Ось в механизме. Валы и оси общие сведения

Для составления качественного технологического процесса изготовления детали необходимо тщательным образом изучить ее конструкцию и назначение в машине.

Технологическая конструкция детали представлена на рисунке.

Деталь представляет собой цилиндрическую ось. Наиболее высокие требования к точности формы и расположения, а также шероховатости предъявляются к поверхностям шеек оси, предназначенных для посадки подшипников. Так точность шеек под подшипники должны соответствовать 7 квалитету. Высокие требования к точности расположения этих шеек оси относительно друг друга вытекают из условий работы оси.

Все шейки оси представляют собой поверхности вращения относительно высокой точности. Это определяет целесообразность применения токарных операций только для их предварительной обработки, а окончательную обработку с целью обеспечения заданной точности размеров и шероховатости поверхностей следует выполнять шлифованием. Для обеспечения высоких требований к точности расположения шеек оси их окончательную обработку необходимо осуществить за один установ или, в крайнем случае на одних и тех же базах.

Оси такой конструкции применяют в машиностроении достаточно широко.

Оси предназначены для передачи крутящих моментов и монтажа на них различных деталей и механизмов. Они представляют собой сочетание гладких посадочных и непосадочных, а также переходных поверхностей.

Технические требования, предъявляемые к осям, характеризуются следующими данными. Диаметральные размеры посадочных шеек выполняют по IТ7, IТ6, других шеек по IТ10, IТ11.

Конструкция оси, ее размеры и жесткость, технические требования, программа выпуска - основные факторы, определяющие технологию изготовления и применяемое оборудование.

Деталь представляет собой тело вращения и состоит из простых конструктивных элементов, представленных в виде тел вращения круглого сечения различного диаметра и длины. На оси имеется резьба. Длина оси составляет 112 мм, максимальный диаметр равен 75 мм, а минимальный - 20 мм.

Исходя из конструктивного назначения детали в машине, все поверхности этой детали можно разбить на 2 группы:

основные или рабочие поверхности;

свободные или нерабочие поверхности.

Почти все поверхности оси относятся к основным, потому что сопрягаются с соответствующими поверхностями других деталей машин или же непосредственно участвуют в рабочем процессе машины. Это объясняет достаточно высокие требования к точности обработки детали и степени шероховатости, указанные на чертеже.

Можно отметить, что конструкция детали полностью отвечает ее служебному назначению. Но принцип технологичности конструкции состоит не только в удовлетворении эксплуатационных требований, но также и требований наиболее рационального и экономичного изготовления изделия.

Деталь имеет поверхности легкодоступные для обработки; достаточная жесткость детали позволяет обрабатывать ее на станках с наиболее производительными режимами резания. Данная деталь является технологичной, так как содержит простые профили поверхностей, ее обработка не требует специально разработанных приспособлений и станков. Поверхности оси обрабатываются на токарном, сверлильном и шлифовальном станках. Необходимая точность размеров и шероховатость поверхностей достигаются относительно небольшим набором несложных операций, а также набором стандартных резцов и кругов для шлифования.

Изготовление детали отличается трудоемкостью, что связано, прежде всего, с обеспечением технических условий работы детали, необходимой точностью размеров, шероховатостью рабочих поверхностей.

Итак, деталь является технологичной по конструкции и способам обработки.

Технологический чертеж детали <<Ось>>.

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Лекция 8

ВАЛЫ И ОСИ

А.М. СИНОТИН

Кафедра технологии и автоматизации производства

Валы и оси Общие сведения

Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.

Вал предназначен для поддержания сидящих на нем деталей и для передачи крутящего момента. При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в отдельных случаях дополнительно растяжение и сжатие.

Ось – деталь, предназначенная только для поддержания сидящих на ней деталей. В отличие от вала, ось не передает вращающего момента и, следовательно, не испытывает кручения. Оси могут быть неподвижными или вращаться вместе с насаженными на них деталями.

Разновидность валов и осей

По геометрической форме валы делятся на прямые (рисунок 1), коленчатые и гибкие.

1 – шип; 2 – шейка; 3 – подшипник

Рисунок 1 – Прямой ступенчатый вал

Коленчатые и гибкие валы относятся к специальным деталям и в настоящем курсе не рассматриваются. Оси, как правило, изготавливают прямыми. По конструкции прямые валы и оси мало отличаются друг от друга.

По длине прямые валы и оси могут быть гладкими или ступенчатыми. Образование ступеней связано с различной напряженностью отдельных сечений, а также условиями изготовления и удобства сборки.

По типу сечения валы и оси бывают сплошные и полые. Полое сечение применяется для уменьшения массы или для размещения внутри другой детали.

Элементы конструкции валов и осей

1 Цапфы. Участки вала или оси, лежащие в опорах, называются цапфами. Они подразделяются на шипы, шейки и пяты.

Шипом называется цапфа, расположенная на конце вала или оси и передающая преимущественно радиальную нагрузку (рис. 1).

Рисунок 2 – Пяты

Шейкой называется цапфа, расположенная в средней части вала или оси. Опорами для шеек служат подшипники.

Шипы и шейки по форме могут быть цилиндрическими, коническими и сферическими. В большинстве случаев применяются цилиндрические цапфы (рис. 1).

Пятой называется цапфа, передающая осевую нагрузку (рисунок 2). Опорами для пят служат подпятники. Пяты по форме могут быть сплошными (рисунок 2, а), кольцевыми (рисунок 2, б) и гребенчатыми (рисунок 2, в). Гребенчатые пяты применяют редко.

2 Посадочные поверхности. Посадочные поверхности валов и осей под ступицы насаживаемых деталей выполняют цилиндрическими (рисунок 1) и реже коническими. При прессовых посадках диаметр этих поверхностей принимают примерно на 5% больше диаметра соседних участков для удобства напрессовки (рисунок 1). Диаметры посадочных поверхностей выбирают по ГОСТ 6336-69, а диаметры под подшипники качения – в соответствии с ГОСТами на подшипники.

3 Переходные участки. Переходные участки между двумя ступенями валов или осей выполняют:

С канавкой со скруглением для выхода шлифовального круга по ГОСТ 8820-69 (рисунок 3, а). Эти канавки повышают концентрацию напряжений, поэтому рекомендуются на концевых участках, где изгибающие моменты небольшие;

Рисунок 3 – Переходные участки вала

с галтелью * постоянного радиуса по ГОСТ 10948-64 (рисунок 3, б);

С галтелью переменного радиуса (рисунок 3, в), которая способствует снижению концентрации напряжений, а потому применяется на сильно нагруженных участках валов и осей.

Эффективными средствами для снижения концентрации напряжений в переходных участках является протачивание разгрузочных канавок (рисунок 4, а), увеличение радиусов галтелей, высверливание в ступенях большого диаметра (рисунок 4, б).

Рисунок 4 – Способы повышения усталостной прочности валов

1.1 Служебное назначение и технические характеристики детали

Оси такой конструкции применяют в машиностроении достаточно широко.

Конструкция оси, ее размеры и жесткость, технические требования, программа выпуска – основные факторы, определяющие технологию изготовления и применяемое оборудование.

Исходя из конструктивного назначения детали в машине, все поверхности этой детали можно разбить на 2 группы:

основные или рабочие поверхности;

свободные или нерабочие поверхности.

Итак, деталь является технологичной с точки зрения конструкции и способов обработки.

Материал, из которого выполнена ось, сталь 45 относится к группе среднеуглеродистых конструкционных сталей. Применяется для средненагруженных деталей, работающих при небольших скоростях и средних удельных давлениях.

Химический состав данного материала сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

7
С	Si	Mn	Cr	S	P	Cu	Ni	As
0,42-05	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Немного остановимся на механических свойствах проката и поковок, необходимых для дальнейшего анализа, которые тоже сведем в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Приведем некоторые технологические свойства.

Температура начала ковки 1280 С ° , конца ковки 750 С ° .

Данная сталь имеет ограниченную свариваемость

Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии при НВ 144-156 и σ В = 510 МПа.

1.2 Определение типа производства и размера партии детали

В задании на курсовой проект указана годовая программа выпуска изделия в количестве 7000 штук. По формуле источника определяем годовую программу выпуска деталей в штуках с учетом запасных частей и возможных потерь:

где П – годовая программа выпуска изделий, шт.;

П 1 – годовая программа изготовления деталей, шт. (принимаем 8000 шт.);

b – количество дополнительно изготавливаемых деталей для запасных частей и для восполнения возможных потерь, в процентах. Можно принимать b=5-7;

m – количество деталей данного наименования в изделии (принимаем 1 шт.).

шт.

Размер производственной программы в натуральном количественном выражении определяет тип производства и имеет решающее влияние на характер построения технологического процесса, на выбор оборудования и оснастки, на организацию производства.

В машиностроении различают три основных типа производства:

Единичное, или индивидуальное производство;

Серийное производство;

Массовое производство.

Исходя из программы выпуска, можно придти к выводу, что в данном случае имеем серийное производство. При серийном производстве изготовление изделий ведётся партиями, или сериями, периодически повторяющимися.

В зависимости от размеров партий или серий, различают три вида серийного производства для средних машин:

Мелкосерийное производство при количестве изделий в серии до 25 шт.;

Среднесерийное производство при количестве изделий в серии 25-200 шт.;

Крупносерийное производство при количестве изделий в серии более 200 шт.;

Характерная особенность серийного производства заключается в том, что изготовление изделий ведётся партиями. Количество деталей в партии для одновременного запуска допускается определять по следующей упрощённой формуле:

где N – количество заготовок в партии;

П – годовая программа изготовления деталей, шт.;

L– число дней, на которые необходимо иметь запас деталей на складе для обеспечения сборки (принимаем L=10);

F – число рабочих дней в году. Можно принимать F=240.

шт.

Зная годовой объем выпуска деталей, определим, что данное производство относится к крупносерийному (5000 – 50000 шт.).

При серийном производстве, каждая операция технологического процесса закрепляется за определённым рабочим местом. На большинстве рабочих мест выполняется несколько операций, периодически повторяющихся.

1.3 Выбор способа получения заготовки

Метод получения исходных заготовок деталей машин определяется конструкцией детали, объемом выпуска и планом производства, а также экономичностью изготовления. Первоначально из всего многообразия методов получения исходных заготовок выбирают несколько методов, которые технологически обеспечивают возможность получения заготовки данной детали и позволяют максимально приблизить конфигурацию исходной заготовки к конфигурации готовой детали. Выбрать заготовку – значит выбрать способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости.

Правильное решение вопроса о выборе заготовок, если с точки зрения технических требований и возможностей применимы различные их виды, можно получить только в результате технико-экономических расчетов путем сопоставления вариантов себестоимости готовой детали при том или другом виде заготовки. Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами и размерами деталей и программой выпуска. Предпочтение следует отдавать заготовке, характеризующейся лучшим использованием металла и меньшей себестоимостью.

Возьмем два метода получения заготовок и проанализировав каждый выберем нужный метод получения заготовок:

1) получение заготовки из проката

2) получение заготовки штамповкой.

Следует выбрать наиболее «удачный» метод получения заготовки путем аналитического расчета. Сравним варианты по минимальной величине приведенных затрат на изготовление детали.

Если заготовка изготавливается из проката, то затраты на заготовку определяются по весу проката, требующегося на изготовление детали, и весу стружки. Стоимость заготовки, полученной прокатом, определяется по следующей формуле:

гдеQ – масса заготовки, кг;

S – цена 1 кг материала заготовки, руб.;

q – масса готовой детали, кг;

Q = 3,78 кг; S = 115 руб.; q = 0,8 кг; S отх = 14,4 кг.

Подставим исходные данные в формулу:

Рассмотрим вариант получения заготовки штамповкой на ГКМ. Стоимость заготовки определится выражением:

Где С i – цена одной тонны штамповок, руб.;

К Т – коэффициент, зависящий от класса точности штамповок;

К С – коэффициент, зависящий от группы сложности штамповок;

К В – коэффициент, зависящий от массы штамповок;

К М – коэффициент, зависящий от марки материала штамповок;

К П – коэффициент, зависящий от годовой программы выпуска штамповок;

Q – масса заготовки, кг;

q – масса готовой детали, кг;

S отх – цена 1 тонны отходов, руб.

