Основы технологического процесса механической обработки шестерни ТО-28А.02.04.005

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра "Технология машиностроения"

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Основы технологии машиностроения»

Основы технологического процесса механической обработки шестерни ТО-28А.02.04.005

Исполнитель:

Полещук И.В.

студент 4 курса

10301112 группы

Руководитель:

Коновалова Е.Ф.

Минск 2016



Содержание

деталь припуск чертеж

Введение

1. Анализ конструкции обрабатываемой детали

1.1 Анализ правильности простановки размеров на чертеже обрабатываемой детали

1.2 Анализ технологичности конструкции обрабатываемой детали

1.2.1 Качественный анализ

1.2.2 Количественный анализ

2. Определение типа производства, организационной формы и величины партии

3. Выбор метода получения заготовки и разработка ее чертежа

4. Выбор маршрутов обработки поверхностей, допусков, припусков и размеров поверхностей на промежуточных операциях

5. Выбор технологических баз при обработке

6. Расчет границ регулирования

7. Расчет настроечного размера

Литература



Введение

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков и аппаратов, от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа. Технология в значительной степени определяет состояние и развитие производства. Для дальнейшего ускоренного развития машиностроительной промышленности как основы всего народного хозяйства страны требуется разработка новых технологических процессов, постоянное совершенствование традиционных и поиск более эффективных методов обработки и упрочнения деталей машин и сборки их в изделия.

Важная роль в ускорении научно-технического прогресса в машиностроении отводится подготовке высококвалифицированных инженерных кадров, освоению ими современных способов изготовления и контроля продукции, методик проектирования прогрессивных технологических процессов.

Технологическое проектирование - комплекс проектно-расчетных работ, в которой входит проектирование собственных технологических процессов, приспособления, режущего инструмента, измерительного и вспомогательного инструмента, нестандартного оборудования, стендов и т.д.

Общая задача проектирования техпроцесса - создание оптимального техпроцесса по каким либо критериям оптимальности (экономическому и т.д.). Однако она чаще всего сводится к локальной оптимизации. Эти задачи называются компромиссными задачами многоцелевой оптимизации. При решении таких задач необходимо учитывать конкретные требования:

качество деталей должно быть стабильным в течение длительного времени;

приведенные затраты на изготовление детали должны быть минимальными;

Задача прогнозирования уровня надежности техпроцесса является актуальной на стадии проектирования.



1. Анализ конструкции обрабатываемой детали

1.1 Анализ правильности простановки размеров на чертеже обрабатываемой детали

Правильность простановки размеров проверим с помощью теории графов. В этом случае граф на плоскости изображается множеством соответствующих поверхностям вершин, соединенных дугами или ребрами, каждая из которых соответствует размеру, связывающему две поверхности. Граф размерных связей строится для каждой координатной оси.

В случае, если размеры проставлены правильно, то граф размерных связей отвечает следующим требованиям:

На графе не должно быть оторванных групп вершин. Если таковые на графе присутствуют то это значит, что не хватает размеров или технических требований.

На графе не должно быть замкнутых контуров. Наличие замкнутых контуров говорит о том, что проставлены лишние размеры.

Группы исходных и обработанных размеров имеют только одно общее ребро.

Проверим на правильность простановку размеров обрабатываемой детали.



Рисунок 1. Эскиз детали и граф размерных связей

Граф отвечает предъявленным требованиям. Строим матрицу смежности.

	1	01	2	3	4
1	0	R1	0	0	0
01	R1	0	R4	R2	R3
2	0	R4	0	0	0
3	0	R2	0	0	0
4	0	R3	0	0	0

Поскольку нет нулевых строк и столбцов, то матрица смежна. Для того, чтобы определить возможность появления циклов, необходимо обнулять строки и столбцы с единственными цифрами.

	1	01	2	3	4
1	0	2	0	0	0
01	2	0	2	2	2
2	0	2	0	0	0
3	0	2	0	0	0
4	0	2	0	0	0

	1	01	2	3	4
1	0	0	0	0	0
01	2	0	0	0	0
2	0	0	0	0	0
3	0	0	0	0	0
4	0	0	0	0	0

	1	01	2	3	4
1	0	0	0	0	0
01	0	0	0	0	0
2	0	0	0	0	0
3	0	0	0	0	0
4	0	0	0	0	0

Так как замкнутость циклов отсутствует, то размеры проставлены правильно.

1.2 Анализ технологичности конструкции обрабатываемой детали

Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной. Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Количественная оценка технологичности изделия выражается числовыми показателями и оправдана в том случае, если они существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.



1.2.1 Качественный анализ

Качественный анализ технологичности конструкции характеризуется следующими показателями: хорошо -- плохо, допустимо -- недопустимо (ГОСТ 14.204--83).

Качественный анализ технологичности включает в себя оценку применяемого материала, обрабатываемости и методов получения заготовок таблица 1.

