Проектування та виробництво заготовок

Анотація

Виконана робота складається з 4-х аркушів графічної частини формату А1 та 56 аркушів пояснювальної записки.

До пояснювальної записки входять такі розділи:

- визначення конструктивних параметрів деталі за розрахунками на міцність та жорсткість валу;

- визначення способу виготовлення заготовки, розроблено креслення заготовки, розраховані припуски та занесені допуски на розміри шківу до таблиці;

- вирішення типового технологічного завдання, розраховано припуски та режими різання розрахунково-аналітичним методом на обточування циліндричної поверхні O132,5;

- розраховано норми часу на № 005 та №010 токарну операцію; скомпоновано конструкцію інструменту - свердла з конічним хвостовиком для обробки отворів;

- представлено конструкцію поворотних лещат з нерухомою губкою та пневматичним приводом. Сила затиску 6500 Н;

- експериментально досліджено систему автоматичного контролю процесом різання. Результати експериментів звели до таблиці. Побудували графіки залежності інтегрального показника від коефіцієнту підсилювача зворотного зв'язку.

Зміст

1. Проектно-розрахунковий розділ

1.1 Характеристика вихідного механізму

1.2 Визначення навантажень, що діють на вал 2 механізму

1.3 Визначення параметрів вала 2 за розрахунками на міцність

1.4 Проектування клинопасового шківа 1

1.5 Перевірка шпоночного зЧєднання шківа на зминання та зрізання

1.6 Вибір та розрахунок підшипників кочення вала 2

1.7 Вибір та обґрунтування методу виготовлення заготовки

1.8 Розробка креслення виливка

1.9 Визначення вартості заготовки

2. Технологічний розділ

2.1 Проектування технологічних послідовностей обробки поверхонь деталі

2.2 Обґрунтування вибору технологічних баз

2.3 Проектування маршруту механічної обробки шківа 1

2.4 Проектування змісту технологічних операцій

2.5 Розрахунок припусків на циліндричну внутрішню поверхню шківа 1

2.6 Аналітичний розрахунок режимів різання

2.7 Табличний розрахунок режимів різання

2.8 Нормування технологічних операцій

2.9 Вибір інструментального оснащення

3. Проектування верстатних пристроїв

3.1 Опис пристрою та приводу

3.2 Визначення умов рівноваги заготовки при закріпленні її будь-якою силою затиску

3.3 Розрахунок сили затиску на поршні та визначення параметрів поршня

3.4 Розрахунок параметрів привода

4. Моделювання САУ процесом різання

4.1 Мета роботи та вихідні дані

4.2 Теоретична частина

4.3 Практична частина

4.4 Результат

Література

1. Проектно-розрахунковий розділ

1.1. Характеристика вихідного механізму

Згідно із завданням обираємо кінематичну схему механізму (рис.1.1), яка дозволяє передати на вал 2 і далі на робочий орган задану потужність N2 та швидкість обертання щ2 (табл.1.1).

Рис.1.1. Кінематична схема заданого механізму

Таблиця 1.1. Вихідні дані для розрахунку на міцність

Швидкість обертання вихідного валу щ, рад./с	Максимальна потужність що передається N, кВт	Деталь	Примітка
100	10	1	Шків клинопасовий

Для забезпечення потужності на вихідній парі зубчастих колес визначимо потужність двигуна:

кВт, (1.1)

де N2 - максимальна потужність на валу 2, кВт (згідно з завданням); ?заг - загальний коефіцієнт корисної дії заданого механізму

 (1.2)

?пп - коефіцієнт корисної дії пасової передачі (?пп= 0,97); коефіцієнт корисної дії пари підшипників (?під = 0,99).

За цими даними обираємо асинхронний двигун серії 4А з такими технічними характеристиками :

· тип двигуна - 4A160S6У3;

· номінальна потужність - 11,0 кВт;

· частота обертання - 975 хв-1;

· коефіцієнт корисної дії - 86,0%

Обраний двигун буде працювати з недовантаженням, яке дорівнює:

, (1.3)

що допустимо.

З цих умов передатне відношення пасової передачі буде

. (1.4)

Визначимо діаметр шківа на валу двигуна

мм (1.5)

Згідно з ГОСТ 17383-72, остаточно приймаємо діаметри шківів

D0 = D1 = 180 мм.

За фактично прийнятим передатним відношенням клинопасової передачі визначимо швидкість обертання валу 2 :

 (1.6)

Вона відрізняється від заданої швидкості обертання на

< 5%, (1.7)

що допустимо.

1.2 Визначення навантажень, що діють на вал 2 механізму

Під час роботи на вал 2 заданого механізму діють:

· крутний момент

(1.8)

· сила натяжіння пасів клинопасової передачі

(1.9)

· тангенціальна сила

(1.10)

· складові сили Ft, Fr, Fa, що діють у косозубій зубчастій циліндричній передачі.

Для визначення цих складових сили розрахуємо зубчастої передачі, тобто зазначимо міжосьову відстань а, передатне відношення u, коефіцієнт ширини ша, модуль mn та кут нахилу лінії зубу в.

Зубчасте колесо виготовляється з легованої конструкційної сталі 35ХМ за ГОСТ 4543-71, що підлягає термічній обробці (поліпшенню та гартуванню ТВЧ) до твердості HRC 48... 53.

Механічні властивості цієї сталі:

· межа міцності - 920 МПа;

· межа текучості - 790 МПа.

Визначимо величину допустимих напружень при розрахунках зубчастої пари на витривалість та згинання.

За даними проведених розрахунків, визначимо основні параметри циліндричної передачі:

· міжосьова відстань

(1.11)

де K - допоміжний коефіцієнт (для сталевих косозубих циліндричних зубчастих передач K = 270); [уН] - допустиме контактне напруження при одноковій твердості шестерні і колеса

МПа; (1.12)

u - передатне відношення (u =1,667);

Мр' - розрахунковий момент

Мр' = Ммах· KНд·KН = 103,48•0,71•1,89 = 137,4 Н•м; (1.13)

Ммах - максимальний крутний момент на валу 2, Н•м (Ммах = 103,48);

KНд - коефіцієнт довговічності (KНд = 0,71);

KН - коефіцієнт навантаження

KН = K?Нб·K?Нв·K?Нv = 1·1,87·1,01 = 1,89; (1.14)

K?Нб - коефіцієнт розподілу навантаження (K?Нб = 1); K?Нв - коефіцієнт концентрації навантаження (K?Нв =1,87); K?Нv - коефіцієнт динамічності (K?Нv =1,01);

ш?а - коефіцієнт ширини (ш?а = 0,4).

Попереднє значення колової швидкості

м/с; (1.15)

Cv - коефіцієнт (для циліндричних косозубих зубчастих коліс зі сталі, що гартувалась ТВЧ та поліпшувалась) Cv = 16; n1 - число обертів шестерні, хв-1 (n1 = 975).

При цих умовах коефіцієнт розподілу навантаження KHб =1,065 [1].

Відношення ширини колеса до діаметру шестерні становитиме

. (1.16)

Коефіцієнт динамічності KHv = 1,01, а коефіцієнт навантаження

KН = KНб·KНв·KНv = 1,065·1,87·1,01 = 2,01. (1.17)

Тоді розрахунковий момент становитиме

Мр = Ммах· KНд·KН = 103,48•0,71•2,01 = 147,7 Н•м; (1.18)

Приймаємо стандартне значення a = 63 мм.