С i = 315 руб.; Q = 1,25 кг; К Т = 1; К С = 0,84; К В = 1; К М = 1; К П = 1;

q = 0,8 кг; S отх = 14,4 кг.

Экономический эффект для сопоставления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, может быть рассчитан по формуле:

гдеS Э1 , S Э2 – стоимость сопоставляемых заготовок, руб.;

N – годовая программа, шт.

Определяем:

Из полученных результатов видно, что экономически выгодным является вариант получения заготовки штамповкой.

Изготовление заготовки методом штамповки на различных видах оборудования является прогрессивным методом, так как значительно уменьшает припуски под механическую обработку в сравнении с получением заготовки из проката, а также характеризуется более высокой степенью точности и более высокой производительностью. В процессе штамповки также уплотняется материал и создается направленность волокна материала по контуру детали.

Решив задачу по выбору метода получения заготовки, можно приступить к выполнению следующих этапов курсовой работы, которые постепенно подведут нас к непосредственному составлению технологического процесса изготовления детали, что и является основной целью курсовой работы. Выбор типа заготовки и метода ее получения оказывают самое непосредственное и весьма существенное влияние на характер построения технологического процесса изготовления детали, так как в зависимости от выбранного метода получения заготовки может в значительных пределах колебаться величина припуска на обработку детали и, следовательно, меняется не набор методов, используемых для обработки поверхностей.

1.4 Назначение методов и этапов обработки

На выбор метода обработки оказывают влияние следующие факторы, которые необходимо учитывать:

форма и размер детали;

точность обработки и чистота поверхностей деталей;

экономическая целесообразность выбранного метода обработки.

Руководствуясь вышеперечисленными пунктами, начнем проводить выявление набора методов обработки по каждой поверхности детали.

Рисунок 1.1 Эскиз детали с обозначением слоев, снимаемых при механической обработке

Все поверхности оси имеют достаточно высокие требования к шероховатости. Обтачивание поверхностей А, Б, В, Г, Д, Е, З, И, К разделяем на две операции: черновое (предварительное) и чистовое (окончательное) обтачивание. При черновом обтачивании снимаем большую часть припуска; обработка производится с большой глубиной резания и большой подачей. Схема, обеспечивающая наименьшее время обработки, наиболее выгодна. При чистовом обтачивании снимаем небольшую часть припуска, причем порядок обработки поверхностей сохраняется.

При обработке на токарном станке необходимо обратить внимание на прочное закрепление детали и резца.

Чтобы получить указанную шероховатость и требуемое качество поверхностей Г и И необходимо применить чистовое шлифование, при котором точность обработке наружных цилиндрических поверхностей достигает третьего класса, а шероховатость поверхности 6-10 классов.

Для большей наглядности схематически запишем выбранные методы обработки на каждую поверхность детали:

А: черновое точение, чистовое точение;

Б: черновое точение, чистовое точение, нарезание резьбы;

В: черновое точение, чистовое точение;

Г: черновое точение, чистовое точение, чистовое шлифование;

Д: черновое точение, чистовое точение;

Е: черновое точение, чистовое точение;

Ж: сверление, зенкерование, развертывание;

З: черновое точение, чистовое точение;

И: черновое точение, чистовое точение, шлифование чистовое;

К: черновое точение, чистовое точение;

Л: сверление, зенкерование;

М: сверление, зенкерование;

Теперь можно переходить к следующему этапу выполнения курсовой работы, связанному с выбором технических баз.

1.5 Выбор баз и последовательность обработки

Заготовка детали в процессе обработки должна занять и сохранять в течение всего времени обработки определенное положение относительно деталей станка или приспособления. Для этого необходимо исключить возможность трех прямолинейных движений заготовки в направлении выбранных координатных осей и трех вращательных движений вокруг этих, или параллельных им осей (т.е. лишить заготовку детали шести степеней свободы).

Для определения положения жесткой заготовки необходимо наличие шести опорных точек. Для их размещения требуются три координатных поверхности (или заменяющие их три сочетания координатных поверхностей) в зависимости от формы и размеров заготовки эти точки могут быть расположены на координатной поверхности различными способами.

В качестве технологических баз рекомендуется выбирать конструкторские базы, чтобы избежать пересчета операционных размеров. Ось представляет собой деталь цилиндрической формы, конструкторскими базами которой являются торцовые поверхности. На большинстве операций базирование детали проводим по следующим схемам.

Рисунок 1.2 Схема установки заготовки в трехкулачковом патроне

В данном случае при установке заготовки в патроне: 1, 2, 3, 4 – двойная направляющая база, отнимающая четыре степени свободы – перемещения относительно оси OX и оси OZи поворота вокруг осей OX и OZ; 5 – опорная база лишает заготовку одной степени свободы – перемещения вдоль оси OY;

6 – опорная база, лишающая заготовку одной степени свободы, а именно – вращения вокруг оси OY;

Рисунок 1.3 Схема установки заготовки в тисках

Учитывая форму и размеры детали, а также точность обработки и чистоту поверхности были выбраны наборы методов обработки на каждую поверхность вала. Мы можем определить последовательность обработки поверхностей.

Рисунок 1.4 Эскиз детали с обозначением поверхностей

1. Токарная операция. Заготовка устанавливается по поверхности 4 в

самоцентрирующийся 3-х кулачковый патрон с упором в торец 5 для чернового точения торца 9, поверхности 8, торца 7, поверхности 6.

2. Токарная операция. Переворачиваем заготовку и устанавливаем ее в самоцентрирующийся 3-х кулачковый патрон по поверхности 8 с упором в торец 7 для чернового точения торца 1, поверхности 2, торца 3, поверхности 4, торца 5.

3. Токарная операция. Заготовка устанавливается по поверхности 4 в

самоцентрирующийся 3-х кулачковый патрон с упором в торец 5 для чистового точения торца 9, поверхности 8, торца 7, поверхности 6, фаски 16 и канавки 19.

4. Токарная операция. Переворачиваем заготовку и устанавливаем ее в самоцентрирующийся 3-х кулачковый патрон по поверхности 8 с упором в торец 7 для чистового точения торца 1, поверхности 2, торца 3, поверхности 4, торца 5, фасок 14, 15 и канавок 17, 18.

5. Токарная операция. Заготовку устанавливаем в самоцентрирующийся 3-х кулачковый патрон по поверхности 8 с упором в торец 7 для сверления и зенкерования поверхности 10, нарезания резьбы на поверхности 2.

6. Сверлильная операция. Деталь устанавливаем в тиски по поверхности 6 с упором в торец 9 для сверления, зенкерования и развертывания поверхности 11, сверления и зенкерования поверхностей 12 и 13.

7. Шлифовальная операция. Деталь устанавливается по поверхности 4 в самоцентрирующийся 3-х кулачковый патрон с упором в торец 5 для шлифования поверхности 8.

8. Шлифовальная операция. Деталь устанавливается по поверхности 8 в самоцентрирующийся 3-х кулачковый патрон с упором в торец 7 для шлифования поверхности 4.

9. Вынуть деталь из приспособления и отправить на контроль.

Поверхности заготовки обрабатываются в следующей последовательности:

поверхность 9 – черновое точение;

поверхность 8 – черновое точение;

поверхность 7 – черновое точение;

поверхность 6 – черновое точение;

поверхность 1 – черновое точение;

поверхность 2 – черновое точение;

поверхность 3 – черновое точение;

поверхность 4 – черновое точение;

поверхность 5 – черновое точение;

поверхность 9 – чистовое точение;

поверхность 8 – чистовое точение;

поверхность 7 – чистовое точение;

поверхность 6 – чистовое точение;

поверхность 16 – снять фаску;

поверхность 19 – точить канавку;

поверхность 1 – чистовое точение;

поверхность 2 – чистовое точение;

поверхность 3 – чистовое точение;

поверхность 4 – чистовое точение;

поверхность 5 – чистовое точение;

поверхность 14 – снять фаску;

поверхность 15 – снять фаску;

поверхность 17 – точить канавку;

поверхность 18 – точить канавку;

поверхность 10 – сверление, зенкерование;

поверхность 2 – нарезание резьбы;

поверхность 11 – сверление, зенкерование, развертывание;

поверхность 12, 13 – сверление, зенкерование;

поверхность 8 – шлифование чистовое;

поверхность 4 – шлифование чистовое;

Как видно, обработка поверхностей заготовки осуществляется в порядке от более грубых методов к более точным. Последний метод обработки по параметрам точности и качества должен соответствовать требованиям чертежа.

1.6 Разработка маршрутного технологического процесса

Деталь представляет собой ось и относится к телам вращения. Производим обработку заготовки, полученную штамповкой. При обработке используем следующие операции.

010. Токарная.

1. проточить поверхность 8, подрезать торец 9;

2. проточить поверхность 6, подрезать торец 7

Материал резца: СТ25.

Марка СОЖ: 5%-ая эмульсия.

015. Токарная.

Обработка ведется на токарно-револьверном станке модели 1П365.

1. проточить поверхность 2, подрезать торец 1;

2. проточить поверхность 4, подрезать торец 3;

3. подрезать торец 5.

Материал резца: СТ25.

Марка СОЖ: 5%-ая эмульсия.

Деталь базируется в трехкулачковом патроне.

В качестве измерительного инструмента используем скобу.

020. Токарная.

Обработка ведется на токарно-револьверном станке модели 1П365.

1. проточить поверхности 8, 19, подрезать торец 9;

2. проточить поверхности 6, подрезать торец 7;

3. снять фаску 16.

Материал резца: СТ25.

Марка СОЖ: 5%-ая эмульсия.

Деталь базируется в трехкулачковом патроне.

В качестве измерительного инструмента используем скобу.

025. Токарная.

Обработка ведется на токарно-револьверном станке модели 1П365.

1. проточить поверхности 2, 17, подрезать торец 1;

2. проточить поверхности 4, 18, подрезать торец 3;

3. подрезать торец 5;

4. снять фаску 15.

Материал резца: СТ25.

Марка СОЖ: 5%-ая эмульсия.

Деталь базируется в трехкулачковом патроне.

В качестве измерительного инструмента используем скобу.

030. Токарная.

Обработка ведется на токарно-револьверном станке модели 1П365.

1. сверлить, зенкеровать отверстие – поверхность 10;

2. нарезать резьбу – поверхность 2;

Материал сверла: СТ25.

Марка СОЖ: 5%-ая эмульсия.

Деталь базируется в трехкулачковом патроне.

035. Сверлильная

Обработка ведется на координатно-сверлильном станке 2550Ф2.

1. сверлить, зенкеровать 4 ступенчатых отверстия Ø9 – поверхность 12 и Ø14 – поверхность 13;

2. сверлить, зенкеровать, развернуть отверстие Ø8 – поверхность 11;

Материал сверла: Р6М5.

Марка СОЖ: 5%-ая эмульсия.

Деталь базируется в тисках.

В качестве измерительного инструмента используем калибр.

040. Шлифовальная

1. шлифовать поверхность 8.

Деталь базируется в трехкулачковом патроне.

В качестве измерительного инструмента используем скобу.

045. Шлифовальная

Обработка ведется на круглошлифовальном станке 3Т160.

1. шлифовать поверхность 4.

Для обработки выбираем шлифовальный круг

ПП 600×80×305 24А 25 Н СМ1 7 К5А 35 м/с. ГОСТ 2424-83.

Деталь базируется в трехкулачковом патроне.

В качестве измерительного инструмента используем скобу.

050. Виброабразивная

Обработка ведется в виброабразивной машине.

1. притупить острые кромки, снять заусенцы.

055. Промывочная

Промывка производится в ванной.