Таблица 1. Качественный анализ технологичности конструкции

Предмет анализа технологичности	Резюме	Оценка
Материал	Cталь конструкционная легированная (хромомарганцовая) 25ХГТ. Химический состав: C - 0,22…0,29; Si - 0,17…0,37; Mn - 0,8…1,1; Ni - до 0,3; S - до 0,035; P - до 0,035; Cr - 1…1,3; Ti - 0,03…0,09; Cu - до 0,3. Механические свойства: sв=1270 МПа; sT=980 МПа; d5=10 %; y=50 %; KCU=690 кДж/м2; HB 10-1=217 МПа. Термообработка: нормализация 880 - 895 єС, воздух; закалка 850 єС, масло; отпуск 200 єС, вода. Данный материал позволяет производить необходимую для получения заданных свойств термообработку и не содержит большого количества легирующих элементов.	хорошо
Геометрическая форма	Допускается много свободных размеров, которые обеспечиваются непосредственно инструментом, что дает возможность гибкого изменения технологии механической обработки. В целом геометрию детали можно назвать технологичной.	хорошо
Простановка размеров	Не предъявляется чрезмерных требований к качеству всей поверхности.	хорошо
Получение заготовки	Используется производительный метод получения заготовок - штамповка, имеющий наименьшую себестоимость. При этом форма заготовки приближена к форме детали, что в дальнейшем облегчает ее обработку, так как припуски на ее обработку минимальны.	хорошо

sв - Предел кратковременной прочности, [МПа];

sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа];

d5 - Относительное удлинение при разрыве, [%];

y - Относительное сужение, [%];

KCU - Ударная вязкость, [кДж / м2];

HB - Твердость по Бринеллю, [МПа].

В целом конструкция детали технологична, допускает применение высокопроизводительных методов обработки с возможностью полной или частичной автоматизации. Допускается применение многоинструментальной обработки, что сокращает время, затрачиваемое на формообразование. С точки зрения обеспечения точности и шероховатости не существует технологических трудностей, но требуется применение специального дорогостоящего оборудования. Возможно использование высоких режимов резания.

Конструкция шестерни позволяет вести обработку детали на оправке либо в патроне. С точки зрения наличия баз, позволяющих вести обработку с минимальными погрешностями базирования и при которых будут соблюдаться принципы совмещения и постоянства баз, деталь технологична.

С точки зрения механической обработки деталь не технологична, так как операция нарезания зубьев со снятием стружки осуществляется, в основном, малопроизводительными методами (это же можно сказать и о получении шлицев).

Вывод: деталь обладает достаточной жесткостью для обеспечения высокой точности обработки. Все обрабатываемые поверхности доступны для режущего инструмента. Класс шероховатости, способы обработки отвечают применяемости для обработки на используемых в базовом варианте техпроцесса станках. Контролируемые размеры детали доступны для непосредственного измерения.

1.2.2 Количественный анализ

При количественном анализе следует рассмотреть ряд коэффициентов:

Коэффициент унификации конструктивных элементов



(1.1)

где Qу.э. и Qэ - соответственно число унифицированных конструктивных элементов детали и общее, шт.;

Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей

(1.2)

где Dо.с., Dм.о. - соответственно число поверхностей детали, обрабатываемых стандартным инструментом, и всех, подвергаемых механической обработке поверхностей, шт.;

По данному показателю деталь имеет высокие показатели, однако, применяют специальный инструмент для нарезания зубьев, шлицев.

Коэффициент использования материала

(1.3)

где q, Q - соответственно масса детали и заготовки, кг;

Данный коэффициент низок, но это характерно для деталей типа шестерён.

4. Коэффициент обработки поверхностей:



(1.4)

5. Максимальное значение квалитета обработки IT:

ITmax =6-7.

Максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей Rа:

Rаmax=2,5 мкм.

Деталь по показателям технологичности, приведенным выше, является технологичной

Вывод: после проведения количественного анализа технологичности детали можно сделать вывод, что конструкция имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции. На основании выше изложенного и проведённых вычислений, можно считать что деталь ''Шестерня'' технологична.



2. Определение типа производства, организационной формы и величины партии

Тип производства по ГОСТ 3.1119 - 83 характеризуется коэффициентом закрепления операций. При Кзо = 1 тип производства - массовое; при 1<Кзо<10 - крупносерийное; при 10<Кзо<20 - среднесерийное; при 20<Кзо<40 - мелкосерийное производство. В единичном производстве Кзо не регламентируется. [1]

В соответствии с ГОСТ 3.1119 - 83, ГОСТ 14.004-83 и РД 50-174-80 коэффициент закрепления операций для всех разновидностей производства

, (2.1)

где - суммарное число различных операций за месяц по участку из расчета на одного сменного мастера; - явочное число рабочих участка, выполняющих различные операции при работе в одну смену; i - номер операции обработки детали; n - число операций обработки данной детали.

При разработке проекта рекомендуется определить условное число однотипных операций, выполняемых на одном станке в течение одного месяца при работе в одну смену



(2.2)

где н - планируемый нормативный коэффициент загрузки станка всеми закреплёнными за ним однотипными операциями, принимаемый для крупно-, средне- и мелкосерийного производства соответственно равным 0,75; 0,8; 0,9. В среднем можно принять н = 0,8.

зi - коэффициент загрузки станка проектируемой (заданной) операции:

з i= (2.3)

где Тшт-к. i - штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;

Nм - месячная программа выпуска заданной детали при работе в одну смену, шт.;

Nм= шт (2.4)

где Nг - годовой объем выпуска заданной детали, шт.; Fм - месячный эффективный фонд времени работы оборудования в одну смену, ч;

Fм=

Здесь 3813 час. - годовой фонд времени при работе в 2 смены.

Кв - коэффициент выполнения норм. Его можно принять в среднем 1,3.

Подставляя в формулу (2.3) значения Fм и Кв получим:



з i= (2.5)

После подстановки выражения (2.5) в формулу (2.2) получим зависимость для определения числа однотипных операций, выполняемых на одном станке в течение месяца

(2.6)

Необходимое число рабочих для обслуживания в течение одной смены одного станка, загруженного по плановому нормативному коэффициенту

, (2.7)

где Ф - месячный фонд времени рабочего, занятого в течение 22 рабочих дней в месяц, ч: Ф=228=176 ч.