Визначимо ширину колеса та шестерні:

b2 = ша·a = 0,4·63 = 25,2 мм; (1.19)

b1? 1,12·b2 = 1,12·25,2 = 28,22 мм; (1.20)

округлюємо ці значення до стандартних величин:

b2 = 25 мм;

b1 = 28 мм. < [уH]

Дійсна швидкість становитиме

< 2,65 м/с. (1.21)

Фактичне контактне напруження становитиме

(1.22)

Тому змінюємо міжосьову відстань а= 100 мм, а ширину зубчастих колес приймаємо відповідно b2 = 40 мм та b1 = 45 мм.

Визначимо тангенціальну складову Ft сили, що діє на зуб

 Н. (1.23)

Тоді модуль циліндричної косозубої зубчастої пари дорівнюватиме

мм; (1.24)

де K - коефіцієнт, що характеризує передачу (K = 3,5 - косозуба передача); KFд - коефіцієнт довговічності за згинанням (Fд = 1); KF - коефіцієнт навантаження при розрахунках згибної витривалості

KF = KFб·KFв·KFv = 1,12•1,64•1,012 = 1,86 (1.25)

KFб - коефіцієнт на згибну витривалість (KFб =1,12); KFв - коефіцієнт на згибну витривалість для циліндричних передач з твердістю HRC ? 40 (KFв = 1,64); KFv - коефіцієнт динамічності (KFv =1,012); b1 - ширина вінця зубчастого колеса,мм (b1 = 45); [уF] - допустиме навантаження на згинання

[уF] = МПа; (1.26)

при твердості поверхні зубців HRC ? 40 мінімальне значення модуля

mn ? 1,6 мм.

Приймаємо остаточно

mn = 2,5 мм.

Сумарне число зубців шестірні та колеса

; (1.27)

де в ? кут підйому лінії зуба

(1.28)

знайдене значення округлюємо до цілого числа та приймаємо його за остаточне значення (= 78); уточнюємо кут нахилу лінії зуба

(1.29)

число зубців шестірні

(1.30)

округлюємо до найближчого цілого числа

z1 = 30;

число зубців колеса

(1.31)

Уточнюємо передатне відношення

(1.32)

Похибка передатного відношення становитиме

, (1.33)

що допустимо.

· фактичне напруження на згин зубців шестерні

МПа < 240 = []

уF ? 408 МПа, (1.34)

де YF - коефіцієнт форми косозубого зубця для зовнішнього зачеплення, що приймають в залежності від еквівалентної кількості зубців zv та відносного зміщення:

та х = 0 (1.35)

YF = 3,78;

Yв - коефіцієнт нахилу зубця

; (1.36)

KFд - коефіцієнт довговічності за згинанням (Fд = 1); KF - коефіцієнт навантаження при розрахунках згинної витривалості

;

KFб - коефіцієнт на згибну витривалість (KFб =1);

KFв - коефіцієнт на згибну витривалість для циліндричних передач з твердістю HRC ? 40 (KFв =1,64);

KFv - коефіцієнт динамічності (KFv =1,025);

b1 - ширина вінця зубчастого колеса, мм (b1 = 45);

[уF] - допустиме навантаження на згинання, МПа.

· Фактичне напруження на згин зубців колеса

(1.37)

де YF - коефіцієнт форми косозубого зубця для зовнішнього зачеплення, що приймають в залежності від еквівалентної кількості зубців zv та відносного зміщення:

та х = 0 (1.38)

YF = 3,67;

b1 - ширина вінця зубчастого колеса, мм (b1 = 40).

Остаточні параметри зубчастої передачі:

a = 100 мм; u = 1,6; ша = 0,4; b1= 45; b2 = 40 мм;

mn = 2,5 мм; z1 = 30; z2 = 48; в =12910'.

Визначимо геометричні розміри циліндричної пари:

Коефіцієнт зміщення необхідний для усунення підрізання зуба вибираємо з графіка x = 0.

· шестерні

ділильний діаметр

(1.39)

діаметр вершини зубців

(1.40)

діаметр впадин

(1.41)

· колеса

ділильний діаметр

(1.42)

діаметр вершини зубців

(1.43)

діаметр впадин

(1.44)

Сили у зачеплені циліндричної передачі (рис.1.2)



Рис. 1.2. Сили у зачепленні циліндричних косозубих передач

· тангенціальна сила

(1.45)

· радіальна сила

(1.46)

· осьова сила

(1.47)

1.3 Визначення параметрів вала 2 за розрахунками на міцність

Вал 2 знаходиться у рівновазі під дією як сил та крутних моментів, що визначені у п.1.2, так і реакцій в опорах А та В валу 2.

Розглянемо схему сил, що діють на вал (рис.1.3) та запишемо систему

рівнянь, які описують рівновагу валу 2 відносно опор А та В у площинах:

· ХОZ

?МА = ? 3•Р1•0,15 ? Rbz•0,45 + Fr (0,45 + 0,1) ? Fа• = 0; (1.48)

?МВ = ? 3•Р1•(0,15 + 0,45) + Rаz•0,45 + Fr •0,1 ? Fа• = 0; (1.49)

· YOX

?МА = ? QT•0,15 + Rby•0,45 + Ft•(0,45 + 0,1) = 0; (1.50)

?МВ = ? QT•(0,15 + 0,45) ? Rаy•0,45 + Ft•0,1 = 0. (1.51)

Рис 1.3. Сили які діють на вал 2 механізму

Розв'язання цих рівнянь дозволило встановити:

(1.52)

 (1.53)

Н; (1.54)

(1.55)

Сума проекцій сил на вісь Х:

(1.56)

приймаючи, що Rах= - Rbx

Н;

Н.

Змінимо напрям усіх складових реакцій опор, які мають від'ємну та знайдемо суми проекцій усіх сил та реакцій на валу 3 на координатні вісі:

рівнянь, які описують рівновагу валу 2 відносно опор А та В у площинах:

· ХОZ

?МА = ? 3•Р1•0,15 ? Rbz•0,45 + Fr (0,45 + 0,1) ? Fа• = 0; (1.57)

?МВ = ? 3•Р1•(0,15 + 0,45) + Rаz•0,45 + Fr •0,1 ? Fа• = 0; (1.58)

· YOX

?МА = ? QT•0,15 + Rby•0,45 + Ft•(0,45 + 0,1) = 0; (1.59)

?МВ = ? QT•(0,15 + 0,45) ? Rаy•0,45 + Ft•0,1 = 0. (1.60)

; (1.61)

; (1.62)

. (1.63)

Розрахунки зроблені правильно.

На основі скорегованих даних побудуємо епюри згибних, крутних та приведених моментів (рис.1.4), використовуючи рівняння моментів:

· у площині ZOX

ділянка 0-1: при 0 ? x < 0,15; (1.64)

ділянка 1-2: при 0,15 ? x < 0,60; (1.65)

ділянка 2-3: (1.66)

при 0,60 ? x ? 0,70;

· у площині XОY

ділянка 0-1: при 0 ? x < 0,15; (1.67)

ділянка 1-2: при 0,15 ? x < 0,60; (1.68)

ділянка 2-3: (1.69)

при 0,60 ? x ? 0,70;

Приведені моменти:

. (1.70)

Результати розрахунків зведені у табл.1.2

Таблиця 1.2

Переріз	Мy	Мz	Мкр.	Мприв.
0	0	0	103,48	77,61
1	-517,5	-172,5	103,48	550,98
2	-70,83	-236,3	103,48	258,61
3	17,39	0	103,48	79,53

Рис.1.4. Сумарна епюра моментів

Як видно з розрахунків - небезпечний переріз 1 під опорою А.