060. Контроль

Контролируют все размеры, проверяют шероховатость поверхностей, отсутствие забоин, притупление острых кромок. Используется контрольный стол.

1.7 Выбор оборудования, оснастки, режущего и измерительного инструмента

ось заготовка резание обработка

Выбор станочного оборудования является одной из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки. От правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономическое использование производственных площадей, механизации и автоматизации ручного труда, электроэнергии и в итоге себестоимость изделия.

В зависимости от объема выпуска изделий выбирают станки по степени специализации и высокой производительности, а также станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

При разработке технологического процесса механической обработки заготовки необходимо правильно выбрать приспособления, которые должны способствовать повышению производительности труда, точности обработки, улучшению условий труда, ликвидации предварительной разметки заготовки и выверки их при установке на станке.

Применение станочных приспособлений и вспомогательных инструментов при обработке заготовок дает ряд преимуществ:

повышает качество и точность обработки деталей;

сокращает трудоемкость обработки заготовок за счет резкого уменьшения времени, затрачиваемого на установку, выверку и закрепление;

расширяет технологические возможности станков;

создает возможность одновременной обработки нескольких заготовок, закрепленных в общем приспособлении.

При разработке технологического процесса механической обработки заготовки выбор режущего инструмента, его вида, конструкции и размеров в значительной мере предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и качества обрабатываемой поверхности заготовки.

При выборе режущего инструмента необходимо стремиться принимать стандартный инструмент, но, когда целесообразно, следует применять специальный, комбинированный, фасонный инструмент, позволяющий совмещать обработку нескольких поверхностей.

Правильный выбор режущей части инструмента имеет большое значение для повышения производительности и снижения себестоимости обработки.

При проектировании технологического процесса механической обработки заготовки для межоперационного и окончательного контроля обрабатываемых поверхностей необходимо использовать стандартный измерительный инструмент, учитывая тип производства, но вместе с тем, когда целесообразно, следует применять специальный контрольно-измерительный инструмент или контрольно-измерительное приспособление.

Метод контроля должен способствовать повышению производительности труда контролера и станочника, создавать условия для улучшения качества выпускаемой продукции и снижения ее себестоимости. В единичном и серийном производстве обычно применяется универсальный измерительный инструмент (штангенциркуль, штангенглубиномер, микрометр, угломер, индикатор и т.д.)

В массовом и крупносерийном производстве рекомендуется применять предельные калибры (скобы, пробки, шаблоны и т.п.) и методы активного контроля, которые получили широкое распространение во многих отраслях машиностроения.

1.8 Расчет операционных размеров

Под операционным понимается размер, проставленный на операционном эскизе и характеризующий величину обрабатываемой поверхности или взаимное расположение обрабатываемых поверхностей, линий или точек детали. Расчет операционных размеров сводится к задаче правильного определения величины операционного припуска и величины операционного допуска с учетом особенностей разработанной технологии.

Под длинновыми операционными размерами понимаются размеры, характеризующие обработку поверхностей с односторонним расположением припуска, а также размеры между осями и линиями. Расчет длинновых операционных размеров проводится в следующей последовательности:

1. Подготовка исходных данных (на основе рабочего чертежа и операционных карт).

2. Составление схемы обработки на основе исходных данных.

3. Построение графа размерных цепей для определения припусков, чертежных и операционных размеров.

4. Составление ведомости расчета операционных размеров.

На схеме обработки (рисунок 1.5) помещаем эскиз детали с указанием всех поверхностей данной геометрической структуры, встречающихся в процессе обработки от заготовки до готовой детали. В верхней части эскиза указаны все длинновые чертежные размеры чертежные размеры с допусками (С), а снизу все операционные припуски (1z2, 2z3, …, 13z14). Под эскизом в таблице обработки указаны размерные линии, характеризующие все размеры заготовки, ориентированные односторонними стрелками, таким образом, чтобы к одной из поверхностей заготовки не подходило ни одной стрелки, а к остальным поверхностям подходило только по одной стрелке. Далее указаны размерные линии, характеризующие размеры механической обработки. Операционные размеры, ориентированы в направлении обрабатываемых поверхностей.

Рисунок 1.5 Схема обработки детали

На графе исходных структур соединяющих поверхности 1 и 2 волнистыми ребрами, характеризующими величину припуска 1z2, поверхности 3 и 4 дополнительными ребрами, характеризующими величину припуска 3z4 и т. д. А также проводим толстые ребра чертежных размеров 2с13, 4с6 и т. д.

Рисунок 1.6 Граф исходных структур

Вершина графа. Характеризует поверхность детали. Цифра в круге обозначает номер поверхности на схеме обработки.

Ребро графа. Характеризует вид связей между поверхностями.

"z" - Соответствует величине операционного припуска, а "c" – чертежному размеру.

На основании разработанной схемы обработки строится граф произвольных структур. Построение производного древа начинается с поверхности заготовки, к которой на схеме обработки не подводится ни одной стрелки. На рисунке 1.5 такая поверхность обозначена цифрой «1». От этой поверхности проводим те ребра графа, которые касаются её. На конце этих ребер указываем стрелки и номера тех поверхностей, до которых указанные размеры проведены. Аналогичным образом достраиваем граф согласно схеме обработки.

Рисунок 1.7 Граф производных структур

Вершина графа. Характеризует поверхность детали.

Ребро графа. Составляющее звено размерной цепи соответствует операционному размеру или размеру заготовки.

Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует чертежному размеру.

Ребро графа. Замыкающее звено размерной цепи соответствует операционному припуску.

На всех ребрах графа проставляем знак («+» или «–»), руководствуясь следующим правилом: если ребро графа входит своей стрелкой в вершину с большим номером, то на этом ребре ставим знак «+»,если ребро графа входит своей стрелкой в вершину с меньшим номером, то на этом ребре ставим знак «–» (рисунок 1.8). Принимаем во внимание, что нам неизвестны операционные размеры, и по схеме обработки (рисунок 1.5) определяем приблизительно величину операционного размера или размера заготовки, используя для этой цели чертежные размеры и минимальные операционные припуски, которые складываются из величин микронеровностей (Rz), глубины деформационного слоя (Т) и пространственного отклонения (Δпр), получившихся на предшествующей операции.

Графа 1. В произвольной последовательности переписываем все чертежные размеры и припуски.

Графа 2. Указываем номера операций в последовательности их выполнения по маршрутной технологии.

Графа 3. Указываем наименование операций.

Графа 4. Указываем тип станка и его модель.

Графа 5. Помещаем упрощенные эскизы в одном неизменном положении для каждой операции с указанием обрабатываемых поверхностей согласно маршрутной технологии. Нумерация поверхностей производится в соответствии со схемой обработки (рисунок 1.5).

Графа 6. Для каждой обрабатываемой на данной операции поверхности указываем операционный размер.

Графа 7. Термообработку детали не производим на данной операции, поэтому графу оставляем не заполненной.

Графа 8. Заполняется в исключительных случаях, когда выбор измерительной базы ограничивается условиями удобства контроля операционного размера. В нашем случае графа остается свободной.

Графа 9. Указываем возможные варианты поверхностей, которые можно использовать в качестве технологических баз с учетом рекомендаций, приведенных в .

Выбор поверхностей, используемых в качестве технологических и измерительных баз, начинаем с последней операции в порядке, обратном ходу технологического процесса. Уравнения размерных цепей записываем по графу исходных структур.

После выбора баз и операционных размеров приступаем к расчету номинальных значений и выбору допусков на операционные размеры.

Расчет длинновых операционных размеров базируется на результатах работы по оптимизации структуры операционных размеров и производится в соответствии с последовательностью работ. Подготовка исходных данных для расчета операционных размеров производится путем заполнения граф

13-17 карты выбора баз и расчета операционных размеров.

Графа 13. Для замыкания звеньев размерных цепей, являющихся чертежными размерами, записываем минимальные значения этих размеров. Для замыкания звеньев, представляющих собой операционные припуски, указываем величину минимального припуска, которая определяется по формуле:

z min = Rz + Т,

гдеRz – высота неровностей, полученных на предыдущей операции;

Т – глубина дефектного слоя, образовавшегося на предыдущей операции.

Значения Rz и Т определяются по таблицам .

Графа 14. Для замыкающих звеньев размерных цепей, являющихся чертежными размерами, записываем максимальные значения этих размеров. Максимальные значения припусков пока не проставляем.

Графы 15, 16. Если допуск на искомый операционный размер будет иметь знак «–», то в графе 15 ставим цифру 1, если «+», то в графе 16 ставим цифру 2.

Графа 17. Проставляем приблизительно величины определяемых операционных размеров, используем уравнения размерных цепей из графы 11.

1. 9А8 = 8с9 = 12 мм;

2. 9А5 = 3с9 – 3с5 = 88 – 15 = 73 мм;

3. 9А3 = 3с9 = 88 мм;

4. 7А9 = 7z8 + 9A8 =0,2 + 12 = 12мм;

5. 7А12 = 3с12 +7А9 – 9А3 = 112 + 12 – 88 = 36 мм;

6. 10A7 = 7А9 + 9z10 = 12 + 0,2 = 12 мм;

7. 10A4 = 10А7 – 7А9 + 9А5 + 4z5 = 12 – 12 + 73 + 0,2 = 73 мм;

8. 10А2 = 10А7 – 7A9 + 9A3 + 2z3 = 12 – 12 + 88 + 0,2 = 88 мм;

9. 6A10 = 10А7 + 6z7 = 12 + 0,2 = 12 мм;

10. 6A13 = 6A10 – 10A7 + 7A12 + 12z13 = 12 – 12 + 36 + 0,2 = 36 мм;

11. 1А6 = 10А2 – 6А10 + 1z2 = 88 – 12 + 0,5 = 77 мм;

12. 1A11 = 10z11 + 1A6 + 6А10 = 0,2 + 77 + 12 = 89 мм;

13. 1A14 = 13z14 + 1A6 + 6A13 = 0,5 + 77 + 36 = 114 мм.

Графа 18. Проставляем принятые по таблице точности 7 значения допусков на операционные размеры, учитывая рекомендации, изложенные в . После простановки допусков в графе 18 можно определить величину максимальных значений припусков и проставить их в графе 14.

Значение ∆z определяем из уравнений в графе 11 как сумму допусков на составляющие размерную цепь операционные размеры.

Графа 19. В эту графу нужно проставить номинальные значения операционных размеров.

Сущность метода расчета номинальных значений операционных размеров сводится к решению записанных в графе 11 уравнений размерных цепей.

1. 8с9 = 9А89А8 =

2. 3с9 = 9А39А3 =

3. 3с5 = 3с9 – 9А5

9А5 = 3с9 – 3с5 =

Принимаем: 9А5 = 73 -0,74

3с5 =

4. 9z10 = 10A7 – 7A9

10A7 = 7А9 + 9z10 =

Принимаем: 10А7 = 13,5 -0,43 (корректировка + 0,17)

9z10 =

5. 4z5 = 10A4 – 10A7 + 7А9 – 9А5

10A4 = 10А7 – 7А9 + 9А5 + 4z5 =

Принимаем: 10А4 = 76,2 -0,74 (корректировка + 0,17)

4z5 =

6. 2z3 = 10А2 – 10А7 + 7A9 – 9A3

10А2 = 10А7 – 7A9 + 9A3 + 2z3 =

Принимаем: 10A2 = 91,2 -0,87 (корректировка + 0,04)

2z3 =

7. 7z8 = 7А9 – 9А8

7А9 = 7z8 + 9A8 =

Принимаем: 7А9 = 12,7 -0,43 (корректировка: + 0,07)

7z8 =

8. 3с12 = 7А12 – 7А9 + 9A3

7А12 = 3с12 +7А9 – 9А3 =

Принимаем: 7А12 = 36,7 -0,62

3с12=

9. 6z7 = 6A10 – 10A7

6A10 = 10А7 + 6z7 =

Принимаем: 6А10 = 14,5 -0,43 (корректировка + 0,07)

6z7 =

10. 12z13 = 6A13 – 6A10 + 10A7– 7A12

6A13 = 6A10 – 10A7 + 7A12 + 12z13 =

Принимаем: 6А13 = 39,9 -0,62 (корректировка + 0,09)

12z13 =

11. 1z2 = 6А10 – 10А2 + 1А6

1А6 = 10А2 – 6А10 + 1z2 =

Принимаем: 1А6 = 78,4 -0,74 (корректировка + 0,03)

1z2 =

12. 13z14 = 1A14 – 1A6 – 6A13

1A14 = 13z14 + 1A6 + 6A13 =

Принимаем: 1A14 = 119,7 -0,87 (корректировка + 0,03)

13z14 =

13. 10z11 = 1A11 – 1A6 – 6А10

1A11 = 10z11 + 1A6 + 6А10 =

Принимаем: 1А11 = 94,3 -0,87 (корректировка + 0,03)

10z11 =

После расчета номинальных величин размеров, заносим их в графу 19 карты выбора баз и с допуском на обработку записываем в графе «примечание» Схемы обработки (рисунок 1.5).

