Технологічний процес виготовлення валу в складі коробки швидкостей токарно-револьверного верстата

Зміст

Введення

Призначення та конструкція деталі

Аналіз технологічності конструкції деталі

Вибір заготовки

Прийнятий маршрутний технологічний процес

Розрахунок припусків на обробку

Розрахунок режимів різання

Розрахунок норм часу

Розрахунок необхідної кількості верстатів

Розрахунок і проектування верстатного пристосування

Висновок

Список використаних джерел

Введення

Рівень розвитку машинобудування є визначальним чинником розвитку всього господарського комплексу країни. Найважливішими умовами прискорення розвитку господарського комплексу є зростання продуктивності праці, підвищення ефективності виробництва та поліпшення якості продукції.

Використання досконаліших методів виготовлення машин має при цьому першорядного значення. Якість машини, надійність, довговічність і економічність в експлуатації залежать не тільки від досконалості її конструкції, але й від технології її виготовлення.

Інженер-технолог стоїть останнім у ланцюзі створення нової машини і від обсягу його знань і досвіду багато в чому залежить її якість.

Ці основні передумови визначають наступні найважливіші напрямки розвитку технології механічної обробки в машинобудуванні.

1 Удосконалення існуючих і вишукування нових високопродуктивних методів і засобів виконання різко зрослих за обсягом оздоблювальних операцій з метою підвищення точності обробки та скорочення їх трудомісткості.

2 Удосконалення існуючих і вишукування нових високопродуктивних процесів виконання получістовой і чистових операцій металевим і абразивним ріжучим інструментом.

3 Комплексна механізація і автоматизація технологічних процесів на основі застосування автоматичних ліній, автоматизованих і підлозі автоматизованих верстатів, засобів активного контролю, швидкодіючої технологічної оснастки, групових методів обробки технологічно подібних деталей.

4 Розвиток процесів формоутворення пластичним деформуванням і застосування методів тонкого пластичного деформування для оздоблювальних операцій.

5 Розвиток електрофізичних та електрохімічних методів обробки.

1 Призначення та конструкція деталі

Вал 16Б20П.070.507 призначений для роботи у складі коробки швидкостей токарно-револьверного верстата моделі 16К20П.

Коробка передач є одним з основних вузлів будь-якого верстата. Службове призначення коробки швидкостей полягає в отриманні заданих частот обертання шпинделя верстата. Службове призначення вала полягає в передачі крутного моменту.

Поверхні Ø35 0,008, Ø15 0,0056 виготовляються з високою точністю, так як є основними конструкторсько-технологічними базами. Ці поверхні призначені для установки підшипників. Точність розмірів поверхонь забезпечується по 6-му квалітету точності. Для того щоб уникнути перекосу підшипників при запресовуванні і підвищеного шуму і вібрації при роботі, поверхня Ø35 0,008 і прилеглий буртик повинен мати биття не більше 0,01 мм.

Шліци за ГОСТ 1139-80 призначені для насадки на них зубчастих блоків і коліс, за допомогою яких передається крутний момент. Тому до шліців пред'являються високі вимоги: відхилення від паралельності не більше 0,03 на 100 мм довжини, биття внутрішнього діаметру не більше 0,02 мм. Для забезпечення надійності і зносостійкості шліци піддаються термообробці (ТВЧ). Поверхня шліца і внутрішній діаметр шліфуються до Ra 1,25 мкм.

Центрове отвір F М10-7Н у торці вала служить для закріплення провідного шківа.

Для забезпечення необхідних робочих параметрів в якості матеріалу для валу обрана Сталь 45 ГОСТ 1050-74.

Таблиця 1.1-Механічні властивості сталі 45.

Межа текучості, МПа	Межа витривалості, МПа	Відносне звуження, S,%	Відносне подовження, u,%
600	353	16	40

Хімічний склад сталі 45 наведемо в таблиці 2.