Визначимо діаметр вала 2 у перерізі 1, який виготовлено зі сталі 40Х за ГОСТ1050-60, що має такі фізико-механічні властивості після нормалізування:

· межа міцності при розтягуванні уb = 637...931 МПа;

· межа текучості при розтягуванні уТ = 716 МПа;

· межа витривалості при згинанні у-1 = 392 МПа;

· межа витривалості при крученні ф-1 = 183 МПа.

За знакозмінному навантаженні допустиме напруження при згинанні

[у]зг. = 93,1 МПа.

Тоді діаметр валу у перерізі 1 становитиме:

мм. (1.71)

За наявності концентраторів напруження шийки вала під підшипник збільшимо її діаметр на 6%, тобто

мм. (1.72)

Остаточно приймаємо діаметр під підшипник d1 =40 мм.

Аналогічно визначимо діаметри шийок під другий підшипник (опора В), під шків 1 (опора 0) та під циліндричну косозубу шестерню 5:

мм. (1.73)

мм. (1.74)

 мм. (1.75)

Збільшимо діаметри цих шийок з-за наявності концентраторів напруження:

d?0 = 1,05·19,67 = 20,66 мм; d?3 = 1,05·19,83 = 20,82 мм;

d?2 = 1,08·31,03 = 33,51 мм;

Остаточно приймаємо: d0 = d3 = 25 мм; d2 = 35 мм.

1.4 Проектування клинопасового шкІва 1

Клинопасова передача (рис.1.5) використовується для передачі номінальної потужності N = 11 кВт при передатному відношенні uп.п. = 1 від електродвигуна (n = 975 хв.-1). Режим роботи: середній при двозмінній роботі.

Рис.1.5. Клинопасова передача

Обираємо переріз паса Б за ГОСТ1284.1-80 (рис.1.6), який має такі технічні характеристики []: lр = 14 мм; W = 17 мм; T0 = 10,5мм; А = 1,38 мм2; m = 0,18 кг/м; Lр = 800…6300 мм; ДLр = 40 мм; мінімальний діаметр меншого шківа dmin = 125 мм.

Таблиця 1.3 Розміри шківа за ГОСТ1284.1-80

Тип паса	Позначення перерізу	bp, мм	b0, мм	h, мм	y0, мм	Площа перерізу А, мм2	Розрахункова довжина, мм	Маса q,кг/м
Нормального перерізу (ГОСТ1284.1-80)	Б	14	17	10,5	4,0	138	800..6300	0,18

Рис.1.6. Переріз паса Б

Таблиця 1.3.1. Параметри канавок шківа

Переріз паса	b, мм	lp, мм	p, мм	f, мм	h, мм	ц, град
Б	4,2	14	19	12,5	10,8	36

Для підвищення ресурсу роботи передачі з стандартного ряду приймаємо діаметр меншого шківа d1 = 180 > dmin= 125 мм.

Діаметр відомого шківу d2 = uп.п ·d1 = 1·180 = 180 мм.

Уточнюємо передатне відношення з урахуванням відносного ковзання s = 0,01

uп.п.=. (1.76)

Визначимо міжосьову відстань

мм; (1.77)

мм. (1.78)

Приймаємо міжосьову відстань а =280 мм.

Визначимо розрахункову довжину пасів

мм. (1.79)

Найближче стандартне значення Lр = 1250 мм.

Уточнюємо міжосьову відстань

(1.80)

де мм; (1.81)

. (1.82)

мм. (1.83)

Збільшимо діаметри цих шийок з-за наявності концентраторів напруження:

d?0 = 1,05·19,67 = 20,66 мм; d?3 = 1,05·19,83 = 20,82 мм;

d?2 = 1,08·31,03 = 33,51 мм;

Остаточно приймаємо: d0 = d3 = 25 мм; d2 = 35 мм.

мм. (1.84)

Збільшимо діаметри цих шийок з-за наявності концентраторів напруження:

d?0 = 1,05·19,67 = 20,66 мм; d?3 = 1,05·19,83 = 20,82 мм;

d?2 = 1,08·31,03 = 33,51 мм;

Остаточно приймаємо: d0 = d3 = 25 мм; d2 = 35 мм.

Для встановлення та заміни пасів передбачуємо можливість зменшення а на 2%, тобто на 9 мм, а для компенсації відхилень та подовження під час експлуатації - можливість збільшення а на 5,5%, тобто на 19 мм.

Визначимо кут обхвату пасами малого шківу

0. (1.85)

Визначимо коефіцієнти: кута обхвату Сб = 1;

довжини паса СL = 0,88;

режиму роботи Ср 1,2;

кількості пасів Сz = 0,9 (для z=4 попередньо).

Знаходимо номінальну потужність для паса перерізом Б з розрахунковою довжиною паса Lр = 1250 мм при d1 = 180 мм, u = 1 та n = 975 хв.-1- Р0 =3,45 кВт.

Визначимо розрахункову потужність

кВт. (1.86)

За цих умов число пасів дорівнюватиме

. (1.87)

Визначимо натягнення кожного паса

Н, (1.88)

де v - швидкість паса м/с; и = 0,18. (1.89)

Сили, що діють на вали Н. (1.90)

Визначимо робочий ресурс даної клинопасової передачі за ГОСТ1284.2-80

год. (1.91)

Визначимо ширину шківа:

(1.92)

p та f - параметри канавок шківа. Значення наведені в таблиці.

Визначаємо товщину ободу:

(1.93)

Визначаємо зовнішній діаметр маточини:

(1.94)

Визначаємо внутрішній діаметр обода:

(1.95)

Визначаємо діаметр шківа:

(1.96)

1.5 Перевірка шпоночного з'єднання шківа на зминання та зрізання

Для передачі крутного моменту Мкр від шківа 1 до ступінчастого вала 2 обираємо призматичну шпонку за ГОСТ23360-78:

Шпонка 6?6?40,

де b - ширина шпонки, мм (b = 6); h - висота шпонки, мм ( h = 6); l - довжина шпонки, мм (l = 40).

Матеріал шпонки - сталь 45 ГОСТ 1050-88 з уb ? 600 МПа.

Обрану шпонку перевіряємо на зминання та зрізання:

? [узм] = 500 МПа, (1.97)

? [узм] = 900 МПа, (1.98)

де d - діаметр вала, мм (d = 25); lP - робоча довжина шпонки

мм; (1.99)

[узм] - допустима напруга на зминання при виготовленні шківу з чавуну, МПа ([узм] = 400... 600); [фзр.] - допустима напруга на зрізання при сталевій шпонці, МПа ([фзр.] = 900).

Отже розміри шпонки дозволяють передавати робочий крутний момент.

1.6 Вибір та розрахунок підшипників кочення вала

Зубчаста передача 5 косозуба, циліндрична. Тому в опорах А та В вала 2 на підшипники діють радіальні RАz, RBz та осьові RАx, RBx реакції, які вимагають застосування кулькових радіально-упорних підшипників. Для шийок валу d1 та d2 обираємо кулькові радіально-упорні підшипники типу 36208 та 36207 (легкої вузької серії) зі схемою установки «у розпір».