После того, как заполним графу 20 и графу «прим.», полученные значения операционных размеров с допуском наносим на эскизы маршрутного технологического процесса. На этом расчет номинальных значений длинновых операционных размеров закончен.

Карта выбора баз и расчета операционных размеров

Замыкающие звенья

№ операции

Наименование операции

Модель оборудование

обработки

Операционные

Базы

Уравнения размерных цепей

Замыкающие звенья размерных цепей

Операционные размеры

Обрабатываемые поверхности

Глубина термоупр. слоя

Выбранные из условий удоб- ства замера

Варианты технол. баз

Принятые тех-нол. и измерит. базы

Обозначение

Предельные размеры

Знак допуска и прибл.

величина операционного

Величина

Номинальное

значение

min

max

величина

Заготовит.

ГКМ

13z14=1A14–1A–6A13

10z11=1A11–1A6-6А10

1z2=6А10–10А2+1А6

Токарная

1П365

12z13=6A13–6A10+10A7–7A12

Рисунок 1.9 Карта выбора баз и расчета операционных размеров

Расчет операционных размеров с двусторонним расположением припуска

При обработке поверхностей с двусторонним расположением припуска расчет, операционных размеров целесообразно вести с применением статистического метода определения величины операционного припуска в зависимости от выбранного способа обработки и от размеров поверхностей.

Для определения величины операционного припуска статическим методом в зависимости от метода обработки, будем использовать таблицы источника .

Для расчета операционных размеров с двусторонним расположением припуска, для таких поверхностей составляем следующую схему расчета:

Рисунок 1.10 Схема расположения операционных припусков

Составление ведомости расчета диаметральных операционных размеров.

Графа 1: Указывает номера операций согласно разработанной технологии, в которых производится обработка данной поверхности.

Графа 2: Указывается метод обработки в соответствии с операционной картой.

Графа 3 и 4: Указывается обозначение и величина номинального диаметрального операционного припуска, принятого по таблицам в соответствии с методом обработки и размерами обрабатываемой детали.

Графа 5: Указывается обозначение операционного размера.

Графа 6: Согласно принятой схеме обработки составляются уравнения для расчета операционных размеров.

Заполнение ведомости начинается с конечной операции.

Графа 7: Указывается принятый операционный размер с допуском. Расчетная величина искомого операционного размера определяется решением уравнения из графы 6.

Ведомость расчета операционных размеров при обработке наружного диаметра оси Ø20к6 (Ø20)

	Наименование операции	Операционный припуск		Операционный размер
	Наименование операции	Обознач.	Величина	Обознач.	Формулы расчета	Примерный размер
1	2	3	4	5	6	7
Заг	Штамповка	Ø24
10	Токарная (черновая)	D10	D10=D20+2z20
20	Токарная (чистовая)	Z20	0,4	D20	D20=D45+2z45
45	Шлифование	Z45	0,06	D45	D45=черт. р-р

Ведомость расчета операционных размеров при обработке наружного диаметра оси Ø75 -0,12

1	2	3	4	5	6	7
Заг	Штамповка	Ø79
10	Токарная (черновая)	D10	D10=D20+2z20	Ø75,8 –0,2
20	Токарная (чистовая)	Z20	0,4	D20	D20=черт. р-р

Ведомость расчета операционных размеров при обработке наружного диаметра оси Ø30к6 (Ø30)

Ведомость расчета операционных размеров при обработке наружного диаметра вала Ø20h7 (Ø20 -0,021)

1	2	3	4	5	6	7
Заг	Штамповка	Ø34
15	Токарная (черновая)	D15	D15=D25+2z25	Ø20,8 –0,2
25	Токарная (чистовая)	Z25	0,4	D25	D25=черт. р-р	Ø20 -0,021

Ведомость расчета операционных размеров при обработке отверстия Ø8Н7 (Ø8 +0,015)

Ведомость расчета операционных размеров при обработке отверстия Ø12 +0,07

Ведомость расчета операционных размеров при обработке отверстия Ø14 +0,07

Ведомость расчета операционных размеров при обработке отверстия Ø9 +0,058

После расчета диаметральных операционных размеров, нанесем ихзначения на эскизы соответствующих операций маршрутного описания технологического процесса.

1.9 Расчет режимов резания

При назначении режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

При расчете режимов резания устанавливают глубину резания, минутную подачу, скорость резания. Приведем пример расчета режимов резания для двух операций. Для остальных операций режимы резания назначаем согласно , т.2,стр. 265-303.

010 . Точение черновое (Ø24)

Модель стана 1П365, обрабатываемый материал – сталь 45, материал инструмента СТ 25.

Резец оснащен твердосплавной пластиной СТ 25 (Al 2 O 3 +TiCN+T15K6+TiN). Применение твердосплавной пластины, которая не нуждается в переточке, снижает затраты времени на смену инструмента, кроме того, основой данного материала является улучшенный Т15К6, что существенно повышает износостойкость и температуростойкость СТ 25.

Геометрия режущей части.

Все параметры режущей части выбираем из источника Проходной резец: α= 8°, γ = 10°, β = +3º, f = 45°, f 1 = 5°.

2. Марка СОЖ: 5%-ая эмульсия.

3. Глубина резания соответствует величине припуска, так как припуск снимается за один поход.

4. Расчетная подача определяется исходя из требований шероховатости (,стр.266) и уточняется по паспорту станка.

S = 0,5 об/мин.

5. Стойкость ,стр.268.

6. Расчетная скорость резания определяется из заданной стойкость, подачи и глубины резания из ,стр.265.

где С v , х, m, у – коэффициенты [ 5 ],стр.269;

Т – стойкость инструмента, мин;

S – подача, об/мм;

t – глубина резания, мм;

К v – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки.

К v = К м v ∙К п v ∙К и v ,

К м v – коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

К п v = 0,8 – коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания;

К и v = 1 – коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания.

К м v = К г ∙,

где К г – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости.

К м v = 1∙

К v = 1,25 ∙0,8 ∙1 = 1,

7. Расчетная частота вращения.

где D – обрабатываемый диаметр детали, мм;

V Р – расчетная скорость резания, м/ мин.

По паспорту станка принимаем n = 1500 об/мин.

8. Фактическая скорость резания.

где D- обрабатываемый диаметр детали, мм;

n – частота вращения, об/мин.

9. Тангенциальную составляющую силы резания Pz, H определяем по формуле источника , с.271.

Р Z = 10∙С р ∙t х ∙S у ∙V n ∙К р,

гдеР Z – сила резания, Н;

С р, х, у, n – коэффициенты , стр.273;

S – подача, мм/об;

t – глубина резания, мм;

V – скорость резания, об/мин;

К р – поправочный коэффициент (К р = К мр ∙К j р ∙К g р ∙К l р, – численные значения этих коэффициентов из , стр.264, 275).

К р = 0,846∙1∙1,1∙0,87 = 0,8096.

Р Z = 10∙300∙2,8∙0,5 0,75 ∙113 -0,15 ∙0,8096 = 1990 Н.

10. Мощность из ,стр.271.

где Р Z – сила резания, Н;

V – скорость резания, об/мин.

Мощность электродвигателя станка 1П365 составляет 14 квт, поэтому мощность привода станка достаточна:

N рез. < N ст.

3,67 кВт <14 кВт.

035. Сверлильная

Сверление отверстия Ø8 мм.

Модель станка 2550Ф2, обрабатываемый материал – сталь 45, материал инструмента Р6М5. Обработка ведется за один проход.

1. Обоснование марки материала и геометрии режущей части.

Материал режущей части инструмента Р6М5.

Твердость 63…65 HRCэ,

Предел прочности на изгиб s п = 3,0 ГПа,

Предел прочности на растяжение s в = 2,0 ГПа,

Предел прочность на сжатие s сж = 3,8 ГПа,

Геометрия режущей части: w =10°– угол наклона винтового зуба;

f = 58° - главный угол в плане,

a = 8° - задний затачиваемый угол.

2. Глубина резания

t = 0,5∙D = 0,5∙8 =4 мм.

3. Расчетная подача определяется исходя из требований шероховатости .с 266 и уточняется по паспорту станка.

S = 0,15 об/мин.

4. Стойкость с. 270.

5. Расчетная скорость резания определяется из заданной стойкость, подачи и глубины резания.

где С v , х, m, у – коэффициенты , с.278.

Т – стойкость инструмента, мин.

S – подача, об/мм.

t – глубина резания, мм.

К V – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, состояние поверхности, материал инструмента и т.д.

6. Расчетная частота вращения.

где D – обрабатываемый диаметр детали, мм.

V р – расчетная скорость резания, м/ мин.

По паспорту станка принимаем n = 1000 об/мин.

7. Фактическая скорость резания.

где D- обрабатываемый диаметр детали, мм.

n- частота вращения, об/мин.

8. Крутящий момент

М кр = 10∙С М ∙ D q ∙ S у ∙К р.

S – подача, мм/об.

D – диаметр сверления, мм.

М кр = 10∙0,0345∙ 8 2 ∙ 0,15 0,8 ∙0,92 = 4,45 Н∙м.

9. Осевая сила Р о, Н по , с. 277;

Р о = 10∙С Р ·D q ·S y ·К Р,

где С Р, q, у, K р, – коэффициенты с.281.

Р о = 10∙68·8 1 ·0,15 0,7 ·0,92 = 1326 Н.

9. Мощность резания.

гдеМ кр - крутящий момент, Н∙м.

V – скорость резания, об/мин.

0,46 кВт < 7 кВт. Мощность станка достаточна для заданных условий обработки.

040. Шлифовальная

Модель станка 3Т160, обрабатываемый материал – сталь 45, материал инструмента – нормальный электрокорунд 14А.

Врезное шлифование периферией круга.

1. Марка материала, геометрия режущей части.

Выбираем круг:

ПП 600×80×305 24А 25 Н СМ1 7 К5А 35 м/с. ГОСТ 2424-83.

2. Глубина резания

3. Радиальная подача S р, мм/об определяем по формуле из источника , с. 301, табл. 55.

S Р = 0,005 мм/об.

4. Скорость круга V К, м/с определяем по формуле из источника , стр. 79:

где D К - диаметр круга, мм;

D К = 300 мм;

n К = 1250 об/мин – частота вращения шлифовального шпинделя.

5. Расчетную частоту вращения заготовки n з.р,об/мин определим по формуле из источника , с.79.

где V З.Р – выбранная скорость заготовки, м/мин;

V З.Р определим по табл. 55, стр. 301 . Примем V З.Р = 40 м/мин;

d З – диаметр заготовки, мм;

6. Эффективная мощность N, кВт определим по рекомендации в

источнике стр. 300:

при врезном шлифовании периферией круга

где коэффициент C N и показатели степеней r, y, q, z приведены в , табл. 56, стр. 302;

V З.Р – скорость заготовки, м/мин;

S P – радиальная подача, мм/об;

d З – диаметр заготовки, мм;

b – ширина шлифования, мм равна длине шлифуемого участка заготовки;

Мощность электродвигателя станка 3Т160 составляет 17 кВт, поэтому мощность привода станка достаточна:

N рез < N шп

1,55 кВт < 17 кВт.