Таблиця 1.2-Хімічний склад сталі 45,%

З	Si	Мn	Cr, не більше	Ni, не Більше	S, не більше	Р, не більше	З u, не більше
0,42-0,50	0,17-0,37	0,5-0,8	0,25	0,25	0,04	0,035	0,25

Аналіз технологічності конструкції деталі

Аналіз технологічності є одним з важливих етапів у розробці технологічного процесу, від якого залежать його основні техніко-економічні показники: металоємність, трудомісткість, собівартість.

Вал 16Б20П.070.507 є циліндричної деталлю, у якого діаметри поверхонь зменшуються від середини до торців, завдяки чому можна вести обробку на токарних операціях прохідними різцями. Конструкція деталі дозволяє отримати заготівлю, форма і розміри якої будуть максимально наближені до форми і розмірам деталі. Для отримання заготовки можуть бути застосовані методи, характерні для великосерійного виробництва, наприклад прокат.

У більшості операцій вал може бути оброблений при базуванні на центрові отвори, що забезпечує, мінімальні значення торцевого й радіального биття поверхонь валу.

Вал може бути віднесений до досить жорстким деталей, тому що навіть для самої малої шийки валу (Ф14, 5) забезпечується умова 10 d> L. Це означає, що вал можна обробляти, використовуючи нормативні режими різання, не зменшуючи їх.

Нетехнологічними елементами можна вважати центрове отвір F М10 за ГОСТ 14034-74.

У цілому деталь можна вважати досить технологічною.

Відповідно до ГОСТ 14.202-73 розраховуємо показники технологічності конструкції деталі.

Середній квалітет точності обробки деталі [3]

(1)

де - Номер квалітету точності i - ої поверхні;

- Кількість розмірів деталей, оброблюваних по - Му квалітету.

Для розрахунку складаємо вихідну таблицю точності 3.1

Таблиця 2.1 - Точність поверхонь валу

Квалітет точності, JT	6	8	11	14
Кількість розмірів, h	5	2	2	18

Коефіцієнт точності обробки [3]

, (2)

Середня шорсткість поверхонь [3]

, (3)

де - Значення шорсткості i-ої поверхні;

-Кількість поверхонь, що мають шорсткість .

Для розрахунку складаємо вихідну таблицю 3.2 шорсткості деталі.

Таблиця 2.2-Шорсткість поверхонь деталі

Шорсткість Rа, мкм	1,25	2,5	5	10
Кількість поверхонь n	9	5	3	8

Коефіцієнт шорсткості деталі

(4)

В цілому конструкція валу є досить технологічною і дозволяє порівняно легко і гарантовано забезпечувати задані вимоги відомими технологічними способами. При цьому на всіх операціях забезпечується дотримання принципу єдності і постійності баз.

Вибір заготовки

Деталь являє собою вал, розміри якого збільшуються від середини до торців. Тому заготівля валу може бути отримана з прокату.

При відсутності відомостей про метод отримання заготовки за базовим варіантом вартість заготівлі розглядається з двох можливих методів її отримання (прокат або штампування на ГКР) і робиться їх порівняння.

Вартість заготовки з прокату розраховується за формулою

, (5)

де - Витрати на матеріали заготівлі, руб.;

- Технологічна собівартість правки, калібрування, розрізання, р.

Витрати на матеріали

, (6)

де - Маса заготовки, ;

- Ціна 1 кг матеріалу заготовки, руб.;

- Маса деталі, 2,23 кг;

- Ціна 1 кг відходів, 100руб.

3,99 * 873 - (3,99-2,23) * 100 = 3308,068 руб.

Технологічна собівартість

, (7)

де - Приведені витрати на робочому місці, 3900руб / год;

- Штучне або штучно-калькуляционное час виконання заготівельної операції.

Штучне або штучно-калькуляционное час розраховується за формулою

, (8)

де - Довжина різання при різанні прокату на штучні заготовки, 45мм;

- Величина врізання й перебігаючи, 8мм;

- Хвилинна подача при розрізанні, 60мм/мін;

- Коефіцієнт, що показує частку допоміжного часу у штучному, 1,5

86,14 руб.

