не более 0,03 мм;

б) поверхности 180 h8 не более 0,03 мм;

в) поверхности 170 h8 не более 0,03 мм;

Диаметральные размеры отверстий непосредственно не зависят от базирования.

Назначим технологические базы на основные операции технологического процесса и выберем предварительно оборудование.

1. Заготовительная операция. Предварительно выбираем отрезной ножовочный станок модели 872А. Схема базирования представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2

2. Центровальная операция. Предварительно горизонтально-расточной станок модели 2А620-1. Схема базирования представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3

3. Токарная операция. Предварительно выбираем токарно-винторезный станок с ЧПУ 1М63БФ101. Схема базирования представлена на рисунке 3.4. Данная схема реализуется при использовании центров с поводком.

Рисунок 3.4

4. Шлифовальная операция. Предварительно выбираем круглошлифовальный станок модели 3А153. Схема базирования представлена на рисунке 3.5. Данная схема реализуется при использовании центров с поводком.

Рисунок 3.5

5. Сверлильная операция. Предварительно выбираем горизонтально-расточной станок модели 2651. Схема базирования представлена на рисунке 3.6. Данная схема реализуется при использовании специального приспособления с призмами (разработку произведем в 4 пункте пояснительной записки).



Рисунок 3.6

Согласно выше проведенному выбору технологических баз и предварительному выбору оборудования разработаем несколько вариантов технологических процессов изготовления детали вала (см. таблицу 3.2-3.4).

Таблица 3.2

№	Наименование операции	Содержание операции	Оборудование
000	Заготовительная	Отрезать от прутка 100 заготовку с учетом припусков на дальнейшую механическую обработку	Отрезной ножовочный станок мод. 872А
005	Токарная	1. Подрезка одного торца; зацентровка, центровое отверстие - В6,3. 2. Переустановка. 3. Подрезка другого торца; зацентровка, центровое отверстие- В6,3. 4. Переустановка. 5. Обработка половины заготовки по контуру согласно чертежа. 6. Переустановка. 7. Обработка второй половины заготовки по контуру согласно чертежа.	Токарно-винторезный станок мод. 1К62 с установленным на нем патроном трехкулачковым самоцентрирующимся
010	Контрольная	Контроль полученных на токарной операции размеров, с учетом припусков под последующую шлифовку	Плита контрольная; штангенциркуль ШЦ-1-0,1-200 ГОСТ166-80; калибр; образцы шероховатостей
015	Резьбонарезная	1. Нарезка резьбы М68х2. 2. Переустановка. 3. Нарезка резьбы М68х1,5.	Токарно-винторезный станок мод. 1К62 с установленными на нем центрами с поводком
020	Термическая	Закалка в масле с высоким отпуском НB 230.....285	Печь для объемной закалки
025	Шлифовальная	1. Шлифовка посадочных шеек с одной стороны. 2. Переустановка. 3. Шлифовка посадочных шеек с другой стороны.	Круглошлифовальный станок мод. 3А153
030	Моечная	Промывка детали	Моечная машина
035	Фрезерная	1. Фрезерование шпоночного паза. 2. Фрезерование шпоночного паза. 3. Фрезерование стопорнго паза.	Вертикально-фрезерный станок мод. 6Н82
040	Слесарная	Зачистка заусенцев после фрезерной операции	Стол слесарный с тисками

Таблица 3.3

№	Наименование операции	Содержание операции	Оборудование
000	Заготовительная	Отрезать от прутка 100 заготовку с учетом припусков на дальнейшую механическую обработку	Отрезной ножовочный станок мод. 872А
005	Фрезерно-центровальная	1. Фрезеровка заготовки одновременно с двух сторон. 3. Зацентровка центровых отверстий- В6,3 с двух сторон.	Фрезерно-центровальный станок модели 2Г942
010	Токарная	1. Обработка половины заготовки по контуру согласно чертежа. 2. Переустановка. 3. Обработка второй половины заготовки по контуру согласно чертежа.	Токарно-винторезный станок мод. 1К62 с установленными на нем центрами с поводком
015	Резьбонарезная	1. Нарезка резьбы М68х2. 2. Переустановка. 3. Нарезка резьбы М68х1,5.	Токарно-винторезный станок мод. 1К62 с установленными на нем центрами с поводком
020	Термическая	Закалка в масле с высоким отпуском НB 230.....285	Печь для объемной закалки
025	Шлифовальная	1. Шлифовка посадочных шеек с одной стороны. 2. Переустановка. 3. Шлифовка посадочных шеек с другой стороны.	Круглошлифовальный станок мод. 3А153
030	Моечная	Промывка детали	Моечная машина
035	Фрезерная	1. Фрезерование шпоночного паза. 2. Фрезерование шпоночного паза. 3. Фрезерование стопорнго паза.	Вертикально-фрезерный станок мод. 6Н82
040	Слесарная	Зачистка заусенцев после фрезерной операции	Стол слесарный с тисками
045	Контрольная	Контроль полученных на токарной операции размеров, с учетом припусков под последующую шлифовку	Плита контрольная; штангенциркуль ШЦ-1-0,1-200 ГОСТ166-80; калибр; образцы шероховатостей