1.10 Нормирование операций

Расчетно-технологические нормы времени определяются расчетным путем.

Существуют, норма штучного времени Т ШТ и норма времени калькуляционная. Калькуляционная норма определяется по формуле на стр. 46, :

где Т шт – норма штучного времени, мин;

Т п.з. – подготовительно-заключительное время, мин;

n - количество деталей в партии, шт.

Т шт = t осн + t всп + t обсл + t пер,

где t осн – основное технологическое время, мин;

t всп – вспомогательное время, мин;

t обсл – время обслуживания рабочего места, мин;

t пер – время перерывов и отдыха, мин.

Основное технологическое время для токарных, сверлильных операций определяется по формуле на стр. 47, :

гдеL – расчетная длина обработки, мм;

Число проходов;

S мин – минутная подача инструмента;

а - число одновременно обрабатываемых деталей.

Расчетная длина обработки определяется по формуле:

L = L рез + l 1 + l 2 + l 3 .

гдеL рез – длина резания, мм;

l 1 – длина подвода инструмента, мм;

l 2 – длина врезания инструмента, мм;

l 3 – длина перебега инструмента, мм.

Время обслуживания рабочего места определяется по формуле:

t обсл = t техн.обсл + t орг.обсл,

гдеt техн.обсл – время технического обслуживания, мин;

t орг.обсл – время организационного обслуживания, мин.

где - коэффициент, определяемый по нормативам. Принимаем .

Время на перерыв и отдых определяется по формуле:

где - коэффициент, определяемый по нормативам. Принимаем .

Приведем расчет норм времени для трех различных операций

010 Токарная

Предварительно определим расчетную длину обработки. l 1 , l 2 , l 3 определим по данным табл.3.31 и 3.32 на стр.85 .

L = 12 + 6 +2 = 20 мм.

Минутная подача

S мин = S об ∙n, мм/мин,

где S об – оборотная подача, мм/об;

n – число оборотов, об/мин.

S мин = 0,5∙1500 = 750 мм/мин.

мин.

Вспомогательное время состоит из трех составляющих: на установку и на снятие детали, на переход, на измерение. Это время определяется по картам 51, 60, 64 на стр. 132, 150, 160 по :

t уст/снят = 1,2 мин;

t переход = 0,03 мин;

t изм = 0,12 мин;

t всп = 1,2 + 0,03 + 0,12 = 1,35 мин.

Время технического обслуживания

мин.

Время организационного обслуживания

мин.

Время перерывов

мин.

Норма штучного времени на операцию:

Т шт = 0,03 + 1,35 + 0,09+ 0,07 = 1,48 мин.

035 Сверлильная

Сверление отверстия Ø8 мм.

Определим расчетную длину обработки.

L = 12 + 10,5 + 5,5 = 28 мм.

Минутная подача

S мин = 0,15∙800 = 120 мм/мин.

Основное технологическое время:

мин.

Обработка производится на станке с ЧПУ. Время цикла автоматической работы станка по программе определяется по формуле:

Т ц.а = Т о + Т мв, мин,

гдеТ о – основное время автоматической работы станка, Т о = t осн;

Т мв – машинно-вспомогательное время.

Т мв = Т мв.и + Т мв.х, мин,

гдеТ мв.и – машинно-вспомогательное время на автоматическую смену инструмента, мин;

Т мв.х – машинно-вспомогательное время на выполнение автоматических вспомогательных ходов, мин.

Т мв.и определяем по приложению 47, .

Принимаем Т мв.х = Т о /20 = 0,0115 мин.

Т ц.а = 0,23 + 0,05 + 0,0115 = 0,2915 мин.

Норма штучного времени определяется по формуле:

гдеТ в – вспомогательное время, мин. Определяется по карте 7, ;

а тех, а орг, а отл – время на обслуживание и отдых, определяется по , карта 16: а тех + а орг + а отл = 8%;

Т в = 0,49 мин.

040. Шлифовальная

Определение основного (технологического) времени:

гдеl – длина обрабатываемой части;

l 1 – величина врезания и перебега инструмента по карте 43, ;

i – число проходов;

S – подача инструмента, мм.

мин

Определение вспомогательного времени см. карту 44,

Т в =0,14+0,1+0,06+0,03=0,33 мин

Определение времени на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности:

где а обс и а отд – время на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности в процентах от оперативного времени по карте 50, :

а обс = 2% и а отд = 4%.

Определение нормы штучного времени:

Т ш =Т о + Т в + Т обс + Т отд = 3,52 + 0,33 + 0,231 = 4,081 мин

1.11 Экономическое сравнение 2-х вариантов операций

При разработке технологического процесса механической обработки возникает задача выбрать из нескольких вариантов обработки один, обеспечивающий наиболее экономичное решение. Современные способы механической обработки и большое разнообразие станков позволяют создавать различные варианты технологии, обеспечивающие изготовление изделий, полностью отвечающих всем требованиям чертежа.

В соответствии с положениями по оценке экономической эффективности новой техники признается наиболее выгодным тот вариант, у которого сумма текущих и приведенных капитальных затрат на единицу продукции будет минимальной. В число слагаемых суммы приведенных затрат следует включать лишь те затраты, которые изменяют свою величину при переходе на новый вариант технологического процесса.

Сумму этих расходов, отнесенную к часам работы машины, можно назвать часовыми приведенными затратами .

Рассмотрим следующие два варианта выполнения токарной операции, в которых обработка ведется на разных станках:

1. по первому варианту черновое обтачивание наружных поверхностей детали производится на универсальном токарно-винторезном станке модели 1К62;

2. по второму варианту черновое обтачивание наружных поверхностей детали производится на токарно-револьверном станке модели 1П365.

1. Операция 10 выполняется на станке 1К62.

Величина характеризует экономичность оборудования. Меньшее значение для сопоставления станков при равной производительности свидетельствует о том, что станок более экономичен.

Величина часовых приведенных затрат

где - основная и дополнительная заработная плата, а также начисления на соцстрах оператору и наладчику за физический час работы обслуживаемых машин, коп/ч;

Коэффициент многостаночности, принимаемый по фактическому состоянию на рассматриваемом участке, принимаем М = 1;

Часовые затраты по эксплуатации рабочего места, коп/ч;

Нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений: для машиностроения = 2;

Удельные часовые капитальные вложения в станок, коп/ч;

Удельные часовые капитальные вложения в здание, коп/ч.

Основную и дополнительную заработную плату, а также отчисления на соцстрах оператору и наладчику можно определить по формуле:

, коп/ч,

где - часовая тарифная ставка станочника соответствующего разряда, коп/ч;

1,53 – суммарный коэффициент, представляющий произведение следующих частных коэффициентов:

1,3 – коэффициент выполнения норм;

1,09 – коэффициент дополнительной зарплаты;

1,077 – коэффициент отчислений на соцстрах;

к – коэффициент, учитывающий зарплату наладчика, принимаем к = 1,15.

Величина часовых затрат по эксплуатации рабочего места в случае понижения

загрузки станка должна быть скорректирована с помощью коэффициента , если станок не может быть дозагружен. В этом случае скорректированная величина часовых затрат:

, коп/ч,

где - часовые затраты по эксплуатации рабочего места, коп/ч;

Поправочный коэффициент:

Удельный вес условно-постоянных затрат в часовых затратах на рабочем месте, принимаем ;

Коэффициент загрузки станка.

гдеТ ШТ – штучное время на операции, Т ШТ = 2,54 мин;

t В – такт выпуска, принимаем t В = 17,7 мин;

m П – принятое число станков на операции, m П = 1.

;

где - практические скорректированные часовые затраты на базовом рабочем месте, коп;

Машино-коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка. Принимаем .

коп/ч.

Капитальные вложения в станок и здание можно определить:

гдеЦ – балансовая стоимость станка, принимаем Ц = 2200.

, коп/ч,

Где F – производственна площадь, занимаемая станком, с учетом проходов:

где - производственная площадь, занимаемая станком, м 2 ;

Коэффициент, учитывающий дополнительную производственную площадь, .

коп/ч.

Стоимость механической обработки на рассматриваемой операции:

, коп.

коп.

2. Операция 10 выполняется на станке 1П365.

Ц = 3800 руб.

Т ШТ = 1,48 мин.

коп/ч.

коп.

Сопоставив варианты выполнения токарной операции на различных станках, приходим к выводу, что токарную обработку наружных поверхностей детали следует производить на токарно-револьверном станке модели 1П365. Так как себестоимость механической обработки детали ниже, чем если выполнять ее на станке модели 1К62.

2. Проектирование специальной станочной оснастки

2.1 Исходные данные для проектирования станочной оснастки

В данном курсовом проекте разработано станочное приспособление для операции №35, в которой производится сверление, зенкерование и развертывание отверстий при помощи станка с ЧПУ.

Тип производства, программа выпуска, а также затраты времени на операцию, определяющие уровень быстродействия приспособления при установке и снятии детали, повлияли на решение механизировать приспособление (зажим детали в тиках происходит за счет пневмоцилиндра).

Приспособление используется для установки только одной детали.

Рассмотрим схему базирования детали в приспособлении:

Рисунок 2.1 Схема установки детали в тисках

1, 2, 3 – установочная база – лишает заготовку трех степеней свободы: перемещение вдоль оси ОХ и вращения вокруг осей ОZ и ОY; 4, 5 – двойная опорная база – лишает двух степеней свободы: перемещение вдоль осей OY и OZ; 6 – опорная база – лишает вращения вокруг оси ОХ.

2.2 Принципиальная схема станочного приспособления

В качестве станочного приспособления будем использовать машинные тиски, оснащенные пневмоприводом. Пневмопривод обеспечивает постоянство усилия зажима детали, а также быстроту закрепления и открепления обрабатываемой детали.

2.3 Описание конструкции и принципа работы

Универсальные самоцентрирующие тиски с двумя подвижными сменными губками предназначены для закрепления деталей типа ось при проведении сверления, зенкерования и развертывания отверстий. Рассмотрим конструкцию и принцип работы приспособления.

На левом торце корпуса 1 тисков закреплена переходная втулка 2, а на ней пневмокамера 3. Между двумя крышками пневмокамеры зажата диафрагма 4, которая жестко закреплена на стальном диске 5, в свою очередь, закрепленном на штоке 6. Шток 6 пневмокамеры 3 через тягу 7 соединен со скалкой 8, на правом конце которой расположена рейка 9. Рейка 9 находится в зацеплении с зубчатым колесом 10, а зубчатое колесо 10 – с верхней подвижной рейкой 11, на которой установлена и закреплена с помощью двух штифтов 23 и двух болтов 17 правая подвижная губка 12. В кольцевую выточку на левом конце скалки 8 входит нижний конец пальца 14, верхний его конец запрессован в отверстие левой подвижной губки 13. Сменные зажимные призмы 15, соответствующие диаметру обрабатываемой оси, закрепляются винтами 19 на подвижных губках 12 и 13. Пневмокамера 3 прикрепляется к переходной втулке 2 с помощью 4 болтов 18. В свою очередь переходная втулка 2 присоединяется к корпусу приспособления 1 при помощи болтов 16.

При поступлении сжатого воздуха в левую полость пневмокамеры 3 диафрагма 4 прогибается и перемещает вправо шток 6, тягу 7 и скалку 8. Скалка 8 пальцем 14 передвигает губку 13 вправо, а левым реечным концом, вращая зубчатое колесо 10, перемещает верхнюю рейку 11 с губкой 12 влево. Таким образом, губки 12 и 13, сдвигаясь, зажимают обрабатываемую деталь. При поступлении сжатого воздуха в правую полость пневмокамеры 3 диафрагма 4 прогибается в другую сторону и перемещают влево шток 6, тягу 7 и скалку 8; скалка 8 разводит губки 12 и 13 с призмами 15.