3308 +86,14 = 3394руб.

Розрахунок вартості заготовок отриманих штампуванням виконується за формулою [3]

(9)

де - Базова вартість однієї тонни заготовок, = 826000 руб.;

- Маса заготовки, = 3,345 кг;

- Маса деталі, = 1,3 кг;

- Вартість однієї тонни відходів, = 100 руб.;

- Коефіцієнт, що залежить від класу точності, = 1;

- Коефіцієнт, що залежить від ступеня складності, = 0,75;

- Коефіцієнт, що залежить від маси заготовки, = 1;

- Коефіцієнт, що залежить від марки матеріалу, = 1;

- Коефіцієнт, що залежить від обсягу випуску, = 1.

Річний економічний ефект розраховуємо за формулою [3]

, (10)

де - Обсяг випуску, шт.

= (7150,495-3394) * 10000 = 37564950 руб.

Прийнятий маршрутний технологічний процес

У прийнятому технологічному процесі для отримання базових поверхонь, заданих на кресленні, використовуємо центрові отвори. При цьому технологічні та конструкторські бази збігаються. Далі для отримання точних поверхонь за допомогою шліфування (шліцешліфованіе, зубошліфування та ін) в якості базових поверхонь вибираємо креслярські базові поверхні.

Таблиця 4.1 - Прийнятий технологічний процес

Розрахунок необхідної кількості операцій проведемо для поверхні ф40 js 6 ( .0.008).

Допуск заготівлі відповідно ГОСТ 7505-89 складає 2.5 мм, тобто

= 1100 мкм.

Допуск деталі = 0,016 мм = 16 мкм.

Необхідну величину уточнення визначимо за формулою [15]

(11)

З іншого боку, уточнення визначається як добуток уточнень, отриманих при обробці поверхні на всіх операціях (переходах) прийнятого техпроцесу:

, (12)

де - Величина уточнення, отриманого на i-ої операції (переході);

n - кількість прийнятих в техпроцесі операцій (переходів).

Для обробки даної поверхні в маршрутному технологічному процесі передбачені наступні операції:

1.Черновое гостріння

2.Чістовое гостріння

3. Попереднє шліфування

4. Остаточне шліфування.

Проміжні значення розраховуються за формулами [15]

(13)

де - Допуски розмірів, отримані при обробці деталі на першій, другій і т.д. операціях.

1) Черновое гостріння

340мкм;

2) Чистове гостріння

50мкм;

3) Попереднє шліфування

50мкм;

4) Чистове шліфування

16мкм.

Тоді

3,24; 6,8; 1; 3,125

Визначаємо загальне уточнення для прийнятого маршруту обробки:

3,24 * 6,8 * 1 * 3,125 = 68,85

Отримане значення показує, що при прийнятому маршруті точність обробки поверхні ф40 js 6 забезпечується, тому що , Тобто

68,75 <68,85.

Розрахунок припусків на обробку

Розрахунок припусків на обробку поверхні Ф40 js 6

Заготівля валу з прокату. Маршрут обробки включає наступні операції (переходи):

1.Черновое гостріння

2.Чістовое гостріння

3. Попереднє шліфування

4. Остаточне шліфування

На всіх операціях обробка розраховується поверхні ведеться в центрах, з чого випливає, що похибка установки деталі в радіальному напрямку дорівнює нулю, тобто e = 0.

Похибка заготівлі визначаємо за формулою [3].

, (14)

де - Похибка заготовки по зсуві, мм;

- Похибка заготовки по викривленню, мм;

- Похибка зацентровкі, мм.

Відповідно до ГОСТ 7505-89

= 0 мм.

,

де - Питома кривизна заготівлі, мкм / мм;

l - відстань від торця до середини заготовки, мм.