После подстановки в формулу (2.7) значений Кв, Ф и Поi (формула (2.6)) получим зависимость для определения необходимого числа рабочих для обслуживания одного станка:

Pi=0.90 ·н (2.8)

Коэффициент закрепления операций определяется по формуле (2.1).

Определим Кзо и тип производства для участка, на котором выполняются 11 операции механической обработки детали, время выполнения которых Тшт составляет соответственно 2,12; 16,22; 9,55; 0,91; 0,8; 14,43; 1,96; 0,92; 0,92; 7,63; 9,39 мин. Годовая программа - 12000 шт. Месячная программа выпуска N м = 12000/24 = 500 шт.

1. Возможное число операций на каждом станке при их условном коэффициенте загрузки н = 0,8 по формуле (2.6):

; ; ;

; ; ;

; ; ;

;

2. Общее число операций, выполняемых на участке в течение месяца:

=9,36+1,22+2,1+21,81+24,8+1,38+10,12+21,57+21,57+2,6+2,11=

=118,64

3. Число рабочих, обслуживающих каждый станок в отдельности (при работе в одну смену) по формуле (2.8):

Pi=0.96 · 0,8=0,77

4. Явочное число рабочих на участке (при работе в одну смену):

=0,77 · 11=8,47

Таблица 2. Расчет коэффициента закрепления операций

№ оп.	Наименование операции	Модель	Тшт., мин.	Поi	Рi	з факт
005	Вертикально -сверлильная	2Н150	2,12	9,36	0,77	0,085
010	Токарная с ЧПУ	16К20Ф3	16,22	1,22	0,77	0,653
045	Токарная с ЧПУ	16К20Ф3	9,55	2,1	0,77	0,385
070	Вертикально-протяжная	МП141Н55	0,91	21,81	0,77	0,037
075	Торцешлифовальная	3Т153Е	0,8	24,8	0,77	0,032
100	Зубофрезерная	5Д312	14,43	1,38	0,77	0,582
105	Зубофасочная	5Б525	1,96	10,12	0,77	0,079
110	Торцешлифовальная	3Т153Е	0,92	21,57	0,77	0,037
115	Плоскошлифовальная	3Д711	0,92	21,57	0,77	0,037
155	Зубошлифовальная	AZA	7,63	2,6	0,77	0,307
160	Зубошлифовальная	NZA	9,39	2,11	0,77	0,378
ИТОГО:	64,85	118,64	8,47	2,613

5. Кзо по формуле (2.1):

Кзо= 118,64/8,47=14

Вывод: производство среднесерийное.

Так как тип производства среднесерийное, то принимаем групповую форму организации производства. При групповой форме организации в серийном производстве запуск изделий осуществляется партиями с определенной периодичностью. В этом случае:

1. По методике В. А. Петрова рассчитываем предельно допустимые параметры партии n1 и n2.

(2.13)

(2.14)

где Fэ.м. - эффективный месячный фонд времени участка, равный 10560 мин.; nо - число операций механической обработки; - суммарная трудоемкость техпроцесса, мин; Ti - трудоемкость i-той операции, мин; Кмо - коэффициент, учитывающий затраты межоперационного времени, зависящий от габаритов, сложности и количества операций механической обработки (для среднегабаритных сложных деталей Кмо =1,5).

Параметр n1 характеризует производительность и уровень специализации рабочих мест, а параметр n2 учитывает и ограничивает объем незавершенного производства и связывания оборотных средств. Меньший из двух параметров обозначают nmin , а больший - nmax.

В дальнейшем для расчета партии учитывается nmin, который может быть округлен в сторону увеличения до nmin', кратного размеру партии сборочного производства nсб.

2. Определяют расчетную периодичность повторения партий деталей (дн.):

, (2.15)

где Nм - месячная программа выпуска деталей:

Nм = Nг / 24 (2.16)

Nм = 12000 / 24 = 500дет

3. Согласовывают с ее допустимыми нормативными значениями согласно данным таблицы 3. [3].

Таблица 3. Нормативные значения периодичности повторения партии деталей (дн.)

Месяцы	1/22	1/8	1/4	1/2	1	3	6	12
(дн.)	1	2,5	5	11	22	66	132	264

Ближайшее большее значение принимается к расчету.

4. Рассчитывают размер партии согласно условию:



(2.17)

nmin' ? n ? nmax (2.18)

Определим размер партии при обработке среднегабаритной сложной детали:

Кзо =14; Nм = 500 шт.; nсб =20 шт.; nо =11; = 64,9 мин.

1) По формуле (2.13)

шт. (nmax)

2) По формуле (2.14)

шт. (nmin)

3) Округляем значение nmin до величины кратной nсб =20 шт.

Принимаем nmin' =120 шт.

4) Расчетная периодичность повторения партий деталей (формула 2.15):

Ip=22nmin /Nм = 22*120/500=5,28 дней.



5) Принимаем ближайшее большее по таблице 2.1.

=5 дней.

6) Рассчитываем размер партии по формуле (2.17)

n = IнNм /22 =5*500/22=114 шт.

7) Проверяем выполнение условия (2.18)

109 < 114 < 128

при условии nmin n nmax.

Таким образом, 4 раза в месяц (через 5 дней) требуется запускать в производство очередную партию деталей размером 114 штук.