Характеристики та розміри підшипників наведені у табл.1.2

Таблиця 1.4. Розміри та технічні характеристики підшипників кулькових радіально-упорних (ГОСТ831-75). б =120

Умовне позначення	d	D	B	r	C	C0	nнайб
36207	35	72	17	2	30800	17800	10000
36208	40	80	18	2	38900	23200	9500
36308	40	90	23	2,5	53900	32800	9500

Визначимо еквівалентне динамічне навантаження у кулькових радіально-упорних підшипниках в опорах:

· А при та e = 0,34 (1.100)

; (1.101)

де V - коефіцієнт обертання (при обертанні внутрішнього кільця V = 1); Fа - осьова сила, що діє на підшипник в опорі А, Н (Fа = 283); RАz - радіальна сила, що діє на підшипник в опорі А, Н (RАz = FrA = 4442,6);

за цих умов X = 1, Y = 0, а еквівалентне навантаження

Н; (1.102)

· В при та e = 0,30 (1.103)

; (1.104)

де V - коефіцієнт обертання (при обертанні внутрішнього кільця V = 1); Fа - осьова сила, що діє на підшипник в опорі А, Н (Fа = 226,1); RВz - радіальна сила, що діє на підшипник в опорі А, Н (RВz = FrВ = 110,4);

за цих умов X = 0,45, Y = 1,81, а еквівалентне навантаження

Н; (1.105)

де- коефіцієнт, що враховує характер навантаження, (); KT - коефіцієнт, що враховує робочу температуру підшипника, (KT =1,05).

Порівняння цих еквівалентних навантажень на підшипники дозволяє зробити висновок,що більш навантаженим є підшипник в опорі А.

Визначимо номінальну довговічність підшипника

 < 10000 год., (1.106)

що не задовольняє умовам роботи зубчастих редукторів (ГОСТ16162-78).

Обираємо підшипник 36308 - середня вузька серія (див. табл.1.2)

Номінальна довговічність цього підшипника дорівнюватиме

> 10000 год., (1.107)

що повністю задовольняє умовам роботи редуктора.

Остаточно обираємо радіально-упорні підшипники типу 36207 (опор В) та 36308 (опора А).

1.7 Вибір та обґрунтування методу виготовлення заготовки

Аналіз конструкції шківа, виконаного за робочим кресленням, дозволяє зробити такі висновки:

· габаритні розміри шківа: O188,4?120 мм;

· деталь призначена для передавання крутного моменту за допомогою клинопасової передачі;

· шків має точний отвір O 25 мм Н7;

· конструкція деталі має 6 пазів під клинові ремені.

Деталь «Шків» кріпиться на вал за допомогою шпонкового з'єднання, до якого пред'являють високі вимоги за точністю. Ширина шківа 120 мм. Очевидно, що найбільш відповідальними робочими поверхнями шківа є точний отвір, 6 пазів під клинові ремені та шпонковий паз. Інші поверхні не є робочими.

Оскільки чавунні заготовки виготовляють тільки литтям, то за заготовку деталі «Шків» приймаємо виливок.

Правильний вибір способу виготовлення виливка суттєво впливає на ефективність процесу обробки різанням, якість деталі та її вартість.

Порівняння технологічних можливостей, переваг та недоліків різних способів лиття показує, що за умов малосерійного виробництва такі виливки можна виготовляти литтям у оболонкові та піщано-глинисті форми, а також литтям за моделями, що виплавляються.

Лиття за моделями, що виплавляються, дозволяє одержати високоякісні виливки, але їх вартість у 4-5 разів перевищує вартість литва у піщано-глинисті форми.

Крім того, ускладнюється виготовлення виливка з внутрішніми наскрізними порожнинами. Цей спосіб лиття найбільш придатний для виготовлення невеликих виливків складної конфігурації з важкооброблюваних матеріалів.

Лиття в оболонкові форми дозволяє отримати високоякісні виливки, але через великі початкові витрати воно найбільш ефективне у масовому виробництві.

Таким чином, найдоцільніше виготовляти виливки литтям у разові пісчанні форми з машинним або ручним формуванням за металевими або дерев'яними моделями. Цей простий та дешевий спосіб лиття дозволяє одержати чавунні виливки без вибілювання, забезпечує досить високу точність, легко піддається механізації та автоматизації.

Конструкцію ливарної форми визначає кількість виливків, які одночасно виготовляються в одній опоці, площина рознімання форми, тип ливникової системи, положення форми при заливанні металу, наявність стержнів, тощо.

Враховуючи невеликі розміри виливка, в одній опоці будемо виготовляти 4 виливка.

Такий виливок можна виготовити в двох половинах форми. В процесі заливання металу площина рознімання форми повинна бути горизонтальною, що знижує трудомісткість виготовлення, підвищує її якість.

Наскрізний отвір O25мм литтям одержувати нераціонально. Він буде виконаний на металорізальних верстатах.

1.8 Розробка креслення ВИЛИВКА

Рис.1.7. Робоче креслення шківу 1

Запишемо загальну формулу для визначення об'єму:

(1.108)

 (1.109)

Тоді маса деталі складає:

(1.110)

де - густина чавуну кг/м3

Для остаточно прийнятого способу виготовлення виливка литтям в піщано- глинисті форми визначаємо:

· Технологічний процес лиття -у піщано-глинисті сирі форми - 10

· Ступінь жолоблення виливка - 5

· Ступінь точності поверхонь виливка для прийнятих умов лиття - 12

· Шорсткість поверхонь виливка - Ra=20 мкм

· Клас точності виливка за масою 22,3 кг - 10

· Приймаємо ряд припусків на обробку - 6

Остаточно точність виливка позначається:

10-5-12-10 Зм.2,8 ГОСТ 26645-85

Для розробки креслення виливка визначаємо величину припусків на обробку поверхонь, величину допусків на ці поверхні, формувальні уклони, радіуси заокруглень та переходів, технічні вимоги.

Припуски на механічну обробку призначають за табл.1.4. Для цього спочатку визначаємо загальний допуск на розмір від оброблюваної поверхні до технологічної бази обробки, при цьому допуски розмірів виливка, які змінюються обробкою, визначаємо за номінальними розмірами деталі. Після, виходячи з точності та шорсткості оброблених поверхонь деталі, орієнтовно призначаємо мінімальну кількість переходів, необхідних для обробки відповідних поверхонь зменшення. Згідно з ГОСТ 3212-80 формувальні уклони приймаємо для зовнішніх поверхонь рівними 1°, для внутрішніх - 2°.

Не вказані радіуси литих галтелей та заокруглень приймаємо в межах 3…5 мм.

Таблиця 1.4. Визначення допусків, припусків та технологічних напусків для лінійних розмірів виливка шківа. ГОСТ 26645-85

Розміри поверхні деталі, оброблюваної різанням	O188,4h14 зовніш	O132,48 h14 внутріш	O45h14 зовніш	120h14	O25 Ra=0,8 внутріш	O55h14 зовніш
Допуск на розмір виливка	7,0	6,4	5,0	6,4	4,4	5,0
Розмір від оброблюваної поверхні до технологічної бази	94,2	66,24	22,5	120	12,5	27,5
Допуск виливка на розмір	2,8	2,6	2,0	3,2	1,8	2,2
Орієнтовна кількість переходів	чорнова	чорнова	Чорнова напів чистова	Чорнова Напів чистова	Чорнова напів чистова, чистова	Чорнова Напів чистова
Загальний припуск на сторону	3,2	2,7	2,1	2,2	1,8	2,1
Технологічний припуск на сторону	1,5	1,1	1,1	1,5	2	1,1
Розрахунковий розмір виливка	O201,8	O120,68	O54,2	130,8	O 17	O64,2
Прийнятий розмір виливка	O201,8 (±3,5)	O120,7 (±3,2)	O54,2 (±2,5)	130,8 (±3,2)	O 17 (±2,2)	O64,2 (±2,5)



Рис 1.8. Креслення виливка

1.9 Визначення вартості заготовки

Точна маса виливка дорівнює 17,52 кг

Вартість виготовлення виливка розраховується за укрупненими показниками.

Для визначення та обґрунтування способу лиття розрахуємо вартість для двох випадків які використовуються в малосерійному виробництві.

Перший випадок. Ручна формовка по дерев'яним моделям.