Згідно таблиці 4.8 [3]

D _К = 2 мкм / мм.

= 2 * 158,25 = 316,5 мм

Похибка зацентровкі визначаємо за формулою [3]

, (15)

де - Допуск на розмір поковки, 2,5 мм.

= 0,604 мм

Тоді = 0,682 мм

Величина залишкових просторових відхилень [3]

1. після чорнового точіння

= 0,06 * 682 = 41 мкм

2) після чистового точіння

= 0,04 * 682 = 27 мкм;

3) після попереднього шліфування

= 0,02 * 682 = 14 мкм.

Виписуємо параметри шорсткості і глибини дефектного шару Т для всіх операцій:

1) заготівля

= 150 мкм; Т = 250 мкм;

2) гостріння чорнове

= 50 мкм; Т = 50 мкм;

3) гостріння чистове

= 30 мкм; Т = 30 мкм;

4) шліфування попереднє

= 10 мкм; Т = 20 мкм;

5) шліфування остаточне

= 5 мкм; Т = 15 мкм.

Розрахунок мінімальних значень припусків виробляємо за формулою [3], попередньо заповнивши розрахункову таблицю 5.1.

, (16)

де - Висота нерівностей, отриманих на попередній операції;

- Глибина дефектного шару, отриманого на попередній операції;

- Просторове відхилення, отримане на попередній операції.

Мінімальні припуски

1) під чорнове точіння

= 2 * (150 +250 +682) = 2 * 1082 мкм;

2) під чистове точіння

= 2 * (50 +50 +41) = 2 * 141 мкм;

3) під попереднє шліфування

= 2 * (30 +30 +27) = 2 * 87 мкм;

4) під чистове шліфування

= 2 * (10 +20 +14) = 2 * 44 мкм.

Визначаємо розрахунковий розмір шляхом послідовного додавання розрахункового мінімального припуску кожного технологічного переходу, починаючи з мінімального розміру:

= 39,992 мм;

= 39,992 +0,088 = 40,08 мм;

= 40,08 +0,174 = 40,254 мм;

= 40,254 +0,282 = 40,536 мм;

= 40,536 +2,164 = 42,7 мм.

У графу записуємо розрахункові розміри. Графу «допуск» заповнюємо відповідно до досягнутої точністю при обробці деталей на

даної операції.

Найбільші граничні розміри визначаємо додатком допуску до найменшого граничного розміру:

= 39,992 +0,016 = 40,008 мм;

= 40,08 +0,05 = 40,13 мм;

= 40,25 +0,05 = 40,30 мм;

= 40,54 +0,34 = 40,88 мм;

= 42,7 +1,1 = 43,8 мм.

Граничні значення припусків визначаємо як різницю найбільших граничних розмірів і - Як різниця найменших граничних розмірів попереднього і виконуваного переходів:

= 40,13-40,008 = 0,122 мм;

= 40,3-40,13 = 0,17 мм;

= 40,88-40,3 = 0,58 мм;

= 43,8-40,88 = 2,92 мм;

= 40,08-39,992 = 0,088 мм;

= 40,25-40,08 = 0,17 мм;

= 40,54-40,25 = 0,29 мм;

= 42,7-40,54 = 2,16 мм;

Загальні припуски Z _{0 max} і Z _{0 min} розраховуємо, підсумовуючи їх переможе-

точні значення і записуючи їх внизу відповідних граф:

= 88 +170 +290 +2160 = 2708 мкм;

= 122 +170 +580 +2920 = 3792 мкм.

Таблиця 5.1-Розрахунок припусків на обробку поверхні Ф40 js 6

Виробляємо перевірку правильності розрахунків за формулою [3]

_, (17)

122-88 = 50-16 34 = 34

170-170 = 50-50 0 = 0

580-290 = 340-50 290 = 290

2920-2160 = 1100-340 760 = 760

Перевірка показує, що розрахунки припусків виконані правильно.

