Конструкция и служебное назначение детали "Корпус"

Перечисленные выше недостатки базового технологического процесса, существенно увеличивают себестоимость и трудоемкость изготовления деталей. Общая трудоемкость детали "корпус" при изготовлении согласно базовому технологическому процессу составляет 10,23 нормо-часов.

3.6 Выбор технологических баз

Прежде чем решать вопрос о выборе баз и другие вопросы проектирования технологического маршрута, целесообразно всем поверхностям детали присвоить определенный номер. Пронумерованные поверхности представлены на рисунках и. Как уже отмечалось в технологическом анализе чертежа детали, исполнительными поверхностями, в частности конструкторскими базами, являются поверхности 32, 36 и 21, 20 и 5, 6. Как следует из ряда принципов эти поверхности необходимо использовать в качестве технологических установочных баз на всех этапах обработки заготовки. В качестве установочной базы следует выбрать поверхность 1, 2 и 3, которая изображена на рисунке 6, как наиболее удобную для этой цели. Исходной технологической базой можно назвать торцевые поверхности 10, 16, 28 и 36 изображенной, однако более правильное определение их возможно после составления технологического маршрута, то есть после установления комплекса обрабатываемых поверхностей и простановки операционных размеров.

Рисунок 3.3 - Исходная технологическая база заготовки

Рисунок 3.4 - Элементарные поверхности детали

3.7 Принципиальная схема технологического процесса

Определение числа ступеней обработки поверхностей

В соответствии с [10] для определения числа ступеней механической обработки воспользуемся величинами коэффициентов уточнения ? и знанием точности размеров поверхностей заготовки и соответствующих поверхностей детали. Результаты работы сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Исходные и расчетные данные

Номер поверхности детали	Тзаг, мм	Тдет, мм	?п	nмех.обр.	nобщ	Примечание
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17	1,1 - 1,1 1,1 1,1 1,1 - - - 1,1 1,1 1,1 1,1	0,54 - 0,46 0,06 0,46 0,1 0,2 0,46 0,2 0,02	2 0,22 2,5 18 2,5 11 5,5 2,5 5,5 5,5	1 1 2 1 2 2 3 1 2 1 2 2 1 1 1 3	3 2 4 4 3 5 3 3 4 1 2 5 2 2 5 3 5	Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Заготовительная окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Заготовительная окончат.
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27	1 1 1 1 1 1 1 - - 1	0,2 0,13 0,13 0,13 0,13 0,52 0,52 0,25 1 0,2	5 8 8 8 8 2 2 1 1 5	3 2 2 2 2 1 1 1 1 3	5 4 4 4 4 3 3 3 3 5	Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат. Механическая окончат.

Увеличиваем число ступеней обработки по сравнению с расчетным значением из-за необходимости термической обработки заготовки после изготовления методом горячего объемного деформирования (закалка и старение) и нанесение на поверхности детали после механической обработки всех поверхностей гальванического покрытия (анодное оксидирование в хроматном растворе (АН ОКС хр.)).

Последовательность обработки поверхностей

Все элементарные поверхности детали (рисунок 7) можно разделить на четыре характерных группы: наружные цилиндрические (поверхности 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 16, 19), отверстия (поверхность 2), сложно-фасонная(поверхность 1), резьбовая (поверхность 27). Так как некоторые из цилиндрических поверхностей являются конструкторскими базами детали и выбраны нами в качестве технологических (поверхности 5, 6, 11, 16, 19, 20), то очевидно, что эти поверхности (а заодно и прилегающие к ним торцевые поверхности) необходимо обработать в первую очередь. Причём для обеспечения высокой точности взаимного расположения поверхностей 5 и 6, 15 и 16, 19 и 20 следует обязательно обработать при одной установке заготовки.