3. Выбор метода получения заготовки и разработка ее чертежа

На выбор метода получения заготовки оказывают влияние: материал детали, ее назначение и технические требования на изготовление: объем и серийность выпуска, форма поверхностей и размеры детали.

Оптимальный метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность изготовления из нее детали при минимальной себестоимости последней, считается оптимальным [1].

Основные требования, предъявляемые к методу получения заготовки наибольшее приближение формы и размеров заготовки к форме и размерам готовой детали [1].

Для данной детали наиболее оптимальным является получение заготовки на кривошипных прессах. Штамповка на кривошипных прессах в 2-3 раза производительнее штамповки на молотах, припуски и допуски уменьшаются на 20-35%, расход металла на поковки - на 10-15% меньше.

При данном виде получения заготовки R=320-180 мкм.

Наша деталь удовлетворяет требованиям:

Наибольшая масса меньше 100 кг.

Толщина стенки более 2,5 мм.

При выборе заготовки необходимо решить следующие вопросы:

установить способ получения заготовки;

рассчитать припуски на обработку каждой поверхности;

рассчитать размеры и указать допуски на заготовку;

разработать чертеж заготовки.

Необходимо выбрать метод получения заготовки детали "шестерня" (см.графическую часть) и разработать чертеж заготовки. Исходя из годового выпуска и типа производства выбираем метод получения заготовки - штамповка в открытых штампах.



Таблица 4. Исходные данные для расчета стоимости заготовки

Показатель	Варианты заготовок
Вид заготовки	Открытая (облойная) штамповка
Оборудование	КГШП
Класс точности	Т4
Группа стали	М2
Степень сложности	С1
Исходный индекс	12
Масса заготовки, кг	6,7
Базовая стоимость 1 кг заготовки, р. (у.е.)	49610(2,42)
Стоимость 1 кг стружки, р. (у.е.)	1845(0,09)

Стоимость заготовки, получаемой этим методом можно с достоверной точностью определить по формуле:

Sзаг. = (Si*Q*Кт*Кс*Кв*Км*Кп) -(Q - q)*Sотх, (3.1)

где Si - базовая стоимость 1 кг заготовки;

Q - масса заготовки;

q - масса готовой детали;

Sотх - стоимость 1 кг отходов;

Кт - коэффициент, зависящий от класса точности;

Кс - коэффициент, зависящий от класса сложности;

Кв - коэффициент, зависящий от марки материала;

Км - коэффициент, зависящий от массы заготовки;

Кп - коэффициент, зависящий от объёмов производства.

Ковочное оборудование - КГШП (ГОСТ 7505-89)

Нагрев заготовки - индукционный.

1. Исходные данные по детали.

Материал - сталь 25XГТ ГОСТ 4543-71:

Масса детали - 3,72 кг.

2. Исходные данные для расчета:

Масса поковки -6,7 кг (расчетная): расчетный коэффициент Кр = 1,6[4, приложение 3]; 3,72 1,8=6,7кг.

Класс точности - Т4 [4, приложение 1].

Группа стали - М2 [4, табл.1].

Степень сложности - C1 [4, приложение 2].

Размеры описывающей поковку фигуры (цилиндр), мм:

диаметр 148,56 (141,49 1,05);

высота 45,15 (43 1,05) (где 1,05 - коэффициент).

Масса описывающей фигуры (расчетная) - 6,1кг;

Gп/ Gф = 6,7/6,1=1,1 (3.2)

Конфигурация поверхности разъема штампа П (плоская) - [4, табл. 1].

Исходной индекс - 12 [4, табл. 2].

3. Припуски и кузнечные напуски [4]

Основные припуски на размеры [4, табл. 3], мм:

1.8 - диаметр 141,49 мм и чистота поверхности 3,2;

1.4 - диаметр 70 мм и чистота поверхности 12,5;

1.7 - диаметр 53 мм и чистота поверхности 6,3;

1.7 - толщина 40 мм и чистота поверхности 2.5

1.4 - толщина 40 мм и чистота поверхности 12.5

1.8 - толщина 43 мм и чистота поверхности 2.5

Дополнительные припуски, учитывающие:

- смещение по поверхности разъема штампа - 0,3 мм [4, табл. 4];

- отклонение от плоскостности - 0,4 мм [4, табл. 5]

Штамповочный уклон:

- на наружной поверхности - не более 5° принимается 5°;

- на внутренней поверхности - не более 7° принимается 7°

4. Размеры поковки и их допустимые отклонения

Размеры поковки, мм:

диаметр 141,49+(1,8+0,3) 2=145,69 мм принимаем 146 мм

диаметр 70+(1,4+0,3) 2=73,4 мм принимаем 73,5 мм

диаметр 53-(1,7+0,3) 2=49 мм принимаем 49 мм

толщина 40+1,7+1,4+0,4 2 =43,9 мм принимаем 44 мм

толщина 43+(1,8+0,4) 2=47,4 мм принимаем 47,5 мм

Радиус закругления наружных углов - 2,0 мм (минимальный) принимается 3 мм [4, табл. 7].

Допускаемые отклонения размеров [4, табл. 8], мм:

диаметр

толщина

Неуказанные предельные отклонения размеров применяется равным 1.5 допуска соответствующего размера поковки с равными допускаемыми отклонениями [4, п. 5.5].

Неуказанные допуски радиусов закругления 0,5 мм [4, п. 5. 23].

Допускаемая величина остаточного облоя 1,0 мм [4, табл. 10].