=2890 грн, оптова ціна 1т виливків з чавуну СЧ18;

- доплата за знижки за відхилення вимог до точності розмірів виливків від базових. Для наших умов =1,075.

- доплата за знижки за відхилення вимог до точності маси виливків від базових. Для наших умов =1,055.

- доплата за доставку виливків з потоншеними проти базових товщин стінками. У нашому випадку =1,1.

- доплата та знижки за серійність. У нашому випадку =1,0.

- коефіцієнт, що враховує доплати в залежності від призначення виливка.

У нашому випадку = 1,05.

-

коефіцієнт, що враховує доплати за термічну та термохімічну обробку. У нашому випадку =1,0

- доплата за ґрунтування виливків. У нашому випадку =1.

- коефіцієнт, що враховує доплату за спеціальні випробування. У нашому випадку такі випробування не передбачені, тому =1,0.

- 248 грн., вартість 1т відходів (стружка).

Другий випадок. Машинна формовка по металевим моделям.

=2890 грн, оптова ціна 1т виливків з чавуну СЧ18;

- доплата за знижки за відхилення вимог до точності розмірів виливків від базових. Для наших умов =1,075.

- доплата за знижки за відхилення вимог до точності маси виливків від базових. Для наших умов =1,065.

- доплата за доставку виливків з потоншеними проти базових товщин стінками. У нашому випадку =1,1.

- доплата та знижки за серійність. У нашому випадку =1,0.

- коефіцієнт, що враховує доплати в залежності від призначення виливка.

У нашому випадку = 1,05.

- коефіцієнт, що враховує доплати за термічну та термохімічну обробку. У нашому випадку =1,04

- доплата за ґрунтування виливків. У нашому випадку =1,.

- коефіцієнт, що враховує доплату за спеціальні випробування. У нашому випадку такі випробування не передбачені, тому =1,0.

- 248 грн., вартість 1т відходів (стружка).

Отже, роблячи підрахунки приходимо до висновку, що краще застосовувати машину формовку по металевим моделям оскільки її вартість відносно мала але вона забезпечую кращу щільність формовочної суміші та точність виплавляємої моделі, що значно зменшить час та вартість для подальшої обробки заготовки.

2. Технологічний розділ

2.1 Проектування технологічних послідовностей обробки поверхонь деталі

При обробці заготовок на металорізальних верстатах її поверхні поділяються на (рис.2.1):

· робочі поверхні 1, що дозволяють деталі виконувати своє службове призначення - вони обробляються, тобто з них різальним інструментом знімається певний шар металу та досягаються, задані кресленням, точність та якість;

· базуючі поверхні 2, що надають заготовці строго визначеного положення відносно інструмента при механічній обробці, а деталі - у виробі;

· поверхні 3, що сприймають дію затискаючих сил;

Рис.2.1. Класифікація поверхонь деталі

· вимірні поверхні 4, тобто поверхні відносно яких виміряються, задані кресленням, розміри;

· поверхні 5, що не обробляються.

Кожна поверхня заготовки підлягає певній механічній обробці, яку визначають вимоги робочого креслення (див. лист 1).

Тому розглянемо можливі варіанти обробки кожної поверхні деталі, які наведені у табл.2.1.

Рис 2.2. Поверхні заготовки, що обробляються

Аналіз цих варіантів свідчить, що за умов мало серійного виробництва більш доцільним є варіант №1, який потребує меншої кількості металорізальних верстатів та верстатників, менших виробничих площин.

2.2 Обґрунтування вибору технологічних баз

Ефективність проектування технологічних процесів в значній мірі визначається обґрунтованим вибором технологічних баз.

Загальний алгоритм вибору технологічних баз передбачає вирішення певних завдання.

Спочатку обґрунтовується вибір загальних технологічних баз заготовки (ЗТБ), основних (ОКБ) та допоміжних (ДКБ) конструкторських баз спроектованої деталі (див.рис.2.1).

Для даної деталі характерним є неможливість спроектувати технологічний процес з незмінним комплектом загальних технологічних баз - ЗТБ.

Конструктивними особливостями деталі є достатньо високі вимоги до просторового положення поверхонь та допоміжних конструкторських баз. Тому процес виготовлення деталі передбачає послідовне застосування як комплекту ЗТБ поверхонь ОКБ та ДКБ.

ОКБ - це внутрішній діаметр шківа (O 25H7 мм), а ДКБ - правий торець шківу, які визначають положення деталі 1 відносно ступінчастого вала 2. Для технологічних операцій, що призначені для оброблення внутрішніх поверхонь ЗТБ буде співпадати з необробленими поверхнями 6 та 10, а для оброблення зовнішніх ЗТБ будуть співпадати з ОКБ та ДКБ.

Після обґрунтування ЗТБ вирішується завдання вибору технологічних баз (ТБ) для оброблення ЗТБ. При цьому виходимо з положення, що ТБ повинна забезпечувати оброблення всього комплекту баз ЗТБ за одну технологічну операцію, яка надає необхідне просторове положення всім поверхням ЗТБ.

Якщо всі поверхні заготовки повинні оброблятись, то в комплект ТБ для першої операції потрібно включити поверхні з мінімальним припуском, або поверхні заготовок, на яких не допускається брак.

Поверхні, що є ТБ для першої операції, повинні забезпечувати простоту як установки заготовки, так і конструкції пристрою. Керуючись вище зазначеним, розглянемо можливі схеми базування деталі на першій операції (рис.2.3).

Аналіз цих схем базування показав, що схема б) гарантує досягнення необхідної співвісності внутрішньої та зовнішньої поверхонь та перпендикулярність торцевої поверхні ступиці шківу до його вісі з меншими витратами.

Рис 2.4. Схеми базування у патроні на першій операції:

а) з короткими кулачками (установча + подвійна опорна бази);

б) з довгими кулачками ( подвійна направляюча + опорна бази)

Як видно, доцільніше обирати базування деталі по довгим кулачкам, які базують заготовку за подвійною направляючою та опорною базами. Це підвищує точність обробки деталі на подальших операціях та жорсткість її при механічній обробці різанням.

2.3 Проектування маршруту механічної обробки шкива 1

Метою проектування технологічних процесів виготовлення деталі є визначення раціональної послідовності оброблення всіх поверхонь деталі, раціональний вибір виду обладнання, зважаючи на тип виробництва та форми організації технологічного процесу, визначення потрібної системи оснастки та інструменту для забезпечення найбільш продуктивного оброблення.

Аналіз послідовностей обробки кожної поверхні заготовки та обрані схеми її базування дозволили визначити маршрут механічної обробки шківа 1, що забезпечує досягнення вимог робочого креслення:

Операція 005. Обробка торців 1, 2; поверхні 3; отвору 4 та фаски 5.

Операція 010. Обробка торців 6, 7, 9; внутрішньої поверхні 10; фаски 8 та 6 канавок під паси 11.

Операція 015. Обробка шпонкового пазу 12.

2.4 Проектування змісту технологічних операцій

Реалізація обраного технологічного маршруту потребує вибору моделі верстата, пристрою та різального інструмента.

Для операції 005 обираємо токарний верстат мод.16К20Т1, що має дві керовані координати за програмою.

Заготовка кріпиться у самоцентруючому 3-х кулачковому патроні, який оснащено спеціальними довгими зажимами, що реалізують базування заготовки за подвійною направляючою та опорною базами, тобто ліквідують 5 ступенів вільності.

Усі поверхні обробляються стандартними інструментами, що оснащені твердосплавними пластинами ВК6М, який доцільно обирати для обробки сірого чавуну СЧ18.