Менее ответственные (свободные) цилиндрические поверхности обрабатываются на этапе чистового точения (поверхности 8, 14, 18). После чистовой обработки цилиндрических и торцевых поверхностей заготовки необходимо обработать отверстия (поверхность 2), а потом боковую поверхность фланца (поверхность 1). Эти поверхности обрабатываются до термообработки (закалка и отпуск т.к. после этой операции могут возникнуть большие трудности их формообразования лезвийным инструментом).

После термообработки основные поверхности подвергаются третьему этапу механической обработки. В последнею очередь будем нарезать резьбу и фрезеровать стопорный паз и проводить слесарную обработку заготовки (удаление заусенцев). Предварительную обработку поверхности под резьбу необходимо проводить после закалки и отпуска.

После окончания механической обработки на поверхности детали наносится гальваническое покрытие (анодное оксидирование в хроматном растворе (АН ОКС хр.)).

Формирование принципиальной схемы технологического процесса

Анализ чертежа детали, заготовки, последовательности обработки поверхностей и ступеней обработки позволяют сформулировать в соответствии с принципами формирования принципиальной схемы технологического процесса [10] и таблицей 3.1 следующую принципиальную схему технологического процесса, представленную в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Этапы обработки заготовки и их назначение

Этап	Наименование этапа	Назначение, объем работ
Э 2 Э 4 Э 8 Э 8 Э 12 Э 14	Черновой Получистовая Чистовая 1 Чистовая 2 Гальваническая Контрольный	Обработка поверхностей - технологических и конструкторских баз. Съем основной массы материала. Получистовая обработка технологических и конструкторских баз. Чистовая обработка технологических и конструкторских баз. Сверление, зенкерование и растачивание отверстий. Анодное оксидирование. Окончательный контроль.

3.8 Проектирование технологического процесса

Формирование структуры технологического процесса

Согласно [10] принадлежность каждой элементарной поверхности этапам обработки принципиальной схемы технологического процесса показана в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Ступени и вид обработки по каждой из поверхностей

Номер элементарной поверхности	Количество ступеней обработки	Этапы принципиальной схемы ТП
		Э 2	Э 4	Э 8	Э 12	Э 14
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27	2 2 4 4 5 5 3 3 4 1 4 5 5 4 5 5 4 5 4 4 4 4 3 3 3 3 5	- - + + + + - - - - - + + - + + + + + + - - + - + + +	- - + + + + - - - + + + + + + + + + + + - - + - + + +	- - - - + + - + + + - - - - + + - + + + + + + + + + +	+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +	+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Далее выделяем в каждом этапе группы поверхностей, которые могут быть обработаны в одной операции за одну установку заготовки, т.е. создаем технологические комплексы. Результаты этой работы заносим в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 - Распределение поверхностей по этапам обработки

Этап	Номер комплекса
	1	2	3	4
Э 2	3, 4, 5, 6, 12	13, 15, 16, 17, 19, 20, 23, 25, 26, 27	-	-
Э 4	3, 4, 5, 6, 11, 12	13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 25, 26, 27	-	-
Э 8	5, 6	15, 16, 18, 19, 20, 23, 25, 26, 27	9	10
Э 12	Все	-	-	-
Э 14	Все	-	-	-

Считаем, что поверхности, входящие в комплекс будут обрабатываться в одной операции, а последовательность выполнения операций соответствует номеру этапа. Первой операцией очевидно будет операция по обработке поверхностей 3, 4, 5, 6, 12 этапа Э 2, на следующей операции обрабатываются поверхности 13, 15, 16, 17, 19, 20, 23, 25, 26, 27 этого же этапа. Потом выполняются операции этапа Э 4 и так далее.

Выбор метода обработки и оборудования

Для обработки элементарных поверхностей детали применяют методы точения поверхностей тел вращения, сверления отверстий, фрезерования сложного контура и пазов, а также шлифование точных поверхностей после их термообработки. Технологические возможности этих методов вполне соответствуют требованиям по точности и качеству поверхностей.