Допускаемое отклонение от изогнутости 0,8 мм [4, табл. 13].

Допускаемое отклонение от концентричности пробитого отверстия относительно внешнего контура поковки 1,0 мм [4, табл. 12].

Допускаемое смещение по поверхности разъема штампа 0,8 мм [4, табл. 9].

Допустимая величина высоты заусенца 6,0 мм [4, табл. 11].

На выбор заготовки влияют следующие показатели: назначение детали, материал, технические условия, объем выпуска и тип производства, тип и конструкция детали; размеры детали и оборудования, на котором они изготовляются; экономичность изготовления заготовки, выбранной по предыдущим показателям. Все эти показатели должны учитываться одновременно, так как они тесно связаны. Окончательное решение принимают на основании экономического расчета с учетом стоимости метода получения заготовки и механической обработки.



4. Выбор маршрутов обработки поверхностей, допусков, припусков и размеров поверхностей на промежуточных операциях

Выбор маршрута обработки поверхности производится с помощью таблиц экономической точности обработки и технологических возможностей различных методов упрочнения. При этом следует учитывать принятый вид заготовки, тип производства, конструкцию и технические требования к данной поверхности по чертежу детали.

Выбранный маршрут обработки должен, прежде всего, обеспечивать требуемые точность и качество поверхности. Проверка технических возможностей принятого маршрута может быть выполнена для нормируемых по чертежу детали для данной поверхности параметров качества расчетами соблюдения условия

(4.1)

- общий коэффициент изменения параметра при реализации технологического процесса;

- коэффициент изменения данного параметра на j-й операции;

- число операций технологического процесса.

(4.2)

Здесь - допуск на данный параметр качеств в заготовке или после первой операции формообразования данной поверхности; - служебный допуск на данный параметр по чертежу готовой детали



(4.3)

Здесь и - допуски на данный параметр качества на предшествующей (i-1) и данной i-й операциях, которые могут быть обеспечены рассматриваемыми методами обработки.

Если условие (4.12) соблюдается для всех нормируемых для данной поверхности параметров качества, значит, данный маршрут является приемлемым с технической точки зрения. Значения допусков IT выбираются по таблицам допусков [5] с учетом точности, достижимой на данной операции [1, табл. 5.9 - 5.14].

Поскольку одинаковые точность и качество поверхности могут быть достигнуты различными способами, выбор наиболее рационального из них следует произвести расчетом трудоемкости и стоимости обработки. Поскольку трудоемкость и стоимость обработки в условиях данного типа производства тесно взаимосвязаны, можно использовать формулы для определения норм времени [1, табл. 5.14]. Предпочтение следует отдать маршруту обработки, который обеспечивает требуемое качество и минимальные трудоемкость и себестоимость обработки.

Существует расчетно-аналитический и опытно-статический методы назначения межоперационных припусков. В данном курсовом проекте рассмотрим расчетно-аналитический метод.

Выберем маршрут обработки для наружной цилиндрической поверхности ш141,49 h11; L=40 мм; Ra 3,2.

1. Согласно [5] устанавливаем, что требуемая точность обработки ш141,49-0,25 мм соответствует IT11.

2. Общий коэффициент изменения точности .

3. Учитывая рекомендации, приведенные в [3, табл. 5.9 и 5.15], и положение о том, что каждая последующая должна быть точнее предшествующей на один два квалитета точности, принимаем два возможных маршрута обработки.

4. Для каждой операции записываем достижимый квалитет точности и соответствующий ему допуск из [5] , а также определяем основное время на обработку.

5. Для каждого маршрута рассчитываем как произведение для каждой операции. Расчетные данные сводим в табл. 5.

Таблица 5. Оценка технических возможностей маршрутов обработки поверхности ш141,49 h11

Номер маршрута	Операция обработки	Достижимый квалитет точности	Достижимый допуск, мм	Коэффициент изменения точности	Основное время обработки, мин
1	2	3	4	5	6
1	Точение черновое	14	1	2,5	0,96
	Точение получистовое	12	0,4	2,5	0,57
	Точение чистовое	10	0,25	2,5	0,96
	Зубофрезерная	9	0,1	1,6	12,45
	Цементация, закалка, отпуск	11	0,25	0,4	-
	Зубохонингование	9	0,1	2,5	10,01
2	Точение черновое	14	1	2,5	0,96
	Точение получистовое	12	0,4	2,5	0,57
	Точение чистовое	11	0,25	1,6	0,96
	Зубофрезерная	9	0,1	2,5	12,45
	Цементация, закалка, отпуск	11	0,25	0,4	-
	Зубошлифование	9	0,1	2,5	7,63

Выбираем второй маршрут механической обработки, как наиболее экономичный.

Выберем маршрут обработки для торцовой поверхности 43 h11; L=44 мм; Ra 2,5.

1. Согласно [5] устанавливаем, что требуемая точность обработки 43-0,19 мм соответствует IT11.

2. Общий коэффициент изменения точности .

3. Учитывая рекомендации, приведенные в табл. 5.9 и 5.15, и положение о том, что каждая последующая должна быть точнее предшествующей на один два квалитета точности, принимаем два возможных маршрута обработки табл. 6.

4. Для каждой операции записываем достижимый квалитет точности и соответствующий ему допуск из [5], а также определяем основное время на обработку.

5. Для каждого маршрута рассчитываем как произведение для каждой операции. Расчетные данные сводим в табл. 6.