2.4 Расчет станочного приспособления

Силовой расчет приспособления

Рисунок 2.2 Схема для определения усилий зажима заготовки

Для определения силы зажима упрощенно изобразим заготовку в приспособлении и изобразим моменты от сил резания и искомую потребную силу закрепления.

На рисунке 2.2:

М – крутящий момент на сверле;

W – потребное усилие закрепления;

α – угол призмы.

Потребное усилие закрепления заготовки определяется по формуле:

, Н,

гдеМ – крутящий момент на сверле;

α – угол призмы, α = 90;

Коэффициент трения на рабочих поверхностях призмы, принимаем ;

D – диаметр заготовки, D = 75 мм;

К – коэффициент запаса.

K = k 0 ∙k 1 ∙k 2 ∙k 3 ∙k 4 ∙k 5 ∙k 6 ,

где k 0 – гарантированный коэффициент запаса, для всех случаев обработки k 0 = 1,5

k 1 – коэффициент, учитывающий наличие случайных неровностей на заготовках, что влечет за собой увеличение сил резания, принимаем k 1 = 1;

k 2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента, k 2 = 1,2;

k 3 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании, k 3 = 1,1;

k 4 – коэффициент, учитывающий непостоянство усилия зажима при использовании пневморычажных систем, k 4 = 1;

k 5 – коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных элементов, принимаем k 5 = 1;

k 6 – коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку, принимаем k 6 =1.

K = 1,5∙1∙1,2∙1,1∙1∙1∙1 = 1,98.

Крутящий момент

М= 10∙С М ∙ D q ∙ S у ∙К р.

где С М, q, у, K р, – коэффициенты , с.281.

S – подача, мм/об.

D – диаметр сверления, мм.

М = 10∙0,0345∙ 8 2 ∙ 0,15 0,8 ∙0,92 = 4,45 Н∙м.

Н.

Определим усилие Q на штоке диафрагменной пневмокамеры. Усилие на штоке изменяется по мере его движения, так как на определенном участке перемещения начинает оказывать сопротивление диафрагма. Рациональная длина хода штока, при которой не происходит резкого изменения усилия Q, зависит от расчетного диаметра D, толщины t, материала и конструкции диафрагмы, а также от диаметра d опорного диска.

В нашем случае принимаем диаметр рабочей части диафрагмы D = 125 мм, диаметр опорного диска d = 0,7∙D = 87,5 мм, диафрагма изготавливается из прорезиненной ткани, толщина диафрагмы t = 3 мм.

Усилие в исходном положении штока:

, Н,

Где р – давление в пневмокамере, принимаем р = 0,4∙10 6 Па.

Усилие на штоке при перемещении на 0,3D:

, Н.

Расчет приспособления на точность

Исходя из точности выдерживаемого размера обрабатываемой детали к соответствующим размерам приспособления предъявляют следующие требования.

При расчете на точность приспособлений суммарная погрешность при обработке детали не должна превышать величину допуска T размера, т.е.

Суммарная погрешность приспособления рассчитывается по следующей формуле:

где Т – допуск выполняемого размера;

Погрешность базирования, ,так как в данном случае нет отклонения фактически достигнутого положения детали от требуемого;

Погрешность закрепления, ;

Погрешность установки приспособления на станке, ;

Погрешность положения детали из-за износа элементов приспособления;

Приближенно износ установочных элементов может определяться по формуле:

гдеU 0 – средний износ установочных элементов, U 0 = 115 мкм;

k 1 , k 2 , k 3 , k 4 – соответственно коэффициенты, учитывающие влияние материала заготовки, оборудования, условий обработки и числа установок заготовки.

k 1 = 0,97; k 2 = 1,25; k 3 = 0,94; k 4 = 1;

Принимаем мкм;

Погрешность от перекоса или смещения инструмента, , так как в приспособлении отсутствуют направляющие элементы;

Коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения,

Коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках,

Коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления,

Экономическая точность обработки, = 90 мкм.

3. Проектирование специальной контрольной оснастки

3.1 Исходные данные для проектирования контрольного приспособления

Контрольно-измерительные приспособления служат для проверки соответствия параметров изготавливаемой детали требованиям технологической документации. Предпочтение отдается приспособлениям, позволяющим определить пространственное отклонение одних поверхностей по отношению к другим. Данное приспособление отвечает этим требованиям, т.к. измеряет радиальное биение. Приспособление имеет простое устройство, удобно в эксплуатации и не требует высокой квалификации контролера.

Детали типа ось в большинстве случаев передают механизмам значительные крутящие моменты. Чтобы они работали безотказно продолжительное время, большое значение имеет высокая точность выполнения основных рабочих поверхностей оси по диаметральным размерам.

Процесс контроля предусматривает преимущественно сплошную проверку радиального биения наружных поверхностей оси, которую можно проводить на многомерном контрольном приспособлении.

3.2 Принципиальная схема станочного приспособления

Рисунок 3.1 Принципиальная схема контрольного приспособления

На рисунке 3.1 изображена, принципиальна схема приспособления для контроля радиального биения наружных поверхностей детали ось. На схеме обозначены основные части приспособления:

1 – корпус приспособления;

2 – передняя бабка;

3 – задняя бабка;

4 – стойка;

5 – индикаторные головки;

6 – контролируемая деталь.

3.3 Описание конструкции и принципа работы

На корпусе 1 с помощью винтов 13 и шайб 26 закреплены передняя бабка 2 с оправкой 20 и задняя бабка 3 с неподвижным обратным центром 23, на которые устанавливают проверяемую ось. Осевое положение оси фиксируется неподвижным обратным центром 23. К последнему ось прижимается пружиной 21, которая расположена в центральном осевом отверстии пиноли 5 и воздействует на переходник 6. Пиноль 5 смонтирована в передней бабке 2 с возможностью вращения относительно продольной оси благодаря втулкам 4. на левом конце пиноли 5 установлен маховичок 19 с ручкой 22, который закреплен шайбой 8 и штифтом 28, крутящий момент от маховичка 19 передается на пиноль 5 с помощью шпонки 27. Переходнику 6 вращательное движение при измерении передается через штифт 29, который запрессован в пиноли 5. Помимо этого, на другом конце переходника 6 вставлена оправка 20 с конической рабочей поверхностью для точного беззазорного базирования оси, так как последняя имеет цилиндрическое осевое отверстие диаметром 12 мм. Конусность оправки зависит от допуска Т и диаметра отверстия оси и определяется по формуле:

мм.

В двух стойках 7, прикрепленных к корпусу 1 винтами 16 и шайбами 25, установлен вал 9, по которому перемещаются кронштейны 12 и фиксируются винтами 14. На кронштейнах 12 установлены с помощью винтов 14 скалки 10, на которых винтами 15, гайками 17 и шайбами 24 закреплены ИГ 30.

Две ИГ 30 служат для проверки радиального биения наружных поверхностей оси, которой дают один-два оборота и отсчитывают максимальные показания ИГ 30, определяющие биение. Приспособление обеспечивает высокую производительность процесса контроля.

3.4 Расчет контрольного приспособления

Важнейшим условием, которому должны удовлетворять контрольные приспособления, является обеспечение необходимой точности измерения. Точность в значительной степени зависит от принятого метода измерения, от степени совершенства принципиальной схемы и конструкции приспособления, а также от точности его изготовления. Не менее важным фактором, влияющим на точность, является точность изготовления поверхности, используемой в качестве измерительной базы у контролируемых деталей.

где- погрешность изготовления установочных элементов и их расположения на корпусе приспособления, принимаем мм;

Погрешность, вызванная неточностью изготовления передаточных элементов, принимаем мм;

Систематическая погрешность, учитывающая отклонения установочных размеров от номинальных, принимаем мм;

Погрешность базирования, принимаем ;

Погрешность смещения измерительной базы детали от заданного положения, принимаем мм;

Погрешность закрепления, принимаем мм;

Погрешность от зазоров между осями рычагов, принимаем ;

Погрешность отклонения установочных элементов от правильной геометрической формы, принимаем ;

Погрешность метода измерения, принимаем мм.

Суммарная погрешность может составлять до 30% допуска контролируемого параметра: 0,3∙Т = 0,3∙0,1 = 0,03 мм.

0,03 мм ≥ 0,0034 мм.

3.5 Разработка карты наладки на операцию № 30

Разработка карты наладки позволяет понять сущность настройки станка с ЧПУ при выполнении операции с автоматическим способом получения заданной точности.

В качестве настроечных размеров принимаем размеры, соответствующие середине поля допуска операционного размера. Величину допуска на настроечный размер принимаем

Т н = 0,2 * Т оп.

гдеТ н – допуск на настроечный размер.

Т оп – допуск на операционный размер.

Например, на данной операции точим поверхность Ø 32,5 -0,08 , тогда настроечный размер будет равен

32,5 – 32,42 = 32,46 мм.

Т н = 0,2 * (-0,08) = - 0,016 мм.

Настроечный размер Ø 32,46 -0,016 .

Расчет остальных размеров ведется аналогично.

Выводы по проекту

Согласно заданию на курсовой проект спроектирован технологический процесс изготовления вала. Технологический процесс содержит 65 операций, на каждую из которых указаны режимы резания, нормы времени, оборудование и оснастка. Для сверлильной операции спроектировано специальное станочное приспособление, которое позволяет обеспечить необходимую точность изготовления детали, а также требуемое усилие зажима.

При проектировании технологического процесса изготовления вала разработана карта наладки на токарную операцию №30, которая позволяет понять сущность настройки станка с ЧПУ при выполнении операции с автоматическим способом получения заданной точности.

При выполнении проекта была составлена расчетно-пояснительная записка, в которой подробно описываются все необходимые расчеты. Также расчетно-пояснительная записка содержит приложения, в которые входят операционные карты, а также чертежи.

Список литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.-4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986 – 496 с.

2. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. _ М.: Высш. шк., 1985 – 304 с.

3. Марасинов М.А. Руководство по расчету операционных размеров.- Рыбинск. РГАТА, 1971.

4. Марасинов М.А. Проектирование технологических процессов в машиностроении: Учебное пособие.- Ярославль.1975.-196 с.

5. Технология машиностроения: Учебное пособие по выполнению курсового проекта / В.Ф. Безъязычный, В.Д. Корнеев, Ю.П. Чистяков, М.Н. Аверьянов.- Рыбинск: РГАТА,2001.- 72 с.

6. Общемашиностроительные нормативы вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно – заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство. М, Машиностроение.1964г.

7. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Изд-е 4-е, исправл. и доп.Л., Машиностроение,1975 г.

Прежде чем разбираться, чем отличаются между собой вал и ось, следует иметь четкое представление о том, что, собственно, представляют собой эти детали, для чего и где они используются и какие функции выполняют. Итак, как известно, валы и оси предназначены для удержания на них вращающихся деталей.

Определение

Вал - это деталь механизма, имеющая форму стержня и служащая для передачи на другие детали этого механизма крутящего момента, тем самым создавая общее вращательное движение всех расположенных на нем (на валу) деталей: шкивов, эксцентриков, колес и др.

Ось - это деталь механизма, предназначенная для соединения и скрепления между собой деталей данного механизма. Ось воспринимает только поперечные нагрузки (напряжение изгиба). Оси бывают неподвижные и вращающиеся.

Ось

Сравнение

Основное отличие оси от вала состоит в том, что ось не осуществляет передачу крутящего момента на другие детали. На нее оказывают воздействие только поперечные нагрузки, и она не испытывают сил кручения.

Вал, в отличие от оси, передает полезный крутящий момент деталям, которые на нем закреплены. Кроме того, оси бывают как вращающимися, так и неподвижными. Вал же вращается всегда. Большинство валов можно разделить по геометрической форме оси на прямые, кривошипные (эксцентриковые) и гибкие. Также бывают валы коленчатые или непрямые, которые служат для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательные. Оси же по своей геометрической форме бывают только прямыми.