Для операції 010 обираємо той же токарний верстат, який оснащено розтискною оправкою з гідравлічним приводом. Вона дозволяє реалізувати базування заготовки за подвійною направляючою (ОКБ) та опорною (ДКБ) базами.

Для операції 015 обираємо довбальний верстат мод. 7А412, що оснащено спеціальним пристроєм, який базує заготовку за подвійною направляючою (ОКБ) та опорною (ДКБ) опорами.

При цьому технологічному процесі виконується принцип постійності баз, що сприяє підвищенню точності виготовлення деталі.

Операційний технологічний процес механічної обробки шківу приведено у таблиці 2.2.

2.5 Розрахунок припусків на циліндричну внутрішню поверхню шківа 1

В машинобудування заготовка, з якої виготовляють необхідну деталь, має певний шар металу, що підлягає зйому при механічній обробці. Це дозволяє отримати деталь, що повністю відповідає вимогам робочого креслення.

Існують аналітично-розрахунковий та табличний методи визначення припуску.

Суть аналітично-розрахункового методу полягає в тому, що загальний припуск на обробку деталі визначається як сума її операційних припусків;

найменша допустима величина кожного операційного припуску повинна бути такою, при якій вже повністю можуть бути усунені сліди попередньої операції та враховані похибки установки на даній операції.

Мінімальні припуски для кожного технологічного переходу при обробці заданої внутрішньої поверхні O 120,7 +1 мм визначимо за залежністю:

; (2.1)

де Rzі-1 - висота нерівностей профілю на попередньому переході, мкм; - глибина дефектного поверхневого шару на попередньому переході, мкм; - сумарне відхилення розташування положення поверхонь (відхилення від паралельності, перпендикулярності, співвісності ) та в деяких випадках відхилення форми поверхонь; - похибка установки заготовки на переході який виконуємо; ді-1, ді - допуски на попередній операції та операції, що виконується.

Згідно з [1] значення усіх параметрів мінімального припуску для кожного переходу запишемо у табл.2.3 та розрахуємо для кожного з них мінімальні припуски.

Враховуючи, що внутрішня поверхня O132,5+4,0 відливка утворена у результаті литва в опоки при ручному формуванні за дерев?яною моделю, обираємо мкм та допуск на отвір ТD = 4000 мкм.

Перекіс отвору на всій довжині - Д = 600 мкм.

Похибка базування заготовки на розжимній оправці - е = 0 мкм.

Обробка поверхні діаметром O132,5+4,0 передбачає одноразове точіння, яке гарантує 12 квалітет точності (ТD=400 мкм), шорсткість поверхні Rz=100, глибину дефектного шару h= 100 мкм та просторову похибку Д = 30 мкм.

Визначимо розрахунковий припуск

2zmin = 2 [( Rz +h)+] = 2[(100+100)+] ?1200 мкм. (2.2)

Результати розрахунків зведені у табл. 2.3.

Перевірка цих розрахунків підтвердила їх правильність

Таблиця 2.3. Карта розрахунку припуску на розмір O132,5+0,40

2.6 Аналітичний розрахунок режимів різання

Розрахуємо режими різання при одноразовому точінні внутрішньої циліндричної поверхні O127,3 мм за таких умов: матеріал заготовки ? сірий чавун СЧ18, вид заготовки ? виливок III класу точності; максимальний припуск на механічну обробку ? 2zmax = 4,8 мм; напуск ? h? = 80·tg10 =1,4 мм на сторону.

За цих умов глибина різання tmax = 2,4 + 1,4 = 3,8 мм.

· Визначимо допустиму величину подачі, яка гарантує досягнення шорсткості внутрішньої поверхні Rz = 100 мкм при розточуванні отвору різцем з радіусом при вершині r = 5 мм:

мм/об; (2.3)

· Визначимо допустиму подачу за міцністю твердосплавної пластини ВК6М форми 1603, при розточуванні отвору O 127,3 мм; для цього розглянемо рівняння

(2.4)

де Pz ? складова сили різання, Н

(2.5)

СPz ? коефіцієнт, який враховує фізико-механічні властивості матеріалу, що обробляється (СPz = 92); t ? глибина різання, мм; s ? подача, мм/об; kP ? поправочний коефіцієнт (kP =1,05); [у] ? допустиме значення коефіцієнту міцності на згинання твердосплавної пластини ВК6М, Н/мм2 ([у] = 1300); W ? момент супротиву, мм3

мм3. (2.6)

Тоді допустима подача за міцністю твердосплавної пластини дорівнюватиме

мм/об. (2.7)

· Аналогічно визначимо допустиму подачу за міцністю державки розточувального різця

мм/об, (2.8)

враховуючи, що державка різця виготовлена з нормованої сталі 45 ([у] =1520) та має переріз (10?16) мм2, а плече дії сили різання l = 15 мм.

· Визначимо допустиму подачу, виходячи з міцності борштанги, що виготовлена з нормованої сталі 20Х ([у] = 1470). Борштанга має діаметр d = 40 мм та виліт L= 110 мм. Діаметр отвору, що розточується D = 123,5 мм.

Борштанга знаходиться під впливом згибних сил Pz, Py та крутного моменту Mкр (рис.2.6). Тоді, згідно IV теорії міцності, приведений момент становитиме

. (2.9)

При розточуванні короткою борштангою L ? D отримаємо

мм/об. (2.10)

· Визначимо допустиму подачу, виходячи з умови, що

Mр ? Mкр,

де Mр ? крутний момент від сил різання, Нм; Mкр ? крутний момент від сил тертя, Нм; за цих умов сила Q затискного пристрою дорівнюватиме

Н, (2.11)

Pz ? сила різання при обробці шківу, Н; D, d ? діаметри поверхонь обробки та затиску відповідно, мм; K ? коефіцієнт надійності (K = 1,5); б ? кут розрізної конічної втулки (б = 4,5 0 ); ц ? кут тертя на конічній поверхні (ц = 6052? ); ц1 ? кут тертя на затискаючій поверхні (ц1 = 6052?).

Тоді допустима технологічна подача при Q = 8000 Н становитиме

мм/об. (2.12)

Аналіз результатів усіх розрахунків дозволив встановити, що максимально допустима технологічна подача дорівнює

мм/об.

· Визначимо швидкість різання при одноразовому розточуванні отвору O127,3 мм, якщо tmax = 3,8 мм, допустима подача мм/об та стійкість ріжучого інструменту T = 60 хв

м/хв. (2.13)

Тоді кількість обертів шпинделя становитиме

об/хв. (2.14)

Згідно паспортних даних верстата приймаємо остаточно

nmin = 320 об/хв.

При цьому дійсна швидкість різання становитиме

м/хв. (2.15)

Для підвищення продуктивності праці при обробці торцевої поверхні точіння необхідно виконувати при постійній швидкості різання.

При цьому безкінечно мале збільшення машинного часу dTх, яке відповідає радіальному зміщенню різця dx, визначається за залежністю

 (2.16)

де nx ? миттєве значення змінної кількості обертів, що відповідає радіусу х

. (2.17)

Тоді машинний час підрізання торцевої поверхні становитиме

0,52 хв, (2.18)

тобто машинний час обробки торцевої поверхні за цих умов зменшиться у двічі.

Кількість обертів при цьому збільшиться до nmax ? 1600 м/хв.

· Визначимо силу різання, що виникає при розточуванні отвору O127,3 мм за прийнятих режимів різання

Н, (2.19)

де ? коефіцієнт, що враховує фізико-механічні властивості матеріалу, який обробляється; ? прийняті режими різання; ? поправочний коефіцієнт (= 1,05); t, y, n ? показники ступеню.