Прогрессивным направлением автоматизации производства является применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Применение станков с ЧПУ в сравнении с обычным оборудованием создает ряд технико-экономических преимуществ:

- производительность этих станков выше производительности станков того же типа, но без программного управления, в три раза, потребность же в производственных площадях в три раза меньше;

- значительно вырастает производительность труда у рабочих;

- большой эффект дают станки с ЧПУ при выполнении особо сложных операций, поэтому с их использованием высвобождаются высококвалифицированные рабочие, а также резко сокращаются затраты на технологическую подготовку производства, эксплуатацию инструмента, содержание контролеров ОТК;

- главный эффект программного оборудования заключается в увеличении до 80…90 % работы оборудования (15…20 % у обычных станков). Обусловлено это тем, что резко сокращается вспомогательное время, время на смену инструмента и переналадку оборудования.

С целью обеспечения наиболее высокой производительности и стабильности качества продукции все этапы механической обработки детали "корпус" будут производиться на станках Haas ST-30 и пятиосевом обрабатывающем центре MICRON UCP 800 Duro.

MICRON UCP 800 Duro - это универсальные станки с 5-осевым управлением для скоростной обработки. Серия станков UCP спроектирована специально для решения задач по многоосевой высокоточной обработки деталей штампов/пресс-форм, аэрокосмической и автомототехники. Станки этой серии разработаны с использованием последних достижений в области материалов и технологий с целью обеспечения их динамических характеристик, необходимых для осуществления высокопроизводительной обработки деталей, требующих перемещений по многим осям. Станки серии UCP спроектированы с учетом полного использования преимуществ высокоскоростных электрошпинделей широкой гаммы Mikron Step-Tec.

Технические характеристики Станка фрезерного MIKRON UCP 800 Duro:

Перемещение по осям X,Y,Z	800 х 650 х 500 мм
Перемещение оси В (качель)	-100 / +120°
Перемещение оси А (круглый стол)	360°
Размер стола	630 х 630 мм
Макс. нагрузка на слол	500 кг
Скорость рабочей подачи	20 м/мин
Скорость ускоренной подачи	30 м/мин
Посадочное место инструмента	HSK-63
Количество инструментальных мест в магазине	30 шт
Мощность шпинделя	12 кВт
Обороты шпинделя	20 000 об/мин
Вес станка	10500 кг
Габариты станка ДхШхВ	4.3 х 3 х 2.9 м

Токарный станок Haas ST-30

Высокопроизводительные токарные центры Haas серии ST-30 были созданы для обеспечения резки металла большой толщины, крайней жесткости и высокой температурной стабильности. Доступны как стандартные, так и сверхскоростные модели этих универсальных станков с патроном 10 дюймов.

ST-30 обеспечивает максимальную вместимость 533 x 660 мм, оборудован шпинделем 22,4 кВт, который вращается со скоростью 3 400 об/мин и обеспечивает крутящий момент 407 Нм. Возможен вариант с 2-скоростной коробкой передач, которая повышает крутящий момент до 1 356 Нм. 12-позиционная револьверная головка BOT поставляется как стандарт и достигает скорости 24,0 м/мин.