Будуємо схему графічного розташування припусків і допусків поверхні Ф40 js 6 (малюнок 5.1).

Розрахунок припусків на обробку поверхні 7 f 8

Заготівля валу отримана з прокату. Маршрут обробки включає наступні операції (переходи):

1. Фрезерування

2. Попереднє шліфування

3. Остаточне шліфування

На всіх операціях обробка розраховується поверхні ведеться в центрах, з чого випливає, що похибка установки деталі в радіальному напрямку дорівнює нулю, тобто e = 0.

Похибка заготівлі визначаємо за формулою [3].

, (18)

де - Похибка заготовки по зсуві, мм;

- Похибка заготовки по викривленню, мм;

- Похибка зацентровкі, мм.

Відповідно до ГОСТ 7505-89

= 0 мм,

,

де - Питома кривизна заготівлі, мкм / мм;

- Відстань від торця до середини заготовки, мм.

Згідно таблиці 4.8 [3]

D _К = 2 мкм / мм.

r _КОР = 2 * 158,25 = 316,5 мм.

Похибка зацентровкі визначаємо за формулою [3]

, (19)

де - Допуск на розмір поковки, 2,5 мм.

= 0,604 мм.

Тоді:

= 0,682 мм.

Величина залишкових просторових відхилень [3]

1. після фрезерування

= 0,06 * 682 = 41 мкм;

2) після попереднього шліфування

= 0,02 * 682 = 14 мкм.

Виписуємо параметри шорсткості і глибини дефектного шару Т для всіх операцій:

1) фрезерування

= 50 мкм; Т = 50 мкм;

2) шліфування попереднє

= 10 мкм; Т = 20 мкм;

3) шліфування остаточне

= 5 мкм; Т = 15 мкм.

Розрахунок мінімальних значень припусків виробляємо за формулою [3], попередньо заповнивши розрахункову таблицю 5,2.

, (20)

де - Висота нерівностей, отриманих на попередній операції;

- Глибина дефектного шару, отриманого на попередній операції;

- Просторове відхилення, отримане на попередній операції.

Мінімальні припуски

1) під попереднє шліфування

= 2 * (50 +50 +41) = 2 * 141 мкм;

2) під остаточне шліфування

= 2 * (10 +20 +14) = 2 * 44 мкм.

Визначаємо розрахунковий розмір шляхом послідовного

додавання розрахункового мінімального припуску кожного технологічного переходу, починаючи з мінімального розміру:

= 6,965 мм;

= 6,965 +0,088 = 7,053 мм;

= 7,053 +0,282 = 7,335 мм.

У графу записуємо розрахункові розміри. Графу «допуск» заповнюємо відповідно до досягнутої точністю при обробці деталей на

даної операції.

Найбільші граничні розміри визначаємо додатком допуску до найменшого граничного розміру:

= 6,965 +0,022 = 6,987 мм;

= 7,053 +0,036 = 7,089 мм;

= 7,34 +0,09 = 7,43 мм.

Граничні значення припусків визначаємо як різницю найбільших граничних розмірів і - Як різниця найменших граничних розмірів попереднього і виконуваного переходів:

= 7,089-6,987 = 0,102 мм;

= 7,43-7,089 = 0,341 мм;

= 7,053-6,965 = 0,088 мм;

= 7,34-7,053 = 0,287 мм.

Загальні припуски Z _{0 max} і Z _{0 min} розраховуємо, підсумовуючи їх переможе-

точні значення і записуючи їх внизу відповідних граф:

= 88 +287 = 375 мкм

= 102 +341 = 443 мкм

Виробляємо перевірку правильності розрахунків за формулою [3]

_, (21)

102-88 = 36-22 14 = 14

341-287 = 90-36 54 = 54

Перевірка показує, що розрахунки припусків виконані правильно.

Таблиця 5.2-Розрахунок припусків на обробку поверхні 7 f 8

Будуємо схему графічного розташування припусків і допусків поверхні 7 f 8 (рисунок 3.2).