Выводы сайт

Ось несет вращающиеся части механизма, не передавая им никакого крутящего момента. Вал передает другим деталям механизма полезный крутящий момент, так называемое вращающееся усилие.
Ось может быть как вращающейся, так и неподвижной. Вал бывает только вращающимся.
Ось имеет только прямую форму. Вал по форме может быть прямым, непрямым (коленчатым), эксцентриковым и гибким.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание конструкции и назначение детали

Оси служат для поддержания вращающихся вместе с ними или на них различных деталей машин и механизмов. Вращение оси вместе с установленными на ней деталями осуществляется относительно ее опор, называемых подшипниками. Примером не вращающейся оси может служить ось блока грузоподъемной машины, а вращающейся оси - вагонная ось. Оси воспринимают нагрузку от расположенных на них деталей и работают на изгиб.

Все шейки оси представляют собой поверхности вращения относительно высокой точности. Это определяет целесообразность применения токарных операций только для их предварительной обработки, а окончательную обработку с целью обеспечения заданной точности размеров и шероховатости поверхностей следует выполнять шлифованием. Для обеспечения высоких требований к точности расположения шеек оси их окончательную обработку необходимо осуществить за одну установку или, в крайнем случае, на одних и тех же базах.

Деталь представляет собой тело вращения и состоит из простых конструктивных элементов, представленных в виде тел вращения круглого сечения различного диаметра и длины. Длина оси составляет 370 мм, максимальный диаметр равен 50 мм, минимальный - 48, максимальный диаметр отверстия 14Н12 (+0,18), а минимальный - 10 мм.

По рис. видно, что деталь ось имеет следующие поверхности:

Поверхность 1 и 2 рис. 1: квадрат со стороной 40d11 мм и отклонениями верхнее -0,08, нижнее -0,24, шероховатостью Ra = 6,3 мкм.

Поверхность 3 и 5 рис. 1: диаметр 50d11 мм и отклонениями верхнее -0,08, нижнее -0,24; шероховатостью Ra = 6,3 мкм

Поверхность 4 рис. 1: диаметр 48 мм; шероховатостью Ra = 6,3 мкм.

Поверхность 6 рис. 1: отверстие диаметром 14Н12; верхнее отклонения +0.18, резьбу К3/8; шероховатость Ra = 3,2 мкм

Деталь имеет поверхности легкодоступные для обработки; достаточная жесткость детали позволяет обрабатывать ее на станках с наиболее производительными режимами резания. Данная деталь является технологичной, так как содержит простые профили поверхностей, ее обработка не требует специально разработанных приспособлений и станков. Поверхности оси обрабатываются на токарном, сверлильном, фрезерном и шлифовальном станках. Необходимая точность размеров и шероховатость поверхностей достигаются относительно небольшим набором несложных операций, а также набором стандартных резцов, фрез и кругов для шлифования.

2. Материал заготовки

Химический состав стали40Х ГОСТ4543 представлен в таблице 1.

Таблица 1

Заготовка детали «ось» выполнена из конструкционно легированной стали марки Сталь40Х ГОСТ4543.

Из таблицы 1 видно, что в химическом составе стали40Х ГОСТ4543 максимальный процент содержания Хрома (Cr) - 0.80 - 1.10, а минимальный Фосфора (P) - 0.035 и Серы (S) - 0.035.

Механические свойства стали40Х ГОСТ4543 представлены таблице 2.

Таблица 2

Физические свойства стали40Х ГОСТ4543 представлены в приложение 1.

Технологический маршрут обработки детали «ось»

	Наименование оборудования	Режимы резания	Время\мин

Заготовительная Выбрать заготовку круг ш 60 мм Сталь 40Х ГОСТ4543 Отрезать заготовку в размер 380 мм	Ленточно-пильный станок
Токарная Подрезать торец Точить (черновое) наружный ш 52 мм и наружный ш 49 мм на расстояние 140 мм сверлить отв ш 14Н на глубину 205 мм нарезать резьбу К 3/8?	Токарный станок 16К20 резец отрезной т5к10 Резец проходной Т15К6 Сверло ш 14 мм Метчик К 3/8"" для конической резьбы Р6М5
Сверлить отв. ш 10	сверлильный вертикальный станок 2Н135 сверло ш 10 мм
Фрезерная Фрезеровать квадрат с 2-х сторон в размер 60 мм со стороной 40d11 ((-0.08)/(-0.24))
Термо. обработка
Токарная (чистовая) Точить до ш 50d11 в размер 55 мм и до ш 48 мм в размер 140 мм	Токарный станок 16К20
Слесарная Притупить острые кромки	напильник
Контрольная	Проверить на соответствие заданным параметрам

Операция 005 отрезать заготовку в размер 380 мм. Оборудование ленточнопильный станок - это оборудования для резки металлического профиля разного сечения и диаметра методом пиления на заготовки разной длины. Перечень материалов подлежащих распиливанию с использованием ленточнопильных станков - это сталь и её сплавы. Метод базирования зажим в тески.

Операция 010 Токарная подрезать торец, точить (черновое) наружный ш 52 мм и наружный ш 48 мм на расстояние 140 мм сверлить отв ш 14Н12 (+0.18) на глубину 205 мм нарезать резьбу К 3/8?. Оборудование: токарный станок 16К20 представляет собой универсальный токарно-винторезный агрегат, на котором можно производить точения материалов в виде тел вращения, нарезание модульной, метрической, а также осуществлять широкий спектр токарных процедур (сверление с использованием разных видов сверл, зенкерование и так далее) с изделиями из горячекатаного и холоднокатаного проката. Базирования при точении в центрах, при сверлении отверстия ш 14Н12 (+0.18) и нарезания резьбы К 3/8? зажать в трехкулачковый патрон.

Резец токарный отрезной Т5К10, 32х20х170 мм, ГОСТ 18884-73

Пластина твердый сплав Т5К10

Резец проходной Т15К6 20х30х170 2102-0059

Резец токарный проходной прямой (правые и левые) с пластиной из твердого сплава Т15К6, ГОСТ 18878, применяется при обтачивании наружных поверхностей и фасок исполнение угол ц45°угол врезки 10°

Метчик К3/8 машинно-ручной для конической дюймовой резьбы ГОСТ 6227 область применения - нарезание внутренней конической дюймовой резьбы с углом профиля 60° машинным или ручным способом.

Операция 015 сверлильная, сверлить отв. ш 10. Оборудование вертикально-сверлильный станок 2Н135, с помощью которого могут одинаково успешно выполняться операции сверления, рассверливания и развертывания отверстий, а также подрезки торцов и зенкерования. Станки 2Н135 удобны в использовании и благодаря тому, что при помощи коробки подач и скоростей шпинделя можно подбирать оптимальные режимы получения и обработки отверстий с различными параметрами и в материалах с разными характеристиками.

Сверло - это режущий инструмент, с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала.

Операция 020 Фрезерная, фрезеровать квадрат с 2-х сторон в размер 60 мм со стороной 40d11 ((-0.08)/(-0.24)). Оборудование станок горизонтально-фрезерный X6132 многофункциональный аппарат, предназначенный для различной обработки металлических деталей. Он способен обрабатывать плоские, ступенчатые поверхности, прорезать канавки и нарезать шестеренки при помощи цилиндрических, угловых, концевых, фасонных, сферических фрез. Усиленная конструкция станка позволяет загружать тяжелые заготовки весом до 500 кг. Хорошая производительность обусловлена высокой мощностью и широким диапазоном скоростей обработки. Применение современного режущего инструмента позволяет добиться более высоких результатов.

Концевая фреза, материал - быстрорежущая сталь Р18, число зубьев - 18. Производительность концевой фрезы невелика, и описанный метод фрезерования граней квадрата может быть рекомендован для мелкосерийного производства.

Операция 025 термообработка твердость по Роквеллу 34…42 HRCз

Операция 030 токарная (чистовая) точить до ш 50d11 в размер 55 мм

Оборудования токарный станок 16К20. Базирования в центрах.

Операция 035 слесарная притупить кромки. Оборудование напильник.

Операция 040 контрольная проверить на соответствие заданным параметрам.

Оборудование ШЦТ-1 - универсальный, губки у которого располагаются в одну сторону и изготавливаются из твердосплавных материалов; для проверки внутренней резьбы используется резьбовой калибр-пробка.

3. Определение типа производства

Характер технологического процесса в значительной мере зависит от типа производства деталей (единичное, серийное, массовое). Это обусловлено тем, что в различных типах производств экономически целесообразно использование различного по степени универсальности, механизации и автоматизации оборудования, приспособлений, различного по 2 сложности и универсальности режущего и измерительного инструмента. В зависимости от вида производства существенно изменяются и организационные структуры цеха: расстановка оборудования, системы обслуживания рабочих мест, номенклатура деталей. По таблице 4 устанавливаем предварительно тип производства в зависимости от веса и количества деталей, подлежащих изготовлению в течение года.

Таблица 4. Тип производства

Масса детали, кг.	Тип производства
	Единичное	Мелкосерийное	Среднесерийное	Крупносерийное	Массовое

Серийное производство условно подразделяется на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное, в зависимости от количества деталей в серии. Таким образом, имея годовой выпуск продукции 350 штук/год, наше производство является мелкосерийное.

Базирование заготовки

010 Операция токарная (черновая)

Оборудование

Станок токарно-винторезный модели 16К20: Таблица 5

Таблица 5

Приспособление

Центра вращающиеся по ГОСТу 8742-92.

Инструмент режущий

Резец токарный отрезной Т5К10, 32х20х170 мм, ГОСТ 18884-73 пластина твердый сплав Т5К10, резец проходной Т15К6 20х30х170 2102-0059, резец токарный проходной прямой (правые и левые) с пластиной из твердого сплава Т15К6, ГОСТ 18878.

Инструмент мерительный

Штангенциркуль ШЦ-I по ГОСТ 166-80, предел измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм, точность измерения 0,1 мм.

4. Режимы резания

а) Первый переход. Точить деталь поверху начерно до Ш52 на длине l=370 мм; Rа=12,5 мкм.

1) Глубина резания для торцевой поверхности t = 5 мм.

2) Подача по справочнику sп = 0,45 мм/об.

3) Скорость резания v, м/мин.

где Сv=350 - Учитывает обрабатываемый материал и материал режущей части резца;

m = 0,2 xV=0,15 yV = 0,35 - показатели степеней;

Т = 60 - стойкость резца, мин;

Кv - скоростной коэффициент

где КПV =0,96 - состояние поставки заготовки;

КИV =0,65 - материал режущей части;

КМV =0,90 - обрабатываемый материала;

К=0,70 - коэффициент параметра резца;

Кг=0,97 - коэффициент параметра резца.

0,96·0,65·0,90·0,70·0,97=0,38

Все значения коэффициентов выбраны согласно рекомендации справочника.

4) Число оборотов шпинделя.

5) Частота вращения шпинделя по паспорту n=1000 об/мин.

7) Сила резания.

Рz=Срz·tхр·syp·vпр·кр,

где kр - коэффициент силовой

где k1=1,04 - обрабатываемый материал.

k2=0,89 - главный угол в плане

kp=1,04·0,89=0,93

Ср=3200 - обрабатываемый материал и материал режущей части

Рz=3000·4,51,0·0,650,75·56,54-0,15·0,93=5424 Н

8) Эффективная мощность резания.

где з = 0,75 - к.п.д. станка.

NЭФ = 6,75 кВт 15 кВт = NCT.

9) Основное время на переход:

где у1=0 - величина врезания инструмента:

l - основная длина обработки, l=180 мм;

б) Второй переход.

Точить деталь поверху до Ш49 мм на длине l=140 мм, Rа=12,5 мкм

Режим резания принимаем согласно первому перехода.

Основное время.