Таблица 6. Оценка технических возможностей маршрутов обработки поверхности 40 h11

Номер маршрута	Операция обработки	Достижимый квалитет точности	Достижимый допуск, мм	Коэффициент изменения точности	Основное время обработки, мин
1	2	3	4	5	6
1	Точение черновое	14	0,62	4	1,1
	Точение получистовое	12	0,25	2.5	0,65
	Точение чистовое	11	0,16	1,6	1,1
	Цементация, закалка, отпуск	13	0,39	0,4	-
	Шлифование грубое	11	0,16	2,4	0,42
2	Точение черновое	14	0,62	4	1,1
	Точение получистовое	12	0,25	2.5	0,65
	Шлифование плоское получистовое	10	0,16	1.6	0,63
	Цементация, закалка, отпуск	12	0,25	0,4	-
	Шлифование грубое	11	0,16	2,4	0,42

Выбираем второй маршрут механической обработки, как наиболее экономичный.

Рассчитаем припуск на поверхность расчетно-аналитическим способом [2, с. 88], а на остальные поверхности назначим согласно ГОСТ 7505-89.

1) Рассчитаем припусков на поверхность

Расчет ведем посредством заполнения таблицы 7

Расчетная формула для определения припуска для i - перехода:

(4.4)

где Rz - высота неровностей профиля, мкм;

h - глубина дефектного слоя, мкм;

с - суммарное значение пространственных отклонений, мкм;

- погрешность установки, мкм.

Пользуясь рабочим чертежом детали и картой техпроцесса запишем в таблицу 7 значения Rz, h, с, Е для каждого перехода.

Суммарное значение пространственных отклонений поверхности находим по формуле в соответствии со схемой установки детали:

(4.5)



где сэксц - погрешность эксцентричности; сэксц=1,0

ссм - погрешность смещения. ссм=0,8

Рисунок 2. Схема установки детали

Суммарное пространственное отклонение заготовки

Остаточные пространственные отклонения

(4.6)

где: n - количество переходов механической обработки;

сзаг - исходное отклонение заготовки;

kyi - коэффициент уменьшения погрешности;

Остаточная погрешность установки заготовки после чернового точения



Погрешность установки при черновом точении

(4.7)

еб=0 ; ез=130 мкм.

После чернового точения

После получистового точения

Минимальные припуски:

(4.8)

Для точения чернового

для точения получистового

для точения чистового

Расчетный диаметр определяем как :

(4.9)

Максимальный диаметр:

(4.10)

Предельные значения припусков:

(4.11)

Результаты расчетов сводим в таблицу 7.

Номинальные припуски для наружных поверхностей рассчитываются по формуле:

(4.12)

Проведем проверку:

?zmax-?zmin=4,21-1,96=2,25 мм; дmax- дmin=2,5-0,25=2,25 мм. (4.13)

Условие ?zmax-?zmin= дmax- дmin выполняется, следовательно расчет припусков произведен верно.

Определяем номинальный диаметр заготовки:



(4.15)

Таблица 7. Расчет припусков и предельных размеров по техническим переходам на обработку

Технологические переходы обработки отверстия	Элементы припуска, мкм	2Zmin, мкм	Расчетный размер dр, мм	, мм	Предельный размер, мм	Предельное значение припуска, мм
	Rz	h	с	е				dmin	dmax	2zmin	2zmax
Заготовка	150	250	1281	-	-	143,213	2,5	143,2	145,7	-	-
Точение черновое	50	50	76,86	130	2•1688	141,525	1,0	141,5	142,5	1,7	3,2
Точение получист	50	50	3,843	7,8	2•177	141,348	0,4	141,4	141,8	0,1	0,7
Точение чистовое	-	-	-	6,5	2•108	141,24	0,25	141,24	141,49	0,16	0,31
Итого:	1,96	4,21

Строим схему графического расположения припусков и допусков на обработку заданной поверхности

Рисунок 3. Схема графического расположения припусков и допусков на обработку наружной цилиндрической поверхности ш141,49 м



5. Выбор технологических баз при обработке

При выборе баз необходимо стремится к выполнению трех условий:

Обеспечить правило шести точек;

Принцип постоянства баз;

Принцип совмещения баз;

Правило шести точек должно обеспечиваться совместно базирующими и зажимными элементами. Соблюдение принципа постоянства и совмещения баз позволяет значительно сократить погрешность базирования или свести ее к нулю. В зависимости от вида обработки назначают свой конкретный комплект технологических баз:

- при обработке заготовок полученных штамповкой или литьем, черновую базу можно использовать только один раз, дальнейшее ее использование не допускается;

- в качестве технологических баз следует выбирать поверхности достаточных размеров с более высокой точностью, наименьшей шероховатости, не иметь литников, прибыли, швов, окалины др.;

- у деталей, не подвергаемых полной обработке, за черновые базы следует принимать поверхности, которые в дальнейшем не обрабатываются. Это обеспечивает наименьшее смещение обработанных поверхностей относительно необработанных;

- если у заготовки обрабатываются все поверхности, то в качестве черновой базы следует принимать поверхность с наименьшими припусками;

- база должна обеспечить надежное закрепление в приспособлении, свободный доступ режущего и мерительного инструмента к обрабатываемой и контролируемой поверхностям;

- при выборе баз для чистовой обработки следует учитывать, что наибольшая точность достигается, в том случае если базы на всех операциях принимаются одни и те же или сменяются наименьшее количество раз;

- при чистовой обработке необходимо соблюдать принцип совмещения баз (конструкторская, технологическая и измерительная базы должны совпадать);

- базы для окончательной обработки должны иметь наибольшую точность и наименьшую шероховатость и не деформироваться под воздействием сил зажима и резания;

- выбранные технологические базы должны обеспечить совместно с зажимными устройствами надежное, прочное крепление детали и неизменность ее положения во время обработки.