Технические характеристики Станка Haas ST-30

Цех	Номер опер.	Наименование операции	Оборудование	Примечание
			наименование	модель
Окрасочн. Механич. " " " " " " " "	045 050 055 060 065 070 075 080 085 090	Анодирование Сверление отверстий. Слесарная зачистка Промывка Гидроиспытания Окончательная токарная обработка со стороны стебля Окончательная токарная обработка со стороны фланца Нарезка резьбы М 45х 1,5 и подрезка торца Сверление 2-х отверстий и нарезание резьбы Сверление 3-х косых отверстий	Ванна Обраб.центр верстак слесарный промывочная ванна гидростенд n150/468 Токарный с ЧПУ Токарный с ЧПУ Обраб.центр Обраб.центр слесарный верстак	- MIKRON UCP 800 Duro - - - Haas ST-30 Haas ST-30 MIKRON UCP 800 Duro MIKRON UCP 800 Duro пневмодрель Д-2м	Анодное оксидирование в хроматном растворе. фрезеровать наружный контур, Зацентровать 12 отверстий последовательно в 3-х деталях, сверлить 12 отверстий последовательно в 3-х деталях зачистить заусенцы и притупить острые кромки в 12 отверстиях фаской не более R 0,5мм. промыть деталь согласно типовой технологии. провести гидроиспытание согласно типовой технологии цеха. Проточить канавку и фаску, расточить отверстие под резьбу ?40,43+0,2 проточить поверхности с припуском на сторону 0,2мм, окончательно притупить острые кромки фаской. подрезать торец, проточить фаску 4±0,5 х 45° нарезать резьбу М 45х 1,5 сверлить отверстие на проход, зенковать выточку торец и фаску в отверстии размером 1,2+0,3х 45°, нарезать резьбу в отверстии Сверлить 3 отверстия насквозь пневмодрелью Д-2м.
Цех	Номер опер.	Наименование операции	Оборудование	Примечание
			наименование	модель
Механич. " " " " " " " " Окрасочн.	095 100 105 110 115 120 125 130 135 140	Слесарная обработка Промывка Сушка Пневмоиспытание Пропыление торца и росточка уплотнительной риски Промывка Слесарно-контрольная Контрольно-оканчательная Слесароно-доводочная Анодирование	слесарный верстак промывочная ванна вакуумный шкаф пневмостенд Токарный с ЧПУ Промывочная ванна. верстак слесарный контрольный стол верстак слесарный ванна	- - р. 003 - Haas ST-30 - - - - -	снять заусенцы и притупить острые кромки после механической обработки фаской 0,5х 45 не более. промывку выполнять согласно типовой технологии. сушить детали в вакуумном шкафу при t - 100-110° в течение полутора часа. пневмоиспытание проводить согласно типовой технологии цеха. одновременная проточка торца и уплотнительной риски. операцию выполнять согласно типовой технологии. проверить внешним осмотром на отсутствие вмятин, забоин, заусенце, стружки и других механический повреждений. проверить наружным осмотром по инструкции и чертежу. выполнить доводку отдельных поверхностей в процессе окончательного контроля. анодировать деталь по технологии цеха покрытий.
Цех	Номеропер.	Наименованиеоперации	Оборудование	Примечание
			наименование	модель
Механич. " "	145 150 155	Полировка наружного диаметра стебля Промывка Окончательный контроль	Полировальная бабка Промывочная ванна контрольный стол	- - -	полировать поверхность по длине 140±0,26. промывку выполнять согласно типовой технологии проверить наружным осмотром по инструкции диаметр ?54±0,1.

Рисунок 3.5 - Операция 005

Рисунок 3.6 - Операция 010



Рисунок 3.7 - Операция 015

Рисунок 3.8 - Операция 020

Рисунок 3.9 - Операция 030



Рисунок 3.10 - Операция 045

Рисунок 3.11 - Операция 050

Рисунок 3.12 - Операция 065



Рисунок 3.13 - Операция 070

Рисунок 3.14 - Операция 090



Рисунок 3.15 - Операция 110

4. Проектирование станочного приспособления

4.1 Разработка и описание конструкции станочного приспособления

Патрон со встроенным пневматическим приводом

Патроны с встроенным пневматическим приводом имеют встроенный цилиндр 6 с поршнем 5. Крепится патрон к фланцу 1. Резиновое кольцо 9 смягчает удары поршня о фланец 4. Кольца 8 и 10 обеспечивают герметичность. Ползуны 3 с зажимными кулачками имеют выступы, которые входят в пазы поршня 5. Угол наклона пазов составляет 40°30', что обеспечивает. условия самоторможения. При подаче воздуха по каналам 2 и 3 в левую или правую полость цилиндра ползуны 7 производят разжим или зажим заготовки.