· Визначимо потужність різання при розточування отвору O127,3 мм

 кВт (2.20)

та потужність верстата, яка необхідна для виконання цієї операції

3,46 < [N] = 10 кВт. (2.21)

· Визначимо основний час розточування отвору O127,3 мм та підрізання торцю

хв. (2.22)

хв, (2.23)

де Lр.х. ? робочий хід різця, мм; y, y1 ? відповідно довжина врізанні та перебігу різця, мм; v ? швидкість різання, м/хв.; s ? подача на оберт заготовки, мм/об; D, D1 ? діаметри заглиблення та отвору шківу відповідно, мм (D = 127,3; D1 = 22).

Тоді загальний основний час на обробку отвору становитиме

tосн = tосн1 + tосн2 = 1,24 + 0,52 = 1,76 хв. (2.24)

2.7 Табличний розрахунок режимів різання

Для всіх технологічних переходів операції 005 ? Токарна з ЧПУ визначимо режими різання :

1. 005.01 ? центрування циліндричної поверхні O45-0,25; здійснюється комбінованим центрувальним свердлом типу А з швидкоріжучої сталі Р5М5 (d = 5,0 мм; l ? 6 мм; L = 12,5 мм).

Приймаємо:

· глибину різання t = d/2 = 2,5 мм; (2.25)

· подачу при свердлінні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 0,22•0,75 = 0,17мм/об. (2.26)

· стійкість центрувального свердла T = 20 хв.

· швидкість різання v = 46,5•0,75 = 34,8 м/хв. (2.27)

· кількість обертів шпінделю n = 1000 об/хв.

· основний час tосн1 = 0,09 хв.

2. 005.02 ? свердління циліндричного отвору O19,5+-0,21; здійснюється свердлом з швидкоріжучої сталі Р5М5 (d = 19,5мм; l = 140 мм; L = 238мм).

Приймаємо:

· глибину різання t = d/2 = 9,75 мм; (2.28)

· подачу при свердлінні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 0,7 •0,75 ? 0,52 мм/об.

· стійкість свердла T = 60 хв.

· швидкість різання v = 28•0,75 = 21 м/хв. (2.30)

· кількість обертів шпінделю n ? 340 об/хв.

· основний час tосн2 ? 0,34 хв.

3. 005.03 ? зенкерування циліндричного отвору O21,75+-0,052; здійснюється зенкером з швидкоріжучої сталі Р5М5 (d = 21,75мм; l = 115 мм; L = 250мм).

Приймаємо:

· глибину різання t = (d - d1) /2 = 1,125 мм; (2.31)

· подачу при свердлінні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 1,2 •0,75 = 0,9 мм/об. (2.32)

· стійкість свердла T = 40 хв.

· швидкість різання v = 22,6•0,75 ? 17 м/хв. (2.33)

· кількість обертів шпінделю n ? 250 об/хв.

· основний час tосн3 ? 0,24 хв.

4. 005.04 ? розвертання попереднє циліндричного отвору O21,93 +-0,033; здійснюється машинною розгорткою зі вставними зубцями з швидкоріжучої сталі Р5М5 (d = 21,93 мм; l = 45 мм; L = 292 мм).

Приймаємо:

· глибину різання t = (d - d1) /2 =0,09 мм; (2.34)

· подачу при попередньому розвертанні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 2,7 •0,75 ? 2 мм/об. (2.35)

· стійкість свердла T = 120 хв.

· швидкість різання v = 22,6•0,75 ? 4,6 м/хв. (2.36)

· кількість обертів шпинделю n ? 65 об/хв.

· основний час tосн4 ? 0,41 хв.

5. 005.05 ? розвертання остаточне циліндричного отвору O22 +-0,021; здійснюється машинною розгорткою зі вставними зубцями з швидкоріжучої сталі Р5М5 (d = 22 мм; l = 45 мм; L = 292 мм).

Приймаємо:

· глибину різання t = (d - d1) /2 = 0,035 мм; (2.37)

· подачу при остаточному розвертанні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 2,7 •0,7 ? 1,9 мм/об. (2.38)

· стійкість свердла T = 120 хв.

· швидкість різання v = 7•0,75 ? 5 м/хв. (2.39)

· кількість обертів шпинделю n ? 70 об/хв.

· основний час tосн5 ? 0,40 хв.

6. 005.06 ? точити послідовно торцеву поверхню O22 ? O45; циліндричну поверхню O45; торцеву поверхню O45 ? O200 та циліндричну поверхню O200;

використовуючи різець, що оснащено твердосплавною пластиною ВК6М з радіусом при вершині r = 5 мм.

Приймаємо:

· глибину різання t = zmax= 2,8 мм;

· подачу при попередньому точінні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 0,26 мм/об.

· стійкість твердосплавного різцю T = 60 хв.

· швидкість різання постійна v = 167•0,8 ? 133,6 м/хв. (2.40)

· кількість обертів шпинделю при обточуванні:

зовнішньої поверхні O200 nmin ? 210 об/хв.

торцевої поверхні O200/O45 nmin / n max = 210 / 945 об/хв (2.41)

зовнішньої поверхні O45 nmах = 945 об/хв.

торцевої поверхні O45/O22 n max = 945 / 1600 об/хв. (2.42)

· основний час tосн6 = 0,04 + 0,12 + 0,86 + 1,83 = 2,85 хв. (2.43)

7. 005.07 ? точити остаточно торцеву поверхню O22 ? O45; використовуючи різець, що оснащено твердосплавною пластиною ВК6М з радіусом при вершиніr = 5 мм.

Приймаємо:

· глибину різання t = 0,4 мм;

· подачу при остаточному точінні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 0,15 мм/об.

· стійкість твердосплавного різцю T = 60 хв.

· швидкість різання постійна v = 186•0,8 ? 149 м/хв.

· кількість обертів шпинделю при обточуванні:

торцевої поверхні O45/O22 n max = 1050 / 1600 об/хв. (2.44)

· основний час tосн7 = 0,02 хв.

8. 005.08 ? зняти фаску 1?450 у отворі O22+0,021; використовуючи різець, що оснащено твердосплавною пластиною ВК6М (ц = 450).

Приймаємо:

· глибину різання t = 1мм;

· подачу при точінні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 0,15 мм/об.

· стійкість твердосплавного різцю T = 60 хв.

· швидкість різання постійна v = 136•0,7 ? 95 м/хв. (2.45)

· кількість обертів шпінделю при точінні фаски n = 1350 об/хв

· основний час tосн8 = 0,01 хв.

9. 005.09 ? зняти фаску 2?450 на циліндричній поверхні O45-0,25; використовуючи різець, що оснащено твердосплавною пластиною ВК6М (ц =450).

Приймаємо:

· глибину різання t = 2мм;

· подачу при точінні сірого чавуну з НВ ? 170 та середній жорсткості технологічної системи s = 0,15 мм/об.

· стійкість твердосплавного різцю T = 60 хв.

· швидкість різання постійна v = 186•0,8 ? 149 м/хв. (2.46)

· кількість обертів шпінделю при точінні фаски n = 1000 об/хв

· основний час tосн8 = 0,04 хв.