Требуется обработать поверхность 3, выдерживая размер 1 и поверхность 2, выдерживая размеры 2 и 3.

Рисунок 4. Обрабатываемые поверхности

В первую очередь механическую обработку начнем с обработки отверстия, а затем базового торца, которые в последующем используются в качестве технологических баз на токарной, зубообрабатывающей и зубоотделочной обработке.

При обработке торца 3 установочной базой является поверхность 1, а поверхность 4 служит двойной направляющей базой.

Рисунок 5. Схема базирования при обработке торца

При обработке наружной цилиндрической поверхности 2 установочной базой является поверхность 3, а поверхность 4 является двойной направляющей базой.

Рисунок 6. Схема базирования при обработке наружной цилиндрической поверхности

6. Расчет границ регулирования

Контрольная карта (КК) - это простой графический метод оценки степени статистической неуправляемости процесса путем сравнения значений отдельных статистических данных из выборок или подгрупп с контрольными границами. Данные карты могут быть построены для количественных или альтернативных данных.

Количественные данные - результат наблюдений, проводимых с помощью измерений и записи численных значений данного показателя качества рассматриваемых единиц выборки.

Альтернативные данные - результат наблюдений наличия (или отсутствия) определенного признака для каждой рассматриваемой единицы выборки и подсчета числа единиц, имеющих (или не имеющих) данный признак или число таких признаков в единице, группе, выборке и т.д.

1) На токарном станке с ЧПУ обработана партия деталей n = 500 шт. Средний размер деталей Х0 =141,365 мм. Предельные значения esА =141,49 мм и eiА=141,24 мм, IT = 0, 25 мм.

Величину допустимого S(0) определяем по формуле

S(0) = 0,25/7,5 0,03 мм.

Для контроля взято 100 выборок объемом 5 шт. каждая.

Расчет контрольных границ:

- карта

UCL = Х0 + А10 = 141,365 + 1,342 0,03 = 141,41

LCL = Х0 - А10 = 141,365 - 1,342 0,03 = 141,32

R - карта



UCL = D20 = 4,918 0,03 = 0,15

LCL = D10 = 0,000 0,03 =0

Центральная линия

d20 = 2,326 0,03 0,07 мм.

S - карта

Центральная линия

мм

мм

Соответствующие карты приведены на рис. 7-9.

, мм
	UCL=141,41 мм
	Х0=141,37 мм
	LCL=141,32мм
																						Номер группы
0					25					50					75					100

Рисунок 7. Карта средних



R, мм
	UCL=0,15 мм
	R0=0,07 мм
																						Номер группы
0					25					50					75					100

Рисунок 8. Карта размахов R

S, мм
	LCL=0,06 мм
	S0=0,028 мм
																						Номер группы
0					25					50					75					100

Рисунок 9. Карта средних квадратических отклонений S

2) На токарном станке с ЧПУ обработана партия деталей n = 500 шт. Средний размер деталей Х0 =42,905 мм. Предельные значения esА =43 мм и eiА=42,81 мм, IT = 0,19 мм.

Величину допустимого S(0) определяем по формуле

S(0) = 0,19/7,5 0,025 мм.

Для контроля взято 100 выборок объемом 5 шт. каждая.

Расчет контрольных границ:

- карта



UCL = Х0 + А10 = 42,905 + 1,342 0,025 = 42,94

LCL = Х0 - А10 = 141,365 - 1,342 0,025 = 42,87

R - карта

UCL = D20 = 4,918 0,025 = 0,12

LCL = D10 = 0,000 0,025 =0

Центральная линия

d20 = 2,326 0,025 0,06 мм.

S - карта

Центральная линия

мм

мм

Соответствующие карты приведены на рис. 10-12.

, мм
	UCL=42,94 мм
	Х0=42,91 мм
	LCL=42,87мм
																						Номер группы
0					25					50					75					100

Рисунок 10. Карта средних



R, мм
	UCL=0,12 мм
	R0=0,06 мм
																						Номер группы
0					25					50					75					100

Рисунок 11. Карта размахов R

S, мм
	LCL=0,049 мм
	S0=0,024 мм
																						Номер группы
0					25					50					75					100

Рисунок 12. Карта средних квадратических отклонений S



7. Расчет настроечного размера

При настройке инструмента перед обработкой партии деталей методом автоматического получения размеров центр рассеяния размеров должен быть расположен в той части установленного допуска, чтобы иметь возможность использования всего поля допуска для компенсации размерного износа инструмента и для сокращения количества подналадок за период стойкости инструмента. Например, если настроить при точении резец на середину поля допуска, то для компенсации износа резца можно будет использовать лишь половину допуска на размер. Если же настроечный размер расположен на расстоянии примерно в 1/3 TD от нижнего предельного размера EID (TD - допуск на D), то на компенсацию износа инструмента можно будет использовать почти две трети поля допуска.