Таблица 3.4

№	Наименование операции	Содержание операции	Оборудование
000	Заготовительная	Отрезать от прутка 100 заготовку с учетом припусков на дальнейшую механическую обработку	Отрезной ножовочный станок мод. 872А
005	Центровальная	1. Подрезка одного торца; зацентровка, центровое отверстие - В6,3. 2. Переустановка. 3. Подрезка другого торца; зацентровка, центровое отверстие- В6,3.	Токарно-винторезный станок мод. 1К62 с установленными на нем патроном трехкулачковым самоцентрирующимся
010	Токарная	1. Обработка половины заготовки по контуру согласно чертежа. 2. Нарезка резьбы М45х1,5. 3. Переустановка. 4. Обработка второй половины заготовки по контуру согласно чертежа.. 5. Нарезка резьбы М68х2.	Токарно-винторезный станок с ЧПУ мод. 1К62Ф3 с установленными на нем центрами с поводком
015	Термическая	Закалка в масле с высоким отпуском НB 230.....285	Печь для объемной закалки
020	Шлифовальная	1. Шлифовка посадочных шеек с подшлифовкой торца с одной стороны. 2. Переустановка. 3. Шлифовка посадочных шеек с подшлифовкой торца с другой стороны.	Круглошлифовальный станок мод. 3А153
025	Моечная	Промывка детали	Моечная машина
030	Фрезерная	1. Фрезерование шпоночного паза. 2. Фрезерование шпоночного паза. 3. Фрезерование стопорнго паза.	Вертикально-фрезерный станок мод. 6Н82
035	Слесарная	Зачистка заусенцев после фрезерной операции	Стол слесарный с тисками
040	Контрольная	Контроль полученных размеров, шероховатостей, параметры отклонения расположения формы поверхностей детали согласно чертежа детали.	Плита контрольная; штангенциркуль ШЦ-1-0,1-200 ГОСТ166-80; калибр; образцы шероховатостей; индикаторная головка.

Проанализировав приведенные технологические процессы, делаем вывод что наиболее оптимальным является третий вариант технологического процесса.

Так как он содержит наименьшее число операций и в качестве оборудования в нем используются станки с ЧПУ.

3.9 Размерный анализ различных вариантов технологических процессов. Расчет припусков

Рассчитать припуски на обработку и промежуточные предельные размеры на поверхность 170 вала. На остальные обрабатываемые поверхности назначить припуски и допуски по таблицам ГОСТ 7505-85. Припуск рассчитываем при условии, что заготовка- круг прокатный. Масса заготовки 268,6 кг (см 2лист графической части).

Технологический маршрут обработки поверхности 170 состоит из обтачивания предварительного и окончательного и шлифования. Операции производятся в центрах.

Расчет припусков на обработку отверстия путем составления таблицы, в которую последовательно записываем технологический маршрут обработки поверхности и все значения элементов припуска. Так как обработка ведется в центрах, то погрешность установки в радиальном направлении равна нулю, что имеет значение для рассчитываемого размера. В этом случае эта величина исключается из расчетной формулы для расчета минимального припуска, и соответствующую графу можно не включать в расчетную таблицу.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяем по формуле:

, (3.1)

где ?см - величина смещения, ?см =1,0 ([5],с.73, таблица 34);

?кор - величина коробления детали,

?кор =?кор ?l=1,5?102=153 мкм,

?к - удельная кривизна заготовки, ?к= 1,5мм, таблица32;

l - расстояние от обрабатываемого сечения до ближайшей опоры,

l = 102 мм;

?ц - коэффициент погрешности после зацентровки,

?ц = (3.2)

Допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на фрезерно-центровальной операции, рассчитываем по формуле