Для всіх технологічних переходів операції 010 ? Токарна з ЧПУ визначимо режими різання, користуємось програмами для ПК (Sapr2003), яка передбачає призначення режимів різання з урахуванням даних машинобудівних нормативів:

1. 010.01 Точити послідовно O132,4; O132,4/O25, витримуючи l =105-0,5 ;

Отримуємо:

· Подачу S= 0,25 мм/об;

· Швидкість різання постійна V= 63,40 м/хв;

· Глибину різання t= 2.000мм

· Основний час Tосн.= 2,755 хв

Точити циліндричну поверхню O25, витримуючи l =105-0,5 ;

· Подачу S= 0,25 мм/об;

· Швидкість різання постійна V= 63,40 м/хв;

· Глибину різання t= 1.000мм

· Основний час Tосн.= 0,273 хв

2. 010.02 Точити остаточно, витримуючи розмір O188,4-0,14

Етап 1:

· Подачу S= 0,40мм/об;

· Глибину різання t= 0.8мм

· Швидкість різання постійна V= 93,56м/хв.

· Основний час Tосн.= 0,24 хв

Епат 2:

· Подачу S= 0,91мм/об;

· Глибину різання t= 1.50мм

· Швидкість різання постійна V= 12,92м/хв.

· Основний час Tосн.= 0,151хв

3. 010.03 Точити канавки попередньо, витримуючи розмір 19-0,24

· Подачу S= 0,62 мм/об;

· Глибину різання t= 0.740 мм

· Швидкість різання постійна V= 15,99 м/хв.

· Основний час Tосн.= 0,060 хв

4. 010.04 Прорізати ліву сторону канавок, 010.05 Прорізати праву сторону канавок:

· Подачу S= 0,32мм/об;

· Глибину різання t= 3.0 мм

· Швидкість різання постійна V= 17,73 м/хв.

· Основний час Tосн.= 0,138 хв

5. 010.06 Точити канавки остаточно, витримуючи розмір 19-0,084.

· Подачу S= 0,25мм/об;

· Глибину різання t= 1.0 мм

· Швидкість різання постійна V= 63,40 м/хв.

· Основний час Tосн.= 0,053 хв

6. 010.07 Зняти фаску 1?45о

· глибину різання t = 1мм

· подачу s = 0,15 мм/об

· швидкість різання v = 95 м/хв.

· основний час tосн8 = 0,04 хв

7. 010.08 Зняти фаску 2?450

· глибину різання t = 2мм

· подачу s = 0,15 мм/об

· швидкість різання v = 94 м/хв.

· основний час tосн8 = 0,04 хв

2.8 Нормування технологічних операцій

В машинобудуванні на технологічну операцію встановлюється норма часу.

Норма часу - це регламентований час виконання певного обсягу робіт у визначених виробничих умовах одним або декількома виконавцями відповідної кваліфікації.

Витрати робочого часу протягом робочого дня поділяються на нормовані та ненормовані. До нормованих витрат відносяться витрати, які необхідні для виконання заданої роботи, і тому повинні входити до складу норми часу.

Нормовані витрати робочого часу поділяються на підготовчо-завершальний час, оперативний час, час обслуговування робочого місця, час перерв на відпочинок та власні потреби робочого.

Основний час складається з часу, протягом якого відбувається зміна

форми, розмірів і зовнішнього вигляду деталі. Він витрачається на кожну деталь та визначається за залежністю:

(2.47)

де ? робочий хід, що визначається схемою обробки робочої поверхні, мм; ? подача за хвилину, мм/хв.; і ? кількість робочих проходів, шт.

Допоміжний час складається з часу, протягом якого виконуються дії, що мають допоміжний характер. До них відносяться: час на установку та зняття деталей на верстаті, час на управління верстатом, час на підведення та відведення різального інструменту, час на вимірювання розміру; час на встановлення, закріплення і зняття пристосування та інструменту в процесі виконання роботи.

Складові цього часу обираються за нормативними даними.

Сума основного та допоміжного часу являє собою оперативний час.

Час обслуговування робочого місця складається з часу його технічного та організаційного обслуговування. Він визначається у відсотках оперативного часу та залежить від типу верстату.

Тривалість часу на відпочинок і фізичні потреби залежить від умов виробництва та визначається у відсотках оперативного часу.

Сума вказаних складових часу становить штучний час на обробку кожної деталі з партії

(2.48)

Штучно-калькуляційний час обробки кожної деталі складається з штучного часу та підготовчо-заключного часу на партію деталей, який витрачається на початку та вкінці роботи

(2.49)

Користуючись наведеними залежностями визначимо складові часу, що витрачаються при виконанні кожної операції та зведемо їх у табл.2.6.

Визначимо норми часу на токарну операцію 005:

· основний час обробки:

хв, (2.50)

· допоміжний час обробки:

хв, (2.51)

де Тді - час на установку, закріплення та зняття деталі; час на контрольні виміри та допоміжний час на операцію;

· оперативний час

хв; (2.52)

· час обслуговування робочого місця та на відпочинок і особисті потреби

tвідп = 0,06·tоп = 0,46 хв; (2.53)

· час штучний

tшт = 7,90 хв; (2.54)

· підготовчо-заключний час Тпз = 29 хв;

· штучно-калькуляційний час

хв, (2.55)

де n - розмір партії деталей, яка запускається в виробництво в умовах малосерійного виробництва (n =20 шт).

Результати нормування решти операцій зводимо до таблиці.

Табл. 2.6. Нормування технологічних операцій.

Операції	Складові норми часу, хв.
	tосн	tд	tопер	t обсл.+ tвідп	tшт	Тпз	tшт.к.
005	4,40	3,04	7,44	0,46	7,90	29	9,35
010	6,67	4,35	11,02	0,46	11,48	29	12,93
015	0,043	2,18	2,22	0,46	2,68	17	3,53

Рис. 2.5 Свердло з конічним хвостовиком

Конструкція свердла визначається його технологічним призначенням: видом оброблюваного матеріалу, напрямком свердління відносно волокон деревини чи площини плити (в плаз чи кромку) та ін. До свердел пред'являють наступні основні вимоги. Кутові значення і лінійні розміри ріжучих частин свердла повинні відповідати умовам свердління. Конструкція свердла повинна забезпечувати вільне відділення стружки і вихід її з отвору чи гнізда, а також легке і багаторазове заточування при збереженні кутових лінійних розмірів ріжучих елементів свердла. При використанні свердла повинні забезпечуватись максимальна продуктивність і хороша якість свердління.

Хвостовик призначений для закріплення свердла і передачі крутного моменту. Хвостовик може мати циліндричну або конічну форму. Конічний хвостовик закінчується лапкою, що слугує упором для вибивання свердла з конічного отвору шпинделя верстата.

Так як діаметр свердла значно менший ніж діаметр отвору у задній бабці станка або в інструментальному магазині, то для закріплення свердла, центрування його та передачі крутного моменту застосовується оправка.

Рис.2.6. Свердло з конічним хвостовиком в оправці.

3. Проектування верстатних пристроїв

3.1 Вихідні дані

За завданням необхідно розробити компоновку конструкції механізованого верстатного пристрою, а саме, лещата з нерухомою губкою з визначенням усіх необхідних конструктивних параметрів та основних технічних характеристик приводу та пристрою, розробити креслення конструкції пристрою, виконати специфікацію на механізований пристрій. Всі необхідні початкові дані звелені в табл.. 3.1.

Табл. 3.1 Вихідні дані для розрахунків.

Друга цифра шифру	Тип пристрою	Тип приводу	Діапазон розмірів заготовки (мм)	Затискна сила (Q) (Н)
0	Лещата з нерухомою губкою	Пневматичний циліндр двосторонньої дії	60...110	6500

При механізації верстатних пристроїв широке застосування знайшли пневматичні та гідравлічні приводи. За варіантом завдання потрібно підібрати пневматичний циліндр двосторонньої дії. Для його визначення необхідно виконати силовий розрахунок затискного механізму пристрою. Хід штока камери повинен забезпечувати повне вивільнення деталі із пристрою.