Таблиця 5.3-Припуски і допуски на оброблювані поверхні вал

Розрахунок режимів різання

Розрахунок режимів різання аналітичним методом

Операція 025 - токарна гідрокопіровальная. Чистове гостріння Æ 15, Æ 20, Æ 34, Æ 35, Æ 40. Верстат моделі 1Н713. Різець прохідної з платівкою з твердого сплаву Т15К6.

Глибина різання t = 0,5 мм;

Подача = 0,7 мм / об [12].

Для сталей з = 600 МПа

= * , (22)

де - Коефіцієнт уточнення подачі, = 0,45.

Швидкість різання розраховуємо за формулою [12]

(23)

де - Постійний коефіцієнт;

- Стійкість інструменту;

-Поправочний коефіцієнт;

- Показники ступенів.

= 350; = 60хв; = 0,2; = 0,15; = 0,35

Поправочний коефіцієнт розраховуємо за формулою [12]

= , (24)

де - Коефіцієнт, що враховує вплив матеріалу заготовки;

- Коефіцієнт, що враховує стан поверхні;

- Коефіцієнт, що враховує матеріал заготовки.

= = 1

= 0,9

= 1,04

= 1 * 0,9 * 1,04 = 0,936

- Швидкість різання за формулою [12].

.

Частоту обертання шпинделя при обробці розраховуємо за формулою [12]

, (25)

де - Швидкість різання, м / хв;

- Діаметр поверхні, мм.

Поверхня Æ 40

хв

Приймаються за паспортом верстата

= 1000мін ^-1

Дійсна швидкість різання

м / хв.

Силу різання розраховуємо за формулою [12]

, (26)

де - Постійний коефіцієнт;

- Поправочний коефіцієнт;

, , - Показники ступенів.

= 300; = 1,0; = 0,75; =- 0,15

Поправочний коефіцієнт розраховуємо за формулою [12]

(27)

(28)

= 0,94; = 1,1; = 1,0; = 1,0.

= 0,94 * 1,1 * 1,0 * 1,0 * 1,0 = 1,034

Н

Потужність різання розраховуємо за формулою [12]

(29)

де - Сила різання, Н;

- Швидкість різання, м / хв.

кВт.

Потужність двигуна головного приводу верстата = 17 кВт, К.П.Д. приводу верстата = 0,85. Тоді

, (30)

= 17 * 0,85 = 14,45 кВт.

, Тобто 0,625 <14,45

Таким чином, привід верстата забезпечує обробку при заданих режимах.

Розрахунок режимів різання за нормативами

Операція 030-шліцефрезерная. Фрезерування шліців ГОСТ 1139-80. Верстат моделі 5350А. Інструмент фреза черв'ячна спеціальна зі швидкорізальної сталі Р6М5.

Довжину робочого ходу розраховуємо за формулою [11]

, (31)

де довжина різання, мм;

довжина підвода, врізання й перебігаючи, мм;

додаткова довжина, викликана налагодженням і конфігурацією колеса.

= 92 мм; 26 мм; мм.

92 +26 +40 = 158 мм

Подачу на оборот деталі призначаємо за таблицею с.149 [11]

= 2,2 мм / об

Для фрези з "вусиками" подачу зменшують на 20%

(32)

= 0,8 * 2,2 = 1,76 мм / об

За паспортом верстата уточнюємо подачу

1,8 мм / об

Швидкість різання призначаємо за таблицею с.141 [11]

35м/мін

Частоту обертання інструменту розраховуємо за формулою [11]

, (33)

де - швидкість різання, м / хв;

діаметр фрези, 80мм.

хв

За паспортом верстата приймаємо частоту обертання

n = 127 хв ^-1

Дійсна швидкість різання

; (34)

м / хв

Аналогічно розраховуємо режими різання на інші операції, і результати зводимо в таблицю 6.1.

Таблицю 6.1-Зведена таблиця режимів різання.

159,2

2070