В соответствии с рекомендациями [1] уровень настройки X0 определяется по одной из следующих формул:

- при смещении уровня настройки в процессе обработки к верхнему предельному отклонению ESA поля допуска на обработку (как, например, при наружном точении):

X0=, (7.1)

- при смещении уровня настройки в процессе обработки к нижнему предельному отклонению EIA поля допуска на обработку (как, например, при растачивании отверстий):

X0=, (7.2)



где ESA и EIA - верхнее и нижнее отклонения размера А обрабатываемой поверхности, мм; - смещение уровня настройки за период стойкости инструмента (между настройками инструмента), мм; - среднее квадратичное отклонение размеров при обработке в малой выборке (характеризует мгновенную погрешность обработки на данной операции), мм; - поле допуска на настройку, мм.

Смещение уровня настройки за период стойкости инструмента представляет собой

, (7.3)

где , - средние арифметические значения размеров обработки в последней и в первой мгновенных выборках за период стойкости инструмента.

Объем мгновенных выборок обычно 4-6 штук.

Основной причиной является размерный износ инструмента.

При односторонней обработке (точение торца, обработка плоскости и т.п.).

, (7.4)

При двусторонней обработке (обработка поверхности вращения, одновременная обработка двух поверхностей и т.п.)

, (7.5)



Число деталей, обработанных за период стойкости инструмента, может быть определено по формуле:

, (7.6)

где Т - период стойкости инструмента, мин; Т0 - основное время обработки одной детали, мин.

Среднее квадратичное отклонение размеров в малой выборке на данной операции может быть определено исходя из значения поля рассеяния размеров в этой выборке . По рекомендации ИСО 1938-71 принимается (при доверительной вероятности Р=0,95)

=±2, (7.7)

Откуда

=/4,

Значения , как мгновенной погрешности обработки, приведены в [3]. Принимаем по [3] = = 20 мкм.

Допустимая в данных условиях обработки погрешность настройки (поле допуска на настройку) при распределении ее значений по нормальному закону может быть определена по формуле

, (7.8)



где ITA - поле допуска на обработку, мм; - мгновенное поле рассеяния контролируемого параметра; - абсолютное значение погрешности контроля точности настройки, мм; - погрешность измерения, мм.

Значение представляет собой погрешность метода расчета среднего арифметического значения или медианы в малой выборке и может быть вычислено следующим образом:

, (7.9)

где n - объем выборки.

Допустимая для данных условий погрешность измерений принимается по [3, c. 114]. В соответствии с выбираются средства измерений.

1) Необходимо рассчитать настроечный размер для операции чистового точения 141,49-0,25

1. Принимаем =50 мкм

2. Принимаем =20 мкм. Рассчитываем =/4=5 мкм

3. Определяем мкм

4. Принимаем стойкость резца из Т30К4 Т=60 мин, Sпр=0,3 мм/об

5. С учетом того, что Т0=0,96 мин определяем число обработанных деталей за период стойкости резца n = 60/0,96 = 63 шт.

6. Рассчитываем длину резания при точении 141,49 на L=40 мм, при Sпр.=0,3 мм/об. при обработке 63 деталей



7. По [3] принимаем u0 = 5 мкм/км

8. Определяем

принимаем . Это может быть обеспечено уменьшением Т и применением более износостойкого инструмента.

9. Рассчитываем ITн

С учетом рекомендаций [3] принимаем ITн.= 240 мкм. Как показывают опыт и расчеты, это значение ITн при точении вполне допустимо.

10. Рассчитываем настроечный размер

X0 = 141,49-0,03-3·0,005-0,24/2 = 141,325 мм

11. Строим графическую схему предельных и настроечного размера на рассматриваемой операции.

Рисунок 13. Схема предельных и настроечного размеров на операции точения



2) Необходимо рассчитать настроечный размер для операции чистового точения 43-0,19

1. Принимаем =30 мкм

2. Принимаем =20 мкм. Рассчитываем =/4=5 мкм

3. Определяем мкм

4. Принимаем стойкость резца из Т30К4 Т=60 мин, Sпр=0,3 мм/об

5. С учетом того, что Т0=0,96 мин определяем число обработанных деталей за период стойкости резца

n = 60/0,96 = 63 шт.

6. Рассчитываем длину резания при точении 141,49 на L=44 мм, при Sпр.=0,3 мм/об. при обработке 63 деталей

7. По [3] принимаем u0 = 5 мкм/км

8. Определяем

принимаем . Это может быть обеспечено уменьшением Т и применением более износостойкого инструмента.

9. Рассчитываем ITн

С учетом рекомендаций [3] принимаем ITн.= 180 мкм. Как показывают опыт и расчеты, это значение ITн при точении вполне допустимо.

10. Рассчитываем настроечный размер

X0 = 43-0,02-3·0,005-0,18/2 = 42,875мм

11. Строим графическую схему предельных и настроечного размера на рассматриваемой операции.

Рисунок 14. Схема предельных и настроечного размеров на операции точения

Литература

1. Основы технологии машиностроения: учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта и курсовой работы для студентов дневной и заочной формы обучения / Г.Я. Беляев, М.М. Кане, А.И. Медведев; под ред. М.М. Кане. - Минск: БНТУ, 2016. - 99 с.

2. Технология машиностроения. Курсовое проектирование: учеб. Т34 пособие/ М.М. Кане [и др.]; под ред. М.М. Кане, В.К. Шелега. - Минск: Выш. шк., 2013. - 311 с.

3. Справочник технолога - машиностроителя: в 2 т./ под ред. А.М. Дальского [и др.]. - М.: Машиностроение, 2001. - Т. 1. - 910 с.

4. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски: ГОСТ 7505-89.

5. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок СЭВ. Поля допусков и рекомендуемые посадки: ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144 - 88).

Размещено на Allbest.ru