Штучное калькуляционное время:

где Тпз=120 - подготовительно-заключительное время на операцию;

Оперативное время.

tоп=Уtо+Уtв,

Уtо=tо1+tо2=0,82+0,31=1,13 мин

где Уtп=20 - вспомогательное время на операцию, мин;

tоп=1,13+20=21,13 мин

Тштк= +=28.6 мин

в) Третий переход.

Сверлить отв ш 14Н12 (+0.18) мм на длину l=205 мм, Rа=12 мкм

Операция сверлильная

Оборудование

Сверлильный вертикальный станок 2Н135 технические характеристики вынесены в приложении 2.

Инструмент режущий

1. Сверла с диаметрами: 10 мм ГОСТу 2692-92. Материал сверл быстрорежущая сталь. Стойкость сверл Т=45 мин. Геометрические параметры: 2f=116°; г=2°; щ=30°; б=2-5°.

Мерительный инструмент

1. Штангенциркуль ШЦ-I ГОСТ 166-80, пределы измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм, точность измерения 0,1 мм.

Расчет режимов резания

а) Первый переход. Сверлить отверстие диаметром 10 мм на длине l = 24 мм, Rа=12,5 мкм.

1) Глубина резания t=0,5d=5 мм.

3) Подача по паспорту станка s=0,25 об/мин.

4) Скорость резания V=20 м/мин.

5) Обороты шпинделя.

6) Частота вращения шпинделя по паспорту n=630 об/мин.

7) Действительная скорость резания:

8) Крутящий момент.

Ткр=см·Dдм·sqм·кр, (2.12)

где см - обрабатываемый материал и материал сверла взятый за эталон, см=0,345;

qм - показатель степени;

ум - показатель степени;

kмр - материал обрабатываемый, kмр=1,06.

Ткр=0,345·10І·0,250,8·1,06=12,1 Н·м

9) Мощность резания.

? , (2.5)

где з = 0,75 - к.п.д. станка.

NЭ =0,78 кВт 3 кВт = NCT.

10) Основное время на переход:

где у1=3 - величина врезания инструмента:

l - основная длина обработки, l=24 мм;

y2 - величина перебега инструмента, y2=0 мм;

Штучное калькуляционное время

где Т пз =50 - подготовительно-заключительное время на операцию

020 Операция фрезерная

Оборудование

Станок горизонтально-фрезерный X6132

Технические характеристики

Размер стола (Д х Ш), мм 1320х320

Промежуток х Ширина х Количество Т-образных пазов, мм х мм х шт. 18х3

Макс. вес заготовки, кг 500

Продольное перемещение, мм 700

Поперечное перемещение, мм 255

Вертикальное перемещение, мм 320

Диапазон продольной подачи, мм/мин 23.5~1180/18

Диапазон поперечной подачи, мм/мин 23.5~1180/1

Приспособления

Гидравлические призмы, ножи.

Инструмент режущий

Концевая фреза из быстрорежущей стали

Число режущих зубьев - 4.

Размеры: диаметр рабочей части - 10 мм

диаметр хвостовика - 10 мм

рабочая длина - 22 мм

общая длина - 72 мм.

Мерительный инструмент

Линейка металлическая ГОСТ 427-80, пределы измерения 0-40 мм, цена деления 1 мм.

Режимы резания

а) Первый переход. Фрезеровать деталь с двух сторон. Выдержать размер l=310 60 мм, Rа=6,3 мкм.

1) Глубина резания для торцевой поверхности t = 2 мм.

2) Подача sп = 0,12 мм/об.

3) Скорость резания v, м/мин.

где Сv=330 - учитывает обрабатываемый материал и материал режущей части резца;

m = 0,2 xV=0,1 yV = 0,2

qv=0,2 - показатели степеней по справочнику

Т = 120 - стойкость резца, мин;

Кf=0,87 - главный угол в плане;

КN=0,90 - состояние поставки заготовки;

КM =0,77 - обрабатываемый материал;

Кu =0,65 - материал режущей части фрезы;

120,8 м/мин

4) Частота вращения шпинделя.

где D - диаметр фрезы, D=10 мм

5) Частота вращения шпинделя по паспорту n=504 об/мин.

6) Действительная скорость резания:

v===126,6 м/мин

7) Минутная подача:

sм=sz·n·Z=0,12·10·504=604,8 мм/мин (2.3)

8) Минутная подача по паспорту Sмин=560 мм/мин

9) Действительная подача на зуб:

sz== = 0,06 мм/зуб

10) Сила резания.

где kp=1,31 - обрабатываемый материал.

Ср=8250; Хр=1,0; Yр=0,75; u=1,1; qv=1,3; щр=0,2

11) Усилие подачи.

Рх=0,3·Рz=0,3·2235=670,5 Н;

Рх=670,5 Н < 2400 Н = [Рх]

12) Эффективная мощность резания.

где з = 0,75 - к.п.д. станка.

NЭФ = 6,2 кВт 15 кВт = NCT.

13) Основное время на переход:

где у1 - величина врезания инструмента:

l - основная длина обработки, l=80 мм;

y2 - величина перебега инструмента, y2=5 мм;

015 Токарная чистовая

Оборудование

Станок токарно-винторезный модели 16К20ТС.

Техническую характеристику смотри в операции 010.

Инструмент режущий

Резец токарный проходной прямой, чистовой по ГОСТу 6743-93 тип 5, согласно рекомендации , материал режущей части Т15К6. Стойкость резца Т=60 мин; ВЧН=16Ч25 - сечение державки; f1=8; б=8 - задний угол; г =0 - передний угол; л = 0 - угол наклона лезвия; r = 2 мм - радиус при вершине резца; f=0,2 мм.

Инструмент мерительный

Линейка металлическая по ГОСТу 427-80, пределы измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм.

Штангенциркуль ШЦ-I по ГОСТ 166-80, предел измерения 0-125 мм, цена деления 1 мм, точность измерения 0,1 мм

Режимы резания

Штучное калькуляционное время

где Тпз=60 - подготовительно-заключительное время на операцию

Оперативное время.

tоп=Уtо+Уtв,

где Уtо - сумма основного времени, мин;

Уtо=tо1+tо2+tо3+tо4+tо5=1,13+1,8+0,9+0,71+0,1=4,64 мин

где Уt в =24 - вспомогательное время на операцию, мин;

5. Назначение и устройство станочного приспособления

деталь технический ось заготовка

Рассмотрим спроектированное в рамках данной курсовой работы станочное приспособление (рисунок 2). Станочное приспособление предназначено для крепления заготовок устанавливаемых по наружному и внутреннему диаметру.

Предварительную настройку кулачков 15 на заданный размер производят перестановкой их по рифленой поверхности 14. Благодаря плоскому соединению тяги 11 с муфтой 13 кулачки могут самоустанавливаться, в результате чего достигается равномерность зажима заготовки. Привод пневматический.

Патрон трехкулачковый

Расчет приспособления

Исходными данными для расчета приспособления является сила резания и крутящий момент.

Расчет выполняем для операции 010 - токарная.

Силу резания = 1060,85 Н.

Главная составляющая силы резания Pz образует момент резания.

А момент трения Мтр определим по формуле:

Составляем уравнение моментов относительно оси x:

Составляем уравнение сил относительно оси x:

Наладка токарного станка

Наладка она включает в себя установку по операционной карте наладки заданных значений частоты вращения шпинделя и скорости подачи при перемещениях подвижных узлов станка (суппортов, столов и т.п.). С этой целью настраивают коробки скоростей и подач. Производят расстановку (или, при необходимости, проверку правильности расположения) электрических, гидравлических и пневматических упоров и преобразователей управления работой узлов, установку зажимных патронов и выверку правильности расположения режущего инструмента (настройки на размер) согласно операционному чертежу.

В процессе наладки и эксплуатации металлорежущих станков периодически осуществляют проверку их геометрической точности (например, биение шпинделя) на соответствие нормам, указанным в паспорте оборудования.

В процессе текущей наладки станка (подналадки) выполняют только ряд переходов, указанных выше (начиная с четвертого, кроме седьмого и восьмого). Время пуска оборудования в начале каждой смены должно составлять не более 0,5 ч.

Наладка фрезерного станка

Наладка фрезерного станка, осуществляют его подготовку к работе, которая состоит из проверки исправности и готовности станка к выполнению различных операций фрезерования. На холостом ходу проверяют выполнение станком команд по пуску и остановке электродвигателя, включение и выключение вращения шпинделя, включение и выключение механических подач стола.

Убедившись в исправности станка, приступают к его наладке. Методы наладки станков фрезерной группы рассмотрим на примере универсальных консольно-фрезерных станков с ручным управлением.

Наладка сверлильного станка

Перед началом работы на сверлильном станке необходимо произвести его наладку.

Под наладкой станка подразумеваются подготовительные работы по установке и выверке режущего инструмента и приспособлений для крепления обрабатываемых деталей, осмотр и пробный запуск станка, а также подбор и установка требуемого числа оборотов шпинделя и величины подачи инструмента, указанных в технологической карте или назначенных по специальным таблицам. В массовом и серийном производстве наладку станков обычно производят высококвалифицированные рабочие-наладчики, в мелкосерийном и индивидуальном - сами сверловщики.

Однако независимо от того, кто выполнял наладку станка, до начала работы станочник обязан осмотреть станок и опробовать его на холостом ходу. При этом следует проверить состояние шпинделя, который должен вращаться без биения и, так же как и стол станка, плавно перемещаться вверх и вниз.

При обнаружении каких-либо неисправностей станка следует сообщить о них мастеру или наладчику.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Назначение и конструкция шестерни. Выбор станочных приспособлений и режущего инструмента. Анализ технологичности конструкции детали. Экономическое обоснование выбора заготовки. Описание конструкции, принципа работы и расчет станочного приспособления.

курсовая работа , добавлен 07.03.2012

Назначение и конструкция детали "Рычаг КЗК-10-0115301". Анализ технологичности конструкции детали. Обоснование метода получения заготовки. Расчет припусков на обработку, режимов резания, усилия зажима. Расчет станочного приспособления на точность.

курсовая работа , добавлен 17.06.2016

Устройство, принцип работы приспособления для обработки детали "Звездочка". Назначение режимов резания, определение сил резания. Расчет усилия закрепления детали. Расчет пневматического привода. Оценка экономической эффективности приспособления.

курсовая работа , добавлен 27.06.2015

Краткое описание и назначение детали "Стакан", анализ ее конструктивных особенностей и используемого материала. Обоснование способа получения заготовки, этапы ее производства и обработки. Расчет и конструирование специального станочного приспособления.

дипломная работа , добавлен 30.08.2009

Определение типа производства. Технологический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции детали. Выбор и обоснование метода изготовления заготовки. Проектирование станочного приспособления. Назначение режущего и измерительного инструмента.

курсовая работа , добавлен 04.01.2014

Анализ механических свойств стали 19ХГН, ее химический состав. Рассмотрение технологического эскиза детали "Корпус". Основные особенности выбора технологических баз. Этапы проектирования станочного приспособления и расчета операционных размеров.

дипломная работа , добавлен 24.09.2012

Выбор маршрута обработки детали до выполняемой операции, обоснование схемы базирования и закрепления. Описание конструкции и принципа действия разработанного приспособления. Расчет силового элемента и параметров конструкции приспособления на прочность.

контрольная работа , добавлен 23.05.2013

Анализ технических требований, предъявляемых к детали "Втулка", определение типа производства и метода получения заготовки. Расчет припусков на механическую обработку поверхностей и обоснование режимов резания. Проектирование станочного приспособления.

дипломная работа , добавлен 08.11.2011

Расчет типа производства. Маршрут обработки детали "вал-шестерня". Операционный эскиз на данную операцию. Схема станочного приспособления, устройство и принцип работы. Расчет сил резания. Паспортные данные станка на заданную операцию. Сборочный чертеж.

курсовая работа , добавлен 26.02.2010

Назначение и технологические требования к конструкции изготавливаемой детали - шпинделя металлорежущего станка. Выбор, экономическое обоснование метода получения заготовки, расчет режимов резания. Разработка конструкции специального режущего инструмента.