4.2 Расчет надежности закрепления заготовки

В процессе обработки заготовки на нее воздействует система сил. С одной стороны действует составляющие силы резания, с другой - сила зажима препятствующая этому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учетом коэффициента запаса определяются необходимые зажимное и исходное усилия. Суммарный крутящий момент от касательной составляющей силы резания, стремящейся провернуть заготовку в кулачках равен:

Повороту заготовки препятствует момент силы зажима, определяемый

следующим образом:

Из равенства Мр' и Mз' определяем необходимое усилие зажима, препятствующее повороту заготовки в кулачках.

где

d1=62.6мм, d2=102мм, Pz=2277Н, f=0,4

К=Ко. К 1.К 2.К 3.К 4.К 5.К 6- для расчета W'

Ко=1,5, К 1=1,2, К 2=1, К 3 =1, К 4=1, К 5 =1, К 6=1.

К=1,8

- для расчета W''

Ко=1,5, К 1=1,2, К 2=1.4, К 3 =1, К 4=1, К 5 =1, К 6=1.

К=2.52

Сила Ру стремится вывернуть заготовку из кулачков.

Данному моменту препятствует момент от силы зажима

Необходимая сила зажима равна:

,

где

d2=102мм, Pу=854Н, f=0,4, l=105мм, К=2,52

Для дальнейших расчетов принимаем наихудший случай W=12828.6H

Величина усилия зажима W1 прикладываемая к постоянным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с усилием W и рассчитывается по формуле:

где lk - вылет кулачка, расстояние от середины рабочей поверхности сменного кулачка до середины направляющей постоянного кулачка.

Нк - длина направляющей постоянного кулачка, мм.

f - коэффициент трения в направляющих постоянного кулачка и корпуса

вс=30мм, - толщина сменного кулачка,

вк+вз=20+30=50мм, - толщина постоянного кулачка

Вк=40мм, - ширина направляющей постоянного кулачка

В 1=25мм, - ширина сменного кулачка

Нк=80мм

lk=62мм

f=0,1

Подставим исходные данные в формулу:



Приступая к расчету зажимного механизма необходимо определиться с его конструкцией. В самоцентрирующих механизмах установочные элементы (кулачки) должны быть подвижными в направлении зажима и закон их относительного движения необходимо выдержать с высокой точностью. Поэтому на движение кулачков накладываются условия: разнонаправленность, одновременность и равная скорость движения. Данное условие можно выдержать, обеспечивая движение трех кулачков от одного источника движения.

В кулачковых патронах наибольшее применение получили рычажные и клиновые зажимные механизмы, движение которым передается центральной втулкой, связанной с силовым приводом.

Рычажный механизм представляет собой неравноплечий угловой рычаг, смонтированный в корпусе патрона на неподвижных осях, и которые своими сферическими концами входит с посадкой в пазы постоянного кулачка и центральной втулки.

При расчете зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и передается постоянному кулачку

где iс - передаточное отношение по силе зажимного механизма

Данное отношение для рычажного механизма равно

где

А и Б - плечи рычага

На этапе расчета наружный диаметр патрона можно определить по формуле:

Дп=d2+2.Нк=102+2.80=262мм,

так как Дп>200мм, выбираем рычажный зажимной механизм с iс=2.

Для создания исходного усилия Q используется силовой привод, устанавливаемый на задний конец шпинделя. В его конструкции можно выделить силовую часть, вращающуюся совместно со шпинделем, и муфту для подвода рабочей среды. В качестве приводов наибольшее применение получили пневматические и гидравлические вращающиеся цилиндры.

Следует попытаться применить пневматический привод, так как в любом производстве имеются трубопроводы для подачи сжатого воздуха. Диаметр поршня пневмоцилиндра определяется по формуле:

где Р - избыточное давление воздуха. Р=0,4МПа.

Если при расчете по формуле

диаметр получится более 120 мм, то следует применять гидравлический привод, где за счет регулирования давления масла можно получить большие исходные усилия. При заданном усилии Q подбираем давление масла (Рг=1; 2,5; 5; 7,5МПа), чтобы диаметр поршня не превышал 120мм.

мм, - для пневмопривода

При Рг=1МПа

мм, - для гидрацилиндра

Принимаем D=110мм.

Ход поршня цилиндра рассчитывается по формуле:

+10…15мм,

где Sw - свободный ход кулачков. Sw=5мм

-

передаточное отношение зажимного механизма по перемещению.

+10=20мм.

Расчет погрешности установки заготовки в приспособление

Погрешность установки определяется по формуле:

где ед - погрешность базирования, равная нулю, так как измерительная база используется в качестве технологической.

ез - погрешность закрепления - это смещение измерительной базы под действием сил зажима. ез=0

епр - погрешность элементов приспособления, зависящая от точности их изготовления.

?1, ?3 - погрешности, возникающие вследствие неточности изготовления размеров А 1 и А 3 (?1=0,013мм, ?3=0,008мм)

?2, ?4, ?6 - погрешности из-за колебания зазоров в сопряжениях (?2=0,009мм, ?4=0,013мм)

?5 - погрешность, появляющаяся из-за неточности изготовления плеч рычага.

?5=А.sin?в==0,01

Z=0.0315 еy< Z; 0,02<0,0315. Условие выполняется.

5. Проектирование контрольно-измерительного приспособления

5.1 Разработка и описание конструкции контрольно-измерительного приспособления

Требуется рассчитать на точность контрольное приспособление, компоновка которого представлена на чертеже. Приспособление применяется для контроля поверхности d7 относительно поверхности d3, которое по техническим требованиям чертежа детали не должно превышать 0,05 мм.

Деталь устанавливается во втулку, которая крепится на основание плиты и прижимается к втулке. К контролируемой детали подходят два индикатора. Индикаторы закреплены на стойке, которая установлена на плите. В плите снизу установлены две ножки, создающие её наклон в рабочем положении. За счет этого наклона деталь под собственным весом базируется.

При контроле деталь проворачивается вручную вокруг своей оси, и по показаниям индикатора судят о величине радиального биения одной внутренней поверхности относительно другой.

5.2 Расчет контрольно-измерительного приспособления на точность

Суммарная погрешность будет равна сумме составляющих погрешностей:

Определим составляющие суммарной погрешности измерения, которые можно исключить из расчетной формулы в связи с особенностями конструкции приспособления и используемой схемы измерения.

Погрешность изготовления установочных элементов приспособления не влияет на процесс измерения, поэтому составляющая из расчетной формулы исключается.

Приспособление служит для контроля биения одной поверхности относительно другой, то есть конструкторской базой является поверхность d7, что и реализовано в конструкции приспособления с помощью установочных элементов. То есть имеет место совмещение измерительной и конструкторской баз, поэтому составляющую , также можно исключить из расчетной формулы. Так же очевидно, что при контроле не произойдет смещения измерительной базы детали от заданного положения под действием измерительных сил, так как контролер всегда поджимает внутреннюю базовую поверхность к установочным элементам. Поэтому составляющая тоже исключается. В конструкции приспособления отсутствуют зажимные элементы, и не используются меры и эталоны, следовательно, исключаем погрешности

В данном приспособлении не используются какие либо передачи и рычажные механизмы.

-другие погрешности, вызванные действием случайных факторов при выполнении контроля =0,005 мм.

- погрешность метода измерения (эта погрешность равна погрешности индикатора =0,007 мм)

=0,0086 мм

Суммарная погрешность контрольно-измерительного приспособления может составлять 8…30 % допуска контролируемого параметра. В нашем случае составляет 14 % допуска контролируемого параметра детали, что полностью удовлетворяет требованиям точности измерительной оснастки.

Размещено на Allbest.ru